西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵工藝的優(yōu)化

李西騰，陳麗燕，張　寒

（江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品學(xué)院，江蘇淮安　223003）

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西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵工藝的優(yōu)化

李西騰，陳麗燕，張寒

（江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品學(xué)院，江蘇淮安223003）

以西瓜和桑葚為主要原料，通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件，以酒精度為響應(yīng)值，應(yīng)用Box-behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行響應(yīng)面分析。結(jié)果表明，西瓜桑葚復(fù)合果酒最優(yōu)發(fā)酵條件為發(fā)酵溫度28.6℃，SO2添加量57 mg/L，酵母接種量0.5%，初始糖度22%；在此條件下，酒精度達(dá)12.4%Vol。

西瓜；桑葚；復(fù)合果酒；發(fā)酵條件；響應(yīng)面分析

西瓜是我國(guó)主產(chǎn)水果，富含蘋(píng)果酸、精氨酸、果糖、維生素、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，對(duì)人體健康大有益處，還具有生津解暑、利尿、解酒去毒等功效［1-2］。另外，西瓜中還含有豐富的番茄紅素［3］，具有抗氧化、降低核酸損傷、減少心血管疾病及預(yù)防癌癥等多種功能［4］。

桑葚，又名桑果，素有“果皇”之稱(chēng)，富含葡萄糖、果糖、蘋(píng)果酸、亞油酸、維生素、必需氨基酸及微量元素［5-6］，具有降壓消渴、鎮(zhèn)靜安神、烏發(fā)明目、防治便秘及解酒之功效［7］。

近年來(lái)，人們對(duì)各類(lèi)果酒產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)越發(fā)關(guān)注，尤其是具有更高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的復(fù)合果酒，將成為今后產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主流趨勢(shì)。復(fù)合果酒取材方便、成本低，為其普及和推廣工作提供了諸多便利。本試驗(yàn)選取酒類(lèi)專(zhuān)用酵母作為發(fā)酵劑，以西瓜、桑葚為主料進(jìn)行復(fù)合果酒研制，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化其釀造工藝，為進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1　材料與方法

1.1原料與試劑

西瓜，購(gòu)自江蘇淮安城南菜市場(chǎng)；桑葚，江蘇淮安趙集鎮(zhèn)種植園采摘；白砂糖，江蘇淮安白玫糖業(yè)有限公司產(chǎn)品；葡萄酒、果酒專(zhuān)用酵母，湖北安琪酵母股份有限公司產(chǎn)品；氫氧化鈉、偏重亞硫酸鉀等試劑，國(guó)藥化學(xué)藥劑有限公司產(chǎn)品。

1.2主要儀器及設(shè)備

打漿機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司產(chǎn)品；手持糖度計(jì)，上海測(cè)維光電技術(shù)有限公司產(chǎn)品；水浴鍋，常州國(guó)華儀器有限公司產(chǎn)品；酒精計(jì)，河北省武強(qiáng)縣億達(dá)儀表廠(chǎng)產(chǎn)品；培養(yǎng)箱，上海一恒科技有限公司產(chǎn)品；高壓蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠(chǎng)產(chǎn)品；酸度計(jì)，上海天達(dá)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1西瓜桑葚復(fù)合果酒釀造工藝流程［8］

①西瓜→清洗→去皮、去籽→果肉破碎榨汁→過(guò)濾→原果汁；

②桑葚→選果→清洗→打漿→過(guò)濾→原果汁；

①+②→混合（1∶1）→添加SO2→調(diào)整成分→接種→裝瓶→發(fā)酵→陳釀→澄清過(guò)濾→滅菌→成品。

1.3.2測(cè)定方法

糖度測(cè)定，手持糖度計(jì)法；酒精度測(cè)定，酒精計(jì)法［9］；還原糖，斐林試劑法；酸度測(cè)定，酸堿滴定法。

1.3.3西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵條件的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理，選取發(fā)酵溫度、SO2添加量、酵母接種量和初始糖度為自變量，以復(fù)合果酒的酒精度為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法，對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒的發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化。

2　結(jié)果與分析

2.1影響西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵效果的單因素試驗(yàn)

2.1.1酵母接種量對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

采用5個(gè)酵母接種量水平，分別為0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%，在SO2添加量60 mg/L，初始糖度18%，發(fā)酵溫度30℃的條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵。

酵母接種量對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響見(jiàn)圖1。

圖1　酵母接種量對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

由圖1可知，當(dāng)酵母接種量為0.5%時(shí)，西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的效果較好。

2.1.2SO2添加量對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

設(shè)定SO2添加量為30，40，50，60，70，80 mg/L，初始糖度為18%，酵母接種量為0.5%，發(fā)酵溫度為30℃，按復(fù)合果酒釀造工藝流程進(jìn)行釀造。

SO2添加量對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響見(jiàn)圖2。

圖2　SO2添加量對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

由圖2可知，當(dāng)SO2添加量為60 mg/L時(shí)，西瓜桑葚復(fù)合果酒的發(fā)酵效果較好。

2.1.3發(fā)酵溫度對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

設(shè)定西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的酵母接種量為0.5%，初始糖度為18%，SO2添加量為60 mg/L，分別在發(fā)酵溫度為24，26，28，30，32，34℃下進(jìn)行酒精發(fā)酵。

發(fā)酵溫度對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響見(jiàn)圖3。

圖3　發(fā)酵溫度對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

由圖3可知，西瓜桑葚復(fù)合果酒的發(fā)酵溫度為28℃時(shí)，西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的效果較好。

1.2.3 花青素的純化 參照文獻(xiàn)[5，12-15]的方法采用AB-8樹(shù)脂進(jìn)行粗提液的純化，獲得花青素純化液。

2.1.4初始糖度對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

設(shè)定西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的酵母接種量為0.5%，發(fā)酵溫度為28℃，SO2添加量為60 mg/L，分別在初始糖度為12%，14%，16%，18%，20%下進(jìn)行酒精發(fā)酵。

初始糖度對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響見(jiàn)圖4。

圖4　初始糖度對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

由圖4可知，初始糖度為20%時(shí)，西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的效果較好。

2.2響應(yīng)面法優(yōu)化西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵條件

響應(yīng)面因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

利用Design Expert 8.0軟件對(duì)復(fù)合果酒的發(fā)酵進(jìn)行分析，對(duì)表2中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次線(xiàn)性回歸擬合，數(shù)學(xué)模型為：

酒精度=12.08+0.71A-0.42B-0.027C+0.24D-0.21AB-0.079AC-0.026AD-0.11BD-0.053CD-1.16A2-1.10B2-0.45C2-0.057D2。

回歸統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表3。

表1　響應(yīng)面因素與水平設(shè)計(jì)

表2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

由表3可知，模型極顯著（p＜0.000 1），而失擬項(xiàng)不顯著（p＞0.05），說(shuō)明西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的模型與實(shí)際情況擬合程度比較好，可以預(yù)測(cè)西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的條件。一次項(xiàng)A，B，D及二次項(xiàng)A2，B2，C2表現(xiàn)為極顯著，它們對(duì)響應(yīng)值影響較大。由響應(yīng)面分析法優(yōu)化出發(fā)酵最佳工藝條件，即發(fā)酵溫度為28.64℃，SO2添加量為57.29 mg/L，酵母接種量為0.5%，初始糖度為22%?？紤]到實(shí)際操作性，將發(fā)酵工藝參數(shù)修正為發(fā)酵溫度28.6℃，SO2添加量57 mg/L，酵母接種量0.5%，初始糖度22%；此條件下，產(chǎn)品酒精度的理論預(yù)測(cè)值為12.5%Vol。為檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，分別用上述優(yōu)化發(fā)酵工藝條件進(jìn)行西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵3次，試驗(yàn)的結(jié)果平均值為12.4%Vol，說(shuō)明采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵條件參數(shù)準(zhǔn)確可靠。

表3　回歸統(tǒng)計(jì)分析

3　結(jié)論

對(duì)西瓜桑葚復(fù)合果酒的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。結(jié)果表明，西瓜桑葚復(fù)合果酒發(fā)酵的最佳工藝條件為發(fā)酵溫度28.6℃，SO2添加量57 mg/L，酵母接種量0.5%，初始糖度22%。西瓜桑葚復(fù)合果酒營(yíng)養(yǎng)豐富，果香濃郁、色澤鮮亮、口感幽雅；酒液澄清透明，呈紫紅色；酒香、果香明顯，持久而協(xié)調(diào)。

［1］王武，陳從貴，方紅美，等.低糖西瓜果脯的生產(chǎn)工藝研究 ［J］.食品工業(yè)科技，2002，23（5）：56-58.

［2］華景清，蔡健.西瓜的營(yíng)養(yǎng)與藥用價(jià)值 ［J］.食品與藥品，2005（6）：67-69.

［3］王鎮(zhèn)，黨選民，詹園鳳.西瓜果實(shí)中番茄紅素研究進(jìn)展 ［J］.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，28（3）：68-72.

［4］孫慶杰，丁霄霖.番茄紅素的保健作用與開(kāi)發(fā) ［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，1997，23（4）：72-75.

［5］張燕忠，王忠華.桑果生理活性成分及其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究進(jìn)展 ［J］.食品工業(yè)科技，2009，30（11）：314-317.

［6］李樹(shù)玲.釀酒制醋技術(shù)與實(shí)例 ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：147-158.

［7］楊曉宇.桑葚資源的開(kāi)發(fā)利用 ［J］.食品科技，1999（4）：25-27.

［8］羅永華，何擴(kuò)，張秀媛，等.杏仁乳發(fā)酵果酒的工藝優(yōu)化研究 ［J］.食品科技，2011（2）：93-95.

［9］黃高明.食品檢驗(yàn)工（中級(jí)）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：317-330.◇

Optimization of Fermentation Technology of Watermelon Mulberry Compound Fruit Wine by Response Surface Methodology

LI Xiteng，CHEN Liyan，ZHANG Han

（School of Food，Jiangsu Food&Pharmaceutical Science College，Huai'an，Jiangsu 223003，China）

The best technical parameters for producing watermelon mulberry compound fruit wine with watermelon and mulberry as main raw materials are determined by response surface methodology.The alcohol content is selected as response value and the mathematical model is established by Box-behnken central composite design.The optimal fermentation conditions are determined as follows：fermentation temperature 28.6℃，sulfur dioxide 57 mg/L，inoculating amount of yeast 0.5%，and initial sugar content 22%.Under this optimal condition，alcohol content was 12.4%Vol.

watermelon；mulberry；compound fruit wine；fermentation conditions；response surface analysis

TQ920.6

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.040

1671-9646（2016）07b-0039-03

2016-06-04

李西騰（1969— ），男，碩士，講師，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。