香圓桑葚復合果酒發(fā)酵工藝研究

耿敬章，李 敏，杜小艷，楊詩瑤

（陜西理工大學生物科學與工程學院，陜西漢中723000）

香圓（Citrus wilsonii）為蕓香科植物的成熟果實[1]，其干燥幼果可以用作枳殼。香圓始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，其性苦、辛、酸、溫，具有理氣寬中、行滯消脹的功效[2]，主治胸脅氣滯，脹滿疼痛，食積不化，痰飲內(nèi)停;胃下垂，脫肛，子官脫垂等病癥，為歷版《中國藥典》所收載[3]，也是國家衛(wèi)生部所頒布的可用于保健食品的原料[4]。目前，香圓主要用于枳殼藥材的生產(chǎn)，而其果肉大多丟棄未加以開發(fā)利用，造成資源的浪費。現(xiàn)代研究表明，香圓果肉也含有黃酮類物質(zhì)、生物堿以及揮發(fā)油類等生物活性物質(zhì)[5-6]。黃酮類化合物具有清除自由基、抗氧化、抑菌抗炎、抗過敏等多種生物活性，因而在功能保健食品開發(fā)中應用廣泛。桑葚（Fructus mori）是桑科，桑屬植物桑的果穗。桑葚含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、鞣酸、胡蘿卜素、礦物質(zhì)等成分。《本草綱目》對桑葚的藥用價值有詳盡的闡述，其具有生津潤燥、補肝益腎、明目烏發(fā)等功效。現(xiàn)代醫(yī)學對桑葚進行藥理、藥效毒理測試的結(jié)果也表明，桑葚能提高動物體內(nèi)酶的活性，抑制有害物質(zhì)的生成，增強抗寒、耐勞能力，延緩細胞衰老，防止血管硬化，以及提高肌體免疫等功能[7-8]。我國是水果生產(chǎn)和消費大國，目前果酒業(yè)也形成了較大規(guī)模。隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，以及人民群眾生活條件不斷改善，復合果酒憑借其營養(yǎng)性、保健性功能逐漸引起了越來越多消費者的關(guān)注[8]。香圓和桑葚具有特殊的保健功效，特別在抗氧化方面引起了大家的關(guān)注[9-10]。但是國內(nèi)外目前尚未出現(xiàn)關(guān)于以香圓桑葚為原料制成復合果酒的研究。鑒于此，本試驗將研究運用香圓和桑葚釀造復合果酒，以豐富復合果酒產(chǎn)品種類。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

香圓：本地香圓種植基地提供。桑葚：購于漢中水果批發(fā)市場。

蔗糖：購買于新百佳超市；果酒酵母：實驗室保藏。

儀器設(shè)備：HFX-32臺式離心機，江西安亭儀器設(shè)備廠；HZX-JA100電子天平，北京新陽儀器設(shè)備有限公司；DK-8D超級水浴鍋，華立設(shè)備公司；榨汁機，美的集團；721G型可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；總抗氧化測定試劑盒，杭州萬盛生物有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 香圓桑葚復合果酒發(fā)酵工藝

本研究按以下工藝路線進行：

1.2.2 指標測定

酒精度的測定：GB/T 15038—2006酒精計法[12]。

總抗氧化能力的測定：總抗氧化測定試劑盒的方法。樣液以37℃水浴30 min，放置10 min，取樣量為0.1 mL。520 nm測各管吸光度[13]。

總抗氧化能力（U/mL）

=(ODu-ODc)/0.01/30×N×n

式中：ODu—測定管吸光度值；ODc—對照管吸光度值；N—反應體系稀釋倍數(shù)；n—樣本測試前稀釋倍數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同接種量對果酒發(fā)酵的影響

固定香圓桑葚復合果酒發(fā)酵其他各因素條件不變，選取1%、3%、5%、7%、9%、11%6個水平的接種量進行香圓桑葚復合果酒發(fā)酵，觀察香圓桑葚復合果酒發(fā)酵情況。結(jié)果表明，接種量與發(fā)酵周期有直接關(guān)系[14]。由圖1可以看出，接種量小于5%時，酒精度和總抗氧化能力都較低，可能是發(fā)酵慢或發(fā)酵不完全導致的。當接種量大于5%時，酒精度和總抗氧化能力降低，這是因為接種量大，酵母生長繁殖快速，消耗了大量有機物，出現(xiàn)有機物供給不足的現(xiàn)象，同時接種量大容易產(chǎn)生酵母異味，影響產(chǎn)品感官評價。接種量為5%時，發(fā)酵平穩(wěn)，酒精度適宜，抗氧化能力較高，且沒有異味產(chǎn)生。因此，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵過程中，接種量為5%較為適宜。

圖1 不同接種量對復合果酒發(fā)酵的影響

2.2 不同加糖量對果酒發(fā)酵的影響

固定香圓桑葚復合果酒發(fā)酵其他各因素條件不變，選取8%、10%、12%、14%、16%、18%6個水平的加糖量進行香圓桑葚復合果酒發(fā)酵，觀察香圓桑葚復合果酒發(fā)酵情況。結(jié)果表明，果汁中的糖度直接影響果酒中酒精及其品質(zhì)[15]。酒精發(fā)酵是微生物作用形成糖酵解途徑，將葡萄糖和果糖代謝為丙酮酸，丙酮酸經(jīng)過一系列反應再還原為乙醇。由圖2可以看出，當加糖量小于14%時，糖量過低，產(chǎn)生的酒精過少，酒的品質(zhì)不達標。當糖量大于14%時，糖度過高，酵母的生長受到抑制，進而發(fā)酵過程受阻，酒精度和總抗氧化能力下降[16]。因此，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵過程中，加糖量為14%較為適宜。

2.3 不同發(fā)酵溫度對果酒發(fā)酵的影響

圖2 不同加糖量對復合果酒發(fā)酵的影響

固定香圓桑葚復合果酒發(fā)酵其他各因素條件不變，選取15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃共6個水平的發(fā)酵溫度進行香圓桑葚復合果酒發(fā)酵，觀察香圓桑葚復合果酒發(fā)酵情況。由圖3可知，發(fā)酵溫度為25℃時，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵效果較好。溫度影響酒精度、產(chǎn)品的風味、口感，進而影響發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量[17]。因為溫度是酵母生長、繁殖與發(fā)酵的主要環(huán)境因素，而且影響酒精發(fā)酵及蘋果酸分解[18]。當發(fā)酵溫度超過30℃，酒精度小于10%vol，溫度較高，酵母生長旺盛，提早進入衰亡期，發(fā)酵后期無法將發(fā)酵液中的糖轉(zhuǎn)化成酒精度，所以酒精度較低。同時，較高發(fā)酵溫度會導致果香揮發(fā)、氧化損失，增加高級醇、揮發(fā)酸等副產(chǎn)物，果酒風味受損[19]。反之，較低的發(fā)酵溫度有利于改善果酒質(zhì)量，而且抗氧化能力得到保證[20]。因此，結(jié)合總抗氧化能力，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵過程中，發(fā)酵溫度為25℃較為適宜。

圖3 不同發(fā)酵溫度對復合果酒發(fā)酵的影響

2.4 不同發(fā)酵時間對果酒發(fā)酵的影響

固定香圓桑葚復合果酒發(fā)酵其他各因素條件不變，選取8 d、12 d、16 d、20 d、24 d、28 d共6個水平的發(fā)酵時間進行香圓桑葚復合果酒發(fā)酵，觀察香圓桑葚復合果酒發(fā)酵情況。由圖4可以看出，當發(fā)酵時間低于20 d，醪液殘?zhí)呛肯鄬ζ撸l(fā)酵不徹底，色度高，口感粗糙。隨著發(fā)酵時間不斷延長，其芳香風味也會變得愈發(fā)濃厚[21]，當發(fā)酵時間為20 d時，發(fā)酵較徹底，原酒的酒精度、口感、酒的品質(zhì)能達到預期目標。當發(fā)酵時間超過20 d時，隨著發(fā)酵時間延長，酒精度變化不大且有下降趨勢，可能是發(fā)酵后期酒精損失[22]。總抗氧化能力下降，因糖類物質(zhì)耗盡，微生物消耗了部分抗氧化有機物導致總抗氧化能力下降[23]。因此，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵過程中，發(fā)酵時間為20 d較為適宜。

圖4 不同發(fā)酵時間對復合果酒發(fā)酵的影響

2.5 香圓桑葚復合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化試驗（表1、表2）

表1 響應面優(yōu)化發(fā)酵條件的因素和水平

表2 香圓桑葚復合果酒發(fā)酵試驗結(jié)果

表3 響應面實驗結(jié)果分析

由表1、表2可以看出，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵過程中，接種量、加糖量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對結(jié)果影響顯著。以下為酒精度二次回歸擬合方程：

酒精度(%vol)=13.68+0.48*A-0.21*B+0.77*C+0.18*D+0.39*A*B+0.71*A*C-0.22*A*D+0.062*B*C+1.51*B*D-0.86*C*D-0.63*A2-0.40*B2-1.55*C2-1.38*D2（其中，A是接種量，B是加糖量，C是發(fā)酵溫度，D是發(fā)酵時間）。

香圓桑葚復合果酒發(fā)酵試驗失擬項不顯著，P值為0.7589，模型極顯著，P值＜0.0001，所以能對香圓桑葚復合果酒發(fā)酵的條件進行預測[24]。得到香圓桑葚復合果酒發(fā)酵的最佳條件為，接種量為5.5%，加糖量為13.1%，發(fā)酵溫度為28℃，發(fā)酵時間為20 d。此條件下釀造所得的香圓桑葚復合果酒酒精度為14.1%vol，總抗氧化能力為128.7 U/mL。

3 結(jié)論

響應面優(yōu)化香圓桑葚復合果酒發(fā)酵的試驗模型和實際情況擬合度比較好，結(jié)果可信，香圓桑葚復合果酒發(fā)酵的二次回歸擬合方程如下：酒精度(%vol)=13.68+0.48*A-0.21*B+0.77*C+0.18*D+0.39*A*B+0.71*A*C-0.22*A*D+0.062*B*C+1.51*B*D-0.86*C*D-0.63*A2-0.40*B2-1.55*C2-1.38*D2（其中，A為接種量，B為加糖量，C為發(fā)酵溫度，D為發(fā)酵時間）。

香圓桑葚復合果酒發(fā)酵的最佳條件為接種量為5.5%，加糖量為13.1%，發(fā)酵溫度為28℃，發(fā)酵時間為20 d。此條件下釀造所得的香圓桑葚復合果酒酒精度為14.1%vol，總抗氧化能力為128.7 U/mL。