發酵型苦水玫瑰花醬的制作工藝參數優化

張冰晶，蔣玉梅*，米 蘭，李霽欣，梁 楷

（甘肅農業大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070）

玫瑰（Rosa rugosaThunb）系薔薇科薔薇屬灌木叢生植物，可供人觀賞、美化環境、食用，具有改善膚質，促進血液循環，和血散瘀，理氣解郁，治療肝胃氣痛、吐血、咯血、月經不調、乳腺疾病、腫毒等效果[1]。現代藥理學分析表明，玫瑰花中含有揮發油、酚類、苯乙醇、有機酸、紅色素、黃色素、蠟質、胡蘿卜素等具有較強抗氧化活性和自由基清除能力的物質[2-5]。玫瑰提取物對艾滋病、白血病有明顯的抗病毒作用[6]。甘肅苦水玫瑰以花色鮮艷、香氣濃郁、出油率高、油質上佳而聞名，目前對其的加工主要集中在玫瑰精油、干制玫瑰花蕾、玫瑰飲料等，產品類型較為單一，多樣化深加工產品開發不足[7]。本試驗針對苦水玫瑰的可食性及保健功效，以苦水玫瑰鮮花為原料，分析糖酸配比及發酵時間、溫度等因素對發酵型玫瑰花醬的品質影響，采用響應面設計進行加工工藝參數優化。以期為有效提高苦水玫瑰生產的附加值提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗原料

苦水玫瑰鮮花：于上午10點前采于甘肅省永登縣苦水鎮上新村，于當天運回實驗室，真空包裝，冷凍保存。

1.1.2 試驗試劑

偏重亞硫酸鈉：煙臺市雙雙化工有限公司；醋酸鋅、氯化銨、氨水：天津市光復精細化工研究所；乙二胺四乙酸二鈉（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）：天津市凱通化學試劑有限公司；鉻黑T：天津基準化學試劑有限公司；甲醛：天津市致遠化學試劑有限公司；氫氧化鈉：天津市大陸化學試劑廠；白砂糖、檸檬酸：市售。

1.2 儀器與設備

HH-S恒溫水浴鍋：金壇市恒豐儀器制造有限公司；PHS-3C型pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；GZXGF101-Ⅱ電熱恒溫鼓風干燥箱、FA2204B電子天平：上海躍平科學儀器有限公司；220V-AV萬用電爐：北京科偉永興儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 單因素試驗

原料玫瑰花去凈花托及其他異物，花瓣含水量80%，以玫瑰干花質量進行計算，以糖花比、酸花比、發酵時間、發酵溫度為因素進行單因素試驗設計。

糖花比的確定：玫瑰干花100 g（實際玫瑰花用量500 g）、檸檬酸添加量1 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發酵時間30 d、發酵溫度30 ℃，分別按照糖花比例為0.5∶1、0.8∶1、1.1∶1、1.4∶1、1.7∶1進行白砂糖的添加，以發酵后產品的理化指標與感官評價為指標綜合評價確定糖花比。

酸花比的確定：玫瑰干花100 g、白砂糖添加量110 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發酵時間30 d、發酵溫度30 ℃，分別按照酸花比例為0.004∶1、0.007∶1、0.010∶1、0.013∶1、0.016∶1進行檸檬酸的添加，以發酵后產品的理化指標與感官評價為指標綜合評價確定酸花比。

發酵時間的確定：玫瑰干花100 g、白砂糖添加量110 g、檸檬酸添加量1 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發酵溫度30 ℃，設置發酵時間分別為24 d、27 d、30 d、33 d、36 d，以發酵后產品的理化指標與感官評價為指標綜合評價確定發酵時間。

發酵溫度的確定：玫瑰干花100 g，白砂糖添加量110 g、檸檬酸添加量1 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發酵時間30 d，設置發酵溫度分別為26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃，以發酵后產品的理化指標與感官評價為指標綜合評價確定發酵溫度。

1.3.3 響應面試驗

以單因素試驗結果為基礎，將糖花比、酸花比、發酵時間、發酵溫度4個因素作為自變量，感官得分為應變量，進行Box-Behnken組合試驗設計，共29個試驗點，每個試驗點做3個平行，取其平均值。因素水平編碼設計如表1所示。

表1 中心旋轉組合設計因素水平編碼Table 1 Factors and levels of central composite rotatable design

理化指標和感官指標分析：產品的單寧含量、酒精含量、總糖含量、總酸含量和總氨基酸含量的理化指標測定分別采用EDTA絡合滴定法[8]，密度瓶法（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》），斐林試劑熱滴定法（GB/T 15038—2006），電位滴定法和電位滴定法[9]進行。

感官試驗采用模糊數學綜合評判法[10-13]。以發酵型玫瑰花醬的色澤、風味、口感、典型性為指標，滿分100分，由8名評鑒人員組成的評鑒小組進行感官綜合評分。感官評分標準參考表2。

表2 玫瑰花醬感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of rose jam

微生物指標：菌落總數測定按照GB 4789.2—2010《菌落總數測定》的方法；大腸菌群測定按照GB 4789.3—2010《大腸菌群計數》的方法。

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 糖花比例的優化

圖1 不同初始糖花比例玫瑰花醬理化指標評價結果Fig.1 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different initial sugar-rose ratio

優化糖花比例發酵玫瑰花醬理化指標分析（圖1）顯示，隨著糖花比例的升高，總酸、總氨基酸、單寧含量呈現先下降后緩慢上升的趨勢，糖花比為0.5∶1時產品中總酸、總氨基酸、單寧含量最高。總糖隨糖花比例的升高總體呈上升趨勢，糖花比為1.7∶1時最高；酒精含量隨糖花比例的升高呈先升高后下降趨勢，糖花比為1.4∶1時產品酒精含量達最高。在糖花比為0.5∶1～0.8∶1時，白砂糖比例較低，發酵速度快，但酵母菌能利用的糖分有限，發酵度低，產品單寧比例較高，酒精度較低，容易受雜菌污染。糖花比為1.7∶1時，白砂糖比例高，但產品酒精含量卻較糖花比1.4∶1時的產品低，這可能是因為過多的白砂糖會阻遏乙醇產生途徑中的乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH）Ⅱ和ADHⅢ酶活而抑制發酵，同時還會造成高滲透壓和低水分活性從而抑制酵母的生長[14-17]。使得發酵速度緩慢，發酵時間延長。而糖花比為1.1∶1～1.4∶1時，糖度適宜，酵母菌代謝活動旺盛，酒精含量適宜。

圖2 不同初始糖花比例玫瑰花醬感官評價結果Fig.2 Sensory evaluation of rose jam with different initial sugar-rose ratio

糖花比對感官評分影響結果（圖2）顯示，隨著糖花比例的升高，感官綜合得分呈現先上升后下降，隨后又緩慢上升的趨勢。當糖花比為1.1∶1時，其感官綜合得分最高，為73分。當糖花比為0.5∶1～0.8∶1時，糖度較低，發酵不充分，原料原有的苦澀的單寧口感未能得到充分調和；而糖花比為1.4∶1～1.7∶1時，糖度較高，不僅抑制雜菌的生長，也影響了酵母的生長繁殖，發酵緩慢，糖分利用不完全，滋味偏甜，影響了玫瑰花香，結合理化指標分析試驗選擇1.1∶1的糖花比例添加，此時玫瑰花醬氨基酸和酒精含量較高，單寧含量較低，達到最好的感官表現。

2.1.2 酸花比例的優化

圖3 不同初始酸花比例玫瑰花醬理化指標評價結果Fig.3 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different initial acid-rose ratio

酸花比優化產品理化指標（圖3）分析顯示，隨著酸花比的升高，總糖含量呈現先下降后上升趨勢；總酸、氨基酸含量緩慢升高；單寧、酒精含量呈先上升后下降的趨勢。造成這一趨勢可能原因是酸花比為0.004∶1～0.007∶1時，發酵體系中總酸含量偏低則易染雜菌，影響了酵母的正常發酵。酸花比例為0.016∶1時，總酸含量過高則會產生較多的揮發酸，從而抑制細胞中的乙醇脫氫酶，使產酒精量減少。因此試驗發酵過程的總酸比例應該控制在0.007∶1～0.010∶1。

酸花比例對感官評分影響結果（圖4）顯示，隨著酸花比例的升高，感官綜合得分呈現先上升后下降的趨勢，當酸花比例為0.013∶1時，其感官綜合得分最高，為75分。酸度過高，刺激感強，香氣不突出，影響了花醬的風味。而酸度過低，發酵體系由于受到雜菌的污染，花醬香氣有雜味，不純正。且變色現象較嚴重。結合其理化指標分析結果試驗選擇0.010∶1的酸花比例。

圖4 不同初始酸花比例玫瑰花醬感官評價結果Fig.4 Sensory evaluation of rose jam with different initial acid-rose ratio

2.1.3 發酵時間的優化

發酵時間優化產品理化指標分析（圖5）顯示，發酵型苦水玫瑰醬的各項理化指標隨發酵時間改變總體變化趨勢不同，總糖含量隨著發酵時間的延長下降，總酸、氨基酸、酒精含量增加，這與XIA Q Y等的研究相符[18]。發酵過程時間越長，酵母轉化的糖分越多，發酵產酸越多，因此產品總糖含量會隨發酵時間延長下降，總酸含量、酒精含量則上升。

圖5 不同發酵時間的玫瑰花醬理化指標評價結果Fig.5 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different fermentation time

發酵時間對感官得分影響結果（圖6）顯示，隨著發酵時間的延長，感官得分呈現先升高后下降、后緩慢升高的趨勢。當發酵時間為30 d時，感官得分最高，為75分。發酵時間為24 d時，可能由于發酵不充分，產品澀味較重，發酵香不明顯。發酵時間為33～36 d時，發酵香又掩蓋了玫瑰的風味，影響產品典型性。結合產品理化指標試驗選擇30 d的發酵條件，此時花醬綜合表現佳。

圖6 不同發酵時間玫瑰花醬的感官評價結果Fig.6 Sensory evaluation of rose jam with different fermentation time

2.1.4 發酵溫度的優化

圖7 不同發酵溫度的玫瑰花醬理化指標評價結果Fig.7 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different fermentation temperature

發酵溫度優化產品理化指標分析（圖7）顯示，隨著發酵溫度的升高，總酸、總氨基酸、單寧含量均有有緩慢升高趨勢，但變化不明顯；總糖含量則整體呈現先下降后上升的趨勢；酒精含量呈現先升高后下降趨勢。26 ℃時，樣品中酵母代謝不旺盛，發酵活力不足，酵母不能充分利用玫瑰花營養物質，酒精含量較低。28～30 ℃產酒精率較高，色澤、口感較為突出。32～34 ℃范圍內，發酵速度快，生成的副產物亦多，產酒精率降低。理化分析顯示產品發酵溫度在28～32 ℃范圍內最為適宜。

感官分析（圖8）顯示，隨著發酵溫度的升高，感官得分呈現先上升后下降的趨勢。發酵溫度為30℃的產品感官得分最高，為73分。發酵溫度為32～34 ℃時，感官得分均＜60分，可能是溫度過高，酵母發酵速度快，產香不足。發酵溫度26～28℃時，酵母產酒精能力不高，發酵出來的玫瑰花醬風味不理想。結合產品理化分析結果試驗選擇30℃的發酵條件。

圖8 不同發酵溫度玫瑰花醬的感官評價結果Fig.8 Sensory evaluation of rose jam with different fermentation temperature

2.2 Box-Behnken試驗

2.2.1 Box-Behnken響應面試驗結果及模型的建立

試驗采用Design-Expert8.0.5中的Box-Behnken設計選項，發酵型苦水玫瑰醬工藝參數優化設計擬合所得感官得分的多元二次回歸方程：

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Response surface design and result

表4 感官綜合指標回歸方程方差分析Table 4 Variance analysis of regression model for sensory evaluation optimization

感官綜合指標回歸方程方差分析（見表4）顯示，感官綜合指標模型P＜0.0001，模型顯著；失擬項P=0.0718＞0.05，失擬項不顯著；決定系數（R2）為0.985 4，校正系數（AdjR2）為0.970 7。證明該回歸模型與實際值擬合較好，可充分體現各變量之間關系。且該回歸模型一次項、二次項及交互項中的A、C、AB、AC、A2、B2、C2、D2均表現出極顯著水平，B、D、AD、BC、BD則表現出顯著水平。各因素對發酵型苦水玫瑰醬的影響依次為發酵時間＞糖花比＞發酵溫度＞酸花比。

2.2.2 交互相對響應值的影響分析

酸花比和發酵時間交互相對響應值的影響分析（圖9）顯示，二者存在著協同作用，即在一定范圍內，只有兩者同時升高才能提高感官綜合得分。當二者分別在酸花比0.009～0.013，發酵時間29～33 d時，感官得分有極大值。

發酵時間和發酵溫度交互相對響應值的影響分析（圖10）顯示發酵時間和發酵溫度之間存在協同作用，當發酵時間在29～33 d，發酵溫度在28.3～31.5 ℃時，感官得分出現極大值。

發酵時間和糖花比對花醬感官交互相對響應值的影響分析（圖11）顯示當發酵時間在27～33 d，糖花比在0.8～1.4時，感官得分出現極大值。

圖9 酸花比和發酵時間對花醬感官綜合得分影響的響應曲面及等高線Fig.9 Response surface plot and contour line of interaction between acid-rose ratio and fermentation time on sensory evaluation

圖10 發酵時間和發酵溫度對花醬感官綜合得分影響的響應曲面及等高線Fig.10 Response surface plot and contour line of interaction between fermentation time and temperature on sensory evaluation

圖11 發酵時間和糖花比對花醬感官綜合得分影響的響應曲面及等高線Fig.11 Response surface plot and contour line of interaction between a fermentation time and acid-rose ratio on sensory evaluation

通過Design Expert 8.0.6.1求解回歸方程，得到發酵型苦水玫瑰醬最佳工藝參數為：糖花比1.24∶1，酸花比0.0109∶1，發酵時間28.74 d，發酵溫度29.98 ℃，感官綜合得分理論值為73.177分。實際操作條件為糖花比為1.2∶1，酸花比0.011∶1，發酵時間29 d，發酵溫度30 ℃。在此條件下，感官綜合得分為73分。實際值與預測值之間差異不顯著，說明回歸模型擬合較好，可用于優化發酵型苦水玫瑰醬工藝。

2.3 產品質量評價

重復響應面試驗得到的最佳工藝條件制作的玫瑰花醬色澤為暗玫瑰紅色，具有天然濃郁的玫瑰花和發酵香味，酸甜適口，不結晶，不流湯，具有良好的典型性。測其理化指標分別為總糖5.23%，總酸0.49%，氨基酸0.15%，單寧1.12%，乙醇5.62%vol。產品微生物檢測顯示符GB/T 22747—2008《果醬》標準。

3 結論

甘肅苦水玫瑰為原料加工優化發酵型玫瑰花醬工藝參數，Box-Behnken響應面設計擬合所得感官綜合得分的多元二次回歸方程Y=76.90+3.47A-0.34B+3.84C-1.53D+3.75AB+4.88AC-2.53AD-2.91BC+1.50BD-0.94CD-10.09A2-4.47B2-5.22C2-5.22D2。回歸模型與實際值擬合較好，可充分體現各變量之間關系。各因素對發酵型苦水玫瑰醬的影響依次為發酵時間＞糖花比＞發酵溫度＞酸花比。驗證得到的發酵型苦水玫瑰最佳工藝參數，糖花比1.2∶1，酸花比0.011∶1，發酵時間29 d，發酵溫度30 ℃，驗證試驗證明在此條件下，發酵的玫瑰花醬感官得分為73分。產品理化指標分別為總糖5.23%，總酸0.49%，氨基酸0.15%，單寧1.12%，乙醇5.62%vol。

[1]楊新征，楊 德，張躍華.玫瑰的價值及開發前景[J].新疆農業科學，2004，41（2）：110-112.

[2]徐良雄，曾佑煒，龍 剛，等.不同花卉抗氧化能力及其多酚、黃酮含量比較[J].中國野生植物資源，2005，24（1）：51-54.

[3]洪旻稹.玫瑰花營養成分分析及花青素穩定性研究[J].中國食物與營養，2011，17（10）：74-77.

[4]FRANCO D,PINELO M,SINEIRO J,et al.Processing ofRosa rubigi-nosa:extraction of oil and antioxidant substances[J].Bioresource Technol,2007,98(18):3506-3512.

[5]呂鎮城.玫瑰花多酚與色素的提取工藝與多酚的抗衰老功效研究[D].廣州：華南師范大學碩士論文，2006.

[6]CHO E J,YOKOZAWA T,KIM H Y,et al.Rosa rugosa attenuates diabetic oxidative stress in rats with streptozotocin-induced diabe[J].Am J Chinese Med,2003,32(4):487-496.

[7]于長青，趙 煜，徐 瓊，等.對苦水玫瑰產業發展的思考[J].甘肅科技，2012，28（20）：14-15.

[8]楊文云，李志國，吳 昊，等.絡合法測定塔拉單寧含量的研究[J].西南林學院學報，1999，19（4）：249-252.

[9]尹凱丹.食品理化分析[M].北京：化學工業出版社，2008.

[10]張麗紅，謝建華，吳 劼.模糊數學在蘑菇羹感官評價中的應用[J].河南工業大學學報，2010，31（3）：59-62.

[11]張盛貴，牛黎莉，陳致印，等.模糊綜合評判枸杞粉調味的研究[J].食品與生物技術學報，2010，29（6）：865-869.

[12]陳大鵬，張永茂，張 舉，等.復合蘋果片感官品質模糊綜合評價及其營養與功能成分分析[J].保鮮與加工，2013，13（3）：28-32.

[13]王百姓，馮積社.模糊綜合評價在干紅葡萄酒感官品評中的應用[J].中國食物與營養，2011，17（8）：33-37.

[14]LACHAT C，馬兆瑞.蘋果酒釀造技術[M].北京：中國輕工業出版社，2004.

[15]王 濱，張國政，路福平，等.酵母酒精耐性機制的研究進展[J].天津輕工業學院學報，2001（36）：18-23

[16]馮雙慶.園產品采后處理[M].北京：中央廣播電視大學出版社，2002.

[17]郭永亮，韓志平，王順利.高糖葡萄釀酒工藝的探討[J].中外葡萄與葡萄酒，2012（3）：49-53.

[18]XIA Q Y,LI R,ZHAO S L,et al.Chemical composition changes of post-harvest coconut inflorescence sap during natural fermentation[J].Afr J Biotechnol,2011,10(66):14999-15005.