響應(yīng)面法優(yōu)化火龍果酒發(fā)酵工藝及其雞尾酒的調(diào)配

方 堃

（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 旅游學(xué)院，廣西 南寧 530008）

火龍果（Hylocereus undulatusBritt.）又名仙蜜果、青龍果、紅龍果，屬仙人掌科，柱狀仙人掌亞科，富含維生素及鈣、鎂、磷、鐵等礦物質(zhì)，是一種高維生素、低糖類、低脂肪的“一高兩低”保健水果[1-2]，其種子含有大量的脂肪、蛋白質(zhì)、內(nèi)酯、氨基酸、維生素和微量元素等成分，具有很高的生物活性作用[3-5]。特別是其中花青素化合物具有降脂、抗氧化、抑制多酚氧化酶的功能，對便秘及糖尿病等病癥具有輔助治療作用，集營養(yǎng)、藥用和保健功能于一身[6-8]，深受消費者的青睞。但是由于火龍果水分含量高，在貯藏過程中易被霉菌污染，品質(zhì)變差，影響其口感和營養(yǎng)價值。有學(xué)者將火龍果鮮果進行深加工[9-11]，釀造成果酒，所得的酒體紅色，香味濃郁，具有明顯的火龍果香氣及酒香，這不僅提升了火龍果的利用價值，還可有力緩解火龍果鮮果滯銷問題。

雞尾酒是一種以基酒和調(diào)味、輔助原料混合而成的飲品，是由兩種或兩種以上的酒或飲料、果汁、汽水混合而成[12-14]。而基酒則是決定雞尾酒特點和風(fēng)格基調(diào)的基本要素，常用作雞尾酒基酒的有朗姆酒、龍舌蘭酒等。本實驗采用紅皮紅肉種火龍果為原料，經(jīng)清洗、剔除火龍果中的果皮、榨汁等程序，制成火龍果汁，經(jīng)菌種接種發(fā)酵成火龍果酒。再以陳釀好的火龍果酒為基酒，配火龍果汁、白糖水，調(diào)配出具有特色火龍果口味的雞尾酒，裝瓶后經(jīng)滅菌工藝，制得方便運輸和銷售的預(yù)調(diào)酒飲品，為火龍果新產(chǎn)品開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選擇飽滿成熟、紅色、香味濃的火龍果，剔除果皮，棄發(fā)霉變質(zhì)果；RW果酒酵母、Lalvin 71B降酸酵母：安琪酵母股份有限公司；果膠酶（10 000 U/g）：南寧東恒華道生物科技有限責(zé)任公司；白砂糖（食用一級）：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

FHT-200發(fā)酵罐：上海普利生儀器廠；DS-1高速榨汁機：上海標(biāo)本模型廠；FUHE型多用途真空泵：無錫市新佳儀器有限公司；Bilon-09均質(zhì)機：常州市高日儀器設(shè)備有限公司；RL1020型超高溫瞬時滅菌機：上海得力佳設(shè)備有限公司；SF-SA微濾設(shè)備：深圳市甘博分離技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 火龍果雞尾酒的工藝流程

1.3.2 火龍果雞尾酒的操作要點

原料的選擇：選擇飽滿成熟、香味濃的紅心火龍果。

亞硫酸處理：得到原果汁后用0.05 g/L偏重亞硫酸鉀溶液處理，以防止氧化，同時防止雜菌生長。

酶處理：分別添加0.09 g/L果膠酶，45℃保溫酶解1 h，在此條件下，火龍果鮮汁中不溶性固形物的含量由30%降低至5%左右。

酵母活化：以1∶1比例混合果酒酵母和降酸酵母，于2%的糖水中37℃搖床培養(yǎng)30 min。

主發(fā)酵：將活化后的酵母以一定比例接入火龍果汁中，添加一定量的白砂糖調(diào)整糖度，以提高發(fā)酵酒度。分別添加一定量的檸檬酸調(diào)整pH，在一定溫度條件下進行密閉式發(fā)酵，發(fā)酵時間7 d。

過濾：主發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液進行酒渣分離。

陳釀：在10℃的貯藏條件下陳釀2～3個月。

配制火龍果雞尾酒：以火龍果酒為基酒，配以火龍果汁、500 g/L白糖水等輔料，過濾后裝瓶，采用75℃殺菌15 min[15-17]，即得到火龍果雞尾酒。

1.3.3 火龍果酒發(fā)酵條件優(yōu)化

（1）單因素試驗

分別考察火龍果汁的起始糖度（16%、18%、20%、22%、24%、26%）、起始pH值（2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.2）、主發(fā)酵溫度（15℃、20℃、25℃、30℃）、接種量（0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%）對發(fā)酵液酒精度、殘?zhí)橇恳约盎瘕埞凭C合感官評分的影響。

（2）響應(yīng)面試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面方案設(shè)計，優(yōu)化生產(chǎn)工藝配方，試驗因素與水平見表1。

表1 火龍果發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for pitaya fermentation conditions optimization

1.3.4 火龍果雞尾酒配制的條件優(yōu)化

以火龍果酒為基酒，添加火龍果汁和白糖水20%進行調(diào)配，配制火龍果預(yù)調(diào)酒，分別研究兩者不同添加量對火龍果雞尾酒感官評分的影響。

1.3.5 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

本實驗采用感官評分法分別對試驗中火龍果酒以及火龍果預(yù)調(diào)酒的色、香、味、形等因素進行評分。請10名具有品評經(jīng)驗的專業(yè)人員品嘗鑒評后打分取平均值，滿分以100分計，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 火龍果酒綜合感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Comprehensive sensory evaluation standards of pitaya wine

1.3.6 火龍果雞尾酒的質(zhì)量指標(biāo)

參考相關(guān)文獻，對預(yù)調(diào)好的火龍果雞尾酒的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、微生物以及營養(yǎng)成分等指標(biāo)進行分析測定[18-19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 火龍果酒發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗

2.1.1 起始糖度對火龍果酒品質(zhì)的影響

調(diào)整火龍果汁的起始糖度分別為16%、18%、20%、22%、24%、26%，起始pH值3.6，菌種接種量1.0%，25℃條件下恒溫發(fā)酵7 d。陳釀結(jié)束后，取發(fā)酵液測酒精度及殘?zhí)橇?，并考察起始糖度對火龍果酒綜合感官評分的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 起始糖度對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of initial sugar content on the quality of pitaya wine

如圖1所示，起始糖度為24%左右時，該發(fā)酵液酒精度達到14.1%vol，此時發(fā)酵液中的殘?zhí)橇繛?.8%；繼續(xù)增加起始糖度，發(fā)酵液的酒精度不升反降，發(fā)酵液中的殘?zhí)橇恳蚕鄳?yīng)升高，可能是由于糖度過高會導(dǎo)致高滲透壓環(huán)境而不利于酵母生長繁殖，使得發(fā)酵不徹底所致。而起始糖度對感官評分的影響，呈現(xiàn)先增大后變緩的趨勢，在起始糖度達到20%以后，對果酒的感官評分影響不大，綜合考慮起始糖度選擇20%～24%之間較適宜。

2.1.2 起始pH值對火龍果酒品質(zhì)的影響

調(diào)整火龍果汁起始pH值分別為2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.2，起始糖度22%，酵母接種量1%，25℃條件下恒溫發(fā)酵7 d。陳釀結(jié)束后，取樣測酒精度及殘?zhí)呛?，并考察起始pH值對火龍果酒綜合感官評分的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 初始pH值對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of initial pH on the quality of pitaya wine

由圖2可知，pH值為3.9時，發(fā)酵液中的酒精度較高，此時發(fā)酵液中的殘?zhí)橇繛?.5%；pH值為3.6時，發(fā)酵液的酒精度為12.6%vol，此時發(fā)酵液中的殘?zhí)橇孔畹?，說明在pH值3.6和3.9的環(huán)境中酵母對糖的利用較為徹底。而在pH值為2.7和4.2的環(huán)境下，發(fā)酵液中的酒精度都不高，殘?zhí)橇繀s很高，可能是由于這兩種pH值環(huán)境下，酵母的發(fā)酵容易受到環(huán)境雜菌的干擾，從而影響其正常的代謝活動。而起始pH值對感官評分的影響，呈現(xiàn)先增大后變緩的趨勢，在起始pH值達到3.3以后，對果酒的感官評分影響不大，綜合考慮，調(diào)整起始pH值在3.3～3.9之間較適宜。

2.1.3 主發(fā)酵溫度對火龍果酒品質(zhì)的影響

調(diào)整火龍果汁的起始糖度22%，起始pH值3.6，酵母接種量1.0%，將發(fā)酵液分別置于15℃、20℃、25℃、30℃條件下恒溫發(fā)酵7d，取樣測發(fā)酵液的酒精度及殘?zhí)呛浚⒖疾熘靼l(fā)酵溫度對火龍果酒綜合感官評分的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，主發(fā)酵溫度為25℃時，發(fā)酵液中的酒精度最高，此時殘?zhí)橇窟_到了8.2%，也相對較高，這可能是由于溫度高，酵母的繁殖代謝速率加快，但同時也會使得酵母較早進入衰亡期，從而縮短了發(fā)酵周期；而當(dāng)主發(fā)酵溫度為15℃時，發(fā)酵液中的酒精度只有11.2%vol，殘?zhí)橇恳蚕鄬^高，可能是溫度過低會抑制酵母的生長繁殖，不利于發(fā)酵。而隨著主發(fā)酵溫度的增加，感官評分呈遞減的趨勢，在主發(fā)酵在達到30℃以后，對果酒的感官評分最低，綜合考慮，選擇主發(fā)酵溫度為15～25℃較適宜。

圖3 主發(fā)酵溫度對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of main fermentation temperature on the quality of pitaya wine

2.1.4 菌種接種量對火龍果酒品質(zhì)的影響

調(diào)整火龍果汁起始糖度22%，起始pH值3.6，將接種量分別調(diào)整為0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%，25℃條件下恒溫發(fā)酵7d，取樣測發(fā)酵液酒精含量及殘?zhí)橇浚⒖疾炀N接種量對火龍果酒綜合感官評分的影響，測定結(jié)果見圖4。

圖4 接種量對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of inoculum on the quality of pitaya wine

由圖4可知，菌種接種量對發(fā)酵液中酒精含量及殘?zhí)橇坑绊懖淮螅诮湍附臃N量在為0.2%～1.0%范圍內(nèi)，發(fā)酵液酒精度與接種量呈正相關(guān)；當(dāng)接種量＞1.0%之后，發(fā)酵液酒精度隨著酵母接種量的增加而降低，而殘?zhí)橇侩S之增加，這可能是接種密度過大，導(dǎo)致發(fā)酵液中溶氧不足，從而抑制了酵母的生長。而菌種接種量對感官評分的影響，也隨著菌種接種量的增加而出現(xiàn)波動，在菌種接種量為1.0%時感官評分最高，但是與其他水平下的評分相差不大，綜合考慮各方面因素，最終將菌種接種量確定為1.0%。同時，考慮到接種量對整個發(fā)酵影響并不明顯，故而在響應(yīng)面試驗中接種量不作為考察因子進行考慮。

2.2 火龍果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗

參考相關(guān)文獻[20-21]，以感官評分為果酒的關(guān)鍵指標(biāo)，酒精度及殘?zhí)橇繛檩o助指標(biāo)，以起始糖度（A）、起始pH值（B）、主發(fā)酵溫度（C）為評價因素，感官評分（Y）為評價指標(biāo)進行響應(yīng)面試驗，由Design-Expert軟件處理數(shù)據(jù)，響應(yīng)面試驗結(jié)果見表3，方差分析見表4。

表3 火龍果發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for pitaya fermentation conditions optimization

對響應(yīng)值與各個因素進行回歸擬合，該模型對應(yīng)的回歸方程：Y=77.26+4.10A+0.93B-1.58C-1.26AB-2.82AC-3.18BC-8.52A2-5.15B2-1.18C2

由表4結(jié)果可知，整體模型P值＜0.01，說明此時回歸方差模型極顯著，該試驗方法可靠。方程失擬項P值＞0.05，不顯著，該回歸模型與實測值能較好的擬合。其中C項、A2項對響應(yīng)值影響顯著（P＜0.05），A項、B2項、C2項對響應(yīng)值影響極顯著（P＜0.01），各個因素對火龍果酒感官影響大小順序依次為：起始糖度（A）＞主發(fā)酵溫度（C）＞起始pH值（B）。

響應(yīng)面Y對于因素A、B、C值構(gòu)成的三維空間在二維平面上的圖，可清晰明了的反映各因素之間的關(guān)系。Design-Expert處理得到各因素交互作用對火龍果酒感官評分響應(yīng)面的分析結(jié)果見圖5。

圖5 起始糖度、起始pH值及主發(fā)酵溫度交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面及等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between initial sugar content,initial pH value and main fermentation temperature on sensory evaluation

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

結(jié)合圖5中出現(xiàn)的8個極值點進行比較分析，得到火龍果酒的最佳提取條件：起始糖度22.62%、起始pH值3.64、主發(fā)酵溫度15℃，在此條件下，火龍果酒的感官評價的預(yù)測值達到88.69分。綜合考慮實驗的可操作性，將提取條件設(shè)定為起始糖度22.6%、起始pH值3.6、主發(fā)酵溫度15℃，在此條件下進行試驗，得到的火龍果酒的感官評分為88.64分，與模型的預(yù)測值吻合程度較高，說明了本試驗所獲得的回歸模型方程具有良好的可靠性和實用性。

2.3 火龍果雞尾酒的調(diào)制

2.3.1 火龍果汁添加量的選擇

以火龍果酒為基酒，添加500g/L的白糖水20%，考察火龍果汁添加量（5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%）對火龍果雞尾酒的綜合感官評分的影響，結(jié)果見圖6。

圖6 火龍果汁添加量對飲品綜合感官評分的影響Fig.6 Effect of pitaya juice addition on comprehensive sensory evaluation of beverage

由圖6結(jié)果可知，火龍果雞尾酒中火龍果汁添加量為15%～25%時，飲品的綜合口感評分最高，此時飲料中有適宜的火龍果香味，口感醇香；再增加火龍果汁的量，預(yù)調(diào)酒整體的酒香下降，考慮到經(jīng)濟成本，火龍果汁添加量選擇15%較適宜。

2.3.2 白糖水添加量的選擇

圖7 白糖水添加量對飲品綜合感官評分的影響Fig.7 Effect of sugar water addition on comprehensive sensory evaluation of beverage

以火龍果酒為基酒，添加火龍果汁15%，考察白糖水添加量為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%對火龍果雞尾酒的綜合感官評分的影響，結(jié)果見圖7。

由圖7結(jié)果可知，火龍果雞尾酒中白糖水添加量為25%左右時，飲品的綜合口感評分最高，此時飲品微甜，可以掩蓋住火龍果酒中酒精不適口感；再增加白糖水的添加量，飲品的甜度會增加，偏離雞尾酒的預(yù)期口味，所以白糖水添加量選擇25%較適宜。

2.4 火龍果雞尾酒的質(zhì)量指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo)

配制好的火龍果雞尾酒顏色呈橙紅色，澄清透亮；酒體的火龍果香味良好，有愉快的酒香；口感柔純正，口味協(xié)調(diào)，有醇香；組織均勻，無雜質(zhì)。

2.4.2 理化指標(biāo)

酒體的酒精度為（8.4±0.5）%vol，總糖為（4.1±0.5）g/L，可溶性固形物≥10%，甲醇≤0.40 g/L，雜醇油≤0.10 g/L，揮發(fā)酸（以醋酸計）≤1.1mg/L，總酸（以檸檬酸計）≤0.3g/L。

2.4.3 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)≤50 CFU/mL，大腸桿菌≤3 CFU/100 mL，致病菌未檢出。

2.4.4 營養(yǎng)指標(biāo)

火龍果雞尾酒營養(yǎng)成分也比較豐富，維生素A含量為6.37 mg/L，維生素B1為9.36 mg/L，維生素B2為0.64 mg/L，維生素B6為1.67 mg/L，維生素B12為0.21 mg/L，維生素C為120.36 mg/L，維生素E為2.39 mg/L；還含有礦質(zhì)元素，如Ca為1.12 mg/L，Mg為0.14 mg/L，F(xiàn)e為0.002 0 mg/L，Cu為0.000 20 mg/L，Zn為0.008 6 mg/L等，表明其富含多種維生素和礦物元素。

3 結(jié)論

在火龍果雞尾酒研制過程中，分別研究了起始糖度、起始pH值、主發(fā)酵溫度以及菌種接種量對火龍果酒品質(zhì)的影響。試驗結(jié)果表明，當(dāng)起始糖度22.6%，起始pH值3.6，主發(fā)酵溫度15℃，菌種接種量1.0%時，火龍果酒的綜合感官最優(yōu)，為88.64分。陳釀澄清后，配以15%火龍果汁和25%的白糖水，調(diào)配出口感較佳的火龍果雞尾酒。火龍果雞尾酒呈橙紅色，澄清透亮，具有火龍果香味，有愉快的酒香，口感柔和純正，其理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，并含有多種維生素、微量元素，具有一定的營養(yǎng)保健功能，且易于攜帶和運輸，具有潛在市場價值。