王曉麗，林凱悅，薛 毅，張恒慧*

（1.太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008；2.山西省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，山西 太原 030001）

火龍果（Hylocereus undatus）又名青龍果、紅龍果，是仙人掌科的三角柱屬植物量天尺的果實(shí)。該果實(shí)清甜而不膩，富含多酚、花青素、黃酮、維生素、甜菜紅素和多種礦物質(zhì)元素[1-2]，具有抗氧化[3-4]、降血壓[5]、防止動(dòng)脈硬化[6-7]、美白減肥[8-10]等功效。酥梨為薔薇科梨屬果樹(shù)的果實(shí)，甘甜多汁，糖含量約13%，富含維生素、礦物質(zhì)以及人體必需的氨基酸，具有潤(rùn)喉化痰、生津止咳及祛火解暑的功效[11-13]。

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)復(fù)合果酒的需求逐年上升，新型口味及多種水果釀造的復(fù)合果酒越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞[14-16]。其中對(duì)火龍果復(fù)合果酒的研究基本聚焦于酵母優(yōu)選、發(fā)酵工藝優(yōu)化和發(fā)酵醪液后處理的優(yōu)化。伍嘉鈺等[17]選用靈芝和紅心火龍果為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)，得到其最佳制造條件為含糖量25%，發(fā)酵溫度27 ℃，酒石酸添加量0.512 0 g/L，靈芝用量620 g/kg。潘俊等[18]以紅心火龍果和水蜜桃為原料，選用BR2為釀酒酵母，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，得到其最佳發(fā)酵工藝參數(shù)組合為發(fā)酵時(shí)間19 ℃，初始糖度22%，酵母接種量0.320 g/L。從果酒釀造的工藝研究角度考慮，以火龍果酥梨發(fā)酵而成的復(fù)合酒有利于其營(yíng)養(yǎng)成分的保持，避免因腐敗變質(zhì)等原因?qū)е缕錉I(yíng)養(yǎng)成分的破壞，并且酥梨前味甘甜果汁清澈，火龍果后味濃郁果汁鮮紅，二者在色澤、滋味方面形成一定的互補(bǔ)。但是，目前國(guó)內(nèi)對(duì)火龍果酥梨復(fù)合酒釀造工藝鮮有報(bào)道。本研究以火龍果、酥梨為原料制備火龍果酥梨復(fù)合酒，采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化火龍果酥梨復(fù)合酒的釀造工藝，發(fā)酵出營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感佳、可滿足廣大消費(fèi)者多樣化需求的復(fù)合酒，豐富了市場(chǎng)上果酒的種類，同時(shí)也減少了因難貯藏、難保鮮導(dǎo)致新鮮水果腐敗造成的食物浪費(fèi)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅心火龍果、酥梨、白砂糖：市售；葡萄酒·果酒專用酵母RW：安琪酵母股份有限公司；果膠酶（酶活30 000 U/g）：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；碳酸氫鈉、檸檬酸（均為分析純）：天津市申泰化學(xué)試劑有限公司；抗壞血酸、無(wú)水亞硫酸鈉（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MJ-BL25B2型榨汁機(jī)：美的集團(tuán)有限公司；YXQ-LS-50SⅡ型蒸汽滅菌器：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；ATC-20E型糖度折射儀：上海淋譽(yù)貿(mào)易有限公司；HH-3A型恒溫水浴鍋：金壇市城西騰輝實(shí)驗(yàn)儀器廠；MP523-01型pH計(jì)：上海三信儀表廠；FA224型電子天平：上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；BK8480型酒精計(jì)：河北省武強(qiáng)縣紅星儀表廠。

1.3 方法

1.3.1 火龍果酥梨復(fù)合果酒發(fā)酵工藝流程[19]火龍果、酥梨→清洗、去皮→榨汁、護(hù)色、酶解→調(diào)整糖度及pH→發(fā)酵→分離澄清→巴氏滅菌→火龍果酥梨復(fù)合果酒

1.3.2 操作要點(diǎn)

預(yù)處理：將火龍果、酥梨洗凈，去皮、去酥梨核、切塊，加入0.2%的抗壞血酸對(duì)果汁進(jìn)行護(hù)色，榨取火龍果汁和酥梨汁。

酶解：在火龍果、酥梨復(fù)合果汁中加入0.4%果膠酶，42 ℃條件下酶解3 h，酶解后將果漿迅速加熱至95 ℃保持5 min，滅酶[20]。

糖酸度調(diào)整：添加蔗糖將糖度調(diào)至24%，添加檸檬酸鈉或碳酸氫鈉將pH調(diào)至4.0[21]。

酵母活化：稱取1 g RW干酵母粉，加入10 mL含4%葡萄糖的無(wú)菌水中，混勻，置于38 ℃培養(yǎng)箱中每10 min振蕩一次，共培養(yǎng)30 min，制得酵母活化液[22]。

發(fā)酵：將火龍果汁和酥梨汁按一定比例混合均勻，接入活化后的酵母發(fā)酵液在25 ℃下進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵周期為7～15 d。期間每隔12 h測(cè)一次糖度和酒精度。當(dāng)糖度變化很小或者酒精度不再增加時(shí)即可結(jié)束發(fā)酵。

澄清、滅菌：發(fā)酵完畢后，用400目濾網(wǎng)過(guò)濾去掉果渣，裝入滅菌的容器中密封，對(duì)醪液進(jìn)行降酸處理后對(duì)復(fù)合酒采用70 ℃巴氏滅菌30 min[23]，冷卻后加入白砂糖、檸檬酸調(diào)整風(fēng)味，得到火龍果酥梨復(fù)合果酒成品。

1.3.3 釀造工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

在火龍果汁與酥梨汁體積比為1∶1、初始糖度20%、酵母接種量2%和初始pH值3.4的基礎(chǔ)條件下，以酒精度和感官評(píng)分為指標(biāo)，分別考察酵母接種量（1%、2%、3%、4%、5%），初始pH值（3.2、3.4、3.6、3.8、4.0），火龍果汁與酥梨汁體積比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3），初始糖度（18%、20%、22%、24%、26%）對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響。

1.3.4 釀造工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇初始糖度（A）、酵母接種量（B）和初始pH值（C）3個(gè)因素為評(píng)價(jià)因素，以酒精度（Y1）和感官評(píng)分（Y2）作為響應(yīng)值，采用3因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，對(duì)釀造工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 釀造工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments design for brewing process optimization

1.3.5 感官評(píng)價(jià)[24-25]

選取10名具有一定復(fù)合酒品嘗經(jīng)驗(yàn)的人員，對(duì)火龍果酥梨復(fù)合酒的外觀、香氣、滋味和風(fēng)味4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，滿分40分。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2，最后對(duì)得分進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算。

表2 火龍果酥梨復(fù)合酒感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of dragon fruit and pear compound wine

1.3.6 酒精度的測(cè)定

參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的酒精計(jì)法測(cè)定[26]。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析采用Origin 8.5繪圖及處理數(shù)據(jù)，Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 酵母接種量對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著酵母接種量在1%～5%范圍內(nèi)的增加，酒精度和感官評(píng)分均呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)酵母接種量為1%～3%時(shí)，酒精度和感官評(píng)分隨之增加；當(dāng)酵母接種量為3%時(shí)，酒精度和感官評(píng)分均最高，分別為（9.6±0.08）%vol和（30.05±0.36）分。此時(shí)復(fù)合酒澄清透明，酒體細(xì)膩，具有典型性。當(dāng)酵母接種量＞3%之后，酒精度和感官評(píng)分隨之下降。接種量過(guò)低時(shí)，果汁中的還原糖未被充分利用，合成酒精較少，口感變差。接種量過(guò)高時(shí)，酵母菌會(huì)消耗發(fā)酵液中的氧氣，導(dǎo)致溶氧降低，抑制了酵母菌的繁殖，影響酒精的合成及復(fù)合酒的協(xié)調(diào)性。因此，最適酵母接種量為3%。

圖1 酵母接種量對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of yeast inoculum on the quality of the compound wine

2.1.2 初始pH值對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著初始pH值在3.2～4.0范圍內(nèi)的增加，酒精度和感官評(píng)分均呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)初始pH值為3.2～3.6時(shí)，酒精度和感官評(píng)分隨之增加；當(dāng)初始pH值為3.6時(shí)，酵母菌生長(zhǎng)代謝狀態(tài)最佳，利于酒精發(fā)酵，酒香濃郁，酒精度和感官評(píng)分均達(dá)到最高，分別為（10±0.11）%vol和（24.6±0.28）分；當(dāng)初始pH值＞3.6之后，酒精度和感官評(píng)分隨之下降。初始pH值過(guò)低時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生不可溶的鉀鹽等雜質(zhì)，較高的酸度也會(huì)抑制酵母菌的生長(zhǎng)，合成酒精較少，且影響復(fù)合酒風(fēng)味物質(zhì)的生成。初始pH值過(guò)高時(shí)，復(fù)合酒易感染雜菌，抑制酵母菌的正常生長(zhǎng)代謝，導(dǎo)致酒精度和感官評(píng)分均降低。因此，最適初始pH值為3.6。

圖2 初始pH值對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of initial pH on the quality of the compound wine

2.1.3 火龍果汁與酥梨汁體積比對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響

由圖3可知，當(dāng)火龍果汁與酥梨汁體積比從3∶1改變至2∶1時(shí)，酒精度和感官評(píng)分隨之增加；當(dāng)火龍果汁與酥梨汁體積比為2∶1時(shí)，酒精度和感官評(píng)分均最高，分別為（8.0±0.11）%vol和（29.75±0.25）分，此時(shí)復(fù)合酒澄清透明，香氣怡人；當(dāng)火龍果汁與酥梨汁體積比從2∶1改變至1∶2時(shí)，酒精度和感官評(píng)分隨之下降；隨著火龍果汁與酥梨汁體積比的繼續(xù)減小至1∶3，酒精度輕微上升，但是總體變化不大，維持在7.5%vol～8.0%vol之間，分析其主要與發(fā)酵的初始糖度有關(guān)；而感官評(píng)分卻持續(xù)降低，因酥梨汁占比較大時(shí)復(fù)合酒色澤較淺，酒體果香較弱，典型性不明確。因此，選定最適的火龍果汁與酥梨汁體積比為2∶1。

圖3 火龍果汁與酥梨汁體積比對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of volume ratio of dragon fruit juice and pear juice on the quality of the compound wine

2.1.4 初始糖度對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著初始糖度在18%～26%范圍內(nèi)的增加，酒精度隨之增高，感官評(píng)分則呈先增高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)初始糖度為24%，感官評(píng)分最高，為（27.25±0.33）分，酒精度較高，為（9.8±0.14）%vol；當(dāng)初始糖度＞24%之后，感官評(píng)分有所下降，酒精度稍有增加，這是因?yàn)殡S著初始糖度的升高，糖分增多，酵母菌繁殖增快，從而產(chǎn)生更多的酒精，酒香濃郁。當(dāng)初始糖度過(guò)大，可能達(dá)到酵母菌的耐受上限，對(duì)其繁殖產(chǎn)生一定的抑制作用，酒精度增幅不明顯，因復(fù)合酒口感偏甜，導(dǎo)致感官評(píng)分降低。因此，最適初始糖度為24%。

圖4 初始糖度對(duì)復(fù)合酒品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of initial sugar contents on the quality of the compound wine

2.2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)優(yōu)化與結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，固定火龍果汁與酥梨汁體積比為2∶1，選擇初始糖度（A）、酵母接種量（B）、初始pH值（C）為自變量，以酒精度（Y1）和感官評(píng)分（Y2）作為響應(yīng)值，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表3中數(shù)據(jù)整理分析，得到火龍果酥梨復(fù)合酒酒精度（Y1）和感官評(píng)分（Y2）對(duì)應(yīng)釀造工藝條件中初始糖度（A）、酵母接種量（B）和初始pH值（C）的回歸方程為：

表3 釀造工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments for brewing process optimization

2.2.2 方差分析

從方差分析結(jié)果表4可知，以響應(yīng)面法建立的2個(gè)二次回歸模型均差異極顯著（P＜0.001），且失擬項(xiàng)均不顯著（P＞0.05），說(shuō)明模型與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的擬合效果相近，能夠較好的反映酒精度和感官評(píng)分與各因素之間的關(guān)系。兩個(gè)模型的決定系數(shù)R2與校正決定系數(shù)R2Adj均接近（見(jiàn)表4），說(shuō)明該模型在可允許接受范圍內(nèi)；以酒精度為響應(yīng)值時(shí)，一次項(xiàng)B、交互項(xiàng)AB和BC對(duì)結(jié)果有顯著影響（P＜0.05），一次項(xiàng)A和C對(duì)結(jié)果有極顯著影響（P＜0.01），A2、B2和C2對(duì)結(jié)果有高度顯著影響（P＜0.001）。通過(guò)F檢驗(yàn)得到各因子貢獻(xiàn)率為初始pH值（C）＞初始糖度（A）＞酵母接種量（B）；以感官評(píng)分為響應(yīng)值時(shí)，一次項(xiàng)B和交互項(xiàng)AC對(duì)結(jié)果有顯著影響（P＜0.05），一次項(xiàng)C對(duì)結(jié)果有極顯著影響（P＜0.01），一次項(xiàng)A、二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)結(jié)果有高度顯著影響（P＜0.001），通過(guò)F檢驗(yàn)得到因子貢獻(xiàn)率為初始糖度（A）＞初始pH值（C）＞酵母接種量（B）。

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

2.2.3 因素間交互作用分析

從響應(yīng)面圖的變化趨勢(shì)可以反映出各個(gè)因素之間的交互作用對(duì)火龍果酥梨復(fù)合酒酒精度和感官評(píng)分的影響。曲面坡度平緩說(shuō)明各因素對(duì)酒精度和感官評(píng)分影響程度低，曲面坡度陡峭說(shuō)明各因素對(duì)酒精度和感官評(píng)分影響程度高[27]。由圖5可知，在Y1模型中，AB和BC交互形成的曲面坡度較大，說(shuō)明其對(duì)酒精度的影響較大，AB和BC交互形成的等高線近似橢圓形說(shuō)明交互作用較顯著；在Y2模型中，AC交互形成的曲面坡度較大，說(shuō)明對(duì)感官評(píng)分的影響較大，等高線近似橢圓形說(shuō)明交互作用較顯著。

圖5 初始糖度、酵母接種量、初始pH值交互作用對(duì)火龍果酥梨復(fù)合酒酒精度和感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線Table 5 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between initial sugar contents,yeast inoculum and initial pH on alcohol contents and sensory evaluation of dragon fruit and pear compound wine

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，綜合考慮酒精度和感官評(píng)分兩個(gè)響應(yīng)值，優(yōu)化出火龍果酥梨復(fù)合酒最佳釀造工藝條件為：初始糖度24.5%、酵母接種量3%和初始pH值3.6，在此工藝條件下酒精度預(yù)測(cè)為10.4%vol，感官評(píng)分為32.12分，軟件分析出該條件下優(yōu)化兩個(gè)響應(yīng)值的合意度（desirability）為0.951，優(yōu)化滿意度較高。在優(yōu)化的工藝條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，測(cè)得發(fā)酵后的復(fù)合果酒酒精度為（10.2±0.3）%vol，感官評(píng)分為（31.25±0.75）分。經(jīng)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)值十分接近，表明該模型對(duì)優(yōu)化復(fù)合果酒發(fā)酵工藝是可行的。

3 結(jié)論

通過(guò)響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化了火龍果酥梨復(fù)合酒的釀造工藝條件，得出最佳釀造條件為：酵母接種量3%、初始pH值3.6和初始糖度24.5%。在此發(fā)酵條件下，所得火龍果酥梨復(fù)合酒酒精度為10.2%vol，感官評(píng)分為31.25分，醇厚柔順，香氣濃郁純正，風(fēng)味良好，營(yíng)養(yǎng)豐富。為其今后的生產(chǎn)應(yīng)用提供了一定的參考價(jià)值。