櫻桃果酒發(fā)酵條件的優(yōu)化

李志友， 李啟要

(安順學院， 貴州 安順 561000)

櫻桃果酒發(fā)酵條件的優(yōu)化

李志友， 李啟要

(安順學院， 貴州 安順 561000)

為了進一步提高櫻桃果酒的保健價值，促進地方櫻桃產業(yè)化發(fā)展，以貴州安順主栽紅水櫻桃為材料，采用響應曲面法優(yōu)化櫻桃果酒發(fā)酵條件，選擇外觀糖度、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度與NaHSO3添加量為試驗影響因素，以櫻桃果酒黃酮含量為響應值，選用Box-Behnken試驗設計建立了二次回歸方程數(shù)學模型。結果表明：櫻桃果酒的最佳發(fā)酵條件為外觀糖度22%、NaHSO3添加量65 mg/L、發(fā)酵溫度25℃和發(fā)酵時間8 d。在此條件下制出的櫻桃果酒，色澤桔紅清亮，口味醇正，黃酮含量352.34 μg/mL，酒精度10%～11%，具有獨特的口感與較高的保健價值。

櫻桃； 果酒； 發(fā)酵條件

櫻桃屬薔薇目薔薇科李亞科櫻桃屬的落葉喬木[1]，因在落葉果樹中成熟期較早，有春果第一枝的美譽。其果實營養(yǎng)豐富，含有大量的維生素(VA，VB，VC)和礦物質(K，Ca，F(xiàn)e)，尤其富含花青素、各種花色苷、大量的褪黑激素等黃酮類化合物[2]，具有重要的藥用價值與保健功效，如調節(jié)睡眠、清除自由基、抗氧化作用、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗癌、預防心血管疾病、降低血糖與延緩衰老等[3]。生產上，常常將櫻桃果實深加工制成果酒以解決櫻桃果實易腐爛與難保存的問題[4]。

櫻桃果酒因風味獨特與營養(yǎng)保健價值高而深受消費者喜愛，但市場上的櫻桃果酒品質參差不齊，而影響櫻桃果酒品質的關鍵因素是櫻桃品種與發(fā)酵工藝。長期以來，有關櫻桃果酒的研究報道僅集中在果酒風味與發(fā)酵工藝上，如唐士昂等[5]以中國櫻桃為材料對營養(yǎng)成分進行檢測并對發(fā)酵工藝進行了初探；高海生等[6]以毛櫻桃為材料對酵母添加量、降酸方式、發(fā)酵時間與發(fā)酵溫度等發(fā)酵條件進行優(yōu)化；馮志斌等[7]以新鮮櫻桃為材料采用控溫發(fā)酵技術通過對比試驗確定了櫻桃發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)；王海平[8]、范兆軍等[9]采用響應曲面法以酒精含量為響應值對外觀糖度、發(fā)酵溫度、酵母接種量與NaHSO3添加量等發(fā)酵條件進行優(yōu)化，王順利[10]、姚慧娟等[11]采用氣相質譜聯(lián)用法對不同櫻桃果酒香氣成分進行分析，但有關櫻桃果酒營養(yǎng)保健的研究未見報道，而櫻桃果酒中抗氧化物質含量的高低對其保健功效有著極大的影響。

為了在保證櫻桃果酒風味的基礎上進一步提高其保健價值，筆者以安順主栽紅水櫻桃為材料，選擇外觀糖度、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度與NaHSO3添加量4因素進行Box-Behnken設計，采用單因素試驗確定參試因素的水平，以總黃酮含量為響應值，利用Design Expert軟件建立二次多項式回歸方程的預測模型，優(yōu)化櫻桃果酒發(fā)酵條件，以期為風味與營養(yǎng)保健功能俱全的櫻桃果酒開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料、試劑與儀器

原料：黑珍珠櫻桃(采自貴州安順鎮(zhèn)寧縣馬場鄉(xiāng))與白砂糖(市售)。

試劑：干酵母、果膠酶、α-淀粉酶、纖維素酶、NaHSO3、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁與蘆丁等，其余試劑均為分析純(食品級)。

儀器：歐米茄O2型榨汁機(omega公司)、KRH-PJ系列全自動不銹鋼發(fā)酵罐(江蘇科海生物工程設備公司)、VD-650型無菌操作臺(北京維欣儀奧科技發(fā)展有限公司)、HH-6恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所)、ME203梅特勒電子天平(麗水阿凡達商貿有限公司售)、三星RS552NRUAWW/SC冰箱(蘇州三星電子有限公司)、GT7CJ￠600殺菌鍋(周口翔凱機械有限公司)、722G可見分光光度計(上海精科實業(yè)有限公司)、酒精度計與手持測糖儀等。

1.2 櫻桃果酒制作工藝流程

果實篩選→清洗、去核與榨汁→酶解→糖度調整→發(fā)酵→離心→降酸→陳釀與滅菌→冷卻→成品[7]。

篩選：挑選色澤純正，充分成熟的紅水櫻桃果實。

酶解：分別加果膠酶、α-淀粉酶與纖維素酶適量，在適宜的溫度下酶解一定時間。

糖度調整：試驗所用櫻桃果汁的外觀糖度為15.1%，還原糖含量為9.3%。按照試驗對外觀糖度的要求，分別添加不同份量的蔗糖，調整櫻桃果汁的外觀糖度。

發(fā)酵：固定酵母接種量為6 g/L。

降酸：向櫻桃果酒中添加1.0 g/L K2CO3與9.0 g/L酒石酸鉀[12]。

1.3 指標測定

外觀糖度測定使用手持測糖儀，果酒酒精度測定使用酒精度計。黃酮含量測定采用分光光度法[13]。

1.4 蘆丁對照品標準曲線的繪制

參照文獻[13]配制蘆丁對照品，分別吸取濃度為0 mg/L、8.21 mg/L、16.42 mg/L、24.62 mg/L、32.83 mg/L和41.04 mg/L的蘆丁對照品溶液，利用分光光度計在波長510 nm下測定吸光度，并利用數(shù)據作散點圖，得出直線回歸方程為y=0.008 9x-0.000 7，R2=0.983 9)。

1.5 果酒發(fā)酵單因素試驗設計

在發(fā)酵過程中，分別以外觀糖度、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、NaHSO3添加量為單一變量設計單因素試驗[8]，當外觀糖度為單一變量時，固定條件為NaHSO3添加量60 mg/L、發(fā)酵溫度25℃與發(fā)酵時間8 d；當發(fā)酵溫度為變量時，固定條件為外觀糖度22%、NaHSO3添加量60 mg/L與發(fā)酵時間8 d；當發(fā)酵時間為單一變量時，固定條件為外觀糖度22%、NaHSO3添加量60 mg/L與發(fā)酵溫度25℃；當NaHSO3添加量為單一變量時，固定條件為外觀糖度22%、發(fā)酵溫度25℃與發(fā)酵時間8 d。單一變量的水平設置見表1。

表1 櫻桃果酒發(fā)酵單因素試驗的因素與水平

Table 1 Factors and levels of the single-factor experiment of cherry wine fermentation

水平Level外觀糖度/%Apparentsugarconcentration發(fā)酵溫度/℃Fermentationtemperature發(fā)酵時間/dFermentationtimeNaHSO3/(mg/L)1165002181022032015440422206605242588062630101007283512120

1.6 櫻桃果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

分析處理單因素的試驗數(shù)據，確定外觀糖度、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間與NaHSO3用量的合理水平，根據Box-Behnken的設計原理，分別以A表示外觀糖度、B表示發(fā)酵溫度、C表示發(fā)酵時間，D表示NaHSO3/(mg/L)添加量，并以-1、0、1分別代表變量的水平，進行發(fā)酵響應面試驗，其因素及水平見表2。利用分光光度法測定響應值(櫻桃果酒黃酮含量)，使用Design-Expert軟件對試驗數(shù)據進行回歸分析。

表2 櫻桃果酒發(fā)酵的響應面試驗因素及水平

Table 2 Factors and levels in response surface test of cherry fruit wine fermentation

水平Level外觀糖度/%Apparentsugarconcentration發(fā)酵溫度/℃Fermentationtemperature發(fā)酵時間/dFermentationtimeNaHSO3/(mg/L)-1202064002225860124301080

2 結果與分析

2.1 不同因素下櫻桃果酒的黃酮含量

由圖示可知不同外觀糖度、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間及亞硫酸濃度的櫻桃果酒黃酮含量變化。

1) 外觀糖度。櫻桃果酒黃酮含量與外觀糖度存在著先正相關后負相關的關系，當外觀糖度含量為16%時，總黃酮含量為168.35 μg/mL；當外觀糖度含量增加到22%時，總黃酮含量最大為348.26 μg/mL；當外觀糖度含量增大到30%時，總黃酮含量迅速下降到160.78 μg/mL，下降53.83%。其原因可能是較高的外觀糖度生成了較多的酒精，而大量酒精的存在影響了黃酮的分子結構與化學性質，因此，外觀糖度宜在22%左右。

2) 發(fā)酵溫度。當發(fā)酵溫度為5℃時，櫻桃果酒中總黃酮含量為85.23 μg/mL，隨著發(fā)酵溫度的升高，櫻桃果酒中總黃酮含量逐漸增多，當發(fā)酵溫度為25℃時，櫻桃果酒中總黃酮含量達最大值，為341.45 μg/mL；當發(fā)酵溫度再升高時，櫻桃果酒中總黃酮含量迅速降低。可能原因是發(fā)酵溫度影響酵母與其他雜菌的生長，溫度過高或過低時，酵母與雜菌生長受到抑制，溶解氧消耗少，當溫度適宜時，酵母與雜菌生長活躍，溶解氧消耗大，所以，發(fā)酵溫度宜在25℃左右。

圖示 不同外觀糖度、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間及亞硫酸濃度的櫻桃果酒黃酮含量

Fig. Flavonoids content in cherry fruit wine under different appearance of sugar， fermentation temperature， fermentation time and concentration of sulfite

3) 發(fā)酵時間。隨著發(fā)酵時間的延長，櫻桃果酒中黃酮含量逐漸降低。當發(fā)酵時間在8 d以內時，櫻桃果酒中總黃酮含量下降較慢；當發(fā)酵時間在8 d以上時，櫻桃果酒中黃酮含量下降較快。可能原因是隨著發(fā)酵時間的延長，NaHSO3消耗殆盡，櫻桃果酒中的溶解氧增多，而櫻桃果酒黃酮類物質與氧化性物質發(fā)生化學反應生成其他類物質[14]，因此，發(fā)酵時間宜在8 d左右。

4) NaHSO3濃度。當NaHSO3濃度由0 mg/L增加到60 mg/L時，櫻桃果酒中總黃酮含量也由85.37 μg/L增加到356.64 μg/L；當NaHSO3濃度由60 mg/L增加到100 mg/L時，櫻桃果酒中總黃酮含量由345.63 μg/L減少到245.47 μg/L；當NaHSO3濃度由100 mg/L增加到160 mg/L時，櫻桃果酒中總黃酮含量又由245.47 μg/L增加到302.78 μg/L。主要原因是亞硫酸鈉的添加量越大，產生SO2越多，酮類物質被氧化的程度越低，可能原因是SO2可與櫻桃中所含的活性羰基化合物反應生成α-羥基磺酸化合物，減緩Millard反應[15]。以果酒安全健康為準則，NaHSO3濃度宜在60 mg/L左右。

2.2 櫻桃果酒發(fā)酵條件的優(yōu)化

2.2.1 回歸方程的建立與檢驗 利用Design-Expert軟件對表3中的響應值進行二元回歸擬合分析，建立回歸方程預測模型：

y=348.50-11.21A-18.39B-13.48C+18.08D+1.00AB-7.00AC-4.00AD+2.00BC-1.75BD+2.00CD-60.92A2-56.47B2-65.97C2-45.08D2

2.2.2 櫻桃果酒發(fā)酵條件的優(yōu)化與檢測 采用Box-Behnken軟件對確立的回歸方程模型進行參數(shù)優(yōu)化分析，得出櫻桃果酒發(fā)酵的最優(yōu)條件為外觀糖度21.81%、發(fā)酵溫度24.16℃，發(fā)酵時間7.81 d與NaHSO3添加量64.12 mg/L，在此條件下，櫻桃果酒黃酮含量理論值為353.10 μg/mL。但在櫻桃果酒的實際生產中，為了實際操作的方便，將工藝參數(shù)修正為外觀糖度22%、發(fā)酵溫度24℃，發(fā)酵時間8 d與NaHSO3添加量65 mg/L，并進行5組平行試驗測得櫻桃果酒黃酮含量的平均值為352.34 μg/mL，試驗結果與模型符合較好。

2.3 櫻桃果酒質量的評價

采用櫻桃果酒制作工藝流程，在外觀糖度22%、發(fā)酵溫度24℃，發(fā)酵時間8 d與NaHSO3添加量65 mg/L的條件下發(fā)酵，制出的櫻桃果酒色澤桔紅，透明清亮；口味醇正，芳香怡人；黃酮含量340～360 μg/mL，酒精度10%～11%，大腸桿菌<30個/mL，無其他雜菌，完全符合國家果酒質量標準并具有較好的保健功能。

表3 櫻桃果酒發(fā)酵響應面試驗各處理的黃酮含量

3 結論

為了提高櫻桃果酒中黃酮類物質的含量，試驗采用響應曲面法優(yōu)化櫻桃果酒發(fā)酵工藝，得出櫻桃果酒最優(yōu)工藝條件為外觀糖度22%、NaHSO3添加量65 mg/L、發(fā)酵溫度24℃與發(fā)酵時間8 d，在此條件下，櫻桃果酒黃酮含量可達352.34 μg/mL，同時，在試驗的基礎上，通過對試驗數(shù)據的處理與分析，建立了準確有效二次線性回歸方程模型，可用來預測固定條件下櫻桃果酒中的總黃酮含量，對櫻桃果酒的生產具有一定的參考作用。

[1] 張 毅，孫 巖.櫻桃推廣新品種圖譜[M].濟南：山東科學技術出版社，2002：3-8.

[2] 崔新穎，李香艷，孔祥雨，等.酸櫻桃果實有效成分及藥理作用的研究[J].北華大學學報:自然科學版，2007(2)：145-149.

[3] 熊蔚蔚，丁雪馨.櫻桃成分及其藥理作用的研究[J].北華大學學報:自然科學版，2010(5)：408-411.

[4] 李興超，劉 坤.我國甜櫻桃產業(yè)存在的問題及對策[J].山西果樹，2014(1):28-30.

[5] 唐士昂，白 燕.中國櫻桃發(fā)酵酒試驗[J].萊陽農學院學報，1991.8(3)：209-211.

[6] 高海生，藺毅峰，李春華，等.干紅毛櫻桃酒釀造工藝研究[J].中國食品學報，2002(1)：17-21.

[7] 馮志斌，程顯好，夏利江，等.櫻桃果酒發(fā)酵工藝研究[J].中國釀造，2008(2)：200-202.

[8] 王海平，黃和升，郭 雷，等.響應面法優(yōu)化櫻桃果酒發(fā)酵條件[J].中國釀造，2011(20)：75-79.

[9] 范兆軍.響應面優(yōu)化櫻桃果酒發(fā)酵條件的研究[J].農產品加工，2015(5)：22-25.

[10] 王順利，劉樹文.櫻桃干紅果酒香氣成分的分析[J].安徽農學通報，2011(9)：210-211，227.

[11] 姚慧娟，姚慧敏，沈艷琳，等.氣相質譜聯(lián)用法測定東北山櫻桃果酒的香氣成分[J].中國醫(yī)藥導報，2015(5)：103-105.

[12] 林 巧.櫻桃酒化學降酸效應研究[J].中國釀造，2010(12):48-53.

[13] 肖龍泉，任亞碩，吳德玲，等.紫外分光光度法測定醉魚草果實中總黃酮含量[J].安徽醫(yī)藥，2015(2)：263-265.

[14] 姚小敏，覃成箭，羊金梅，等.茶葉中總黃酮的提取、鑒別及其含量測定[J].右江民族醫(yī)學報，2005，20(6):779-781.

[15] 凌關庭.抗氧化食品與健康[J].化學工業(yè)出版社，2004(4):88-101.

(責任編輯： 孫小嵐)

Fermentation Conditions Optimization of Cherry Fruit Wine

LI Zhiyou， LI Qiyao

(AnshunUniversity,Anshun,Guizhou561000,China)

In order to further improve the cherry wine health value and promote the development of local industrialization of cherry，the experiment optimizing fermentation conditions of cherry fruit wine was carried out by response surface method. Hongshui cherry planting in Anshun was chosen as experimental material and apparent sugar concentration，fermentation time，fermentation temperature and addition of sodium bisulfite were chosen as influencing factors and flavonoid content of cherry fruit wine was identified as response values. The mathematical model was established by Box-Behnken central composite design. Results:appearance of sugar 22%， fermentation time 12 d，fermentation temperature 28℃ and addition of sodium bisulfite 80 mg/L are the best fermentation conditions. Under these conditions， cherry fruit wine color was orange and clear，tastes pure， the flavonoids content was 352.34 μg/mL， alcohol concentration was 10% ～ 11%，and had a unique taste and high health care value.

cherry；fruit wine； fermentation condition

2015-07-22； 2016-01-20修回

貴州省三方聯(lián)合基金項目[黔科合J字LKA(2013)11]；大學生創(chuàng)新訓練計劃(201310067002)

李志友(1980-)，男，講師，從事農學教學與科研工作。E-mail:8096969@qq.com

1001-3601(2016)03-0136-0152-04

S662.5

A