紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵工藝優化

薛宇昂，單春會，寧 明，楊麗萍，田 歡，唐鳳仙*

（石河子大學 食品學院，新疆 石河子 832000）

紅提葡萄是我國1987年引進的一個新品種。由于它的果實本質好、耐儲存、產量高，深受我國人民的喜愛。其果實較大，果實為深紅色，果粒整齊緊實，產量高[1]。紅提葡萄富含多種果酸、維生素和礦物質類等，具有藥用、營養、保健等作用[2]。但是在我國，鮮食葡萄始終占主導地位[3]，葡萄的貯藏運輸保鮮產業也比較滯后，存在“運不出、貯不住、銷不掉”的局面，大量葡萄因采后腐爛變質而遭受損失[4]。

新疆葡萄品質優良，種類豐富，產量居全國首位[5]。新疆葡萄種植規模達220萬畝，其中釀酒葡萄有55余萬畝，其余為鮮食和制干葡萄，鮮食葡萄以紅提葡萄為主[6]。新疆紅提葡萄憑借其優良的品質，制成一款新的產品必將以其獨特的競爭力占有市場并且減少浪費。如今發酵飲料是飲料業中重要的發展方向之一[7]，葡萄酒又具有很好的營養和保健作用[8]，這將使得紅提發酵酒飲料備受人們的喜愛。

因此，利用新疆寶石解百納、赤霞珠釀酒葡萄資源，對其進行綜合性開發利用，將葡萄復合發酵配制成一種甜型葡萄果酒，在單因素試驗結果的基礎上，采用響應而法優化復合紅提葡萄甜型果酒的發酵工藝參數，確定最佳的復合類型以及加工工藝條件，期望對葡萄相關產品的開發提供新的途徑與理論依據，將新疆葡萄資源方面的優勢轉換為經濟優勢，拓寬葡萄的市場，對提高經濟效益和社會效益有著重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅提葡萄、寶石解百納葡萄、赤霞珠葡萄：新疆石河子市；葡萄酒用高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；果膠酶（30 000 U/g）：肇東日成酶制劑有限公司；氯化鉀、碳酸氫鈉（均為分析純）：天津市致遠化學試劑有限公司；白砂糖（食品級）：陜西富企商貿有限公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：天津市福晨化學試劑廠；葡萄糖（分析純）：天津市盛奧化學試劑有限公司；抗壞血酸（分析純）：天津市天新精細化工開發中心；碳酸鈣（分析純）：天津市光復科技發展有限公司；明膠（食品級）：山東西唐生物科技有限公司；皂土（食品級）：法國LAFFORT公司。

1.2 儀器與設備

B250型智能數顯恒溫升降油水浴鍋：上海予卓儀器有限公司；JJ-2型組織搗碎機：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；MC202231型手持糖量計：成都泰華光學有限公司；pHS-3C型pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；BS 2000 S型電子天平：北京賽多利斯天平有限責任公司；320XB 220A-SCS型電子萬分之一分析天平：瑞士Precisa公司；0～50°、20℃酒精計：黃驊渤海比重計廠；ZXSR-1430型恒溫生化培養箱：上海智城分析儀器制造有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機：美國ThermoFisher Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒工藝流程及操作要點

原料預處理→混合原汁→糖酸比調整→加偏重亞硫酸鉀→巴氏殺菌→加果膠酶→酵母菌活化接種→主發酵→過濾、離心→殺菌、裝瓶→復合果酒

操作要點：

（1）原料預處理：原料的好壞能夠直接影響到果酒產品最終的品質，并且對果酒的色澤和酒體風味等方面也存在較大的影響。選擇成熟、無腐爛、無病蟲害的紅提葡萄、寶石解百納葡萄、赤霞珠葡萄為原料，用清水清洗泥土、雜質及附著的微生物。

（2）混合原汁：紅提葡萄分別與2種釀酒葡萄以質量比4∶1混合，將原料去籽后放入打漿機打漿，打漿完成后將籽與葡萄漿混合。

（3）糖酸比調整：根據理論值17 g/L蔗糖發酵能產生1%vol的酒精[9]，加入蔗糖將原漿的初始糖濃度調至28°Bx，加入碳酸鈣將pH值調至4.4。

（4）加偏重亞硫酸鉀：按糖酸比調整后的原漿總質量，加入0.003%偏重亞硫酸鉀。

（5）巴氏殺菌：67℃水浴加熱0.5h后取出，冷卻至常溫[10]。

（6）加果膠酶：按糖酸比調整后的原漿總質量，加入0.03%果膠酶[11]。

（7）酵母菌活化、接種：按糖酸比調整后的原漿總質量，稱取其0.03%的安琪酵母，加入5%的葡萄糖溶液，37℃活化0.5 h，最后將其加入已經巴氏殺菌并冷卻至常溫的原漿中[12]。

（8）主發酵：塞上棉塞，發酵之初罐內留少量空氣有利于酵母的生長，保持發酵的狀態，發酵溫度控制在20℃。當發酵液可溶性固形物含量低于12°Bx，停止主發酵。

（9）過濾離心：發酵結束后，用8層無菌的紗布過濾[13]，使底部的沉淀與汁液分離。濾液于4℃、7 000 r/min條件下離心10 min，取上清液。

（10）殺菌裝瓶：將過濾離心后的果酒放入潔凈的玻璃瓶內，100℃殺菌10 min，密封冷卻。

1.3.2 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的最佳復合原料類型的確定

以純紅提葡萄為對照，紅提葡萄中加入寶石解百納、紅提葡萄中加入赤霞珠2種復合原料發酵紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒，以感官評分為評定標準，確定各復合原料類型對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的影響，確定最佳復合原料類型。

1.3.3 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵條件優化單因素試驗

在確定最佳復合原料類型的基礎上，選取發酵溫度（16℃、18℃、20℃、22℃、24℃）、初始pH值（4.0、4.2、4.4、4.6、4.8）、初始糖濃度（24 °Bx、26 °Bx、28 °Bx、30 °Bx、32 °Bx）進行單因素發酵試驗，以感官評分為評定指標，確定各因素對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的影響。

1.3.4 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵條件優化響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，以感官評分（X）為響應值，發酵溫度（A）、初始pH值（B）、初始糖濃度（C）為考察因素，采用3因素3水平的響應面法對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵工藝進行優化，采用Design-Expert.V8.0.6軟件對試驗進行回歸分析。響應面試驗因素與水平見表1。

表1 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵條件優化響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation condition optimization of red grape and wine grape compound fruit wine

1.3.5 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒質量指標的檢測

（1）理化指標

可溶性固形物及殘糖量的測定：采用手持折光儀[14]；酒精度的測定：采用蒸餾比重法[15]；二氧化硫含量的檢測：參照GB 5009.34—2016《食品安全國家標準食品中二氧化硫的測定》[16]。

（2）微生物指標

細菌總數、大腸桿菌的測定：參照國標GB4789.2—2016《食品微生物學檢驗菌落總數測定》[17]；致病菌的測定：參照GB 29921—2013《食品中致病菌限量》[18]。

1.3.6 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評定標準[19]

選取經相關培訓并具有相關知識的10人對復合紅提葡萄甜型果酒的色澤、香氣、口感、狀態進行評分，最后取平均值，滿分為100分。紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分標準見表2。

表2 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of red grape and wine grape compound fruit wine

2 結果與分析

2.1 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒復合原料類型的確定

采用2種復合原料發酵制備紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒，并對其進行感官評分，結果見表3。

表3 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒復合原料類型的確定Table 3 Determination of raw material types for red grape and wine grape compound fruit wine

由表3可知，在2種復合原料類型中，紅提葡萄中加赤霞珠為復合原料制備的紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分最高，為83分，其色澤均勻為玫紅色，有紅提和復合原料特有的香氣和發酵后淡淡的醇香味，口味酸甜，且狀態分布均勻無明顯分層及沉淀。因此，確定最佳復合原料類型為紅提葡萄中加入赤霞珠。

2.2 復合果酒發酵條件優化單因素試驗結果及分析

2.2.1 發酵溫度對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響

不同發酵溫度對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響見圖1。

圖1 發酵溫度對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響Fig.1 Effect of fermentation temperature on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine

由圖1可知，隨著發酵溫度的逐漸升高，紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分呈先升高后下降的趨勢。當發酵溫度為20℃時，感官評分最高，為95分，此時甜型果酒的色澤鮮亮，果香濃郁；當果酒的發酵溫度低于20℃之前，其發酵速率慢，發酵效率較低；當發酵溫度高于20℃之后，其氧化速度隨之變快，果酒中的果香會隨著發酵時產生的CO2氣體散失，導致香氣損失[20]，并且其風味、口感等感官特性也變差，感官評分下降，因此，確定最佳發酵溫度為20℃。

2.2.2 初始pH值對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響

圖2 初始pH值對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響Fig.2 Effect of initial pH on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine

由圖2可知，隨著初始pH值的逐漸升高，紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分呈先升高后下降的趨勢。當初始pH值為4.4時，感官評分最高，為94分，甜型果酒色澤透明鮮亮，口感酸甜可口；當初始pH值＜4.4之前，甜型果酒在發酵完成后的口感偏酸，其感官評分隨之下降；當初始pH值＞4.4之后，隨著pH升高色素顏色隨之變化[21]，導致其顏色略顯褐色，并且其口感變差，導致其感官評分下降。因此，確定最佳初始pH值為4.4。

2.2.3初始糖濃度對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響

圖3 初始糖濃度對紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒感官評分的影響Fig.3 Effect of initial sugar concentration on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine

由圖3可知，隨著初始糖濃度的增加，紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分呈先升高后下降的趨勢。當初始糖濃度為28°Bx時，感官評分最高，為95分，甜型果酒甜度適宜，口感最佳；當初始糖濃度＜28°Bx之前，甜型果酒口感苦澀；當初始糖濃度＞28°Bx之后，甜型果酒殘糖量過高，口感過于甜膩。初始糖濃度過高還使紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的滲透壓升高，影響酵母繁殖和發酵[22]，發酵延滯對甜型果酒的品質有著較大的影響。因此，確定最佳初始糖濃度為28°Bx。

2.3 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵條件優化響應面試驗結果及分析

2.3.1 響應面試驗結果

在單因素試驗結果基礎上，以紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分（X）為響應值，發酵溫度（A）、初始pH值（B）、初始糖濃度（C）為考察因素，采用Design-Expert V8.0.6軟件設計3因素3水平響應面優化試驗，響應面試驗結果與分析見表4。

表4 復合果酒發酵工藝條件優化響應面試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of response surface experiments for fermentation technology conditions optimization of compound fruit wine

續表

2.3.2 回歸模型的建立及方差分析

應用Design-Expert V8.0.6軟件對表4的試驗數據進行回歸分析，得到紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的感官評分X的回歸方程為：X=94.80+1.00A+0.62B+4.88C+0.000AB-0.50AC-0.25BC-2.58A2-10.82B2-11.33C2

對該二次回歸方程進行方差分析，結果見表5。

表5 回歸模型的方差分析Table 5 Variance analysis of regression model

由表5可知，響應面回歸模型極顯著（P＜0.01），失擬項不顯著（P＞0.05），表明回歸模型的擬合度較好。模型的決定系數R2=93.47%，校正決定系數R2adj=98.58%，表明該回歸模型與實際擬合較好，可以用于紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵工藝條件的預測。通過方差分析可知，一次項C及二次項B2、C2對結果影響極顯著（P＜0.01），一次項A及二次項A2對結果影響顯著（P＜0.05），其他相對結果影響不顯著（P＞0.05）；其影響主次順序為C＞A＞B，即初始糖濃度＞發酵溫度＞初始pH值。

2.3.3響應面驗證試驗

通過Design-Expert V8.0.6軟件分析得出最佳發酵工藝參數為發酵溫度20.35℃、初始pH值4.41、初始糖濃度28.42°Bx，在此條件下，理論感官評分為95.01分。為了驗證模型預測的準確性，按照上述條件進行發酵驗證試驗。鑒于試驗的實際可操作性，將紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的最優發酵工藝條件調整為發酵溫度20℃、初始pH值4.4、初始糖濃度28°Bx，經過3組重復試驗，實際測得產品感官評分為95分，試驗結果與模型結果基本一致，所得模型能準確地預測實際發酵情況。因此，采用響應面分析方法優化紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵工藝條件參數較準確，有實際的應用價值。

2.4 紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的質量指標檢測結果

采用最佳發酵條件得到紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒，其酒精度為8%vol，殘糖量為13°Bx，二氧化硫含量為25 mg/L；細菌總數（23 CFU/mL）≤40 CFU/mL，大腸桿菌（1 MPN/100 mL）≤3 MPN/100 mL，致病菌未檢出。結果表明該紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的理化指標及微生物指標均符合國家標準[23]。

3 結論

通過單因素及響應面試驗優化確定紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒的最佳復合原料類型為紅提葡萄與赤霞珠質量比4∶1；最佳發酵工藝條件為發酵溫度20℃，初始pH值4.4，初始糖濃度28°Bx。在此優化條件下，紅提葡萄與釀酒葡萄復合果酒發酵5 d，感官評分為95分，酒精度為8%vol，殘糖量為13°Bx，二氧化硫含量為25mg/L。其色澤透亮，口感酸甜，果香濃郁，典型性明顯，理化指標及微生物指標均符合相關國家標準。本研究對紅提葡萄的深加工渠道有著深遠的意義。