菠蘿酒釀造工藝研究

陳文學，胡月英，林俊芳*，李從發,3,*

菠蘿酒釀造工藝研究

陳文學1,2，胡月英2，林俊芳1,*，李從發2,3,*

(1.華南農業大學食品學院，廣東 廣州 510640；2.海南大學食品學院，海南 海口 570028；3.中國熱帶農業科學院，海南 儋州 571737)

以菠蘿為主要原料，研究菠蘿酒的釀造工藝，測試活性干酵母D254在菠蘿酒發酵過程中酒精體積分數、總糖及密度的變化，并采用二次回歸通用旋轉組合設計進行發酵工藝的主要參數優化。優化結果表明，D254的最佳發酵方案為：糖含量219.8g/L、pH3.5、溫度19.8℃，感官評分為91.5。

菠蘿酒；活性干酵母；性能測試；二次通用旋轉組合試驗設計

菠蘿(Ananas comosus [L.] Merr.)學名鳳梨，又名王梨、黃梨、草菠蘿等，是世界熱帶、亞熱帶特產水果之一。原產于南美洲，后從巴西傳入我國。我國菠蘿的種植和生產主要集中在廣東、臺灣、海南、廣西、福建、云南等地區，其中臺灣、廣東和海南己成為我國最適宜菠蘿生產和種植的地區，是我國最大的菠蘿種植、加工和出口商品基地[1-2]。

由于鮮果含水量高達80%以上，呼吸強度大，且菠蘿大量在夏季上市，氣候炎熱，不耐貯藏，貯藏運輸中腐爛率較高。從而嚴重影響熱帶水果產業的效益和農民增收。因此，菠蘿的加工利用已成為我國果業發展的當務之急[3-4]。長期以來菠蘿加工的主要產品是糖水罐頭，隨著菠蘿加工業的發展，出現了許多新的加工方式[5-9]，如天然低度菠蘿酒、全果菠蘿白蘭地、菠蘿皮渣白蘭地、菠蘿皮發酵乳酸飲料等。酒類消費近年來主要倡導以低度酒取代高度酒，果酒取代糧食酒。在亞熱帶水果中，菠蘿是最適宜制酒以及最具安全性的品種之一。菠蘿糖酸含量適中、香氣濃郁、營養價值高，菠蘿果肉氣味芳香，味道清甜，營養豐富，富含多種有機酸、氨基酸、維生素等營養成分，其中VC含量可高達42mg/100g，是釀酒的良好原料。此外，以釀造果酒作為菠蘿深加工方向能大大提高菠蘿的附加值，有利于菠蘿產業的可持續發展[10]。

本研究采用巴厘種菠蘿為主要原料，對活性干酵母D254釀造菠蘿酒的發酵性能及發酵工藝條件進行探討，以期為菠蘿酒的生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菠蘿為巴厘種 市售；杰兔活性干酵母(D254) 上海杰兔工貿有限公司。

葡萄糖、焦亞硫酸鈉，均為分析純試劑。

1.2 儀器與設備

HWS-430恒溫恒濕培養箱；PB3002-N分析天平；UV-2450型分光光度計；DA-130N酒精計；LH-407220手持式糖度計。

1.3 方法

1.3.1 發酵工藝流程

1.3.2 操作要點

原料選擇和處理：挑選八、九成熟的無病蟲害且無霉爛變質的新鮮菠蘿果實，清洗干凈后去皮、破碎和壓榨，并過濾得到菠蘿汁。果汁處理：向過濾后的菠蘿汁中加入SO2，以抑制雜菌繁殖和護色。成分調整：根據不同的要求對菠蘿汁中進行糖、酸調整[11]。菌種活化：稱取商業干酵母加入到含糖5%、酵母用量10倍的水溶液中，小心混勻，靜置使其復水、活化，每隔10min輕輕攪拌一次，在38～40℃活化30min。控溫發酵：在經成分調節后的果汁中接入0.3g/kg D254活性干酵母活化菌種，控溫條件下進行發酵，每天測定并記錄糖度及密度等變化。

1.3.3 活性干酵母D254菠蘿酒發酵性能測試[12]

在發酵溫度20℃、糖含量220g/L、接種量0.3g/kg D254活性干酵母的條件下發酵，定期測定其總糖、酒精體積分數及密度的變化。

1.3.4 發酵工藝優化試驗方案

為優化釀造工藝條件，摸索出最佳發酵工藝方案，采用三元二次通用旋轉組合設計對活性干酵母D254進行菠蘿酒發酵工藝優化試驗。本試驗主要考慮發酵果汁糖含量、發酵溫度、pH值對菠蘿酒品質的影響。根據菠蘿酒發酵的一般條件和預試驗結果[1,2,4,10]，選定菠蘿果汁糖含量范圍為170～270g/L；溫度范圍為12～28℃；pH值為2.5～3.5。采用三元二次通用旋轉組合設計試驗，共20組，因素水平編碼見表1。發酵完成后，由10位具有相關經驗的專家組成品酒小組，從色澤(20分)、香氣(30分)、滋味(40分)、風格(10分)4個方面進行感官評定。以感官評分(表2)為指標分析確定發酵工藝條件。

表1 二次通用旋轉組合設計因子水平表Table 1 Factors and levels in the quadratic general rotary unitized design

表2 菠蘿酒感官評定標準[13-14]Table 2 Sensory evaluation standards for pineapple wine

2 結果與分析

2.1 活性干酵母D254菠蘿酒發酵性能測試

2.1.1 發酵液酒精體積分數的變化

圖1 發酵過程中發酵液酒精體積分數的變化曲線Fig.1 Changing curve of alcohol concentration during fermentation

由圖1可知，加入了酵母D254的菠蘿發酵液的酒精體積分數隨發酵時間的延長而逐步升高，發酵2d后酒精體積分數迅速上升，第7天后酒精體積分數趨于穩定，第11天酒精體積分數達到了最高值12.5%。

2.1.2 發酵液總糖含量的變化

圖2 發酵過程中發酵液總糖含量的變化曲線Fig.2 Changing curve of total sugar content during fermentation

酵母菌利用糖分進行生長繁殖，發酵產生酒精、酯類等物質，當總糖適宜時酵母菌繁殖和代謝速度都比較快[15]。由圖2可知，隨著時間的延長，加入酵母D254的發酵液中的總糖含量成下降趨勢，從發酵第2天開始總糖含量逐漸降低，第7天總糖含量趨于穩定。

2.1.3 發酵液密度的變化

圖3 發酵過程中發酵液密度的變化曲線Fig.3 Changing curve of medium density during fermentation

由圖3可知，在初期第2天發酵液密度就迅速下降，7d后密度變化趨于平緩，最終從1046kg/m3降低到989kg/m3。

2.2 發酵工藝參數優化

2.2.1 菠蘿酒發酵工藝優化

按照1.3.4節發酵工藝優化試驗方案做20組發酵工藝優化試驗，以感官評分為指標分析確定發酵工藝條件。三元二次通用旋轉組合設計實施方案及結果見表3。方差分析見表4。

采用SAS 9.0對發酵工藝條件進行分析得到回歸方程如下：

表3 三元二次通用旋轉組合設計實施方案及試驗結果Table 3 Quadratic general rotary unitized design arrangement and experimental results

表4 發酵工藝優化模型的方差分析Table 4 Variance analysis for the established model with sensory score of pineapple wine as a function

對發酵工藝優化的數學模型進行方差分析，并對各因子的偏回歸系數進行檢驗，從表3可以看出：回歸模型F值為6.7542，P＜0.01表明回歸模型極顯著，且失擬不顯著，說明回歸方程與實際情況的擬和的較好。該模型一次項中X2的偏回歸系數極顯著，說明pH值對發酵工藝有極顯著影響，X3的偏回歸系數顯著，說明發酵溫度對發酵工藝有顯著性影響，其他各項的偏回歸系數均未達到顯著水平。

將其回歸方程進行優化，得到最佳方案為：糖含量219.8g/L、pH3.5、溫度19.8℃。對最佳方案進行驗證，感官評分為91.5，與理論值的91.0相差不大，所以可認為其為最佳方案。

2.2.2 雙因素交互作用分析

圖4 糖含量與pH值交互作用的響應面圖Fig.4 Response surface plot showing the interactive effects of initial sugar content and pH on sensory score of pineapple wine

圖5 糖含量與溫度交互作用的響應面圖Fig.5 Response surface plot showing the interactive effects of initial sugar content and fermentation temperature on sensory score of pineapple wine

圖6 pH值與溫度交互作用的響應面圖Fig.6 Response surface plot showing the interactive effects of fermentation temperature and pH on sensory score of pineapple wine

在菠蘿酒發酵工藝優化的試驗中，依據各因素(X1、X2、X3)對其響應值(Y)所構成的三維空間的曲面圖，可反映各因素對其響應值的影響。固定一個因素在零水平上，研究另兩個因素間的交互作用，分析糖含量與pH值、pH值與溫度、糖含量與溫度交互作用對菠蘿酒釀造的影響。

由圖4可知，在一定的糖含量下，提高pH值，感官評分呈逐漸增加趨勢，先增加后遞減趨勢。在pH值的各個水平下，糖含量和pH值呈拋物線關系，即在一定的pH值下，提高糖含量可以使感官評分增加，但是若糖含量過高，感官評分反而會降低。由圖5可知，在一定的糖含量下，提高發酵溫度，感官評分呈先增后減的趨勢。在發酵溫度的各個水平下，糖含量和發酵溫度呈拋物線關系，即在一定的發酵溫度下，提高糖含量可以使感官評分加大，但是若糖含量過高，反而會降低感官評分。從圖6可以看出，在一定的pH值的各個水平下，提高發酵溫度，感官評分先增后減，即在一定的pH值下，提高發酵溫度可以使感官評分增加，但是若發酵溫度過高，反而會降低感官評分。在發酵溫度的各個水平下，感官評分隨著pH值提高而增加。

3 結 論

3.1 對活性干酵母D254的菠蘿酒發酵過程進行了一系列性能測試，結果表明該酵母菌株發酵第2天后開始產酒精，發酵性能良好。

3.2 通過二次通用旋轉組合試驗設計建立了菠蘿酒發酵的糖含量、pH值及發酵溫度3個主要因素的回歸方程，此模型在試驗范圍內能較準確地預測菠蘿酒發酵的效果。

3.33 個因素對菠蘿酒發酵的影響大小順序為：pH值＞發酵溫度＞糖含量。通過二次通用旋轉組合試驗設計獲得了菠蘿酒發酵的最佳提取工藝參數為：糖含量219.8g/L、pH3.5、溫度19.8℃，感官評分為91.5，與理論值的91.0相差不大，所以可認為其為最佳方案。

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Optimizing the Brewing Technology of Pineapple Wine

CHEN Wen-xue1,2，HU Yue-ying2，LIN Jun-fang1,*，LI Cong-fa2,3,*
(1. College of Food Science and Technology, South China Agricultural University, Guangzhou 510640, China；2. College of Food Science and Technology, Hainan University, Haikou 570028, China；3. Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou 571737, China)

The production technology of pineapple wine using active dry yeast D254 as the fermentation starter was optimized by quadratic general rotary unitized design. The changes of alcohol concentration, total sugar content and density were tested during 17-day fermentation. The optimal conditions for the fermentation of active dry yeast D254 were: initial sugar content 219.8 g/L; pH 3.5; and fermentation temperature 19.8 ℃ and that the maximum sensory score of pineapple wine under these conditions was up to 91.5.

pineapple wine；active dry yeast；fermentation performance testing；quadratic general rotary unitized design

TS261.42

A

1002-6630(2010)19-0259-04

2010-06-23

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2007BAD76B04)

陳文學(1968—)，男，副教授，博士研究生，主要從事熱帶農產品加工研究。E-mail：hnchwx@163.com

*通信作者：林俊芳(1962—)，男，教授，博士，主要從事食品生物技術研究。E-mail：junfanglin2003@yahoo.com.cn李從發(1967—)，男，教授，博士，主要從事食品微生物研究。E-mail：congfa@vip.163.com