杏白蘭地發(fā)酵工藝研究

祁乙雯，付安珍，李 雙，陳志周，王 頡，賈春福，牟建樓*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，河北 保定071001；2.淶源縣振冀杏仁加工有限公司，河北 保定071001）

杏為薔薇科（Rosaceae）杏屬（ArmeniacaMill）[1]，其廣義上認(rèn)為主要分為普通杏（Prunus armeniacaL.）、西伯利亞杏（Prunus sibiricaL.）、東北杏（Prunus mandshurica）和梅（Prunus mume）的變種、變型和雜交種質(zhì)[2-4]，原產(chǎn)于我國(guó)，有著豐富的物種資源和廣泛的地理分布[5-6]。我國(guó)是杏的起源地，種類繁多[7]，分布廣泛，其中華北溫?zé)釒訁^(qū)是我國(guó)杏樹(shù)資源的主產(chǎn)區(qū)[8]。杏營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極為豐富[9]，其中糖類物質(zhì)約5%～17%，含氮物質(zhì)約9%，礦物質(zhì)約0.37%～0.83%[10-11]，是一種實(shí)用性價(jià)值比較高的水果。杏屬于呼吸躍變型果實(shí)[12]，且采收期較為集中，多為高溫季節(jié)，因而不耐貯藏[13]，采收后易發(fā)生軟化腐敗、失水、褐變等品質(zhì)劣變[14]，故杏的貨架期較短，限制了杏的市場(chǎng)供應(yīng)時(shí)間。

白蘭地是一種蒸餾酒，以水果為原料，經(jīng)過(guò)發(fā)酵、蒸餾、陳釀及調(diào)配制成的酒[15]，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 11856—2008《白蘭地》，白蘭地的酒精度不低于36.0%vol。傳統(tǒng)的水果白蘭地通常選用葡萄、蘋(píng)果、紅棗、梨等水果[16-18]作為原料，決定白蘭地品質(zhì)的因素有原料的品質(zhì)、釀造工藝以及陳釀的時(shí)間等[19-20]。

目前對(duì)杏的加工主要集中在杏干、杏脯、杏醬、杏汁、杏酒等產(chǎn)品[21]，對(duì)杏白蘭地研究報(bào)道很少。李寶坤等[22]采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定了杏白蘭地的發(fā)酵工藝為發(fā)酵溫度23 ℃，起始糖度26%，接種量3%。何偉等[23]研究了杏皮渣漿液的制備方式、酵母篩選、接種量等影響因素對(duì)杏皮渣白蘭地發(fā)酵的影響。本研究以河北串枝紅杏為原料，研究杏漿的酶解工藝及杏白蘭地的釀造工藝，通過(guò)單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化果膠酶酶解和發(fā)酵工藝，以期能釀造出口感醇厚、典型性強(qiáng)的杏白蘭地，提高杏的深加工能力，為實(shí)現(xiàn)杏白蘭地的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

河北串枝紅杏，白砂糖：市售；高效活性干酵母：安琪酵母有限公司；果膠酶（酶活2.25×104U/g）：法國(guó)SAS SOFRALAB OENOFRANCE公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：天津天利化學(xué)試劑有限公司；抗壞血酸（色譜純）：美國(guó)藍(lán)白Labscience公司。

1.2 儀器與設(shè)備

15R高速冷凍離心機(jī)：力康生物醫(yī)療科技控股有限公司；SPX型生化培養(yǎng)箱：上海東器實(shí)業(yè)有限公司；ZNCL-BS磁力攪拌器：上海卓越儀器設(shè)備有限公司；PAL-α糖度計(jì)：日本愛(ài)拓公司。

1.3 方法

1.3.1 杏白蘭地工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

原料處理[24-25]：選擇無(wú)腐爛、無(wú)病蟲(chóng)害的八分熟杏果為原料，貯存于-18 ℃。處理時(shí)用清水淋洗兩遍，注意不要破壞杏果表面組織，去核去果柄。

酶解[26]：將杏果肉與0.2%的抗壞血酸水溶液按照質(zhì)量比1∶1混合，果膠酶添加量0.10%，酶解溫度45 ℃，酶解時(shí)間3 h對(duì)混合液進(jìn)行酶解處理。

成分調(diào)整[27]：以80 mg/L的比例添加偏重亞硫酸鉀，并調(diào)整果漿pH到適合酵母菌生長(zhǎng)的范圍，加入白砂糖調(diào)整可溶性固形物含量。

發(fā)酵：在無(wú)菌條件下，向果汁中加入活化酵母菌，24 ℃條件下恒溫發(fā)酵，發(fā)酵期間每日攪拌2次，每天測(cè)定殘?zhí)?、總酸、酒精度，?dāng)殘?zhí)橇窟B續(xù)3 d不變時(shí)，發(fā)酵結(jié)束。

蒸餾：將果漿發(fā)酵后的原酒液和果渣進(jìn)行一次蒸餾和二次蒸餾，得到餾出液，餾出液經(jīng)過(guò)陳釀即為杏白蘭地。

1.3.3 杏果漿酶解工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

表1 杏果漿酶解工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for enzymatic hydrolysis process optimization of apricot pulp

采用果膠酶酶解杏果漿，研究果膠酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度對(duì)酶解后杏漿的可溶性固形物和出汁率的影響。在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，選取果膠酶添加量（A）、酶解溫度（B）、酶解時(shí)間（C）為自變量，以透光率、出汁率、可溶性固形物含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用Max-Min歸一化處理，以3個(gè)指標(biāo)處理結(jié)果的平均值作為綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9（33）進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)，其因素與水平見(jiàn)表1。

1.3.4 杏白蘭地發(fā)酵工藝優(yōu)化

發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)：分別考察發(fā)酵溫度（18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃）、酵母接種量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%）和初始糖濃度（20%、22%、24%、26%、28%）對(duì)杏白蘭地發(fā)酵結(jié)束后的酒液感官評(píng)分及酒精度的影響。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)發(fā)酵溫度（A）、酵母接種量（B）和初始糖度（C）3個(gè)因素作為影響杏白蘭地發(fā)酵的因子，依照Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，以發(fā)酵結(jié)束后的白蘭地酒精度（Y1）和感官評(píng)分（Y2）為響應(yīng)值，優(yōu)化杏白蘭地發(fā)酵工藝參數(shù)，Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平見(jiàn)表2。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 2 Factors and levels of Box-Behnken tests design

1.3.5 杏白蘭地發(fā)酵結(jié)束后一次蒸餾的酒液感官評(píng)分方法

選擇經(jīng)過(guò)感官品評(píng)知識(shí)培訓(xùn)的10名研究生（5男，5女）進(jìn)行，評(píng)定參照國(guó)標(biāo)GB/T 11856—2008《白蘭地》，杏白蘭地發(fā)酵結(jié)束后的酒液感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3，滿分100分，結(jié)果取平均值。

表3 杏白蘭地發(fā)酵結(jié)束后的酒液感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standards of liquor after apricot brandy fermentation

1.3.6 理化指標(biāo)檢測(cè)方法

可溶性固形物：使用PAL-α型手持精度計(jì)進(jìn)行測(cè)定；總酸：參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》中的方法進(jìn)行測(cè)定；酒精度、總酯、揮發(fā)性物質(zhì)含量參照GB/T 11856—2008《白蘭地》中的方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解工藝條件優(yōu)化

采用果膠酶酶解杏果漿，研究果膠酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度對(duì)酶解后杏漿的可溶性固形物和出汁率的影響。果膠酶酶解杏果漿正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，方差分析見(jiàn)表5。

表4 杏果漿酶解工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal tests for enzymatic hydrolysis process optimization of apricot pulp

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal tests results

由表4可知，果膠酶添加量對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響最大，其次是酶解時(shí)間，酶解溫度的影響最小，綜合評(píng)分最高的組合為A2B2C3，即果膠酶添加量0.10%，酶解溫度45 ℃，酶解時(shí)間3.5 h。在此優(yōu)化酶解條件下，綜合評(píng)價(jià)最高，為89.35分。由表5可知，果膠酶添加量、酶解時(shí)間與酶解溫度對(duì)綜合評(píng)分的影響均極顯著（P＜0.01）。

2.2 發(fā)酵工藝優(yōu)化

2.2.1 不同發(fā)酵溫度對(duì)杏白蘭地發(fā)酵的影響

在酵母接種量為0.08%，初始糖量為26%條件下，考察發(fā)酵溫度18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液酒精度、感官評(píng)分、總糖的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 發(fā)酵溫度對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液的影響Fig. 1 Effect of fermentation temperature on liquor after apricot pulp fermentation

由圖1可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，杏果漿發(fā)酵后酒液感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，酒精度隨著發(fā)酵溫度的升高，變化不明顯，總糖隨著發(fā)酵溫度的升高，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵溫度達(dá)到22 ℃時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值74.60分，酒精度達(dá)到11.9%vol，隨著發(fā)酵溫度的升高，起酵速度加快，發(fā)酵周期變短，但同時(shí)加快了酵母的衰老，導(dǎo)致乙醇體積分?jǐn)?shù)下降，溫度升高會(huì)使整個(gè)發(fā)酵醪的體系中腐敗微生物增多，酒香中包含著杏果實(shí)過(guò)熟氣味，且果香會(huì)隨著發(fā)酵產(chǎn)生的CO2氣體溢出，香氣損失較大，風(fēng)味、口感等感官特性變差，使得感官評(píng)分下降。因此，確定適宜發(fā)酵溫度為22 ℃。

2.2.2 不同酵母接種量對(duì)杏白蘭地發(fā)酵的影響

在發(fā)酵溫度22 ℃，初試糖量為26%條件下，考察酵母菌接種量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液感官評(píng)分、酒精度和總糖的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同酵母接種量對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液的影響Fig. 2 Effect of different yeast inoculum on liquor after apricot pulp fermentation

由圖2可知，當(dāng)酵母接種量為0.08%時(shí)，杏果漿發(fā)酵后酒液感官評(píng)分達(dá)到最大值，酵母接種量低于0.08%時(shí)，酒精度和感官評(píng)分隨著酵母菌接種量的增加而逐漸升高，當(dāng)接種量達(dá)到0.10%時(shí)，酒精轉(zhuǎn)化量不顯著，感官評(píng)分卻顯著性下降（P＜0.05），當(dāng)酵母接種量為0.08%時(shí)，總糖為1.19 g/L。這可能是因?yàn)榻湍附臃N量過(guò)少，酵母不能將糖全部轉(zhuǎn)化為酒精；而酵母接種量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致酵母菌在短時(shí)間內(nèi)利用糖進(jìn)行自身繁殖，因此大量的糖類被消耗而酒精度并不會(huì)顯著上升，與此同時(shí)由于初始糖度是一定的，過(guò)多酵母菌的加入會(huì)導(dǎo)致其與糖類物質(zhì)相比是過(guò)量的，因此所得的酒酵母味比較重，與杏香和酒香并不能協(xié)調(diào)，感官評(píng)分降低。因此，確定酵母接種量為0.08%。

2.2.3 不同初始糖度對(duì)杏白蘭地發(fā)酵影響

在發(fā)酵溫度為22 ℃，酵母接種量為0.08%條件下，考察初始糖度20%、22%、24%、26%、28%對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液感官評(píng)分、酒精度和總糖的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同初始糖度對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液的影響Fig. 3 Effect of different initial sugar contents on liquor after apricot pulp fermentation

由圖3可知，隨著糖添加量的增加，杏白蘭地發(fā)酵后酒液的感官評(píng)分和酒精度逐漸增加，當(dāng)糖添加量為26%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值75.4分，繼續(xù)增大糖度含量，感官評(píng)分降低，原因可能是因?yàn)楫?dāng)初始糖度較低時(shí)，酵母菌可利用的糖較少，發(fā)酵周期相應(yīng)較短，同時(shí)酯類物質(zhì)和香氣物質(zhì)積累的也少；當(dāng)糖濃度過(guò)高時(shí)會(huì)使發(fā)酵液滲透壓過(guò)大，酵母菌的代謝被抑制，過(guò)多的糖已經(jīng)不能再被轉(zhuǎn)化為酒精，發(fā)酵延滯對(duì)杏白蘭地品質(zhì)有較大影響。因此，選擇初始糖度含量為26%。

2.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵工藝

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Design-Expert 8.0.6軟件設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，設(shè)計(jì)發(fā)酵溫度（A）、酵母接種量（B）和初始糖度（C）作為影響因子，依照Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，以發(fā)酵結(jié)束后的酒液酒精度（Y1）和感官評(píng)分（Y2）為響應(yīng)值，優(yōu)化杏白蘭地發(fā)酵工藝參數(shù)，Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 6 Design and results of Box-Behnken tests

2.2.5 回歸模型的建立及方差分析

應(yīng)用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到酒精度（Y1）和感官評(píng)分（Y2）的回歸方程：

以酒精度為響應(yīng)值回歸模型的方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。從表7可知，響應(yīng)面回歸模型P＜0.000 1，說(shuō)明回歸模型極顯著；失擬項(xiàng)的P=0.091 6＞0.05，說(shuō)明模型失擬項(xiàng)不顯著。決定系數(shù)R21=0.993 7，調(diào)整決定系數(shù)R21adj=0.985 5，說(shuō)明該模型擬合度高，試驗(yàn)誤差小，能夠用于分析發(fā)酵溫度（A）、酵母接種量（B）、初始糖度（C）交互作用對(duì)酒精度影響的預(yù)測(cè)。根據(jù)回歸系數(shù)的顯著性表明，交互項(xiàng)AB、AC及二次項(xiàng)A2對(duì)酒精度影響沒(méi)有達(dá)到顯著性水平（P＞0.05），而一次項(xiàng)A、B、C和二次項(xiàng)B2、C2對(duì)酒精度的影響都達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）；交互項(xiàng)BC對(duì)酒精度的影響也達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）；這說(shuō)明發(fā)酵溫度、酵母接種量、初始糖度是杏白蘭地釀造過(guò)程中影響酒精度的重要因素，也是釀造過(guò)程中的關(guān)鍵控制因素。由表7可知，各個(gè)因素對(duì)酒精度影響顯著程度由大到小依次為發(fā)酵溫度（A）＞酵母接種量（B）＞初始糖度（C）。

以感官評(píng)分為響應(yīng)值的回歸模型方差分析結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可知，模型P＜0.000 1，說(shuō)明回歸模型極顯著；失擬項(xiàng)P=0.752 4＞0.05，說(shuō)明模型失擬項(xiàng)不顯著。決定系數(shù)R22=0.993 2，調(diào)整決定系數(shù)R2adj2=0.984 6，說(shuō)明該模型擬合度高，試驗(yàn)誤差小，能夠用于分析發(fā)酵溫度（A）、酵母接種量（B）、初始糖度（C）交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的預(yù)測(cè)。

表7 以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)的回歸模型方差分析Table 7 Variance analysis of regression model using alcohol content as evaluation index

根據(jù)回歸系數(shù)的顯著性表明，交互項(xiàng)AC、BC沒(méi)有達(dá)到顯著性水平（P＞0.05），對(duì)感官評(píng)分沒(méi)有顯著影響，而在一次項(xiàng)A、B、C和二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)感官評(píng)分的影響都達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）；交互項(xiàng)AB對(duì)感官評(píng)分的影響也達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）；這說(shuō)明發(fā)酵溫度、酵母接種量、初始糖度是杏白蘭地釀造過(guò)程中影響感官評(píng)分的重要因素。通過(guò)比較F值的大小，可以推斷出試驗(yàn)范圍內(nèi)各因素對(duì)酒精度和感官評(píng)分的影響大小，F(xiàn)值越大，對(duì)結(jié)果的影響越大。由表8可知，各個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的影響程度由大到小依次為發(fā)酵溫度（A）＞初始糖度（C）＞酵母接種量（B）。

表8 以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)的回歸模型方差分析Table 8 Variance analysis of regression model using sensory score as evaluation index

2.2.6 響應(yīng)面分析及優(yōu)化

圖4 發(fā)酵溫度、酵母接種量及初始糖度對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液酒精度影響的響應(yīng)面及等高線Fig. 4 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between fermentation temperature, yeast inoculum and initial sugar content on alcohol content of liquor after apricot pulp fermentation

圖5 發(fā)酵溫度、初始糖度及酵母接種量對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線Fig. 5 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between fermentation temperature, initial sugar content and yeast inoculum on sensory score of liquor after apricot pulp fermentation

利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)回歸模型進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，得到發(fā)酵溫度、酵母接種量、初始糖度三個(gè)因素交互影響對(duì)杏果漿發(fā)酵后酒液酒精度和感官評(píng)分的響應(yīng)曲面及等高線分別見(jiàn)圖4和圖5。由圖4和圖5可知，酵母接種量（B）和初始糖度（C）、發(fā)酵溫度（A）和酵母接種量（B）的響應(yīng)面曲面較陡峭，而且等高線為橢圓形，說(shuō)明BC交互作用對(duì)酒精度影響顯著，AB交互作用對(duì)感官評(píng)分影響顯著。這與方差分析結(jié)果一致。

2.2.7 響應(yīng)面驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)Design-Expert 8.0.6軟件，預(yù)測(cè)最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為：發(fā)酵溫度24.27 ℃、酵母接種量0.08%、初始糖度24.80%，在此優(yōu)化工藝條件下，酒精度預(yù)測(cè)值為16.20%vol，感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為87.64分，考慮到實(shí)際生產(chǎn)的操作性，將發(fā)酵工藝參數(shù)修正為發(fā)酵溫度24 ℃、酵母接種量0.08%、初始糖度24.8%，為驗(yàn)證該模型的預(yù)測(cè)是否正確，在修正后的參數(shù)下進(jìn)行3次試驗(yàn)，得到的酒精度實(shí)際值為16.0%vol，感官評(píng)分實(shí)際值為88.22分，與預(yù)測(cè)值接近，表明該模型有效。因此，采用響應(yīng)面分析方法優(yōu)化杏白蘭地發(fā)酵工藝參數(shù)比較準(zhǔn)確，有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 杏白蘭地理化指標(biāo)分析

杏白蘭地理化指標(biāo)測(cè)定：總酸含量81.12 mg/L，酒精度為38.0%vol，總酯（乙酸乙酯計(jì)）140.8 mg/L，高級(jí)醇356.24 mg/L，甲醇1.34 g/L，成品理化指標(biāo)符合相關(guān)國(guó)標(biāo)要求。

3 結(jié)論

結(jié)果表明，最佳酶解工藝為果膠酶添加量0.10%，酶解溫度45 ℃，酶解時(shí)間3.5 h，在此條件下，綜合評(píng)價(jià)可以達(dá)到89.35分。杏白蘭地最佳發(fā)酵工藝為發(fā)酵溫度24 ℃、酵母接種量0.08%、初始糖度24.8%。在此優(yōu)化發(fā)酵工藝條件下，得到的一次蒸餾液酒精度為16.0%vol，感官評(píng)分為88.22分。將一次蒸餾液二次蒸餾后，酒精度為38.0%vol，成品杏白蘭地色澤透亮，果香濃郁，入口干冽，具有杏果特有的香氣。