響應面法優化香梨米酒的發酵工藝研究

趙 翾，劉功良*，李紅良，戴超泳，余潔瑜，黃星源

（1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225；2.廣州市廣式傳統食品加工與安全控制重點實驗室，廣東 廣州 510225；3.廣州市沃邦生物科技有限公司，廣東 廣州 510660）

響應面法優化香梨米酒的發酵工藝研究

趙 翾1，2，劉功良1，2*，李紅良3，戴超泳1，余潔瑜1，黃星源1

（1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225；2.廣州市廣式傳統食品加工與安全控制重點實驗室，廣東 廣州 510225；3.廣州市沃邦生物科技有限公司，廣東 廣州 510660）

以香梨和糯米為原料，通過單因素試驗研究發酵時間、發酵溫度、酒曲添加量和香梨汁添加量對香梨米酒感官品質的影響，在單因素試驗的基礎上，以香梨米酒的感官得分為響應值，通過響應面中心組合設計法優化香梨米酒的發酵工藝條件。結果表明，香梨米酒釀造的最佳工藝條件為酒曲添加量1.5%，發酵時間3.5 d，發酵溫度30℃，香梨汁添加量25%。該最佳發酵工藝條件下，香梨米酒的感官評分為94分，酒精度為7.0%vol。

香梨；米酒；發酵；響應面

庫爾勒香梨是新疆的特色水果之一，以皮薄肉白、酥脆多汁、香味獨特聞名，被列為“國家地理標志產品”[1-2]。香梨富含果糖、蘋果酸、維生素、礦物質等營養成分，具有清熱潤肺、消炎解毒等功效[3]。米酒是我國傳統酒類，營養豐富，保健功能突出[4-5]。隨著近年來人們保健意識的增強，對具有保健功效的低度飲料酒的需求不斷提高，風味米酒的開發展現出較大的市場潛力[6-7]。本研究在傳統糯米發酵的過程中，添加香梨汁一起發酵，釀制成一種具有獨特風格的香梨米酒，這對豐富米酒品種和拓寬香梨深加工均有積極的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、香梨：市售；永州甜酒藥：永州市雅大高產酒曲廠。

1.2 儀器與設備

LRH-150-S型恒溫恒濕培養箱：廣東省醫療器械廠；JJ600型精密電子天平：常熟雙杰測試儀器廠；LX-013-A型酒精度計：常州市瑞明儀表廠；SW-CJ-1F型單人超凈工作臺：蘇州安泰空氣技術有限公司；LX-C35L型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌鍋：合肥華泰醫療設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

操作要點：香梨去皮、去心，用榨汁機榨汁后用兩層紗布過濾得到香梨原汁。在原汁中按照50 mg/L的量加入偏重亞硫酸鉀，備用[8-9]。

稱取適量糯米，25℃浸泡6 h后蒸煮。待煮熟的米飯降溫至室溫（25℃），拌入酒曲和已制備好的香梨汁（按糯米干質量添加），搭窩發酵。發酵結束后，用紗布過濾，收集酒液。最后殺菌[10]。

1.3.2 香梨米酒釀造工藝優化

單因素試驗：設計單因素試驗考察不同發酵工藝（香梨汁添加量、酒曲添加量、發酵時間、發酵溫度）對香梨米酒感官評分的影響，確定各因素的中心值及水平。

響應面試驗：利用中心組合設計法（central composite design，CCD）試驗設計原理，采用單因素試驗確定的中心值（用“0”表示）、低水平（用“-1”表示）和高水平（用“+1”表示），以香梨米酒的感官評分（Y）為響應值，對香梨汁添加量（A）、酒曲添加量（B）、發酵時間（C）及發酵溫度（D）進行優化，得到最佳釀造工藝，試驗因素與水平見表1。

表1 響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments

1.3.3 測定方法

香梨米酒感官評分標準：按照參考文獻[11-12]的方法，從色澤、香味、滋味、酒體4個方面，制定香梨米酒的感官評分標準，并對產品進行感官評分，滿分為100分，評分標準見表2。

表2 香梨米酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of pear rice wine

酒精度：根據國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中規定的方法進行測定，并換算成20℃條件下的酒精度。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 香梨汁添加量對香梨米酒感官評價的影響

圖1 香梨汁添加量對香梨米酒感官評分的影響Fig.1 Effect of pear juice addition on sensory evaluation of pear rice wine

由圖1可知，隨著香梨汁添加量的增加，香梨的風味越來越突出，果香和酒香變得協調，感官評分逐漸增加，當香梨汁添加量達到25%時，香梨米酒的感官評分最高；而后隨著香梨汁添加量的增加，香梨米酒的果香越來越凸顯，但同時在香梨汁的稀釋作用下，酒味則顯得不足，整體風味不夠平衡和諧。故香梨汁添加量25%較為適宜。

2.1.2 酒曲添加量對香梨米酒感官評價的影響

圖2 酒曲添加量對香梨米酒感官評分的影響Fig.2 Effect ofJiuquaddition on sensory evaluation of pear rice wine

由圖2可知，酒曲添加量太少，發酵進程緩慢，容易感染雜菌，發酵的米酒酒精度太低，香梨米酒風味淡薄且不協調。隨著酒曲添加量的增加，發酵啟動速度加快，香梨米酒的風味得以改善提高；當酒曲添加量達到1.5%時，得到的香梨米酒風味最佳；當酒曲添加量繼續增加，發酵速度加快，不利于風味的形成，酸味和苦澀味變得明顯，使得酒的整體品質下降。故酒曲添加量在1.5%左右比較適宜。2.1.3發酵時間對香梨米酒感官評價的影響

圖3 發酵時間對香梨米酒感官評分的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory evaluation of pear rice wine

由圖3可知，隨著發酵時間的延長，香梨米酒的口感由淡薄逐漸變得豐滿，香梨汁的果香和酒香也越來越和諧，感官評分越來越高；當發酵時間達到3.5 d時，香梨米酒的品質最佳；當發酵時間繼續延長，香梨米酒中的雜味變得突出，破壞了米酒的和諧風味和整體風格，酒的品質開始下降。故發酵時間3.5 d較為適宜。

2.1.4 發酵溫度對香梨米酒感官評價的影響

圖4 發酵溫度對香梨米酒感官評分的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on sensory evaluation of pear rice wine

由圖4可知，當發酵溫度低于30℃時，隨著發酵溫度的升高，香梨米酒的評分越來越高。雖然發酵溫度低有利于酒的釀造和品質的提升，但同時溫度低也會延長發酵進程，不利于優勢菌群的形成，從而給發酵帶來不利影響。當發酵溫度為30℃時，香梨米酒的風味最好，酸甜適中，香氣和諧，感官評分最高；而后隨著發酵溫度的升高，發酵速度加快，生成較多的副產物，米酒中的異雜味越來越突出，使香梨米酒的整體風味劣化。故發酵溫度30℃較為適宜。

2.2 響應面分析法優化發酵工藝條件

在單因素試驗的基礎上，進一步優化香梨米酒的釀造工藝條件。以感官評分（Y）為響應值，選用香梨汁添加量（A）、酒曲添加量（B）、發酵時間（C）和發酵溫度（D）四個參數進行考核，每個因素選擇3個水平。試驗共有21個設計點，其中中心點有5個。具體設計組合及結果見表3。

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Design and results of response surface experiments

對試驗進行響應面分析，得到各因素和感官評分間的數學模型：

表4 響應面方差分析結果Table 4 Variance analysis of response surface methodology

圖5 梨汁添加量與發酵時間交互作用對香梨米酒感官評分影響的響應面及等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between pear juice addition and fermentation time on sensory evaluation of pear rice wine

根據方差分析（表4）可知，上述建立的數學模型非常顯著（P=0.002 6＜0.01），失擬項不顯著（P=0.424 4＞0.05），說明該模型能夠很好地描述各因素和香梨米酒感官評分之間的關系，可以用其來預測不同釀造條件下香梨米酒的感官評分結果。各因素對香梨米酒感官評價影響的大小順序為：發酵時間＞發酵溫度=酒曲添加量＞香梨汁添加量，其中香梨汁添加量和發酵時間的交互作用對結果有顯著性影響（P＜0.05）。由圖5可知，梨汁添加量與發酵時間之間有一定的交互作用，最佳預測點在試驗考察范圍內。因此，該二階模型具有良好的擬合度，能真實地描述各因素與響應值之間的關系。

根據上述所建立的數學模型，得到3個預測的最佳工藝條件。將這3個組合和正交試驗中的最佳工藝條件（1號）一起進行驗證試驗，結果見表5。

表5 驗證試驗結果Table 5 Results of verification tests

由表5可知，試驗1的感官評價得分最高，為94分，酒精度為7.0%vol。故香梨米酒的最佳釀造工藝條件為：發酵時間3.5d、發酵溫度30℃、酒曲添加量1.5%、香梨汁添加量25%。3結論

本研究將香梨榨汁后，和酒曲一起添加到冷卻的米飯中發酵，制得了一種香梨米酒。利用響應面方法得到了香梨米酒的最佳發酵工藝條件為發酵時間3.5 d、發酵溫度30℃、酒曲添加量1.5%、香梨汁添加量25%，在此條件下發酵的香梨米酒色澤淺黃、酸甜適中、無苦澀味、口感良好、風格獨特，感官評分為94分，酒精度為7.0%vol。

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Optimization of fermentation technology for pear rice wine using response surface methodology

ZHAO Xuan1,2,LIU Gongliang1,2*,LI Hongliang3,DAI Chaoyong1,YU Jieyu1,HUANG Xingyuan1
(1.College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agricultural and Engineering,Guangzhou 510225,China;2.Key Laboratory of Traditional Cantonese Processing and Safely Control,Guangzhou 510225,China;3.Guangzhou Welbon Biological Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510660,China)

Taking pear juice and glutinous rice as raw materials,the effects of fermentation time,fermentation temperature,Jiuquaddlition and pear juice addition on sensory evaluation of pear rice wine were studied through single factor tests.On the basis of single factor experiments,the sensory score was selected as response value and the central composite response surface methodology was used to optimize the fermentation conditions of the pear rice wine.The optimal fermentation conditions of the pear rice wine were as follows:Jiuquaddition 1.5%,fermentation time 3.5 d,temperature 30℃,pear juice addition 25%.Under the optimum fermentation conditions,the alcohol content of the wine was 7.0%vol,and the sensory score of pear rice wine reached 94.

pear;rice wine;fermentation;response surface methodology

TS262.4

0254-5071（2017）10-0186-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.10.039

2017-07-18

廣東省高等學校優秀青年教師培養計劃項目（YQ2015094）；2016年廣東省研究生教育創新計劃資助項目-示范基地（粵教研函[2016]39號）；廣州市科技計劃項目（201509010005）；廣州市產學研協同創新重大專項（201604020001）；2014年廣東省省級科技計劃項目（2014A090906029）

趙 翾（1977-），女，副教授，博士，研究方向為發酵工程。

*通訊作者：劉功良（1980-），男，副教授，博士，研究方向為發酵工程。