帶皮香蕉釀制香蕉果酒的研究

郝俊光，王云岑，王合意，李芳杰，唐越，徐淑娟，陸家勁，陳靜，*

（1.欽州市食品風味分析與調控重點實驗室，廣西欽州535011；2.廣西高校北部灣特色海產品資源開發與高值化利用重點實驗室，廣西欽州535011；3.廣西青島啤酒（南寧）有限公司，廣西南寧530003）

中國是世界第二大香蕉種植國，也是香蕉的源產地之一，種質資源豐富，占栽培總面積88%以上的品種為香芽蕉（Cavendish，AAA）[1]。香蕉肉質軟滑、香甜可口，營養豐富，富含礦物質、多糖、多酚、抗性淀粉、兒茶酚胺等活性成分，具有抗潰瘍、治腹瀉、降血壓、降血糖、抗腫瘤、抗菌、抗抑郁等功效[2-3]。香蕉是呼吸躍變型水果，貨架期短，國產香蕉上市期相對集中，容易造成腐壞浪費，亟需提升香蕉的深加工能力[1]。隨著人們健康意識的提高，果酒的營養價值越來越受消費者重視。將香蕉加工成果酒是香蕉深加工的有效手段之一，將成熟的香蕉去皮酶解后釀制果酒的報道較多，盡管在菌種、酶解、料水比和發酵條件上的報道各異，但工藝實質是依靠香蕉自身酶系將果肉淀粉轉化成可發酵糖后進行發酵[4-9]。

香蕉果皮占香蕉鮮重的三分之一，其活性營養成分含量和功效較果肉更高，但在工業加工中常被廢棄，造成資源浪費[10-12]。青香蕉皮中含有大約2%～3.6%的淀粉，可以作為發酵糖的來源[13-14]。香蕉皮中單寧物質的多量存在以及相對低的糖源，制約了人們對香蕉全果發酵的技術探討。張兆朵等報道國外科學家采用外加淀粉酶分解青香蕉中淀粉進行果酒發酵[14]。周智會采用類似白酒生產工藝，利用酒曲中的霉菌部分分解青香蕉全果中的淀粉成為可發酵糖后，通過酒曲中的酵母發酵然后蒸餾獲得醬香型香蕉果酒，并有產品面市[15]。Byarugaba-Bazirake等采用重組了可降解淀粉成為可發酵糖的基因的改良酵母，進行了香蕉全果果酒釀造的探討[16]。廖芬等發明了對成熟度4～5級的香蕉進行果膠酶解然后發酵果酒的專利[17]。鄧紅梅等報道了利用成熟香蕉進行全果果膠酶酶解發酵的探討，并基于酒精得率進行了發酵條件的優化[18]。由于香蕉果實的特殊性，尚沒有理想的香蕉去皮機或皮汁分離設備，香蕉釀酒多靠人工去皮進行原料處理。本研究對不同成熟度的香蕉進行質構、單寧等指標的跟蹤測定，以期確定適合釀造果酒的最佳香蕉成熟度；利用正交試驗對全果發酵的最佳取汁條件和發酵工藝進行優化，以探討帶皮香芽蕉釀造果酒的優化工藝。相關研究成果將有助于去除香蕉生產的人工剝皮環節，提高香蕉釀酒的效率和感官。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香蕉：欽州市售Cavendish香芽蕉，成熟度5級；果膠酶 X（20萬 U/g）、纖維素酶（10萬 U/g）：云南睿丹生物科技有限公司；果酒專用酵母、焦亞硫酸鉀（食品級）：煙臺帝伯仕自釀有限公司；福林酚（分析純）、無水碳酸鈉（分析純）、葡萄糖（分析純）、活性炭顆粒（分析純）：上海麥克林生化科技有限公司；濃硫酸（分析純）：成都市克隆化學品有限公司。

1.2 儀器與設備

CT3質構儀：美國BROOKFIELD公司；UV-1800紫外可見光分光光度計：島津儀器（蘇州）有限公司；4.0L-GLF果立方打漿機：佛山市潤物電器有限公司；DK-98-II電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；INNOVA43R落地式低溫搖床：上海巴玖實業有限公司；WYT-J手持式折光儀：成都豪創光電儀器有限公司；H1850高速離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；HE53水分測定儀、ME204E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 釀造香蕉成熟度等級的確定

從欽州蕉農處獲得成熟度1級的香芽蕉（AAA，Cavendish），室溫28℃～35℃存放，跟蹤其成熟過程質構指標和單寧指標的變化，結合感官品嘗，確定適合釀造果酒的香蕉成熟度等級。

1.3.2 香蕉質構的分析

在25℃下測定，將香蕉水平擺在質構儀載物臺上，徑向穿刺，測定香蕉的硬度、咀嚼性、彈性，重復測定5次。參數設置：測試類型為全質構分析（texture profileanalysis，TPA），夾具為 TA-PA，探頭類型為TA39，測試速度為0.50 mm/s，返回速度為0.50 mm/s，觸發點負載為4 g，測試距離為20 mm。

1.3.3 果酒加工的工藝及操作要點

工藝流程：全果（去皮）→稱量→熱燙→護色→打漿→酶解、過濾→果汁→成分調整→接種→發酵→過濾→澄清→殺菌→陳化。

釀造用香蕉為市售成熟度5級的香蕉。熱燙：將香蕉洗凈，剪去頭尾，香蕉全果在95℃水中燙3 min；護色：將熱燙之后的香蕉放入100 mg/L焦亞硫酸鉀的溶液中護色1 h；打漿：加入80 mg/L焦亞硫酸鉀在打漿機中破碎；酶解：按料液體積比1∶3加入蒸餾水，pH值調到4.0；過濾：用300目網式濾布分離香蕉汁的果汁和果渣；成分調整：通過加入白砂糖提高或加水稀釋降低的方式，使糖度達到要求的初始糖度；發酵：根據初始發酵條件加入不同的酵母量，置于低溫培養箱中恒溫培養；過濾：將果酒進行抽濾以分離酵母；陳化：裝瓶后室溫28℃～35℃放置1個月。相關試驗均進行5次平行，檢測結果以平均數加減標準偏差的形式表示。

1.3.4 全果香蕉汁收得率的單因素和正交試驗

分別取600g全果香蕉漿，進行香蕉汁收得率試驗。在酶解時間2 h、酶解溫度50℃、纖維素酶1 000 mg/L的條件下，考察果膠酶 X 40、60、80、100、120 mg/L 對全果香蕉汁收得率的影響；在酶解時間2 h、酶解溫度50℃、果膠酶X100 mg/L的條件下，考察纖維素酶添加250、500、1 000、1 500、2 000 mg/L 對全果香蕉汁收得率的影響；在果膠酶X和纖維素酶添加量為100、500 mg/L、酶解時間2 h的條件下，考察酶解溫度40、45、50、55、60℃對全果香蕉汁收得率的影響；在果膠酶X和纖維素酶添加量為100、500 mg/L、酶解溫度50 ℃的條件下，考察酶解時間 1、1.5、2、2.5、3 h對全果香蕉汁收得率的影響；根據單因素結果，設計三因素三水平正交試驗。使用纖維素的目的是為了協助果膠酶適度釋放果膠網格中的糖類物質，提高出汁率。

1.3.5 全果發酵感官的單因素和正交試驗

分別取1 000 g調整后的全果香蕉漿，進行單因素對香蕉酒感官品評得分影響的評價：在接種量0.02%，初始糖度20 g/100 mL的條件下，考察發酵溫度16、18、20、22、24℃對感官品評得分的影響；在發酵溫度20℃，接種量0.02%的條件下，考察初始糖度14、16、18、20、22 g/100 mL對果酒感官品評得分的影響；在發酵溫度20℃，初始糖度20 g/100 mL的條件下，考察接種量0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%對果酒感官品評得分的影響；根據單因素結果，設計三因素三水平正交試驗。

1.3.6 香蕉汁收得率的測定

香蕉汁收得率為香蕉中可溶性固形物含量與對應香蕉干重的比值。測定香蕉汁的固形物含量時，將香蕉汁8 000 r/min離心15 min，倒出上清液，測定其濃度Ci和質量Mi；在離心沉淀中加一定量的蒸餾水渦旋振蕩2 min，再次離心，并測定上清液的濃度和質量；重復操作，直至上清液的濃度低于2.5°BX。通過水分測定儀測定水分，求出香蕉的干物質百分比，并據此計算出對應離心香蕉汁的香蕉干重m干。按公式進行香蕉汁收得率的計算。

1.3.7 香蕉酒的理化指標檢測

總酸（直接滴定法）、總糖（蒽酮硫酸法）、酒精度（蒸餾法）的測定，參見國標GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[19]；單寧的測定，參見NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中單寧含量的測定分光光度法》[20]。

1.3.8 香蕉酒的風味感官品評標準

12名經培訓的品評員對香蕉酒進行感官評分。評分采用百分值，相關評分標準見表1。

表1 香蕉酒感官評價的評分表Table 1 Sensory evaluation of banana wine rating scale

2 結果與討論

2.1 香蕉成熟度的確定

采摘后的香蕉可以根據香蕉皮顏色進行成熟度等級劃分[21]，圖1顯示的是包括香蕉成熟和過熟過程在內的香蕉7等級成熟分類法。文獻報道，在香蕉的成熟過程中發生諸多生理變化，如硬度變軟、淀粉分解成可發酵糖、可溶性果膠增加、單寧減少等[21-22]。

對欽州地區成熟度 1級的香芽蕉（AAA，Cavendish）自然存放成熟過程中硬度、彈性、咀嚼性、單寧、總糖含量指標進行跟蹤，結果見表2。

圖1 香蕉的成熟度分級示意圖Fig.1 Schematic diagram of banana ripen grading

表2 香蕉成熟過程中質構、單寧和總糖指標的變化情況Table 2 The changes of texture，tannin and total sugar during the process of banana ripening

由表2可以發現，成熟過程中3個質構指標均呈下降趨勢；單寧指標在成熟度1～5級的變化過程中下降明顯、成熟度5級后趨穩[23]；總糖指標在1～5級的成熟過程呈突變式升高，成熟度5級后下降，與香蕉是呼吸躍變型水果有關[1，21-23]；品嘗發現，香蕉的風味在1～5級的成熟過程中突變式上升，成熟度5級后可能因香蕉染菌腐爛而香氣下降并伴有不悅的爛果味。考慮到果肉和果皮在成熟過程中呈同步性，從提升風味和收得率的角度，結合考慮單寧和總糖指標，確定使用成熟度5級的香蕉進行全果釀造。

2.2 全果香蕉汁收得率試驗

2.2.1 酶添加量的單因素試驗

酶添加量對香蕉汁收得率的影響見表3。

表3 酶添加量對香蕉汁收得率的影響Table 3 Effect of enzyme additive amount on the yield ratio of banana juice

在酶解時間2 h、酶解溫度50℃、纖維素酶1000mg/L的條件下，考察果膠酶X 40 mg/L～120 mg/L 5個梯度對全果香蕉汁收得率的影響，結果發現：果膠酶X的含量在40 mg/L～100 mg/L，收得率上升；在120 mg/L時，略有下降。在酶解時間2h、酶解溫度50℃、果膠酶X為100 mg/L的條件下，考察纖維素酶添加250 mg/L～2 000 mg/L 5個梯度對全果香蕉汁收得率的影響，發現：纖維素酶加入量250 mg/L至1 000 mg/L，香蕉汁收得率呈上升趨勢；繼續增加纖維素酶的量，收得率變化不大。香蕉皮中含有較多的纖維成分，在果膠酶X與纖維素酶混合加入時，隨著酶用量的增加，收得率一直在增加直至穩定[24]。為提高酶利用率，選取100mg/L+500 mg/L（果膠酶X+纖維素酶）進行正交設計。

2.2.2 酶解溫度的單因素試驗

在果膠酶X+纖維素酶添加量100 mg/L+500 mg/L、酶解時間2 h的條件下，考察酶解溫度40、45、50、55、60℃對全果香蕉汁收得率的影響，結果見圖2。

圖2 酶解溫度對香蕉汁收得率的影響Fig.2 Effect of the enzymatic hydrolysis temperature on the yield ratio of banana juice

發現溫度在40℃～50℃升高時香蕉汁收得率增加，55、60℃得率降低。該趨勢與鄧紅梅等研究結果相似[18]，選取50℃進行正交設計。

2.2.3 酶解時間的單因素試驗

在果膠酶X+纖維素酶添加量100 mg/L+500 mg/L、酶解溫度50℃的條件下，考察酶解時間 1、1.5、2、2.5、3 h對全果香蕉汁收得率的影響，結果見圖3。

圖3 酶解時間對香蕉汁收得率的影響Fig.3 Effect of the enzymatic hydrolysis time on the yield ratio of banana juice

發現酶解時間越長，香蕉汁收得率越高，2.5 h后收得率趨于穩定，選取2.5 h進行正交設計。

2.2.4 全果香蕉汁收得率正交試驗

依據酶解時間（A）、酶解溫度（B）、酶添加量（C）的單因素結果，構建全果香蕉汁收得率酶解的L9（34）正交表，見表4，所得結果見表5。

表4 全果酶解正交試驗因素水平表Table 4 Orthogonal factor level table of whole fruit enzymatic hydrolysis of banana

表5 全果香蕉汁收得率正交試驗結果與分析Table 5 Orthogonal test results and analysis of banana juice yield of whole fruit

由表5得出因素的主次順序為B＞C＞A，香蕉全果酶解的最優組合為B2C3A2，同時也為正交試驗第5組，即酶解時間2.5 h、酶解溫度50℃，果膠酶X和纖維素酶的用量分別為110 mg/L和600 mg/L。

2.2.5 驗證和對照試驗

酶解時間2.5 h、酶解溫度50℃，果膠酶X和纖維素酶的用量110 mg/L+600 mg/L的條件下分別對全果和純果肉香蕉汁收得率進行5次平行試驗，平均值分別為68.23%和65.61%，相差2.62%，這與香蕉皮中所含淀粉轉化成可發酵性糖相對應[13-14]。

2.3 香蕉全果發酵工藝的研究

食品感官指標是重要質量指標，感官品評是利用視覺、嗅覺和味覺對產品進行觀察、分析、描述、定義和分級進而判定質量優劣的科學方法[25-26]。為研究不同條件下，香蕉全果發酵酒的感官品評差異，在單因素試驗基礎上，進行了三因素三水平正交試驗。

2.3.1 發酵溫度對香蕉全果發酵的影響

接種量0.02%，初始糖度20 g/100 mL的條件下，考察發酵溫度 16、18、20、22、24 ℃對感官品評得分的影響，結果見表6。

表6 不同發酵溫度對感官和主要理化指標的影響Table 6 Effect of fermentation temperature on sensory and physicochemical indicators

發酵溫度會通過影響酵母發酵的劇烈程度而改變醇酯、甘油、總酸、殘糖、單寧含量等，進而影響酒體、風味、可飲性和感官得分。由表6可以看出22℃發酵果酒的感官評分高，但與所測指標無直接的對應關系，這與感官品評的復雜性有關。

2.3.2 初始糖度對香蕉全果發酵的影響

在發酵溫度20℃，接種量0.02%條件下，考察初始糖度 14、16、18、20、22 g/100 mL 對感官得分的影響，結果見表7。

表7 不同初始糖度對感官和主要理化指標的影響Table 7 Effect of initial fermentable sugar concentration on sensory and physicochemical indicators

初始糖度通過物質組成差異和滲透壓高低等影響酵母的發酵行為，從而導致風味物質和酒體的不同。由表7可以看出，初始糖度20 g/100 mL發酵果酒的感官評分高。

2.3.3 酵母接種量對香蕉全果發酵的影響

在發酵溫度20℃，初始糖度20 g/100 mL的條件下，考察接種量0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%對果酒感官得分的影響，結果見表8。

酵母的活力和接種量多少直接決定了酵母的增殖倍數和發酵的劇烈程度，從而導致風味物質和酒體組成的差異。由表8可以看出，接種量0.025%發酵果酒的感官評分高。

表8 不同酵母接種量對感官和主要理化指標的影響Table 8 Effect of inoculation ratio of yeast on sensory and physicochemical indicators

2.3.4 香蕉全果主發酵最佳工藝的選擇

依據發酵溫度（D）、酵母接種量（E）、初始糖度（F）的單因素結果，構建全果香蕉酒感官品評得分的L9（34）正交表如表9，所得結果如表10。

表9 全果發酵正交試驗因素水平表Table 9 Orthogonal factor level table of whole fruit fermentation of banana

表10 全果發酵正交試驗結果與分析Table 10 Orthogonal test results and analysis of fermentation performance of whole bana

由表10正交試驗結果分析得出全果發酵最佳組合是D3E1F3，即23℃、0.023%酵母接種量、21 g/100 mL初始糖度。在此條件下發酵的酒醇香濃郁，可飲性好，無明顯的酸澀味和異味，酒液微黃澄清。

2.3.5 驗證試驗

對酵母接種量0.023%，初始糖度21 g/100 mL，發酵溫度23℃進行5次全果發酵的平行試驗，感官得分的平均得分為85.6；而在同樣發酵條件下，香蕉果肉所釀果酒的平均得分為86.3，說明二者差異不明顯。醇酯、有機酸、氨基酸、礦物質、多酚物質均是呈味物質，對香蕉果酒感官產生影響，故此處的感官得分僅為整體感受的初步研究。值得注意的是，果皮的引入并未對香蕉的澀味造成實質性的影響，只要香蕉成熟度選擇得當，香蕉原料單寧含量少、所釀果酒無過度苦澀味風險。

3 結論與展望

基于單寧和總糖等指標，成熟度5級的香蕉從風味和收得率的角度適合釀造全果香蕉果酒。正交試驗優化的酶解條件下，帶皮全果酶解比香蕉果肉酶解的香蕉汁收得率提高了2.62%。在正交試驗優化的發酵條件下，可釀造出感官風味接受度高的香蕉果酒，預示著香蕉全果發酵生產果酒具有工藝可行性。

影響感官品評的因素很多，帶皮釀造香蕉酒的工藝尚需從如何優化風味組成和提高香蕉典型風味物質如乙酸異戊酯、異戊酸丁酯的含量以及優化相關功能物質組成如維生素、酚類物質、有機酸、礦物質等方面進行細化研究，以期滿足生產優質香蕉全果果酒的技術需求。