南果梨玫瑰米酒釀造工藝的響應面優化

王虹玲，丁昊，安東平，岳宏東

（沈陽工學院生命工程學院，遼寧 撫順 113122）

玫瑰（Rosa rugosa Thunb）是薔薇科薔薇屬的落葉灌木，以其獨特的芳香與艷麗的色澤在全世界范圍內廣泛種植并受到廣大消費者的喜愛，其中可食用玫瑰主要包括重瓣玫瑰、紫枝玫瑰、保加利亞大馬士革玫瑰、法國千葉玫瑰和平陰一號玫瑰。玫瑰是一種藥食同源的植物，因其含有較高的多酚、黃酮、植物多糖、花色素和氨基酸被認為具有一定的保健功能。玫瑰花在遼寧省沈陽市遼中區有廣泛的種植，并于2012年被國家質檢總局授予“國家地理標志產品”稱號[1-3]。南果梨廣泛栽種于遼寧鞍山、遼陽等地，是遼寧的特產水果，南果梨不僅營養豐富，而且富含大量的超氧化物歧化酶，具有較強的生物活性和保健功能[4-5]。米酒是一種我國傳統的發酵米制品，其風味怡人、口感獨特，同時具有較高的營養價值[6-11]。本試驗利用五常糯米、遼寧特產南果梨和可食用玫瑰為原料，開發出一款兼具遼寧地方特色和獨特風味的米酒類產品，對推進遼寧省特色農產品資源和特色食品開發具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

南果梨：產自遼寧省鞍山市；糯米：產自黑龍江省五常市；可食用玫瑰：產自遼寧省沈陽市遼中區；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；白砂糖：成都太古糖業有限公司；復合果膠酶（100 000 U/g）：河南萬邦實業有限公司；檸檬酸（分析純）：濰坊英軒實業有限公司；D-異抗壞血酸鈉（分析純）：鄭州拓洋實業有限公司。

1.2 主要儀器與設備

微孔濾膜過濾機（JH-CMPI型）：泰興市佳浩凈化設備有限公司；手持糖度儀（ZD-TDJ型）：上海卓的儀器有限公司；電熱恒溫培養箱（DHP901型）：上海一恒科學儀器有限公司；榨汁機（MJ-WJE2802D型）：美的集團有限公司；高速離心機（TD4型）：上海精宏實驗設備有限公司；恒溫水浴鍋（HH-1-3L型）：江蘇科析儀器有限公司。

1.3 工藝流程

1.3.1 南果梨和可食用玫瑰的原料預處理

挑選大小相近的成熟南果梨，去柄，切成5 cm3小塊后加入0.1%D-異抗壞血酸鈉溶液并以料液比1∶1（g/mL）混合打漿。再加入一定量的復合果膠酶置于恒溫水浴鍋中50℃保溫1 h。選取無腐爛、萎蔫、病蟲害的玫瑰花，清洗后摘取花瓣，將花瓣與等質量的白糖適度揉搓至完全混合，放入發酵罐陳化90 d得到玫瑰糖。

1.3.2 南果梨玫瑰復合汁的加工工藝

經酶解后的南果梨果漿用200目篩網過濾，80℃滅酶5 min。向玫瑰糖中加入10倍質量的無菌水于50℃萃取30 min，過濾得到玫瑰汁。將南果梨汁與玫瑰汁以體積比2∶1混合，6 000 r/min離心10 min，得到澄清透明的南果梨玫瑰復合汁。

1.3.3 糯米的浸泡蒸煮

選取無雜質、無雜粒且完整飽滿的優質東北糯米，要求水分含量小于15%，淀粉含量大于69%，經淘洗后加入2.5倍體積的水，在30℃培養箱中浸泡24 h，要求浸泡至米粒手碾即碎，無白心。將浸泡好的糯米瀝干水分，放入蒸鍋內蒸煮45min，打散后攤涼至25℃，也可用少量無菌水淋飯促進降溫。

1.3.4 南果梨玫瑰米酒的發酵

降溫后的米飯中加入適量的南果梨玫瑰復合汁，加入質量分數8%的白砂糖并接種適量甜酒曲，發酵前在米飯中間構建“倒錐形”的圓窩，以便更好的觀察米酒發酵狀況。在培養箱中適當溫度發酵一定時間，可觀察到米飯表面產生白色菌絲且有大量酒液形成。將發酵物用200目紗網過濾后得到粗米酒，再經6 000 r/min離心10 min，得到澄清透明的南果梨玫瑰米酒。

1.3.5 均質與脫氣

向南果梨玫瑰米酒中加入0.10%的檸檬酸，并以25 MPa的壓力進行均質，使米酒達到成分均一穩定，再用真空脫氣機以40℃、真空度50.8 kPa進行脫氣[12]。

1.3.6 超高溫瞬時滅菌和灌裝

滅菌溫度125℃，時間8 s，冷卻至40℃后灌裝至聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）瓶中。

1.4 試驗方法

1.4.1 理化指標檢測方法

對南果梨玫瑰米酒進行酸度、可溶性固形物及酒精度等理化指標檢測。其中酸度采用GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》進行測定[13]；酒精度采用GB 5009.225—2016《食品安全國家標準酒中乙醇濃度的測定》進行測定[14]；可溶性固形物采用折光儀測定[15]。

微生物指標主要有大腸菌值、霉菌、酵母菌和菌落總數[16]。大腸菌值采用GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》進行測定；霉菌和酵母菌計數采用GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母菌計數》進行測定；菌落總數采用GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》進行測定。

1.4.3 感官指標檢測方法

由食品科學與工程專業和食品質量與安全專業的師生共計15人組成的感官評價小組從形態色澤、香氣滋味、口感風味3個方面進行評分，總分100分，取平均值即為產品的感官評分[17]，具體指標見表1。

表1 南果梨玫瑰米酒的感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria of Nanguo pear-rose rice wine

1.5 南果梨玫瑰米酒的單因素優化試驗

選取發酵時間、發酵溫度、南果梨玫瑰復合汁添加量和甜酒曲添加量4個因素進行單因素優化試驗。

1.5.1 發酵時間對南果梨玫瑰米酒品質的影響

發酵時間分別為 24、36、48、60、72、84、96 h，南果梨玫瑰復合汁添加量為35%，甜酒曲添加量為0.7%，在32℃下進行發酵，考察發酵時間對產品品質的影響。

逆城市化作為一種趨勢并沒有嚴格意義上的好壞之分，與之相隨的既有機遇也有挑戰。逆城市化是城市化進程的必然結果，任何區域都需要一個人口閾值來規劃區域發展。只要沒有大幅超過或者低于這個閾值，人口的微小變化不會對區域發展規劃和空間結構產生太大影響，但是一旦出現大規模或突然的變化，可能會因人均分擔的市政設施和公共服務成本太高或者市政設施和公共服務規模無法滿足現有需要而導致城市崩潰。

1.5.2 發酵溫度對南果梨玫瑰米酒品質的影響

發酵溫度分別為 24、28、32、36、40、44、48 ℃，發酵時間為48 h，南果梨玫瑰復合汁添加量為35%，甜酒曲添加量為0.7%，考察發酵溫度對產品品質的影響。

1.5.3 南果梨玫瑰復合汁添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響

南果梨玫瑰復合汁添加量分別為20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，發酵時間為 48 h，發酵溫度為32℃，甜酒曲添加量為0.7%，考察南果梨玫瑰復合汁添加量對產品品質的影響。

1.5.4 甜酒曲添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響

甜酒曲添加量分別為0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%，發酵時間為48 h，南果梨玫瑰復合汁添加量為35%，在32℃下進行發酵，考察甜酒曲添加量對產品品質的影響。

1.6 南果梨玫瑰米酒的響應面優化試驗

在單因素試驗的基礎上，以發酵時間（A）、發酵溫度（B）、南果梨玫瑰復合汁添加量（C）和甜酒曲添加量（D）為自變量，以感官評分（Y）為響應值，每組進行3次平行試驗，響應面因素水平見表2。

表2 響應面因素水平Table 2 Response surface factor level

1.7 數據處理

每個樣品進行3次重復，用Origin8.0軟件對數據進行統計分析及作圖，采用One-way ANOVA對變量進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗的結果分析

2.1.1 米酒發酵時間對南果梨玫瑰米酒品質的影響發酵時間對南果梨玫瑰米酒品質的影響見圖1。

圖1 發酵時間對南果梨玫瑰米酒品質的影響Fig.1 The effect of fermentation time on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

隨著米酒發酵時間的增加，產品酒精度呈逐步升高的趨勢，這可能是由于糖化酶不斷的將淀粉轉化為還原糖增加了酵母菌和根霉的反應底物，酒精度不斷升高。而隨著還原糖的逐漸消耗，發酵體系內的還原糖含量逐漸降低，可溶性固形物含量下降。

由圖1可知，發酵時間為48 h的南果梨玫瑰米酒評分最高，為（89.03±2.93）分，且酸度適中，口感清爽，48 h之后的米酒可能由于酵母菌和霉菌的次級代謝產物堆積導致米酒酸度升高、口感不佳。因此選擇發酵時間48 h進行后續試驗。

2.1.2 米酒發酵溫度對南果梨玫瑰米酒品質的影響

發酵溫度對南果梨玫瑰米酒品質的影響見圖2。

圖2 發酵溫度對南果梨玫瑰米酒品質的影響Fig.2 The effect of fermentation temperature on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

由圖2可知，發酵溫度為32℃時，南果梨玫瑰米酒感官評分最高，達到（91.16±1.17）分。當發酵溫度低于32℃時，發酵溫度較低時會延長發酵進程，給發酵帶來不利影響。發酵溫度較高時，發酵速度較快，生成較多的副產物，產品整體口味較差，因此選擇發酵溫度32℃進行后續試驗。

2.1.3 南果梨玫瑰復合汁添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響

復合汁添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響見圖3。

圖3 復合汁添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響Fig.3 The effect of the added amount of compound juice on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

由圖3可知，南果梨玫瑰復合汁添加量為35%時風味最佳，當添加量超過35%后，酒香變得不再明顯且酒香與果香不協調，色澤也更加趨向于玫紅色。因此，選擇復合汁添加量35%進行后續試驗。

2.1.4 甜酒曲添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響

甜酒曲添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響見圖4。

圖4 甜酒曲添加量對南果梨玫瑰米酒品質的影響Fig.4 The influence of the amount of sweet koji added on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

由圖4可知，隨著甜酒曲添加量的增加，南果梨玫瑰米酒的感官評分先上升后下降，當添加量為0.7%時感官評分最高，為（92.15±1.86）分。當添加量為0.5%以下時，發酵體系中酒曲含量較少，米酒口感寡淡、酒香不明顯。當添加量超過0.9%后，米酒風味苦澀，口感粗糙，且由于添加量的提高，發酵體系中的糖化酶含量增加，能夠更大程度地分解淀粉產生更多的還原糖，可溶性固形物含量增高，酒精度也就越高。因此，選擇添加量0.7%進行后續試驗。

2.2 響應面試驗的結果分析

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

Box-Behnken設計方案及感官評分結果見表3，響應面試驗結果及方差分析見表4。

表3 Box-Behnken設計方案及感官評分結果Table 3 Box-Behnken design scheme and sensory evaluation results

表4 響應面試驗結果及方差分析Table 4 Response surface test results and analysis of variance

對表3中的響應值進行多元回歸擬合分析，確立如下回歸方程：Y=93.27+0.85A+0.46B+2.50C-0.94D+1.66AB+1.09AC+1.36AD-0.18BC-2.01BD+0.08CD-1.42A2-0.31B2-3.71C2-2.1D2。

由表4可知，模型極顯著，失擬項不顯著，相關系數 R2=0.945 3，調整系數 R2adj=0.881 6，變異系數（CV）=1.15%。以上數據表明該模型擬合性較好，重現性穩定。顯著性檢驗表明，在所取的各因素范圍內，影響南果梨玫瑰米酒感官評分的因素主次順序分別為C（復合汁添加量）＞D（甜酒曲添加量）＞A（發酵時間）＞B（發酵溫度）。其中一次項C和D、交互項BD和二次項A2、C2和D2對南果梨玫瑰米酒的感官影響均為極顯著（P＜0.01）；一次項A、交互項AB和AD對南果梨玫瑰米酒的感官影響顯著（P<0.05）。

2.2.2 響應面分析

各因素交互作用對南果梨玫瑰米酒的響應面圖見圖5。

圖5 各因素交互效應對南果梨玫瑰米酒的影響響應面分析圖Fig.5 Response surface analysis of the influence of the interaction of various factors on Nanguo pear-rose rice wine

曲面越陡峭則說明該因素對響應值的結果影響越大，由圖5可知，發酵溫度和發酵時間、發酵時間和甜酒曲添加量、發酵溫度和甜酒曲添加量交互作用對南國梨玫瑰米酒感官評分影響顯著。

根據Design-Expert8.0.6數學建模的優化分析，得出南果梨玫瑰米酒的優化條件為發酵時間60 h、發酵溫度35.44℃、南果梨玫瑰復合汁添加量37.85%、甜酒曲添加量0.684%，感官評分為95.13分。結合實際情況和為了方便操作，將工藝參數調整為發酵時間60 h、發酵溫度36℃、南果梨玫瑰復合汁添加量38%、甜酒曲添加量0.7%，進行3次重復試驗，測得平均感官評分為（95.49±2.06）分，與預測值接近，表明該模型在實踐中可行。

2.2.3 理化指標與微生物指標

對優化方案加工的南果梨玫瑰米酒進行理化檢測與微生物檢測。在理化指標方面，酒精度（6.8%vol）、還原糖含量（24.3 g/100 g）以及總酸量（3.34 g/L，以乳酸計）均符合相關標準。微生物菌落總數13 CFU/mL；大腸桿菌及其它致病菌均未檢出。

3 結論

本試驗以五常糯米、遼中玫瑰和鞍山南果梨這3種東北地區的特色農產品為原料制備南果梨玫瑰米酒，通過響應面試驗得出該米酒的最佳釀造工藝條件為發酵時間60 h、發酵溫度36℃、南果梨玫瑰復合汁添加量38%、甜酒曲添加量0.7%，在此工藝條件下釀造的米酒色澤呈玫紅色，酒體澄清透明，兼具玫瑰花香、南果梨果香與糯米的清香，酸甜適口，滋味獨特；口感細膩爽滑，酒體飽滿協調，感官評分為（95.49±2.06）分，且理化指標與微生物指標均符合國家相關標準。南果梨玫瑰米酒的釀造對發酵酒飲料的深度開發提供了重要的理論依據，具有廣闊的應用前景。