孫洪浩，朱正軍，鄧元海，張家慶，徐國俊，曹敬華，陳茂彬*

（1.湖北工業(yè)大學生物工程學院，工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，發(fā)酵工程教育部重點實驗室，湖北武漢430068；2.神農架綠源天然食品有限責任公司，湖北神農架442400）

野生獼猴桃干酒釀造工藝研究

孫洪浩1，朱正軍1，鄧元海2，張家慶1，徐國俊1，曹敬華1，陳茂彬1*

（1.湖北工業(yè)大學生物工程學院，工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，發(fā)酵工程教育部重點實驗室，湖北武漢430068；2.神農架綠源天然食品有限責任公司，湖北神農架442400）

以神農架野生獼猴桃為原料，研究獼猴桃干酒發(fā)酵工藝。通過單因素試驗和響應面分析法，對發(fā)酵工藝進行優(yōu)化。結果表明，獼猴桃干酒發(fā)酵最佳工藝參數為果膠酶用量80mg/L，SO2添加量為72mg/L，發(fā)酵基質初始pH3.5，活性干酵母接種量300mg/L，發(fā)酵溫度25℃。該工藝釀造的野生獼猴桃干酒口感豐滿，香氣協(xié)調，維生素C含量高。

野生獼猴桃；干型果酒；發(fā)酵工藝

獼猴桃也稱獼猴梨、藤梨、羊桃，原產于中國湖北宜昌市夷陵區(qū)霧渡河鎮(zhèn)，以我國為中心在世界范圍內分布廣泛[1-2]。因其維生素C含量在水果中名列前茅，被譽為“水果之王”[3-4]。研究表明，獼猴桃具有穩(wěn)定情緒、降膽固醇、幫助消化、防癌治癌的作用[5-6]。

野生獼猴桃是神農架特產，其營養(yǎng)豐富，口感酸甜，可作為釀造優(yōu)質獼猴桃果酒的理想原料。目前，獼猴桃果酒的生產大多采用傳統(tǒng)釀造工藝，其釀造出的果酒口感單薄，香氣不協(xié)調，維生素C含量低[7]。

因此以神農架當地野生獼猴桃為原料，研究獼猴桃干酒的最佳發(fā)酵工藝，釀造出營養(yǎng)豐富、品質優(yōu)異的獼猴桃果酒。一方面可以充分利用當地資源，提高獼猴桃產品附加值，增加農民收入；另一方面可以豐富我國果酒市場品種，滿足不同人群的消費需求[8-10]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生獼猴桃：湖北神農架；蔗糖：市售；EX果膠酶（20 000U/g）、PDM活性干酵母、THIAZOTE酵母營養(yǎng)劑：上海杰兔工貿有限公司；食品添加劑（KHCO3）：鄭州東曉科技有限公司；其余化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

AR1140電子分析天平：奧克斯國際貿易有限公司；PHX智能生化恒溫培養(yǎng)箱：寧波萊?？萍加邢薰荆籖HB-82手持糖度計：永州光學儀器廠；FE20pH計：梅特勒-托利多儀器有限公司；HH-S數顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；TGL-16C臺式離心機：上海安亭科學儀器廠制造；722S型可見光分光光度計：上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 獼猴桃干酒發(fā)酵工藝流程

1.3.2 操作要點

分選、清洗：應選用成熟度高（質地較軟）的果實為原料，同時要挑出腐爛果、畸形果，用清水洗凈果實。

破碎、酶解：將原料破碎打漿后，立即加入二氧化硫和果膠酶（果膠酶使用前按果膠酶∶水=1∶10的比例，采用35℃的溫水活化30min），混合均勻后，靜置酶解8～10h。

成分調整：用蔗糖將發(fā)酵基質的可溶性固形含量調整至20%～21%，pH值一般控制在3.2～3.7，最好不要超過4.0。

活性干酵母活化：活性干酵母/蔗糖/純水（溫度35～40℃）=1∶1∶25，先用溫水將白砂糖充分溶解，然后緩慢加入活性干酵母，邊加邊攪拌，以免酵母結塊，攪拌均勻后，靜置20～30min至大量發(fā)泡。

前發(fā)酵：待酵母成功接種后，加入200mg/L的酵母營養(yǎng)劑，前發(fā)酵的溫度一般控制22～28℃，周期一般為8～10d。

后發(fā)酵：后發(fā)酵溫度控制在15～20℃，時間為15～20d。當總糖含量≤4g/L時，標志后發(fā)酵結束。

降酸：選用食品添加劑KHCO3為降酸劑，1g/L的KHCO3可降1.14g/L的酸度[11]（以酒石酸計）。

低溫陳釀：密封低溫陳釀，溫度控制小于10℃，陳釀期一般要求大于半年。陳釀期間根據檢測結果確定是否補加二氧化硫，控制總二氧化硫含量小于250mg/L。

1.3.3 指標測定

酒精度、總酸、二氧化硫的測定[12]；總糖的測定：3，5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）比色法[13]；可溶性固形物：折光計法；pH測定：采用pH計；維生素C含量的測定：2，6-二氯靛酚滴定法[14]。

1.3.4 獼猴桃干酒感官評定

對釀制的獼猴桃干酒進行感官評分（滿分100分），請實驗室10名成員按照表1的評分標準打分。

表1 獼猴桃干酒評分標準Table 1 Sensory evaluation standards of kiwi fruit wine

1.3.5 單因素試驗

①果膠酶添加量：活性干酵母接種量0.2g/L，酵母營養(yǎng)劑添加量200mg/L前提下，調整發(fā)酵基質可溶性固形物含量21%（w/w），初始pH3.2，發(fā)酵溫度為22℃，分別添加40mg/L、60mg/L、80mg/L、90mg/L、110mg/L、130mg/L的果膠酶。發(fā)酵10d后，測定發(fā)酵醪的酒精度與維生素C含量。

②SO2添加量：分別添加40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L的SO2，其他條件同①。發(fā)酵10d后，測定相應指標。

③初始pH：調整初始pH為2.6、2.8、3.2、3.5、3.8、4.0，其他條件同①。發(fā)酵10d后，測定相應指標。

④酵母接種量：分別加入0.15g/L、0.2g/L、0.25g/L、0.3g/L、0.35g/L、0.4g/L的活性干酵母，其他條件同①。發(fā)酵10d后，測定相應指標。

⑤發(fā)酵溫度：控制發(fā)酵溫度為20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、32℃，其他條件同①。發(fā)酵10d后，測定相應指標。1.3.6 Box-Behnken響應面試驗

鑒于單因素試驗結果及分析，發(fā)酵基質初始pH值選為3.5，果膠酶用量80mg/L，酵母營養(yǎng)劑添加量200mg/L，運用Design-Expert 8.0.6軟件響應面分析法，設計3因素3水平的Box-Behnken試驗，考察SO2添加量、酵母接種量、發(fā)酵溫度對釀造獼猴桃干酒感官評分的影響。因素水平見表2。

表2Box-Behnken試驗因素水平Table 2 Factor and levels of Box-Behnken design

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 果膠酶用量對獼猴桃干酒發(fā)酵的影響

圖1 果膠酶用量對獼猴桃干酒酒精度和維生素C含量影響Fig.1 Effect of pectinase on alcohol content and vitamin C content in kiwi fruit dry wine

添加果膠酶有利于果酒的澄清，而且可以使獼猴桃本身含有的色素、芳香物質更容易被提取。由圖1可知，果膠酶添加量為40～80mg/L時，果酒酒精度和維生素C含量都顯著升高。超過80mg/L后，繼續(xù)增加果膠酶用量，果酒酒精度和維生素C含量只有小幅度增加。說明添加80mg/L的果膠酶即可將果渣中的果膠和纖維素充分分解，釋放出糖、色素等物質，致使果酒的相關指標升高?？紤]到實際生產成本，選擇80mg/L的果膠酶用量即可。

2.1.2 SO2用量對獼猴桃干酒發(fā)酵的影響

圖2 SO2用量對獼猴桃干酒酒精度和維生素C含量的影響Fig.2 Effect of SO2amount on alcohol content and vitamin C content in kiwi fruit dry wine

在發(fā)酵過程中添加SO2主要是為了抑制雜菌的生長，防止果酒的氧化、變色。同時還可以減少維生素C等營養(yǎng)成分的損失。由圖2可知，隨著SO2用量的增加，酒精度先上升再下降，在70mg/L時，達到最大值。而維生素C的含量則隨著SO2用量的增加而逐步增大。在實際生產中，SO2用量過低容易引起雜菌的污染，導致發(fā)酵不徹底，果酒酒精度低。而過高的SO2在殺死其他雜菌的同時，也抑制了酵母的正常繁殖與發(fā)酵作用，導致發(fā)酵后的殘?zhí)呛扛?。綜合以上因素，選擇SO2用量為70mg/L為最佳。

2.1.3 初始pH對獼猴桃干酒發(fā)酵的影響

圖3 pH對獼猴桃干酒酒精度和維生素C含量的影響Fig.3 Effect of pH value on alcohol content and vitamin C content in kiwi fruit dry wine

由圖3可知，隨著pH的升高，果酒酒精度先升高后降低，在pH值為3.5時，酒精度達到最大值?？赡芘c酵母生長最適pH有關。在此pH條件下，酵母的生長代謝旺盛，發(fā)酵產酒精能力強。維生素C含量也是先升后降，在pH3.5左右達到最大值?？赡苁怯捎陔S著pH的升高反而加速維生素C的氧化。綜合以上因素，發(fā)酵基質初始pH值3.5為最佳。

2.1.4 酵母接種量對獼猴桃干酒的影響

圖4 酵母接種量對獼猴桃干酒酒精度和維生素C含量的影響Fig.4 Effect of yeast inoculums on alcohol content and vitamin C content in kiwi fruit dry wine

由圖4可知，當酵母接種量達到0.3g/L時，果酒酒精度和維生素C含量基本達到最大值。繼續(xù)增加酵母接種量，二者含量變化不大?？赡苁前l(fā)酵基質中營養(yǎng)成分有限，增大酵母接種量對相應指標影響不大。而且過高的酵母接種量會使發(fā)酵過于劇烈，導致酒體口味不協(xié)調。綜合以上因素，酵母接種量為0.3g/L為最佳。

2.1.5 發(fā)酵溫度對獼猴桃干酒的影響

圖5 發(fā)酵溫度對獼猴桃干酒酒精度和維生素C含量的影響Fig.5 Effect of fermentation temperature on alcohol content and vitamin C content in kiwi fruit dry wine

由圖5可知，當發(fā)酵溫度控制在25℃時，酒精度和維生素C含量均達到最高。溫度過低，發(fā)酵啟動困難，酒精和維生素C含量低。溫度過高，菌體生長過快，導致發(fā)酵基質中營養(yǎng)物質大多用于菌體生長，酒精轉化率低。而且溫度的升高也會促使維生素C的氧化，果酒中甲醇含量的增加[15]，釀制的果酒色澤差，口感單薄。所以，將主發(fā)酵溫度控制在25℃為最佳。

2.2 Box-Behnken響應面試驗

利用Deign-Expert8.0.6軟件可得到感官評分（Y）與影響發(fā)酵3因素發(fā)酵溫度（X1）、酵母接種量（X2）、SO2添加量（X3）的回歸方程：

表3 Box-Behnken試驗結果Table 3 Experimental result of Box-Behnken experiment

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

由表3可知，模型失擬項P=0.5413＞0.05，影響不顯著，說明方程不失擬。回歸模型（P＜0.00010）影響極顯著，R2為 0.992 4、預測PredR2為0.945 8與較正AdjR2十分接近，僅有0.01%不能由該模型來解釋，精密度為28.6＞4。綜合以上分析，可知該模型能夠很好的擬合試驗結果。由分析方差分析表4可知，一次項中發(fā)酵溫度和SO2添加量對發(fā)酵的影響顯著，而酵母接種量對發(fā)酵影響不顯著。二次項X1X3、X1X1、X2X2與X3X3影響極顯著；模型交互項中，發(fā)酵溫度和SO2交互項對發(fā)酵影響顯著。根據3單因素顯著性可知，各因素對感官評價影響的主次順序為發(fā)酵溫度>SO2濃度>接種量。借助Deign-Expert軟件獲得三維響應面曲線，見圖6～圖8。據模型分析，最優(yōu)的獼猴桃干酒發(fā)酵條件為發(fā)酵溫度24.92℃、SO2用量71.84mg/L、酵母接種量0.30g/L，感官評分最大預測值為94.85分。結合試驗與生產的局限性，選擇發(fā)酵溫度為25℃、SO2用量72mg/L、酵母接種量0.3g/L為最佳。

圖6 發(fā)酵溫度和酵母接種量對感官評分的相應曲面及等高線Fig.6 Response surface plot and contour line of interaction between fermentation temperature and yeast inoculums on sensory score

圖7 酵母接種量和SO2用量對感官評分的相應曲面及等高線Fig.7 Response surface plot and contour line of interaction between yeast inoculums and SO2amount on sensory score

圖8 發(fā)酵溫度和SO2用量對感官評分的相應曲面及等高線Fig.8 Response surface plot and contour line of interaction between fermentation temperature and SO2amount on sensory score

2.3 響應面驗證試驗

在發(fā)酵溫度25℃、酵母接種量0.3g/L、SO2用量72mg/L最適條件下進行驗證試驗，釀制果酒的感官評價分數為94分，與預測值擬合較好。

3 結論

利用神農架野生獼猴桃為原料，經過單因素試驗與響應面優(yōu)化分析得到野生獼猴桃干酒最佳發(fā)酵工藝為果膠酶用量為80mg/L，SO2添加量72mg/L，發(fā)酵基質初始pH值為3.5，活性干酵母接種量300mg/L，發(fā)酵溫度25℃，發(fā)酵10d左右。在此工藝條件下，釀造出的果酒口感細膩、香氣協(xié)調、酒體醇厚豐滿、營養(yǎng)豐富、維生素C含量達620.4mg/L，酒精度為12%vol～13%vol，各項理化指標均符合國家標準。該研究對野生獼猴桃干酒的大規(guī)模生產有一定的指導意義。

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Fermentation technology of kiwi fruit dry wine

SUN Honghao1,ZHU Zhengjun1,DENG Yuanhai2,ZHANG Jiaqing1,XU Guojun1,CAO Jinghua1,CHEN Maobin1*
(1.Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),Hubei Collaborative Innovation Center for Industrial Fermentation, College of Bioengineering,Hubei University of Technology,Hubei 430068,China;2.Shennongjia Luyuan Natural Food Co.,Ltd., Shennongjia,China)

Using wild kiwi fruit from Shennongjia as raw material,the fermentation technology of kiwifruit dry wine was studied.Through single factor experiment and response surface analysis,the optimal fermentation processing was optimized.Results indicated that the optimal fermentation parameters were as follows:pectinase 80 mg/L,SO2addition 72 mg/L,initial pH 3.5,active yeast inoculum 300 mg/L,fermentation temperature 25℃. The wine produced was relatively prominent,transparent with fresh kiwi fruit aroma and harmonious taste with high vitamin C content.

wild kiwi;dry fruit wine;fermentation technology

TS262.7

A

0254-5071（2014）03-0062-05

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.016

2014-01-15

國科發(fā)農[2012]821號

孫洪浩（1989-），男，碩士研究生，研究方向為發(fā)酵工程。

*通訊作者：陳茂彬（1965-），男，教授，博士，研究方向為釀酒微生物與發(fā)酵工程。