軟棗獼猴桃-梨復合果酒發酵工藝優化

孫天利，曲思奕，薛亞寧，王克達，王虹玲*

（1.沈陽工學院 生命工程學院，遼寧 撫順 113122；2.東北農業大學 食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

軟棗獼猴桃（Actinidia arguta），別名奇異莓[1]，在我國黑龍江到廣西境內的五嶺山地，以及朝鮮、日本、俄羅斯均有分布[2]。其美味多汁，營養豐富，含多種維生素、礦物質、氨基酸等，其中維生素C含量高達4.3 g/kg，遠超大棗、橙子等水果[3-5]。軟棗獼猴桃可作藥用，常被用于治療肝炎、痢疾等疾病[6]。現代研究表明，其含有多糖、多酚、黃酮等活性物質[7-8]，具有抗氧化[9-10]、抗炎[11]、抗腫瘤[12-13]、降血糖[14-15]、提高免疫力[16]等功效。

梨的香味濃郁，富含多種氨基酸和維生素成分，具有潤肺化痰、清熱生津降燥等功效[17]。我國梨的品種眾多，五九香梨就是其中一種，五九香梨是由中國農業科學院果樹研究所培育并被廣泛推廣的優質品種[18]，目前主要分布在遼寧、北京、甘肅、河南、河北、云南等地。

果酒是一款深受大眾喜愛的產品，其具有果實特有的香氣和滋味。目前，有學者以軟棗獼猴桃為單一水果進行果酒釀造[7，19-20]，也有將軟棗獼猴桃與紅曲酒混合后再發酵[8]或將軟棗獼猴桃與蘋果進行復合發酵[21]，得到的果酒口感和風味都較好。然而，市面上的軟棗獼猴桃和五九香梨還是主要以鮮果出售為主，但其貯藏期短，易變軟、易腐爛[22-23]，造成了資源的浪費。因此，本研究以市售軟棗獼猴桃和五九香梨為主要原料制備復合果酒，并優化其發酵工藝，既可解決兩種鮮果易腐而帶來的浪費問題，也可增加產品品種的多樣性，提高產品的附加值，為帶動地區經濟的發展奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

軟棗獼猴桃、五九香梨、白砂糖：市售；葡萄酒、果酒專用酵母：安琪酵母股份有限公司；殼聚糖：山東隆科特酶制劑有限公司；果膠酶（酶活30 000 U/g）：山東隆科特酶制劑有限公司；亞硫酸氫鈉（分析純）：安徽陸榮生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

BHS-6型電熱恒溫水浴鍋：寧波群安實驗儀器有限公司；JD-5型酒精計：天津朗瑞安科技有限公司；YS-DS-880型果蔬打碎機：諸城市元杉工業裝備有限公司；LB80T型阿貝折光儀：廣州市數為電子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 軟棗獼猴桃-梨復合果酒加工工藝流程及操作要點

操作要點：挑選新鮮、無病蟲害及機械傷害的軟棗獼猴桃和五九香梨，在水中浸泡10 min，再以清水清洗干凈并瀝水、去核、破碎。將充分破碎后的軟棗獼猴桃和五九香梨按一定的質量比混合均勻，再加入0.06%亞硫酸氫鈉和100 mg/L的果膠酶，置于50 ℃的恒溫水浴鍋中水浴3 h。然后以白砂糖調節糖度，并在65 ℃下殺菌、滅酶30 min。冷卻后接種經活化的果酒酵母，22 ℃恒溫發酵6 d左右，直至發酵液糖度在6%以下時，主發酵結束。過濾皮渣，將所得果酒在20 ℃條件下后發酵5 d，澄清后再在0～4 ℃環境下陳釀2個月，得到軟棗獼猴桃-梨復合果酒成品。

1.3.2 軟棗獼猴桃-梨復合果酒發酵工藝優化

（1）單因素試驗

以傳統發酵方法進行果酒發酵，以發酵溫度（18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃）、酵母接種量（0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%）、初始糖度（15%、18%、21%、24%、27%）、五九香梨與軟棗獼猴桃質量比5∶3、4∶3、1∶1、2∶3、1∶3為影響因素，以感官評分和酒精度為評價指標，進行單因素試驗。

（2）響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇發酵溫度（A）、酵母接種量（B）、初始糖度（C）和五九香梨與軟棗獼猴桃質量比（D）四個自變量，以軟棗獼猴桃-梨復合果酒的感官評分（Y）為響應值，進行響應面優化試驗。響應面試驗設計因素與水平見表1。

表1 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 compound fruit wine fermentation conditions optimization

1.3.3 感官評價

參考陳桂飛等[24]的感官評價方法并作相應修改，分別從澄清度、氣味、色澤、口感4個方面進行評分，滿分100分。軟棗獼猴桃-梨復合果酒感官評分標準見表2。

表2 軟棗獼猴桃-梨復合果酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of kiwiberry-pear compound fruit wine

1.3.4 指標測定

酒精度測定：參照GB 5009.225—2016《酒中乙醇濃度的測定》中的酒精計法；糖度測定：采用折光計法[25]；酸度測定：參照GB 12456—2021《食品中總酸的測定》中的pH計電位滴定法；總糖、干浸出物和揮發酸測定：參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》；沙門氏菌測定：參照GB 4789.4—2016《食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》；金黃色葡萄球菌測定：參照GB 4789.10—2016《食品微生物學檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》。

2 結果與分析

2.1 軟棗獼猴桃-梨復合果酒發酵工藝優化單因素試驗

2.1.1 發酵溫度對感官評分和酒精度的影響

由圖1可知，隨著發酵溫度在18～26 ℃范圍內的上升，果酒的感官評分和酒精度呈現先上升再下降的趨勢。發酵溫度在18～22 ℃時，果酒的感官評分和酒精度隨之增加；當發酵溫度為22 ℃時，感官評分和酒精度均達到最大值，分別為84分和10.3%vol；當發酵溫度高于22 ℃之后，果酒的感官評分和酒精度隨之下降。發酵溫度較低時，微生物活性較低，生長繁殖速度慢，進而使發酵不充分，果酒風味展現不足，酒精度不夠；隨著溫度的升高，微生物生長繁殖迅速，但超過其最適生長溫度則反而會抑制微生物的活性，使發酵時間縮短，發酵不充分，果酒果香不足，酒體寡淡，酒精度較低。因此，選擇最佳發酵溫度為22 ℃。

2.1.2 酵母接種量對感官評分和酒精度的影響

由圖2可知，隨著酵母接種量在0.03%～0.07%范圍內的上升，果酒的感官評分和酒精度呈現先上升再下降的趨勢。酵母接種量在0.03%～0.05%時，果酒的感官評分和酒精度隨之增加；當酵母接種量為0.05%時，感官評分和酒精度達到最大值，分別為83分和10.2%vol；當酵母接種量＞0.05%之后，酒精度和感官評分隨之逐漸降低。分析認為，過量的酵母菌導致發酵液中的糖類被更多地用以微生物自身的生長繁殖，反而使發酵不充分，酒精度降低，果酒變得寡淡，感官評分值下降。因此，選擇最佳酵母接種量為0.05%。

圖2 不同酵母接種量對復合果酒感官評分和酒精度的影響Fig.2 Effect of different yeast inoculum on sensory score and alcohol content of the compound fruit wine

2.1.3 初始糖度對感官評分和酒精度的影響

由圖3可知，隨著初始糖度在15%～27%范圍內的上升，果酒的感官評分和酒精度呈現先上升再下降的趨勢。當初始糖度在15%～21%范圍內增加，復合果酒的感官評分和酒精度隨之增加；當初始糖度為21%時，感官評分和酒精度為達到最大值，分別為84分和10.2%vol；當初始糖度＞21%之后，酒精度和感官評分隨之逐漸降低。糖分是微生物生長繁殖的重要碳源，是生成酒精的重要底物，糖分充足則發酵產生的風味物質更多，果酒更加飽滿，產生的酒精量也更高。然而，糖度太高則會增大發酵環境的滲透壓，導致微生物脫水，發生質壁分離，抑制了微生物活力，反而使發酵不充分，酒品質欠佳，酒精度降低。同時，初始糖度太高也會導致酒體偏甜，影響發酵果酒的綜合口感。因此，選擇最佳初始糖度為21%。

圖3 不同初始糖度對復合果酒感官評分和酒精度的影響Fig.3 Effects of different initial sugar content on sensory scores and alcohol content of the compound fruit wine

2.1.4 五九香梨與軟棗獼猴桃質量比對感官評分和酒精度的影響

由圖4可知，五九香梨與軟棗獼猴桃質量比為5∶3、4∶3、1∶1、2∶3時，復合果酒的感官評分、酒精度呈現上升趨勢，在五九香梨與軟棗獼猴桃質量比為2∶3時，感官評分、酒精度達到最大值，分別為86分和9.6%vol；五九香梨與軟棗獼猴桃質量比在2∶3～1∶3時，風味反而有所下降。分析認為，梨的濃郁風味物質相對較少，甜度相對較低，使發酵果酒的風味不足。隨著獼猴桃比例的增大，獼猴桃獨特的風味逐漸凸顯，果酒風味有所提升。但是，軟棗獼猴桃中酸含量相對較高，pH降低影響了酵母的發酵活力，使酒精度也有所降低。因此，選擇最佳五九香梨與軟棗獼猴桃質量比為2∶3。

圖4 不同五九香梨與軟棗獼猴桃質量比對復合果酒感官評分和酒精度的影響Fig.4 Effects of different mass ratio of Wujiuxiang pear and kiwiberry on sensory scores and alcohol content of the compound fruit wine

2.2 軟棗獼猴桃-梨復合果酒發酵工藝優化響應面試驗

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

在單因素試驗的基礎上，采用Design Expert 10.0.3進行多元回歸分析。以發酵溫度（A）、酵母接種量（B）、初始糖度（C）、五九香梨與軟棗獼猴桃質量比（D）為自變量，以軟棗獼猴桃-梨復合果酒的感官評分（Y）為響應值，進行4因素3水平響應面試驗設計及結果見表3，方差分析見表4。對表3的數據擬合得到二次多元回歸方程如下：

表3 復合果酒發酵條件優化響應面試驗設計與結果Table 3 Design and results of response surface experiments for compound fruit wine fermentation conditions optimization

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

由表4可知，軟棗獼猴桃-梨復合果酒感官評分變化的回歸模型變量關系極顯著（P＜0.01），失擬項不顯著（P＞0.05），表明選用的二次多項模型的擬合程度良好。試驗模型的決定系數R2=0.978 9，校正決定系數R2adj=0.957 8，表明該回歸方程相關性較好。由P值可知，一次項B對結果影響顯著（P＜0.05），一次項A、C、D，二次項A2、B2、C2、D2，交互項AC、AD、BD、CD對結果影響極顯著（P＜0.01）。由F值可知，影響軟棗獼猴桃-梨復合果酒酒品因素的先后排序為：發酵溫度（A）＞五九香梨與軟棗獼猴桃質量比（D）＞初始糖度（C）＞酵母接種量（B）。

2.2.2 響應面交互作用分析

各因素之間的交互作用對復合果酒感官評分影響的響應面及等高線見圖5。

由圖5可知，發酵溫度與初始糖度、發酵溫度與五九香梨與軟棗獼猴桃質量比、酵母接種量與五九香梨與軟棗獼猴桃質量比、初始糖度與五九香梨與軟棗獼猴桃質量比交互作用的三維圖較陡，曲面變化較為明顯，說明這幾組因素的交互作用對果酒的感官評分影響較大，該結論與表4方差分析結果一致。

2.2.3 驗證試驗

通過響應面設計試驗結果分析，當發酵溫度為22.4 ℃、酵母接種量為0.05%、初始糖度為20.5%、五九香梨與軟棗獼猴桃質量比為2∶2.92時，感官評分達到理論最大值，為92分。為了使試驗操作更簡單易行，將最佳條件修正為：發酵溫度22 ℃、酵母接種量0.05%、初始糖度21%、五九香梨與軟棗獼猴桃質量比2∶3；根據此工藝條件，分別進行3次平行試驗，制作軟棗獼猴桃-梨復合果酒。所得軟棗獼猴桃-梨復合果酒感官評分平均實際值為91分，與理論值基本一致，因此利用響應面法優化此工藝條件是可行性。

2.3 理化指標及微生物指標測定

復合果酒酒精度為10.3%vol，總酸含量為5.4 g/L，總糖含量≤4.0 g/L，干浸出物含量≥18.0 g/L，揮發酸含量（以乙酸計）≤1.0 g/L，致病菌（沙門氏菌和金黃色葡萄球菌）未檢出，指標符合標準QB/T 5476—2020《果酒通用技術要求》和GB 2758—2012《發酵酒及其配制酒》中理化指標以及微生物限量要求。

3 結論

通過響應面法確定了軟棗獼猴桃-梨復合果酒發酵的最佳工藝條件：發酵溫度22 ℃、酵母接種量0.05%、初始糖度21%、五九香梨與軟棗獼猴桃質量比2∶3。在此優化工藝條件下，感官評分為91分，酒精度為10.3%vol，得到的軟棗獼猴桃-梨復合果酒的顏色淡黃，酒體通透，有軟棗獼猴桃和五九香梨特有的復合果香，口感細膩，酒味醇厚，甜度合適。所得的軟棗獼猴桃-梨復合果酒的理化指標和微生物指標均符合國家相關標準。