響應面法優化菠蘿梨酒的發酵工藝

劉延波，王娜，趙志軍，王賢，孫西玉，5，潘春梅，

（1.河南牧業經濟學院食品與生物工程學院（酒業學院），河南 鄭州 450046；2.河南牧業經濟學院河南省白酒風格工程技術研究中心，河南 鄭州 450046；3.河南牧業經濟學院鄭州市白酒釀造微生物技術重點實驗室，河南 鄭州 450046；4.賒店老酒股份有限公司，河南 南陽 473300；5.河南張弓老酒酒業有限公司，河南 商丘 476733）

我國水果種植面積和產量均居世界首位，但水果多以鮮銷為主[1]，水果加工轉化率很低，因大量水果未能及時消化而造成嚴重的損失[2]。菠蘿中富含多種有機酸、維生素等營養成分且糖酸含量協調[3-4]。菠蘿汁中因含大量的芳香物質而具有濃郁的香氣和風味[5]。河南是梨的主要產區之一，梨的適應性強，資源豐富。梨果肉質細脆，營養豐富，含糖量高，香甜爽口[6]，并含有各種蛋白質、多種維生素和礦物質等[7]。

復合果酒綜合利用了各種水果的優點，具有兩種或多種水果的功效，釀造出的果酒具有色澤上佳、醇厚味美、風味典型和酒體完整的特點[8-9]。目前，國內外以菠蘿、梨為原料釀制成復合果酒的研究相對較少。菠蘿酒和梨酒又略顯單一，已無法滿足消費者對果酒的口味及營養要求[10]。因此將菠蘿和梨釀造成復合果酒，不僅可以釀造出營養豐富、具有保健功能的果酒[11-12]，又為解決鮮果滯銷難問題提供了有效的途徑[1]。所以，以菠蘿和梨為原料來大力開發生產復合果酒具有重要而深遠的意義[13]。

本試驗以菠蘿、梨為原料生產發酵復合果酒，采用響應面分析法對菠蘿梨酒發酵條件進行優化，獲得了釀造菠蘿梨酒的最佳發酵條件，為菠蘿梨酒工廠化生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菠蘿和碭山梨：鄭州市某超市；果酒酵母：煙臺帝伯仕酵母有限公司；果膠酶（35 000 U/g）：煙臺帝伯仕商貿有限公司；葡萄糖、酒石酸：天津市致遠化學試劑有限公司；手持折光儀：浙江托普儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫培養箱：上海旻泉儀器有限公司；電子天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；pH 計：上海儀電科學儀器股份有限公司；酒精計：河北省武強紅星玻璃儀表廠；九陽榨汁機：九陽股份有限公司；調溫電熱套：北京市永光明醫療儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菠蘿梨酒制作工藝流程[14]

1.3.2 操作要點

以“母愛”為主題，要求投稿文章語句通順，條理明晰，文筆優美，內容充實而積極向上。文章字數應在五百字以上，兩千字以下。

1.3.2.1 原料處理

將梨洗凈、菠蘿去皮、切塊，用九陽榨汁機榨汁。在榨汁過程中加入定量SO2、果膠酶。菠蘿與梨汁以一定比例混合后，靜置24 h。將靜置24 h 后的汁液進行殘渣分離，可用膠管或濾布（煮沸滅菌）進行分離澄清汁[15]。

1.3.2.2 成分調整

將混合果汁調整到糖度22%、總酸4 g/L（以硫酸計），自然 pH（3.5～4.0）。

1.3.2.3 酵母活化

將稱取果酒酵母加入含糖5%、酵母用量10 倍體積的水溶液中，置于36 ℃水浴鍋中保溫活化30 min，并不斷攪拌。酵母起酵后，倒入發酵罐并混勻[16]。

不過，對于快遞包裝的規范化回收，更多人士認為，目前應該鼓勵企業自主探索各類綠色化解決方案，改變快遞過度包裝，不要過多放填充物，使包裝箱子輕量化。本刊小編

1.3.2.4 發酵

按設計工藝條件進行發酵。

1.3.3 發酵工藝優化單因素試驗

(3)休息不足.社會競爭的日益激烈，使得大學生平時的學習、工作壓力很大，學習用腦過度，身心處于超負荷狀態.另外，大學生經常熬夜，比如看碟、玩游戲、看電視劇，經常是半夜一點左右才睡，有的到三四點甚至通宵.第二天上課精神不振，學習效果可想而知.休息不好，人就會感到疲憊不堪，就會使人處于亞健康狀態.如果長期下去，往往會引起人體的免疫力低下，同時還容易引發神經衰弱、高血壓以及心理疾患，嚴重的甚至造成猝死.

由圖1 可知，當SO2添加量在30 mg/L～120 mg/L范圍時，酒精度及感官評分隨著SO2添加量的增加而緩慢升高，這是因為SO2可以抑制雜菌，有利于酵母菌的生長繁殖和發酵[20-21]。當SO2量達到120 mg/L 時，酒精度及感官評分達到最大值，果酒口感也較好。隨著SO2添加量繼續增加，而果酒酒精度逐漸降低，這是因為高濃度的SO2在抑制雜菌的同時也抑制了部分酵母菌的生長，導致酒精生成量降低。而過低的SO2濃度抑菌效果差，可能導致雜菌污染。因此，選擇SO2最佳添加量為120 mg/L。

由圖4 可知，當果膠酶添加量在40 mg/L～120 mg/L范圍內，隨著果膠酶添加量逐漸增大，出汁率也逐漸增大，當果膠酶添加量為120 mg/L 時，出汁率達到最大值，繼續增大果膠酶添加量，出汁率則降低。因此，選擇果膠酶最佳添加量為120 mg/L。

針對上述問題，本文提出了兩種低復雜度的改進球形譯碼檢測算法.改進算法以統計分布為基礎，并充分利用其統計特性來估計更新半徑中的冗余項，進而得出了更為緊湊的更新半徑，加快了更新半徑的收斂速度.仿真結果表明，改進算法在保證最優誤碼性能的同時能夠顯著降低ML檢測的計算復雜度.

由單因素試驗選出三個對果酒質量影響最大的因素，通過響應面軟件Box-Behnken Design 進行設計試驗方案，以酒精度為測定指標，進行三因素三水平的響應面分析試驗，擬得到菠蘿梨酒發酵最優條件，再利用優化工藝進行驗證試驗[17-19]。

1.3.5 果酒品質分析

1.3.5.1 感官評分

參照國標GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中規定的感官評分方法，并由此設定了菠蘿梨酒的感官評分方法。試驗請7 名具有一級品酒師職業資格證書的專業人士在學院品酒室對酒樣進行感官評分。菠蘿梨酒感官評分標準見表1。

1.3.5.2 理化指標

綜觀“罔”字形體演變的整個過程，形變動力來自于字形趨簡的基本要求，形變原因在于不同書體的相互促動和書刻者的自主改造，形變序列和字形網絡受造字理據、書寫理據的雙重制約，其總的源流關系可圖示如下：

酒精度的測定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）比重計法；pH 值采用pH 計法測定；總糖（以葡萄糖計）測定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）斐林試劑直接測定法；總酸測定（以酒石酸計）：GB/T 15038-2006 滴定法；揮發酸測定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）；總SO2、游離 SO2測定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）直接碘量法；可溶性固形物測定：手持折光儀。

表1 菠蘿梨酒感官評分標準Table 1 Sensory Scoring Criteria of Pineapple Pear Wine

1.3.5.3 微生物指標

國標GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗菌落總數測定》：細菌菌落總數、大腸菌群的測定；國標GB 29921-2013《食品中致病菌限量》：致病菌的測定。

2 結果與分析

2.1 SO2添加量對果酒品質的影響

研究SO2添加量對果酒品質的影響，設定發酵時間為7 d，發酵溫度22 ℃，初始糖度22°Bx，菠蘿汁與梨汁體積比為1∶1，果膠酶添加量為80 mg/L，酵母菌添加量為 0.06 %，SO2添加量為 30、60、90、120、150、180 mg/L。發酵結束后測定果酒的酒精度并進行感官評定，結果如圖1 所示。

圖1 SO2 添加量對果酒品質的影響Fig.1 Effect of SO2 addition on the quality of fruit wine

以酒精度和感官評定為評定指標，分別考察SO2添加量（30、60、90、120、150、180 mg/L），酵母添加量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%）、果膠酶添加量（40、60、80、100、120、140、160、180 mg/L），菠蘿汁與梨汁體積比（4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4），初始糖度（18%、20%、22%、24%、26%）對菠蘿梨酒發酵的影響。

在陰山溝向斜的北翼，從郝家房西北山向陰山溝向斜的核(由西北向東南)前行，為典型的華北地區晚古生代地層剖面，且出露非常完整，依次是：奧陶系中統馬家溝組灰色粉細晶灰巖、灰質白云巖，石炭系中統清水澗組深灰色粉砂巖、細砂巖、基底礫巖、粉紅色層鋁土巖，石炭系上統灰峪組深灰色沙巖、含礫砂巖、黑色炭質泥巖，二疊系下統岔兒溝組灰色砂巖、細砂巖、礫巖夾煤層，陰山溝組粉-粗砂巖和二疊系上統紅廟嶺組肉紅色粗粒石英砂巖.其中，奧陶系中統與石炭系中統之間為平行不整合接觸(懷遠運動)(圖5)，其余地層間為整合接觸關系[5].

2.2 酵母菌添加量量對果酒品質的影響

研究酵母菌添加量對果酒品質的影響，設定發酵時間為7 d，發酵溫度22 ℃，初始糖度22°Bx，菠蘿汁與梨汁體積比為 1∶1，SO2添加量為 120 mg/L，果膠酶添加量為80 mg/L，酵母添加量分別為：0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%。發酵結束后測定果酒的酒精度并進行感官評定，結果如圖2 所示。

圖2 酵母添加量對果酒品質的影響Fig.2 Effect of yeast addition on fruit wine quality

初始糖度（A）與酵母菌添加量（C）的交互作用對酒精度影響的響應面及等高線如圖7。

2.3 初始糖度對果酒品質的影響

研究初始糖度對果酒品質的影響。設定發酵時間為7 d，發酵溫度22 ℃，酵母菌添加量為0.08%，SO2添加量為120 mg/L，菠蘿汁與梨汁體積比為1∶1，初始糖度分別為18%、20%、22%、24%、26%。發酵結束測定果酒的酒精度并進行感官評定，結果如圖3 所示。

由圖3 可知，果酒酒精度及感官評分隨著初始糖度的增加而緩慢上升，當初始糖度達到24%時，酒精度和感官評分達到最大值。初始糖度繼續增加時，酒精度及感官評分降低。初始糖度的大小對酵母的生長代謝會產生重要影響，進而影響到果酒的品質。初始糖度太低，產生酒精量少，酒味寡淡；初始糖度太高，導致滲透壓增大，抑制酵母生長從而影響發酵過程[24]，同時果酒出現甜膩感，影響果酒品質。因此，選擇適宜初始糖度為24%。

圖3 初始糖度對果酒品質的影響Fig.3 Effect of initial sugar content on fruit wine quality

2.4 果膠酶添加量對果酒品質的影響

研究果膠酶添加量對果酒品質的影響。設定發酵時間為7 d，發酵溫度22 ℃，菠蘿汁與梨汁體積比為1∶1，SO2添加量 120 mg/L，果膠酶添加量為 40、60、80、100、120、140、160、180 mg/L，在 45 ℃條件下水浴 3 h。測定出汁率，結果如圖4 所示。

在課堂上不僅僅需要傳授基礎的英語語言知識，為了使得我國的旅游事業能夠和國際接軌，讓我國的傳統文化能夠被弘揚到世界各地，就必須要重視對中英文化相關知識的傳播，尤其是對英語文化背景知識的研究。注重對詞匯的文化內容、句子的翻譯策略訓練，積極引導學生對源文相關背景的研讀，將有助于學生能夠在特定的語言環境中去針對性地了解彼此之間的文化，方便日后的國際交流。

圖4 果膠酶添加量對果酒品質的影響Fig.4 Effect of pectinase addition on the quality of fruit wine

1.3.4 響應面試驗優化發酵工藝

傳統的財務管理體系，難以應對企業合并重組過程中所產生的財務風險。因此財務部門應統一各環節的財務管理目標，以降低財務風險。例如，財務部門首先要建立起財務交接制度，在該制度中物資變化都應得到責任人的確認。當盤點中出現物資缺失的情況時，責任人將承擔賠償責任。其次，財務部門應在合并重組的過程中，成立閑置資產處置小組。該小組可對企業的產能進行有效評估，從而確定出閑置設備。同時該小組也應當在市場中了解這部分設備的公允價值，并依據市場環境設置浮動范圍。若出售價格高出公允價值，處置人應當得到相應的獎勵。

2.5 果汁比例對果酒品質的影響

2.6.1.2 初始糖度與酵母菌添加量交互作用的試驗結果

圖5 梨汁與菠蘿汁體積比對果酒品質的影響Fig.5 The effect of the ratio of pear juice and pineapple juice on the quality of fruit wine

由圖5 可知，隨著梨汁與菠蘿汁比例逐漸減小，酒精度緩慢增加。在梨汁∶菠蘿汁體積比為1∶3 時，酒精度達到最大，隨后酒精度緩慢下降。結合感官評分，選取最佳果汁比例（梨汁∶菠蘿汁）為1∶3。

2.6 響應面試驗

為優化菠蘿梨酒的發酵工藝，經過單因素試驗后，選取初始糖度（A）、果膠酶添加量（B）、酵母菌添加量（C）進行響應面優化試驗。響應面（Box-Behnken）試驗的因素與水平見表2。

表2 Box-Behnken 試驗的因素與水平Table 2 Factors and levels of Box-Behnken experiments

當前，地方政府和農民對基本農田保護的積極性不高，法律規定建設占用基本農田條件十分嚴格，基本農田用途單一，保護經費不足，種植收益低，缺少政府扶持是主要原因。調查結果顯示：江陰一畝以種植糧食作物為主的基本農田年產值為2000元左右，而工業用地每田出讓金不少于50萬元，二者相差懸殊，基本農田產值低，收益少，挫傷了農民保護耕地的積極性。

表3 Box-Behnken 設計試驗方案及結果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

續表3 Box-Behnken 設計試驗方案及結果Continue table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

由表4 可知，用響應面法建立的二次回歸模型極顯著（P＜0.000 1），表明該試驗設計可靠。失擬項不顯著（P=0.442 8＞0.05），說明試驗點均能用該模型描述。決定系數R2=0.995 2，調整決定系數R2Adj=0.989 0，說明所得模型具有較好的可信度，該回歸模型能夠很好地對響應值進行預測。一次項A 以及交互項BC、二次項 A2、B2、C2為極顯著（P＜0.01），一次項 B 及交互項AC 為顯著（0.01＜P＜0.05）。各因素對菠蘿梨酒酒精度的影響強弱次序為起始糖度（A）＞果膠酶添加量（B）＞酵母菌添加量（C）。

2.6.1 影響因素交互作用分析

2.6.1.1 初始糖度與果膠酶交互作用的試驗結果

初始糖度（A）與果膠酶添加量（B）的交互作用對酒精度影響的響應面及等高線如圖6。

圖6 初始糖度（A）與果膠酶添加量（B）的交互作用對酒精度的影響Fig.6 The effect of the interaction between initial sugar content（A）and pectinase addition（B）on the alcohol content

由圖6 可知，響應面曲面上有極大值，說明所選初始糖度（A）與果膠酶添加量（B）因素水平合理。響應面曲面較平緩且等高線的形狀近似圓形，說明初始糖度（A）與果膠酶添加量（B）因素之間的交互作用對菠蘿梨酒酒精度影響并不顯著。

以初始糖度（A）、果膠酶添加量（B）、酵母菌添加量（C）為考察值，以酒精度為響應值，進行響應面試驗設計，試驗結果見表3，方差分析見表4。

研究果汁比例對果酒品質的影響。設定發酵時間為7 d，發酵溫度22 ℃，酵母添加量為0.08%，初始糖度分別為24%，果膠酶添加量為120 mg/L，SO2添加量為 120 mg/L，梨汁與菠蘿汁體積比為 4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4。發酵結束測定果酒的酒精度并進行感官評定，結果如圖5 所示。

由圖2 可知菠蘿梨酒酒精度及感官評分隨酵母菌添加量增加而逐漸升高，當酵母菌添加量為0.08%時，酒精度及感官評分達到最大值。隨著酵母添加量繼續逐漸增加，酒精度及感官評分卻逐漸降低，這是因為酵母添加量太大時，果汁中的營養大部分被酵母菌吸收利用，供自身生長繁殖[22]。并且酵母添加量如果過大會使果酒渾濁并帶有較大酵母味[23]。因此，選擇酵母菌最佳添加量為0.08%。

由圖7 可知，響應面曲面上有極大值，說明所選初始糖度（A）與酵母菌添加量（C）因素水平合理。響應面曲線較平緩，等高線的形狀近似橢圓形，說明初始糖度（A）與酵母菌添加量（C）兩因素的交互作用對酒精度影響較顯著。從圖可以看出，沿初始糖度（A）方向向峰值方向移動，等高線密度高于移動的密度，說明初始糖度（A）對酒精度的影響較大。

1997年，孟晚舟繼續研讀學業，在華中科技大學取得會計碩士學位，回到了華為的財務部門。根據華為官網的介紹，此后，孟晚舟建立了全球統一的華為財務組織，還歷任華為國際會計部總監、華為香港公司首席財務官、賬務管理部總裁。

2.6.1.3 果膠酶添加量與酵母菌添加量交互作用的試驗結果

老道士繼續說道：“實不相瞞，我當年也是做古董買賣的，只是受奸人所騙才落得個家財散盡的下場。打那之后我只得以這副道士打扮混跡于世，靠占卜算卦為生。”一邊說著，老道一邊若有所思的回憶著往事。

果膠酶添加量（B）與酵母菌添加量（C）的交互作用對酒精度影響的響應面及等高線如圖8。

圖7 初始糖度（A）與酵母菌添加量（C）的交互作用對酒精度的影響Fig.7 The effect of the interaction between initial sugar content（A）and yeast addition（C）on the alcohol content

圖8 果膠酶添加量（B）與酵母菌添加量（C）的交互作用對酒精度的影響Fig.8 The effect of the interaction between pectinase addition（B）and yeast addition（C）on the alcohol content

由圖8 可知，響應面曲面上有極大值，說明所選果膠酶添加量（B）與酵母菌添加量（C）因素水平合理。等高線形狀為橢圓形，說明果膠酶添加量（B）與酵母菌添加量（C）兩因素交互作用對酒精度影響顯著。從圖可以看出，沿果膠酶添加量（B）方向向峰值方向移動，等高線密度高于移動的密度，說明果膠酶添加量（B）對酒精度的影響較大。

2.6.2 驗證試驗

本研究主要通過調查問卷的方式進行。調查問卷為英語聽力學習策略的調查問卷。調查問卷使用Likert五級量表，選項從1到5分別表示從“這個選項完全或基本上完全不適合我的情況”到“完全或基本完全適合”的五個等級計分。最后，使用社會科學統計軟件(SPSS)進行描述性統計。

通過對響應面設計試驗結果分析，得到菠蘿梨酒最佳發酵工藝為初始糖度23.84 %，果膠酶添加量120.99 mg/L，酵母菌添加量0.08%，在此條件下釀造出的菠蘿梨酒酒精度可達12.85%vol。考慮到試驗的可操作性，將發酵條件修改為初始糖度23.8%，果膠酶添加量121 mg/L，酵母菌添加量0.08%，在此條件下進行驗證試驗。經過3 組平行試驗，最終菠蘿梨酒酒精度為12.8%vol。與模型預測值很相近，證明了試驗結果的可靠性。

3 結論

通過單因素及響應面試驗對菠蘿梨酒的發酵條件進行優化，得到菠蘿梨復合果酒最佳的發酵條件為初始糖度23.8%，果膠酶添加量121 mg/L，酵母菌添加量0.08%。在此條件下釀造出的菠蘿梨果酒呈澄清透亮的淡黃色，香氣純正，具有淡淡的果香和酒香，無其它異味，口感醇厚綿長，酸度適中。成品酒中，菌落總數<50 CFU/mL，大腸菌群≤2 MPN/100mL，致病菌未檢出，符合國標GB 2758-2012《食品安全國家標準發酵酒及其配制酒》中相關要求。本文不僅研發出了一種新型的具有營養價值的復合果酒，而且也為釀造優質菠蘿梨酒提供了理論基礎。