水蜜桃果酒中蘋(píng)果酸的轉(zhuǎn)化研究

徐張宇，朱勝男，葉 華，陳曉明

（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇淮安 223001）

水蜜桃是薔薇科桃屬植物，屬于桃子的南方品種群[1]。其汁多味美，每100 g 約含蛋白質(zhì)0.8 g，脂肪0.1 g，各種糖類(lèi)10.7 g，鈣8 mg，磷20 mg，鐵10 mg，維A 60 μg，維B130 μg，維B220 μg，煙酸0.7 mg，維C 6 mg，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高[2]。水蜜桃屬于呼吸躍變型果實(shí)，采后會(huì)出現(xiàn)呼吸和乙烯釋放高峰，多年來(lái)雖然有很多水蜜桃保鮮方面的研究報(bào)道，但在水蜜桃鮮食流通過(guò)程中未呈現(xiàn)有效的應(yīng)用效果，即使在-0.5～0 ℃條件下，水蜜桃的貯藏期也僅有2～4 周。水蜜桃極易腐爛，資源損失嚴(yán)重。將水蜜桃釀制成水蜜桃果酒不僅可以最大可能地保留原料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以提高產(chǎn)品附加值、延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。中國(guó)水蜜桃產(chǎn)量世界第一、資源豐富，其深加工產(chǎn)品研究對(duì)鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

水蜜桃果酒是以100%水蜜桃果漿為主要原料，經(jīng)全部酒精發(fā)酵釀制而成，含有10%左右酒精度的發(fā)酵酒。果酒口味是影響消費(fèi)者接受度的關(guān)鍵因素，其中恰當(dāng)?shù)挠袡C(jī)酸組成比例能使果酒清爽可口[3]。水蜜桃原料主要含有蘋(píng)果酸和檸檬酸，由于蘋(píng)果酸是二元羧酸，酸味尖銳，較多的蘋(píng)果酸會(huì)使水蜜桃果酒口感粗糙，酸澀不柔和[4]。蘋(píng)果酸造成果酒的酸味高、苦澀感強(qiáng)的現(xiàn)象也出現(xiàn)在蘋(píng)果酒[5]、葡萄酒中[6-7]。目前，有物理法[8]、化學(xué)法[9]、生物降酸法[10]等常用的降酸方法，其中的物理和化學(xué)方法一般會(huì)使產(chǎn)品口味變差，生物降酸法因其對(duì)風(fēng)味影響較小而逐漸成為研究熱點(diǎn)[11-12]。試驗(yàn)通過(guò)在水蜜桃果酒主發(fā)酵結(jié)束后接種酒球菌的方法將蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化為乳酸，使口感酸澀的蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化為口感柔和的乳酸。另外，乙酸是揮發(fā)酸的主要成分，約占揮發(fā)酸的90%[13]，酸味極強(qiáng)，影響酒的品質(zhì)。因此，以乳酸和乙酸的含量變化為考查指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)對(duì)酒球菌的發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到改善水蜜桃果酒的風(fēng)味和品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

水蜜桃，品種為突圍，九成熟，采摘于江蘇立坤生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司。釀酒酵母、酒球菌（Oenococcus）、偏重亞硫酸鉀、果膠酶、蘋(píng)果酸、乳酸、乙酸、甲醇、磷酸、磷酸二氫鉀等。

1.2 設(shè)備

商用大容量榨汁機(jī)、1200 型高效液相色譜儀、3K15 型高速冷凍離心機(jī)、pH 計(jì)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 果酒釀制

水蜜桃果酒由實(shí)驗(yàn)室釀制，其流程為：新鮮水蜜桃，清洗、去皮去核后打漿，漿汁加入0.002 0%的果膠酶，于pH 值4，溫度50 ℃條件下酶解1.5 h后，加入145 mg/L 的偏重亞硫酸鉀，用白砂糖調(diào)整發(fā)酵初始糖度180 g/L，按物料總質(zhì)量的0.02%接入釀酒酵母，于21 ℃下發(fā)酵，待主發(fā)酵結(jié)束后，分離酒渣。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

在果酒中接入酒球菌，通過(guò)感官評(píng)定蘋(píng)果酸、乳酸和乙酸的含量變化，分別考查發(fā)酵溫度（15，18，21，24，27 ℃）、發(fā)酵時(shí)間（0，5， 10，15，20，25，30 d）、接種量（0，5，10， 15，20 mg/L）對(duì)果酒口感與風(fēng)味的影響，綜合考查蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化為乳酸的效率。

1.3.3 正交試驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，以蘋(píng)果酸和乙酸的含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.4 蘋(píng)果酸、乙酸、乳酸的定量檢測(cè)

高效液相色譜法測(cè)定樣品中蘋(píng)果酸、乙酸、乳酸含量。

配制標(biāo)準(zhǔn)溶液：蘋(píng)果酸質(zhì)量濃度分別為0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0，10.000 0 g/L[14]；乙酸質(zhì)量濃度分別為0.312 5，0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0 g/L[15]；乳酸質(zhì)量濃度分別為0.312 5，0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0 g/L[16]。

樣品預(yù)處理：發(fā)酵液以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min 后，取上清液，過(guò)0.25 μm 濾膜[17]。

色譜條件：Waters Atlantis T3型色譜柱，4.6 mm×250 mm，5 μm；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相為0.02 mol/L磷酸二氫鉀溶液（pH 值2.7），流速0.8 mL/min，柱溫30 ℃，波長(zhǎng)210 nm，采集時(shí)間40 min[14]。

定性、定量分析：依據(jù)乙酸、蘋(píng)果酸、乳酸的出峰時(shí)間定性，外標(biāo)法定量。

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

選擇15 名果酒品評(píng)人員，從色澤、透明度、掛杯、香味、留香、甜度、酸度、澀味8 個(gè)維度進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[18]，評(píng)分等級(jí)分為7 級(jí)。評(píng)價(jià)后的評(píng)分結(jié)果繪制成感官量化描述分析的雷達(dá)圖（DQA）。

感官評(píng)價(jià)的評(píng)分見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)價(jià)的評(píng)分

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

蘋(píng)果酸、乳酸、乙酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)表3。

表3 蘋(píng)果酸、乳酸、乙酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由表3 可知，3 種酸分離度高、相關(guān)系數(shù)≥0.999 9 分析方法，方法可行，滿足研究分析需要。

2.2 蘋(píng)果酸和乳酸的含量測(cè)定

分別測(cè)定水蜜桃漿汁和發(fā)酵結(jié)束后的果酒中蘋(píng)果酸和乳酸含量。

水蜜桃原料和果酒中的有機(jī)酸含量見(jiàn)表4。

表4 水蜜桃原料和果酒中的有機(jī)酸含量/g·L-1

由表4 可知，水蜜桃原料中蘋(píng)果酸含量5.37 g/L大于果酒中的4.85 g/L，原料中的乳酸含量0.76 g/L小于果酒中的1.35 g/L，說(shuō)明果酒中的蘋(píng)果酸來(lái)源于原料。另外，發(fā)酵過(guò)程中，酵母消耗降解了10%左右的蘋(píng)果酸，產(chǎn)生了0.59 g/L 的乳酸。

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1 接種量對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化的影響

接種量對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響見(jiàn)圖1，不同接種量樣品的感官Q(mào)DA 圖見(jiàn)圖2。

圖1 接種量對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響

圖2 不同接種量樣品的感官Q(mào)DA 圖

一般來(lái)說(shuō)，接種量越大，蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化的速度會(huì)越快[19]。由圖1 可知，隨著接種量的加大，蘋(píng)果酸呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，特別是接種量從0 到10 mg/L，蘋(píng)果酸含量由4.853 g/L 急速下降為1.009 g/L，之后下降趨于平衡，最少為0.991 g/L；乳酸含量則從1.351 g/L 上升到3.894 g/L，之后上升趨勢(shì)變緩，最高為3.995 g/L；乙酸含量也同時(shí)隨接種量增大而增大。綜合感官評(píng)價(jià)結(jié)果（圖2），在10 mg/L 的接種量時(shí)，香氣評(píng)分為6.8 分，香氣濃郁；酸味評(píng)分為2.1 分，澀味評(píng)分為3.2 分，酸味和澀味平衡。因此，選擇10 mg/L 為最適的接種量。這時(shí)的蘋(píng)果酸為1.009 g/L，乳酸為3.894 g/L，與未進(jìn)行蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化的對(duì)照樣中的蘋(píng)果酸相比，降低了79%。

2.3.2 發(fā)酵溫度對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化的影響

發(fā)酵溫度對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化的速度及過(guò)程中乙酸的產(chǎn)生有顯著影響。一般情況下，溫度越高，發(fā)酵時(shí)間越短，但是乙酸含量會(huì)增加[20]，因此在考查蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化時(shí)，需同時(shí)關(guān)注乙酸的含量。

發(fā)酵溫度對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響見(jiàn)圖3，不同發(fā)酵溫度樣品的感官Q(mào)DA 圖見(jiàn)圖4。

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響

由圖3 可知，隨著發(fā)酵溫度從27，24，21 ℃降到18 ℃，蘋(píng)果酸含量分別從3.587，2.957，1.331 g/L降到0.924 g/L，15 ℃時(shí)蘋(píng)果酸含量為1.417 g/L，高于18 ℃時(shí)的值，這說(shuō)明較高或較低的溫度都對(duì)酒球菌的蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化有負(fù)面影響，18 ℃是最佳選擇，此時(shí)蘋(píng)果酸降低了81%。另外，乙酸的含量隨著發(fā)酵溫度的升高而增加，18 ℃時(shí)的乙酸含量為0.594 g/L；由圖4 可知，18 ℃的樣品在酸度、澀味方面的評(píng)價(jià)值低于15 ℃和21 ℃的樣品，且香味、色澤、透明度等方面也優(yōu)于其他樣品。因此，選用18 ℃作為最適發(fā)酵溫度。

圖4 不同發(fā)酵溫度樣品的感官Q(mào)DA 圖

2.3.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化的影響

發(fā)酵時(shí)間對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響見(jiàn)圖5，不同發(fā)酵時(shí)間樣品的感官Q(mào)DA 圖見(jiàn)圖6。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響

由圖5 可知，在0～20 d 內(nèi)，隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，樣品中的蘋(píng)果酸含量顯著下降，從4.853 g/L 減少為1.075 g/L，降低了78%；乳酸含量從1.351 g/L增加到3.994 g/L，但發(fā)酵時(shí)間增加到25 d 和30 d時(shí)，蘋(píng)果酸和乳酸含量趨勢(shì)線走平，變化不大，說(shuō)明蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化結(jié)束。同時(shí)，隨著發(fā)酵天數(shù)增加，樣品中的乙酸含量增加。綜合圖6 感官評(píng)價(jià)結(jié)果，發(fā)酵20 d 時(shí)的樣品酸澀感最低，香氣最濃郁，在香味、色澤等8 個(gè)不同維度的感官評(píng)分好于其他樣品，口感最好。因此，選擇最佳的蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化時(shí)間為20 d。

圖6 不同發(fā)酵時(shí)間樣品的感官Q(mào)DA 圖

2.4 蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.4.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)將蘋(píng)果酸和乙酸含量作為考查結(jié)果，在降低蘋(píng)果酸的同時(shí)，將乙酸含量控制到最低。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表5，正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表6。

表5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表6 正交試驗(yàn)方差分析

由表5 可知，接種量A、發(fā)酵溫度B、發(fā)酵時(shí)間C 的極差R 分別為0.069，0.043，0.059，表明三因素對(duì)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化的影響力為A>C>B，即接種量>發(fā)酵時(shí)間>發(fā)酵溫度。從三因素的K 值分析發(fā)現(xiàn)，A，B，C 的K2值均低于K1和K3，結(jié)合表6 方差分析，A，B，C 的F 比均小于F 臨界值，因此它們之間無(wú)顯著性差異，從而選用每個(gè)因素均值最小的水平為最佳條件，可得最佳的試驗(yàn)組合為A2B2C2，即最優(yōu)的蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化條件為接種量10 mg/L，發(fā)酵溫度18 ℃，發(fā)酵時(shí)間20 d。

2.4.2 蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化最佳條件的確定及驗(yàn)證

采用正交試驗(yàn)得到的最佳蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化條件進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的水蜜桃果酒中蘋(píng)果酸為0.871 g/L，乳酸為4.015 g/L，乙酸為0.562 g/L，蘋(píng)果酸的降酸率為82%。因此，該最佳條件的蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化效果最佳。

3結(jié)論

針對(duì)水蜜桃果酒中蘋(píng)果酸含量高、口感酸澀粗糙、酒體不協(xié)調(diào)等問(wèn)題，通過(guò)在果酒主發(fā)酵結(jié)束后接入酒球菌進(jìn)行蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化試驗(yàn)進(jìn)行降酸研究，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交優(yōu)化，得到蘋(píng)乳轉(zhuǎn)化試驗(yàn)的最佳參數(shù)為接種量10 mg/L，18 ℃下發(fā)酵20 d。該條件下釀制的水蜜桃果酒中的蘋(píng)果酸、乳酸和乙酸含量分別為0.871，4.015，0.562 g/L，蘋(píng)果酸較對(duì)照樣降低了82%，有效改善了水蜜桃果酒偏酸的口感，提高了品質(zhì)，為今后水蜜桃果酒的產(chǎn)業(yè)化提供了科學(xué)的理論依據(jù)。