百香果甘蔗復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝研究

張海龍，楊曉蕾

（齊魯師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，山東濟(jì)南 250200）

百香果（Passion Fruit）隸屬西番蓮科西番蓮屬，學(xué)名西番蓮，又稱巴西果、雞蛋果，原產(chǎn)地為巴西，近代從國外引進(jìn)后在我國福建、廣東、廣西和臺(tái)灣等地廣泛種植，其果汁散發(fā)出芒果、草莓、香蕉、石榴、菠蘿等多種水果的香味，是已知的世界上最芳香的水果之一[1-2]。百香果含有多糖、多酚、黃酮苷、三萜類、生物堿和有機(jī)酸等多種化合物，具有抗疲勞、抗焦慮、抗氧化、抗炎抗菌、抗癌細(xì)胞增生、降壓和降血脂等多種藥理活性[1，3-5]。甘蔗（Sugarcane）隸屬禾本科甘蔗屬，含有豐富的糖分和鐵、鈣、磷、錳、鋅等礦物質(zhì)及絲氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等十多種氨基酸，具有良好的營養(yǎng)價(jià)值和保健作用[6]。

目前，百香果主要用于鮮食，關(guān)于果汁飲品、膳食纖維素和果脯等方面深加工的研究較多[7-9]，甘蔗主要用于制糖和生產(chǎn)燃料酒精[10-13]，關(guān)于百香果、甘蔗生產(chǎn)果酒果醋等發(fā)酵產(chǎn)品的研究較少[14]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。因此，將香氣濃郁、低糖高酸的百香果果汁和香氣薄弱、含糖量高的甘蔗汁混合發(fā)酵，一方面，充分發(fā)揮了百香果和甘蔗的特色，另一方面，通過發(fā)酵，有利于百香果和甘蔗中有效成分析出，為百香果和甘蔗的深加工提供了一條新的途徑，提高了百香果和甘蔗的附加值，有利于帶動(dòng)果農(nóng)增收，助力鄉(xiāng)村振興。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：百香果（廣西紫香品種）、甘蔗，當(dāng)?shù)厥惺?，新鮮、成熟、無病蟲害、無霉變；果酒酵母，安琪酵母股份有限公司。

試劑及耗材：果膠酶、焦亞硫酸鈉、檸檬酸等，均為食品級。

儀器設(shè)備：SW-CJ-2F/2FD 超凈工作臺(tái)，北京佳源興業(yè)科技有限公司；PHS-3C 型pH 計(jì)，上海雷磁儀器廠；LB10T 型糖度計(jì)，廣東速為電子科技有限公司；SD987 型酒精計(jì)，河間市儀器廠；HH-S4 型恒溫水浴鍋，上海力晨科技有限公司；MP 200A 型分析天平，杭州雙杰股份有限公司等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 百香果甘蔗復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝條件

百香果清洗干凈，切開，果汁和果肉一同放入榨汁機(jī)中榨汁，過濾，得新鮮百香果果汁；將甘蔗洗凈，榨汁，得新鮮甘蔗汁。百香果果汁和甘蔗汁按配比混合，攪拌均勻，加SO2（60 mg/L）處理4 h，加白砂糖調(diào)整糖度，加檸檬酸調(diào)整pH 值；將果酒酵母加入到35 ℃含糖5%的糖水中，攪拌均勻，35 ℃溫度下活化25 min，冷卻至28～35 ℃，然后加入到調(diào)配好的百香果甘蔗混合果汁中，攪拌均勻，按設(shè)計(jì)的發(fā)酵工藝條件進(jìn)行發(fā)酵，期間注意觀察果酒發(fā)酵情況，當(dāng)殘?zhí)呛恐?.5 g/L時(shí)，結(jié)束發(fā)酵。

1.2.2 百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以酒精度和感官評分為評定依據(jù)，分別考察百香果甘蔗汁體積比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）、初始糖度（18 %、20 %、22 %、24 %、26 %）、初始pH 值（3、3.5、4、4.5、5）、接種量（0.01 %、0.02 %、0.03 %、0.04 %、0.05 %）、發(fā)酵溫度（22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃）對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響。

1.2.3 百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的正交優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以酒精度和感官評分為評定依據(jù)，選取對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵影響較大的因素進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，確定百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的最佳工藝條件。

1.2.4 百香果甘蔗復(fù)合果酒的感官評分

參考葡萄酒的感官要求和評分標(biāo)準(zhǔn)，制定了適合百香果甘蔗復(fù)合果酒的感官評分標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。選取20 名經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的食品專業(yè)學(xué)生，對百香果甘蔗復(fù)合果酒的色澤、香氣、滋味、典型性等4 項(xiàng)感官指標(biāo)進(jìn)行品評，滿分100 分，取平均值作為百香果甘蔗復(fù)合果酒的綜合感官評分值。

表1 百香果甘蔗復(fù)合果酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)測定

酒精度測定：采用酒精比重計(jì)法測定；糖度（以葡萄糖計(jì)）測定：采用斐林試劑法測定；pH 值測定：采用酸度計(jì)測定；總酸度測定：采用酸堿中和滴定法測定；總黃酮測定：參考程詩韔[15]方法測定；DPPH·消除率測定：參考王志江[16]方法測定；微生物檢測：根據(jù)GB 4789 系列標(biāo)準(zhǔn)，按照國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法測定。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 和SPSS16.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果汁體積比對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

由圖1 可知，由于初始糖度相同，不同體積比的混合果汁發(fā)酵結(jié)束后，酒精度變化不大。由于百香果汁香氣濃郁，甘蔗汁香氣薄弱，果汁的不同配比對復(fù)合酒的感官評分影響較大，百香果果汁中原有的含糖量無法滿足酵母生長繁殖和發(fā)酵的需要，甘蔗汁含糖量較高，兩種果汁按適當(dāng)比例搭配，既能適當(dāng)提高混合果汁的含糖量，又不減弱百香果特有的濃郁香氣。百香果汁和甘蔗汁按1∶2 的比例混合，能得到感官評價(jià)較好的果酒，故在正交試驗(yàn)中百香果甘蔗汁體積比不再作為考察因素，在后續(xù)研究中百香果和甘蔗汁體積比均設(shè)定為1∶2。

圖1 百香果汁甘蔗汁對酒精度和感官評分的影響

2.2 初始糖度對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

在發(fā)酵過程中，糖是酵母生長代謝過程中的碳源和能量來源，在發(fā)酵階段酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精。在較寬的糖度范圍內(nèi)，糖度與酒精度是線性相關(guān)的，糖度越高，酵母可以利用的糖分就越多，后期發(fā)酵所得的酒精度就越高。但當(dāng)糖度達(dá)到一定值時(shí)，糖度反而會(huì)抑制酵母菌的生長，導(dǎo)致發(fā)酵不徹底，發(fā)酵殘?zhí)巧?，酒精度不升反降。由圖2 可以看出，隨著百香果甘蔗混合果汁初始糖度從18 %增加到26 %，酒精度和感官評分隨著起始糖度增加先提高后下降，當(dāng)初始糖度為22%時(shí)，果酒感官評分最高，當(dāng)初始糖度為24 %時(shí)，果酒酒精度最高。綜合酒精度和感官評分，選擇22 %的起始糖度比較合適。

圖2 初始糖度對酒精度和感官評分的影響

2.3 初始pH 值對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

pH 值的高低對菌體的生長和代謝產(chǎn)物的合成會(huì)產(chǎn)生非常明顯的影響，多數(shù)微生物生長和底線產(chǎn)物的合成都有最適pH 值范圍及其變化的上下限。由圖3 可知，當(dāng)初始pH 值低于3.5 和高于4.5 時(shí)，酵母菌發(fā)酵明顯受到抑制，百香果甘蔗復(fù)合果酒的酒精度和感官評分明顯下降，當(dāng)初始pH 值為4 時(shí)，百香果甘蔗復(fù)合果酒的酒精度和感官評分均最高。因此，選擇初始pH值為4比較合適。

圖3 初始pH值對酒精度和感官評分的影響

2.4 接種量對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

不同微生物其發(fā)酵的接種量是不同的，接種量過少，會(huì)導(dǎo)致菌體生長緩慢，發(fā)酵周期延長，酒精產(chǎn)量降低；接種量過高，則會(huì)導(dǎo)致菌體生長過快，造成酵母早衰而不利于發(fā)酵。由圖4 可知，隨著酵母接種量從0.01%提高到0.05%，果酒酒精度和感官評分值都是先上升后下降，當(dāng)酵母接種量為0.03 %時(shí)，百香果甘蔗復(fù)合果酒的酒精度和感官評分值都最高，故在后續(xù)正交優(yōu)化試驗(yàn)中，酵母接種量不再作為考察因素，將酵母接種量設(shè)定為0.03%。

圖4 接種量對酒精度和感官評分的影響

2.5 發(fā)酵溫度對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度對果酒發(fā)酵有很大的影響，由圖5 可知，隨著發(fā)酵溫度從22 ℃升高到30 ℃，果酒酒精度和感官評分值都是先上升后下降，當(dāng)發(fā)酵溫度為26 ℃時(shí)，百香果甘蔗復(fù)合果酒的酒精度最高，達(dá)到10.2%vol，這時(shí)感官評分值也最高，進(jìn)一步提高發(fā)酵溫度，酒精度和感官評分值明顯下降。而且，隨著發(fā)酵溫度升高，達(dá)到規(guī)定殘?zhí)呛康陌l(fā)酵時(shí)間相應(yīng)縮短。

圖5 發(fā)酵溫度對酒精度和感官評分的影響

2.6 百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)考察的基礎(chǔ)上，以百香果甘蔗復(fù)合果酒的酒精度和感官評分值為考察指標(biāo)，選取初始糖度、初始pH 值、發(fā)酵溫度3 個(gè)因素，設(shè)計(jì)正交優(yōu)化試驗(yàn)，正交試驗(yàn)的因素和水平見表2，結(jié)果見表3，方差分析見表4、表5。

表2 果酒發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平

由表3、表4 可知，根據(jù)極差分析結(jié)果，以酒精度為評價(jià)指標(biāo)，初始糖度、初始pH值、發(fā)酵溫度這3個(gè)因素對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵影響程度的先后順序?yàn)槌跏继嵌龋境跏紁H 值＞發(fā)酵溫度；根據(jù)方差分析結(jié)果，初始糖度對酒精度的影響顯著（P＜0.05），初始pH 值和發(fā)酵溫度對酒精度的影響不顯著（P＞0.05），所以，以酒精度為評價(jià)指標(biāo)的百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵最佳條件組合是A2B2C1。由表3、表5 可知，根據(jù)極差分析結(jié)果，以感官評分值為評價(jià)指標(biāo)，初始糖度、初始pH 值、發(fā)酵溫度這3 個(gè)因素對復(fù)合果酒發(fā)酵影響程度的先后順序?yàn)槌跏继嵌龋景l(fā)酵溫度＞初始pH 值；根據(jù)方差分析結(jié)果，初始糖度對感官評分的影響顯著（P＜0.05），初始pH 值和發(fā)酵溫度對感官評分的影響均不顯著（P＞0.05），所以，以感官評分值為評價(jià)指標(biāo)的百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵最佳條件組合是A2B2C2。綜合酒精度和感官評分值兩種評價(jià)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初始糖度、初始pH 值的最優(yōu)條件相同，發(fā)酵溫度在不同水平變化時(shí)，對酒精度為評價(jià)指標(biāo)的影響較小，故最終確定百香果甘蔗復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵條件為A2B2C2，即初始糖度為22%、初始pH 值為4.0、發(fā)酵溫度為26 ℃。

表3 果酒發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

表4 酒精度正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

表5 感官評分正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

按上述確定的最佳發(fā)酵條件，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，并測定總黃酮含量和DPPH·消除率，結(jié)果得到百香果甘蔗復(fù)合果酒的酒精度為11.3%vol（n=3），感官評分為90.0（n=3），表明優(yōu)選的發(fā)酵條件穩(wěn)定；總黃酮含量為18.53 mg/g（n=3），DPPH·消除率為99.35%（n=3），表明百香果甘蔗復(fù)合果酒具有較好的抗氧化能力。

2.7 百香果甘蔗復(fù)合果酒的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

由表6 可知，根據(jù)優(yōu)選的發(fā)酵條件生產(chǎn)的百香果甘蔗復(fù)合果酒的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、衛(wèi)生指標(biāo)等主要產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)均符合國標(biāo)要求，除了口感略帶酸澀，原因是沒有進(jìn)行一段時(shí)間的陳釀和工藝處理，這方面的處理工作有待進(jìn)一步開展，以使酒質(zhì)逐漸成熟，提高穩(wěn)定性。

表6 百香果甘蔗復(fù)合果酒的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)考察了百香果甘蔗汁體積比、初始糖度、初始pH 值、接種量、發(fā)酵溫度等5 個(gè)因素對百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的影響，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取了初始糖度、初始pH 值和發(fā)酵溫度等3 個(gè)重要因素進(jìn)行了正交優(yōu)化試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得到百香果甘蔗復(fù)合果酒發(fā)酵的最佳條件為：百香果甘蔗汁體積比為1∶2、接種量為0.03%、初始糖度為22%、初始pH值為4.0、發(fā)酵溫度為26 ℃。

百香果甘蔗復(fù)合果酒既發(fā)揮了百香果獨(dú)特的風(fēng)味，又利用了甘蔗高含糖量，采用此工藝釀造的百香果甘蔗復(fù)合果酒，使兩者在香氣、營養(yǎng)成分及色澤上互補(bǔ)，酒體色澤紫紅、澄清透亮、果香濃郁、口感豐富，產(chǎn)品質(zhì)量符合果酒相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，且具有較好的抗氧化能力。該方法增加了百香果和甘蔗的附加值，為果酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了新途徑，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)效益和市場價(jià)值。