水蜜桃火龙果复合果酒发酵工艺与技术探讨

范宇遥，刘彤*，王洪波，易锋，姚品

贵州大学化学与化工学院（贵阳 550025）

水蜜桃营养丰富，富含多种维生素，且其蛋白质与铁的含量远远高于其他水果，有清胃润肺、美肤祛痰等功效，素有“果中皇后”的美名[1]，是一种优质的保健水果[2]。火龙果是一种低能量的水果，火龙果的果肉中几乎不含果糖和蔗糖，而以葡萄糖为主[3]，含有人体所需的多种氨基酸和丰富的微量元素，膳食纤维含量高[4-5]。此外火龙果中含有果蔬中稀有的植物性蛋白[6]，有利于保护胃壁。试验选用的“黔红”火龙果肉质细腻，该火龙果为红心火龙果，其氨基酸含量略低于白心火龙果，但其必需氨基酸配比更优[7-8]。

水蜜桃极具风味物质，产汁量大，香气浓郁，但是颜色偏淡，而火龙果颜色鲜艳，其不含有机酸与酯类芳香因子，没有风味可言。因此试验将采用两者进行复配，在单因素试验基础上利用响应面研究发酵时间、发酵温度、酵母接种量、复合配比四个因素交互作用对果酒风味的影响，探索最佳的工艺参数[9-11]，使两者相辅相成，研发出一款营养物质丰富、色泽鲜艳、风味独特的水蜜桃火龙果复合果酒[12-15]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

水蜜桃（产自贵州玉屏）；火龙果（来自贵州省农业科学院果树科学研究所）；焦亚硫酸钾、果胶酶（浙江一诺生物科技有限公司）；干酵母、冰糖（食品级）；碳酸氢钾等试剂（均为分析纯，西安天茂化工有限公司）。

1.1.2 仪器与设备

PQA1104B分析天平（花潮高科电子秤公司）；KWD-300榨汁机（佛山市顺德区川黔宝电器有限公司）；HH-W600恒温水浴锅（上海绪航科学仪器有限公司）；ZH-11发酵罐（合众机械制造有限责任公司）；PHS-3E pH计（杭州奥立龙仪器有限公司）；PAL-105酒精计（漳州市新奥光电仪器有限公司）；721G-100分光分度计（上海仪电控股集团公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 复合果酒制备方法

筛选优质、新鲜、数量差异较小的水蜜桃与火龙果，用清水将水蜜桃洗净去核，火龙果剥皮，将两者各自用榨汁机榨取果汁，初步过滤后得到水蜜桃汁、火龙果汁；分析天平称量后，将得到的水蜜桃汁和火龙果汁按照一定比例混合调配，分成若干组，备用。随后每组加入适当的焦亚硫酸钾，加入果胶酶进行酶解[16]；为调整果汁发酵所需的含糖量，加入适当的糖；加入活化酵母，同时使发酵温度保持恒定，并定期搅拌。待发酵完成后，将所得果酒用过滤机进行过滤，放置澄清后将果酒陈酿[17]；最后在恒温水浴箱中进行杀菌，灌装后得到成品果酒。

1.2.2 水蜜桃火龙果复合果酒的加工工艺流程

水蜜桃→洗净→去核→榨汁→水蜜桃汁 焦亚硫酸钾、果胶酶、酵母、冰糖 ↓ ↓

火龙果→洗净→剥皮→破碎→火龙果汁→混合调配→发酵→过滤澄清→陈酿→灭菌→灌装→复合果酒

1.2.3 主要指标的测定

酒精度的测定依据GB 5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》，先以蒸馏法去除样品中不挥发性物质，再用酒精计测得酒精体积分数，随后进行温度校正，求得在20 ℃时的乙醇体积分数。

菌落总数与大肠菌群数分别根据GB 4789.2—2016《食品微生物学检验菌落总数测定》与GB 4789.3—2016《食品微生物学检验大肠菌群计数》中的测定方法进行测定。

总糖、总酸指标根据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中规定的方法测出。

根据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，得到并实施水蜜桃火龙果复合果酒的感官评分标准，由15名感官评鉴员对水蜜桃火龙果果酒进行评价，对水蜜桃火龙果果酒的外观、香气、口感和典型性进行评价，最终以感官评鉴员所给出分数的算术平均值作为最终得分。感官评分标准如表1所示。

表1 水蜜桃火龙果复合果酒感官评分标准

1.2.4 单因素试验

以果酒的感官评分为指标，其他处理条件统一，分别考察发酵时间（6，8，10，12和14 d）、酵母接种量（0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 g/L）、发酵温度（10，15，20，25和30 ℃）和复合配比（1∶3，1∶2，1∶1，2∶1和3∶1）对水蜜桃火龙果复合果酒发酵工艺的影响，其中：发酵时间为水蜜桃火龙果复合果酒由接种到完成发酵所用时间；酵母接种量为复合果酒接种时所添加的酵母用量；发酵温度为复合果酒发酵过程中所保持的温度；复合配比为水蜜桃汁与火龙果汁两者体积的比例。

1.2.5 响应面试验

此次水蜜桃火龙果复合果酒的响应面试验是建立在前期的单因素试验结果的基础上，通过取用Box-Behnken试验方案，选择发酵过程中的发酵时间（A）、酵母接种量（B）、发酵温度（C）以及复合配比（D）作为自变量，以水蜜桃火龙果复合果酒的感官评分（Y）为响应值，设计四因素三水平的响应面试验来优化水蜜桃火龙果复合果酒的发酵工艺流程。响应面试验因素与水平如表2所示。

表2 响应面试验因素水平

2 结果与分析

2.1 水蜜桃火龙果复合果酒生产工艺优化的单因素试验

2.1.1 水蜜桃火龙果复合配比对感官评分的影响

如图1所示：复合果酒感官评分出现先升高后降低趋势。当水蜜桃所占比例相对较小时，随着其比例的逐步增大，复合果酒逐渐变得香醇，口感逐渐柔和圆润，复合果酒的感官评分也随之升高。当水蜜桃汁和火龙果汁的比例达到2∶1时，复合果酒的感官评分达最高值，为85.11分。当水蜜桃所占比例继续增大时，复合果酒色泽逐渐变淡，口感也逐渐消失，独特风味被掩盖，感官评分呈下降趋势。

图1 水蜜桃火龙果复合配比对感官评分的影响

2.1.2 酵母接种量对感官评分的影响

如图2所示：复合果酒感官评分随酵母接种量增加，呈现先升高后降低的趋势。当酵母接种量为0.1 g/L时，由于接种量过低，酿造原料得不到充分发酵，使果酒酒精度较低，果香味不明显，感官评分处于较低水平。当酵母接种量达到0.3 g/L时，水蜜桃火龙果复合果酒的感官评分达到最高值（88.36分）。当酵母接种量超过0.3 g/L时，复合果酒感官评分有所下降，过高的酵母接种量使得糖分被大量应用于酵母菌的生长繁殖，故在发酵中的糖分减少、酒精度降低，同时部分乙醇转化为酸类物质，造成复合果酒口感偏酸，品质变差。

图2 酵母接种量对感官评分的影响

2.1.3 发酵温度对感官评分的影响

如图3所示：在发酵温度逐渐升高的过程中，水蜜桃火龙果复合果酒的感官评分呈现先升高后下降的趋势。当发酵温度达到20 ℃时，感官评分达到峰值（85.81分），此时香气浓郁，色泽鲜艳。当温度低于20 ℃时，由于酵母菌的新陈代谢受到一定程度的抑制，活性不高，果酒酒精度低、口感不佳。当温度高于20 ℃时，酵母菌活性逐渐被抑制，无法将发酵液中的糖分充分转化为酒精，使酒精度下降，从而影响复合果酒的最终品质和口感。

图3 发酵温度对感官评分的影响

2.1.4 发酵时间对感官评分的影响

如图4所示：随着发酵时间延长，水蜜桃火龙果复合果酒的感官评分呈先升高后下降趋势，可见复合果酒的感官评分受发酵时间一定程度的影响。发酵时间在6～12 d区间，复合果酒的感官评分呈不断上升趋势，这是因为随着发酵时间的增长，果酒发酵程度得以提高，使果酒品质不断提高。当发酵时间达到12 d时，复合果酒得到充分发酵，此时其感官评分达到87.35分，为最高值。当发酵时间处于12～14 d时间段时，在发酵后期，果酒中的糖分含量较低，无法满足酵母菌的正常代谢活动，部分菌体衰亡，其内部的自溶物释放到体外，与果酒混合，从而使得复合果酒的品质受到影响，感官评分不断降低。

图4 发酵时间对感官评分的影响

2.2 水蜜桃火龙果复合果酒生产工艺的优化

2.2.1 响应面模型的建立

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken的中心原理进行试验，以发酵时间（A）、酵母接种量（B）、发酵温度（C）、复合配比（D）作为自变量，将感官评分Y作为响应值，采用四因素三水平的中心组合试验对水蜜桃火龙果果酒的生产工艺进行优化设计，试验结果如表3所示。

表3 响应面试验设计方案及结果

2.2.2 响应面模型方差分析

应用Design-Expert 8.0.6软件对表3的试验结果进行多元回归拟合分析，得到复合果酒感官评分（Y）对发酵时间（A）、酵母接种量（B）、发酵温度（C）、复合配比（D）的回归方程：Y=92.76-0.21A-0.20B+0.62C+0.99D+0.042AB+1.30AC-0.052AD+1.03BC+0.57BD+0.085CD-3.92A2-2.46B2-1.08C2-5.85D2。

响应面方差分析结果如表4所示。响应面模型中p＜0.01，表示该模型极显著。模型中C、D、AC、BC、A2、B2、C2、D2属于对响应值感官评分影响极显著的因素。失拟项p=0.840 8，其数值＞0.05，模型的失拟项不显著，说明该模型选择与实际相符。相关系数R2=0.990 0，矫正相关系数=0.980 0，结果表明测量值与预测值吻合较好，该模型可用于复合果酒感官评分的分析与预测。由F值可知，根据对感官评分的影响大小，4个因素从大到小依次排序为复合配比（D）＞发酵温度（C）＞发酵时间（A）＞酵母接种量（B）。

表4 感官评分为响应值的回归模型方差分析

2.2.3 响应面分析

结合图5及表4的方差分析得出：发酵温度和复合配比两者对感官评分的影响为极显著（p＜0.01），而发酵时间、酵母接种量对感官评分的影响不显著（p＞0.05）。经分析可知：酵母接种量和复合配比对复合果酒感官评分的交互作用显著；发酵时间和发酵温度、酵母接种量和发酵温度对复合果酒感官评分的交互作用极显著。以感官评分为指标，应用响应面分析软件得到水蜜桃火龙果复合果酒的最佳发酵工艺：发酵时间13.54 d、酵母接种量0.32 g/L、发酵温度21.49℃、复合配比2.09∶1。此工艺条件下获得的复合果酒，其感官评分为90.98分。

图5 发酵时间、酵母接种量、发酵温度与复合配比之间的交互作用对水蜜桃火龙果复合果酒感官评分的影响

2.2.4 验证水蜜桃火龙果复合果酒最佳发酵工艺条件

结合实际操作，在发酵时间13.5 d、酵母接种量0.3 g/L、发酵温度21.5 ℃、复合配比2∶1的工艺条件下进行5次验证试验，其感官评分分别为90.55，91.42，90.72，90.17和91.14分，平均感官评分为90.80分，实际值与预测值的相对误差为0.198%，优化后的感官评分比优化前提高了2.76%，表明此次试验采用响应面法进行优化水蜜桃火龙果复合果酒的发酵工艺是可行的，具有一定的指导意义。

2.2.5 水蜜桃火龙果复合果酒品质检测

采用上述响应面法优化所得的最佳发酵工艺条件，制备所得的水蜜桃火龙果复合果酒的理化指标如表5所示。

表5 水蜜桃火龙果复合果酒的理化检测结果

3 结论

试验优化所得的水蜜桃火龙果复合果酒工艺配方为发酵时间13.5 d、酵母接种量0.3 g/L、发酵温度21.5℃、复合配比2∶1。在此条件下发酵所得的果酒酒液呈亮红色，澄清无杂物，且具有水蜜桃火龙果特有的香味，协调悦人，入口清爽，回味悠长，其感官评分达到90.80分，且相关理化检测结果达到国家标准要求。同时，该技术的推广将响应国家“助农”政策，提高水蜜桃、火龙果农产品的附加值，增加当地居民收入，为国家“脱贫攻坚”战略贡献力量。