固定化酵母酿造百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺优化

章雪玲1,杨 茜1,杨 敏1,管春花1,王紫琳1,陶 亮1,2,3,4*,田 洋1,2,3,4

(1.云南农业大学 食品科学技术学院,云南 昆明 650201;2.食药同源资源开发与利用教育部工程研究中心,云南 昆明 650201;3.云南省药食同源功能食品工程研究中心,云南 昆明 650201;4.云南省精准营养与个性化食品制造重点实验室,云南 昆明 650201)

摘 要为提高百香果和玫瑰茄的综合利用率,增加果酒品种多样性,以云南紫皮百香果为原料,添加玫瑰茄水提物,采用固定化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)发酵制备百香果玫瑰茄复合果酒,并评价其感官、理化、微生物等品质指标及抗氧化活性。 以感官评分和酒精度为评价指标,通过单因素和响应面试验优化百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺。 结果表明,百香果玫瑰茄复合果酒最佳发酵条件为初始糖度20°Bx,酵母接种量0.6%,发酵温度28 ℃和玫瑰茄水提物添加量10%。 在此最优条件下,百香果玫瑰茄复合果酒酒色澄清,果香浓郁,具有独特的发酵风味,感官评分为87.8分,酒精度为10.0%vol,且其品质指标均符合NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》的相关规定。复合果酒对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)、羟基和超氧阴离子自由基的清除率分别为73.7%、100%、89.2%和58.4%,表明百香果玫瑰茄复合果酒具有较好的抗氧化活性。

关键词百香果;玫瑰茄;固定化酵母;复合果酒;发酵工艺优化;抗氧化活性

百香果(Passiflora edulia Sims)又称西番莲,是西番莲科西番莲属多年生常绿草质藤本植物,其原产于巴西,在中国主要种植在广西、云南、四川等地[1]。百香果的果实多汁,味道酸甜,香气独特[2]。 其果汁含有丰富的维生素、黄酮、多糖和膳食纤维等有益成分,具有润肠通便、化痰止咳和美容养颜的功效[3-4]。 百香果中含有丰富的生物活性成分,利用百香果酿造出的果酒酒色澄清,果香浓郁,营养丰富[5]。 玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa L.)又称洛神花,是锦葵科木槿属的一年生草本药食同源类植物,具有极高的药用价值和经济价值。玫瑰茄中含有多种营养成分,如黄酮、有机酸、花青素和维生素[6],具有降血糖、抗氧化、抗炎和抗癌等作用[7-8]。 玫瑰茄具有较高的营养价值和靓丽的颜色,可以增加果酒风味和特色。

果酒是由鲜果经过破碎压榨后发酵得到的一种低度酒,酒精含量为7%~18%。发酵果酒含有丰富的营养物质,适当饮用具有延缓衰老、促进消化、加速血液循环等功效[9]。当前,随着果酒需求的逐步增长,各大酒企纷纷开发低度发酵果酒。 固定化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)发酵技术以其独特的优势,被广泛用于酿酒工业中[10]。通过将酵母细胞固定在特定的载体上,可以有效提高酵母的稳定性和发酵效率,并且易于从发酵液中分离,提高了酵母的重复利用率,从而降低生产成本[11]。相比于游离酵母,固定化酵母发酵能使糖类物质利用更充分,提高果酒乙醇产量,减少果酒中苹果酸、酒石酸、草酸的含量,降低酸涩感,改善果酒风味[12]。此外,固定化酵母能够提高发酵的可控性,降低污染,具有显著的经济和环境优势[13]

本试验以云南紫皮百香果和玫瑰茄为原料,采用固定化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)发酵制备百香果玫瑰茄复合果酒,通过单因素及响应面试验优化复合果酒发酵工艺,检测复合果酒的感官、理化、微生物等品质指标,并考察百香果玫瑰茄复合果酒对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)、羟基及超氧阴离子自由基清除率,评价其抗氧化活性。旨在开发一款风味独特,营养价值高的低度百香果玫瑰茄复合果酒,丰富果酒市场品类,并为果酒的规模化生产提供一定的理论技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫皮百香果、玫瑰茄、白砂糖:市售;酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae):安琪酵母股份有限公司;果胶酶(30 000 U/g)、纤维素酶(10 000 U/g):上海麦克林生化科技有限公司;海藻酸钠、无水氯化钙(均为分析纯):河南中辰生物科技有限公司;碳酸氢钠(分析纯):山东英轩实业股份有限公司;福林酚(分析纯):源叶生物股份有限公司;过硫酸钾、硫酸亚铁、过氧化氢、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠(均为分析纯):天津市致远化学试剂有限公司;盐酸、维生素C、水杨酸、邻苯三酚、酚酞、次甲基蓝(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;DPPH、ABTS(均为分析纯):北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

HH-2恒温水浴锅:常州越新仪器制造有限公司;ZG-8010温度计:宁波赵记电器有限公司;KQ5200DE超声波清洗机:昆山市超声仪器有限公司;JYL-C23榨汁机:杭州市九阳生活电器有限公司;CJM-3790酒精计:衡水创纪仪器仪表有限公司;LRH-250恒温培养箱:郑州生元仪器有限公司;YT-SY96S酶标仪:山东云唐智能科技有限公司;LHS-8C灭菌锅:天津力辰科技有限公司;JA1003分析天平:北京析牛科技有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 固定化酵母的制备

取1 g干酵母在37 ℃的2 g/L蔗糖水溶液中活化30 min。以海藻酸钠为载体,称取0.7 g海藻酸钠后加10 mL蒸馏水,置于65 ℃水浴锅中搅拌至完全溶解,121 ℃杀菌20 min,冷却备用。 称取6 g无水氯化钙至150 mL蒸馏水中制备4 g/100 mL氯化钙溶液。 然后将海藻酸钠和活化酵母混合,用注射器将混合液缓慢滴入氯化钙溶液中形成胶球,并浸泡约30 min,使其形成稳定的结构[14],即得固定化酵母。

1.3.2 百香果玫瑰茄复合果酒酿造工艺流程及操作要点

新鲜百香果→挑选、清洗→切块、打浆→调整pH值→酶解→混合(加玫瑰茄水提物)→调整糖度→巴氏杀菌→固定化酵母接种→酒精发酵→澄清→过滤→杀菌→百香果玫瑰茄复合果酒

操作要点:原料挑选:选取新鲜、没有病虫害的成熟紫皮百香果。预处理:百香果冲洗干净后去掉紫皮,果肉切块,过滤去籽,按料液比1∶3(g∶mL)加水打浆,得到果浆。

酶解:用食品级碳酸氢钠调整果浆的pH值为4.0左右,然后按质量比(纤维素酶与果胶酶的配比为2∶1)加入0.15%的复合酶,在50 ℃下水浴酶解90 min[15]

玫瑰茄水提物的制备[16]:将玫瑰茄花萼粉碎,过80目筛,以水为提取溶剂,在料液比1∶25(g∶mL)、复合酶(果胶酶与纤维素酶比例为2∶1)添加量2%,酶解温度50 ℃,超声功率138 W的条件下提取30 min,然后用0.45 μm滤膜分离得到玫瑰茄水提物,于4 ℃冰箱保存备用。

灭菌:先加10%玫瑰茄水提物,然后用白砂糖调节糖度为20°Bx后杀菌(65 ℃灭菌30 min)。

固定化酵母发酵:以在冷却后的发酵液中接种0.6%游离酵母为对照,在发酵液中接种0.6%固定化酵母,置于28 ℃恒温发酵箱中发酵。 发酵过程中定期排气,发酵周期为8 d,每隔24 h测定发酵液的酒精度,酒精度或还原糖不再变化,终止发酵。

澄清、过滤、灭菌及装瓶:将发酵后的果酒自然沉淀24 h,用0.45 μm滤膜过滤,并在90 ℃条件下灭菌15 min后装瓶,即得百香果玫瑰茄复合果酒。

1.3.3 百香果玫瑰茄复合果酒酿造工艺优化

(1)单因素试验

以复合果酒的感官评分和酒精度为评价指标,分别考察初始糖度(16°Bx、18°Bx、20°Bx、22°Bx、24°Bx)、酵母接种量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)、发酵温度(24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃)和玫瑰茄水提物添加量(4%、6%、8%、10%、12%)对百香果玫瑰茄复合果酒的品质的影响。

(2)响应面试验

基于单因素试验结果,选择初始糖度(A)、酵母接种量(B)、发酵温度(C)、玫瑰茄水提物添加量(D)为自变量,以百香果玫瑰茄复合果酒的感官评分(Y1)和酒精度(Y2)为响应值,设计4因素3水平响应面试验优化发酵工艺,响应面试验因素与水平见表1。

表1 百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺优化响应面试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation process optimization of passion fruit-roselle complex fruit wine

水平 A 初始糖度/°Bx D 玫瑰茄水提物添加量/%-1 B 酵母接种量/%C 发酵温度/℃8 01 18 20 22 0.4 0.6 0.8 26 28 30 10 12

1.3.4 分析检测

(1)基本理化及微生物指标测定

酒精度:参考GB 5009.225—2023《食品安全国家标准酒和食用酒精中乙醇浓度的测定》[17]测定;总糖、总酸:参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[18]测定;总酚:采用福林酚比色法[19]测定;总黄酮:采用硝酸铝比色法[20]测定;菌落总数:参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》[21]测定;大肠菌群:参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验大肠菌群计数》[22]测定。

(2)感官评价

百香果玫瑰茄复合果酒的感官评分参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》,选取10位具有感官评价经验的人员,从果酒的外观、香气、滋味和典型性4个方面进行评定,满分为100分,最终结果取平均值,具体感官评分标准见表2。

表2 百香果玫瑰茄复合果酒感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards of passion fruit-roselle complex fruit wine

项目 评分标准 评分/分外观(15分)香气(30分)滋味(40分)典型性(15分)颜色艳丽,清澈透明,无沉淀和悬浮物颜色较淡,较澄清但有少量沉淀颜色暗淡,酒体浑浊,有沉淀物酒香果香浓郁协调,清香怡人稍有果香味,酒香良好,无异味无果香,酒香较淡,不良气味明显酒体柔和,酸甜协调,无刺激感酒味较淡,酸甜适中,稍有刺激酒味寡淡,口感不适,刺激味明显风格独特,协调怡人风格良好,有典型性无独特风格,无典型性8~15 5~8 0~5 15~30 8~15 0~8 20~40 10~20 0~10 11~15 6~10 0~5

(3)抗氧化活性

采用分光光度法分别测定百香果玫瑰茄复合果酒,百香果果酒及维生素C(0.2 mg/mL)的自由基清除能力,以评价其抗氧化活性。 DPPH和ABTS自由基清除能力的测定参考WANG L等[23]报道的方法,羟基和超氧阴离子自由基清除能力的测定参考YU Q等[24]报道的方法。

1.3.5 数据处理

采用SPSS19.0对数据进行统计分析,采用Design-Expert 13.0进行响应面分析,采用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 固定化酵母和游离酵母对百香果玫瑰茄复合果酒感官

评分和酒精度的影响

不同批次固定化酵母和游离酵母(添加量均为0.6%)对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度的影响见图1。由图1可知,采用固定化酵母发酵的果酒感官评分更高,果酒口感更加醇香,酸涩感明显减少。 固定化酵母比游离酵母发酵速度更稳定,呈线性递增趋势,发酵后酒精度更高。不同批次固定化酵母在发酵后第5~6天时酒精度达到最高值,在后续几天发酵过程中酒精度变化不大,表明固定化酵母能维持果酒品质的稳定。 不同批次固定化酵母发酵的果酒酒精度差异较小,说明固定化酵母发酵稳定性高,且能重复利用。 因此,本试验采用固定化酵母发酵百香果玫瑰茄复合果酒。

图1 不同批次固定化酵母和游离酵母对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度的影响
Fig.1 Effect of different batches immobilized yeasts and free yeasts on sensory evaluation and alcohol content of passion fruit-roselle complex fruit wine

2.2 百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺优化单因素试验

2.2.1 初始糖度对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响

糖可以为发酵提供碳源,含糖量的大小会影响果酒的口感、甜度和香气。 不同初始糖度对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响结果见图2。由图2可知,随着初始糖度在16~20°Bx范围内增加,果酒的感官评分和酒精度也随之升高。当初始糖度为20°Bx时,百香果玫瑰茄复合果酒的感官评分和酒精度均达到最高,分别为(85.3±0.8)分和(10.1±0.2)%vol,此时果酒香味明显,酸甜适中,口感最好。初始糖度在20~24°Bx范围内,百香果玫瑰茄复合果酒的感官评分和酒精度逐渐降低。 初始糖度较低,营养物质不足,酵母生长缓慢,发酵的果酒酒精度较低,风味不足。初始糖度过高,会抑制酵母繁殖,并且增加副反应发生,酵母产酒精能力下降,果酒的香气和口感均下降[25]。因此,最佳初始糖度为20°Bx。

图2 初始糖度对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度的影响
Fig.2 Effect of initial sugar contents on sensory evaluation and alcohol content of passion fruit-roselle complex wine

2.2.2 酵母接种量对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响

酵母作为果酒发酵的优势菌种,会分解糖分产生酒精,对果酒的品质影响较大。不同酵母接种量对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响结果见图3。

图3 酵母接种量对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度的影响
Fig.3 Effect of yeast inoculum on sensory evaluation and alcohol content of passion fruit-roselle complex fruit wine

由图3可知,随着酵母接种量在0.2%~0.6%范围内增加,果酒的感官评分和酒精度均逐渐升高。当酵母接种量为0.6%时,其感官评分和酒精度均达到最大值,分别为(85.5±0.6)分和(10.3±0.2)%vol,此时所得的复合果酒发酵充足,颜色靓丽,果香与酒香相互协调。酵母接种量在0.6%~1.0%范围内,果酒的感官评分和酒精度均逐渐降低。当发酵液中酵母含量较低时,发酵不足,导致果酒风味寡淡,感官评分较低。 当酵母接种量>0.6%时,酵母大量利用发酵液中的糖分供自身生长繁殖,产生过多代谢物并抑制酒精的产生,使果酒风味下降[26]。因此,最佳酵母接种量为0.6%。

2.2.3 发酵温度对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响

温度会影响酵母的繁殖和发酵速度,当温度较高时,可能会产生乙酸、乳酸等副产物,影响发酵产物的风味和品质[27]。不同发酵温度对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响结果见图4。 由图4可知,随着发酵温度在24~28 ℃范围内增加,果酒的感官评分和酒精度均逐渐升高。 当发酵温度为28 ℃时,果酒的感官评分和酒精度均达到最大值,分别为(85.7±0.5)分和(10.0±0.2)%vol,此时酵母活性最高,发酵适中,酒香浓厚。发酵温度在28~32 ℃范围内,果酒的感官评分和酒精度均逐渐降低。 在较低温度条件下,酵母生长繁殖受到抑制,发酵速率降低,导致发酵液中酒精积累不足,感官品质下降。 当发酵温度过高,会抑制微生物繁殖,甚至导致酵母菌死亡,使酒体产生浑浊现象,此时复合果酒的感官评分和酒精度均下降。 因此,最佳发酵温度为28 ℃。

图4 发酵温度对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度的影响
Fig.4 Effect of fermentation temperature on sensory evaluation and alcohol content of passion fruit-roselle complex fruit wine

2.2.4 玫瑰茄水提物添加量对果酒品质的影响

本试验制备的玫瑰茄水提物中含有多糖(3.6 mg/mL)、多酚(125.1 mg/L)和总黄酮(19.7 mg/L)等多种生物活性成分。 瑰茄水提物不仅具有丰富的营养价值,还能赋予果酒靓丽的颜色,提高感官品质[28]。 不同玫瑰茄水提物添加量对百香果玫瑰茄复合果酒品质的影响结果见图5。由图5可知,随着玫瑰茄水提物添加量在4%~10%范围内增加,果酒的感官评分和酒精度均逐渐升高。当添加量为10%时,果酒的感官评分和酒精度均达到最大值,分别为(87.2±1.4)分和(9.9±0.1)%vol,此时果酒酒精度适宜,颜色靓丽。 添加量在10%~12%范围内,果酒的感官评分和酒精度均逐渐降低。当玫瑰茄水提物添加量较低时,果酒颜色较淡,复合风味不突出,所以感官评分不高。 当玫瑰茄水提物添加量>10%时,其富含的酸类和单宁类物质不仅会抑制酵母发酵,使酒精度下降,还会使酒体口感变得酸涩粗糙,降低感官评分[29]。因此,最佳玫瑰茄水提物添加量为10%。

图5 玫瑰茄水提物添加量对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度的影响
Fig.5 Effect of roselle water extract addition on sensory evaluation and alcohol content of passion fruit-roselle complex fruit wine

2.3 百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺优化响应面试验

2.3.1 响应面试验结果

根据单因素试验结果,择初始糖度(A)、酵母接种量(B)、发酵温度(C)、玫瑰茄水提物添加量(D)为自变量,以百香果玫瑰茄复合果酒的感官评分(Y1)和酒精度(Y2)为响应值,采用Design-Expert 13.0软件设计4因素3水平响应面优化试验,响应面试验试验设计与结果见表3,方差分析结果见表4。

表3 百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺优化响应面试验设计与结果
Table 3 Design and results of response surface experiments for fermentation process optimization of passion fruit-roselle complex fruit wine

试验号A 初始糖度/°Bx B 酵母接种量/%C 发酵温度/℃D 玫瑰茄水提物添加量/%Y1 Y2感官评分/分酒精度/%vol 1234567891 0 10 10 10 10 881 2 12 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 18 22 18 22 20 20 20 20 18 22 18 22 20 20 20 20 18 22 18 22 20 20 20 20 20 20 20 20 20 0.4 0.4 0.8 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.8 0.4 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.8 0.4 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 28 28 28 28 26 30 26 30 28 28 28 28 26 26 30 30 26 26 30 30 28 28 28 28 28 28 28 28 28 881 2 12 10 10 10 10 10 10 10 10 881 2 12 10 10 10 10 10 76.0 77.1 77.0 80.1 79.2 82.6 78.0 82.6 80.3 82.4 77.0 82.2 74.5 76.7 75.9 78.7 75.0 78.2 77.0 81.3 77.6 81.0 77.7 79.7 87.2 88.0 88.5 87.3 87.8 7.1 8.1 8.5 8.4 8.8 9.1 8.1 9.2 8.1 9.5 7.8 8.7 7.5 7.7 7.9 8.9 7.2 8.2 7.8 9.2 8.3 9.5 8.1 8.6 9.9 10.1 10.2 10.0 9.8

表4 回归模型方差分析
Table 4 Variance analysis of regression model

注:“**”表示对结果影响极显著(P<0.01);“*”表示对结果影响显著(P<0.05)。

来源 自由度模型14 ABCDA B AC AD BC BD CD A2 B2 C2 D2残差失拟项纯误差总和11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 10 4 28感官评分平方和 均方 F 值473.92 30.08 17.28 22.69 2.9 1 0.302 5 2.4 0.09 0.49 0.36 136.56 236.51 167.12 40.57 8.78 7.64 1.13 482.7 33.85 30.08 17.28 22.69 2.9 1 0.302 5 2.4 0.09 0.49 0.36 136.56 236.51 167.12 40.57 0.626 9 0.764 4 0.283 54 47.99 27.57 36.19 4.63 1.6 0.482 6 3.83 0.143 6 0.781 7 0.574 3 217.84 377.28 266.59 64.71 2.7 P 值<0.000 1**<0.000 1**0.000 1**<0.000 1**0.049 4*0.227 2 0.498 6 0.070 5 0.710 4 0.391 6 0.461 1<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**0.175 3酒精度平方和 均方 F 值 P 值21.24 2.55 1.84 1.71 0.607 5 0.340 3 0.046 9 0.09 0.134 4 0.134 4 0.173 6 6.81 6.65 5.25 0.972 6 0.599 6 0.504 9 0.094 7 21.84 1.52 2.55 1.84 1.71 0.607 5 0.340 3 0.046 9 0.09 0.134 4 0.134 4 0.173 6 6.81 6.65 5.25 0.972 6 0.042 8 0.050 5 0.023 7 35.42 59.58 42.98 39.99 14.19 7.95 1.1 2.1 3.14 3.14 4.05 159.04 155.18 122.61 22.71<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**0.002 1**0.013 7*0.312 9 0.169 2 0.098 2 0.098 2 0.063 7<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**0.000 3**2.13 0.242 2

采用Design-Expert 13.0软件对表3数据进行多元回归拟合后得到百香果玫瑰茄复合果酒感官评分(Y1)和酒精度(Y2)的回归方程如下:

由表4可知,Y1Y2两个回归模型均极显著(P<0.01),失拟项P值(感官评分)=0.175 3和P(酒精度)=0.242 2,均不显著(P>0.05),说明两个模型拟合度较好。感官评分和酒精度模型决定系数R2分别为0.981 8和0.972 5,校正决定系数R2Adj分别为0.963 6和0.945 1,说明模型中有96.36%的感官评分变化和94.51%的酒精度变化来自此试验中的4个自变量,说明试验误差小。

F值越大,说明各因素对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分和酒精度影响越强。由F值可知,4个因素对果酒感官评分影响次序为初始糖度(A)>发酵温度(C)>酵母接种量(B)>玫瑰茄水提物添加量(D);4个因素对果酒酒精度影响次序为初始糖度(A)>酵母接种量(B)>发酵温度(C)>玫瑰茄水提物添加量(D)。

P值可知,一次项ABC和二次项A2B2C2D2对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分影响极显著(P<0.01),一次项D对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分影响显著(P<0.05),其他项对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分影响不显著(P>0.05)。一次项ABCD和二次项A2B2C2D2对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响极显著(P<0.01),交互项AB对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响显著(P<0.05),其他项对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响不显著(P>0.05)。

2.3.2 各因素交互作用分析

响应面及等高线可以直观反映各因素间交互作用对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分及酒精度的影响。响应面图越陡峭,等高线越趋于椭圆形,表明两因素间交互作用越明显;响应面图越平缓,等高线越趋于圆形,表明两因素间交互作用越不明显。除了初始糖度(A)与酵母接种量(B)对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响显著(P<0.05),其他各因素交互作用对百香果玫瑰茄复合果酒感官评分及酒精度的影响均不显著(P>0.05)。

初始糖度(A)与酵母接种量(B)对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响的响应面及等高线见图6。 由图6可知,初始糖度(A)与酵母接种量(B)对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响的响应曲面坡度较陡,等高线呈椭圆形,说明初始糖度和酵母接种量的交互作用对果酒酒精度影响显著,这与方差分析结果一致。

图6 初始糖度与酵母接种量对百香果玫瑰茄复合果酒酒精度影响的响应面及等高线
Fig.6 Response surface plot and contour lines of effect of interaction between initial sugar content and yeast inoculum on alcohol content of passion fruit-roselle complex fruit wine

2.3.3 验证试验

以感官评分作为主要评价指标,酒精度作为参考指标,通过Design-Expert 13.0软件得到响应面优化复合果酒发酵工艺条件为:初始糖度20.35°Bx,酵母接种量0.62%,发酵温度28.28 ℃,玫瑰茄水提物添加量为9.86%。此条件下,复合果酒感官评分和酒精度理论预测值分别为88.08分和10.14%vol。考虑实际操作的可行性,将最佳发酵工艺修正为初始糖度20°Bx,酵母接种量0.6%,发酵温度28 ℃和玫瑰茄水提物添加量为10%。在此优化条件下进行3次平行验证试验,得出复合果酒感官评分和酒精度实际值分别为87.8分和10.0%vol,与理论预测值相差不大,说明此试验模型具有一定实际应用价值。

2.4 百香果玫瑰茄复合果酒品质分析

以未加玫瑰茄水提物百香果果酒为对照,复合果酒理化和微生物指标检测结果见表5。由表5可知,复合果酒理化和微生物指标均符合NY/T1508—2017《绿色食品果酒》相关标准。

表5 百香果玫瑰茄复合果酒理化及微生物指标检测结果
Table 5 Determination results physicochemical and microbiological indexes of passion fruit-roselle complex fruit wine

注:“-”表示无要求。

检测项目 百香果玫瑰茄复合果酒百香果果酒NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》酒精度/%vol总糖(以葡萄糖计)/(g·L-1)总酸(以酒石酸计)/(g·L-1)总酚/(mg·L-1)总黄酮/(mg·L-1)菌落总数/(CFU·mL-1)大肠菌群/(MPN·100 mL-1)10.0 19.7 4.6 203.61 15.4未检出未检出10.3 20.2 3.8 175.76 13.9未检出未检出7~18 12.1~50 4~9--≤50≤3

2.5 百香果玫瑰茄复合果酒抗氧化活性分析

自由基会对细胞和组织造成损伤,引发多种疾病,因此测定自由基清除率并评估其抗氧化能力对疾病预防和健康食品的开发具有重要意义。百香果玫瑰茄复合果酒抗氧化活性分析见图7。由图7可知,百香果果酒、复合果酒及维生素C(0.2 mg/mL)对DPPH、ABTS、羟基和超氧阴离子自由基的清除作用均随着样品体积的增加而增强。在测试范围内,复合果酒对DPPH、ABTS、羟基和超氧阴离子自由基的最大清除率分别为73.7%、100%、89.2%和58.4%。且复合果酒的抗氧化能力比百香果果酒的更好,可能是因为玫瑰茄水提物中含有的多糖、多酚和黄酮等生物活性物质所致。玫瑰茄水提物会增加发酵液中的营养物质,提高酵母活性,促使酵母等微生物分泌各种酶,这些酶可能参与抗氧化物质的合成与转化,从而增加果酒中的抗氧化物质含量[30]

图7 百香果玫瑰茄复合果酒对DPPH(a)、ABTS(b)、羟基(c)及超氧阴离子(d)自由基清除率
Fig.7 Scavenging rates of DPPH (a), ABTS (b), hydroxyl (c) and superoxide anion (d) free radical of passion fruit-roselle complex fruit wine

3 结论

本研究以海藻酸钠为载体,固定化酿酒酵母制备百香果玫瑰茄复合果酒,通过单因素和响应面试验优化其发酵工艺,并对其进行品质及抗氧化活性分析。结果表明,得到的最佳发酵工艺参数为:初始糖度20°Bx,酵母接种量0.6%,发酵温度28 ℃、玫瑰茄水提物添加量10%。 在此优化条件下,百香果玫瑰茄复合果酒酒色澄清透明,果香浓郁,酒香醇厚,感官评分为87.8分,酒精度为10.0%vol,各项理化及微生物指标均符合NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》的相关规定。 复合果酒对DPPH、ABTS、羟基和超氧阴离子自由基的最大清除率分别为73.7%、100%、89.2%和58.4%,表明百香果玫瑰茄复合果酒具有较好的抗氧化活性。 本研究为云南地区的百香果,玫瑰茄等资源利用提供一定思路,增加了果酒品种多样性,为果酒的规模化生产提供一定的技术理论基础。

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Optimization of fermentation process of passion fruit-roselle complex fruit wine with immobilized yeast

ZHANG Xueling1,YANG Qian1,YANG Min1,GUAN Chunhua1,WANG Zilin1,TAO Liang1,2,3,4*,TIAN Yang1,2,3,4
(1.School of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;2.Engineering Research Centre of Ministry of Education for the Development and Utilization of Food and Drug Resources,Kunming 650201,China;3.Yunnan Engineering Research Centre for Functional Foods of the Same Origin as Food and Drugs,Kunming 650201,China;4.Yunnan Key Laboratory of Precision Nutrition and Individualized Food Manufacturing,Kunming 650201,China)

Abstract:In order to improve the comprehensive utilization rate of passion fruit and roselle,increase the variety diversity of fruit wine,using Yunnan purple skin passion fruit as raw material with addition of aqueous roselle extracts,the passion fruit-roselle complex fruit wine was prepared by immobilized Saccharomyces cerevisiae.The sensory,physicochemical,microbial quality indexes and antioxidant activity were evaluated.The fermentation process of the passion fruit-roselle complex fruit wine was optimized by single factor tests and response surface tests using sensory score and alcohol content as evaluation indexes.The results showed that the optimal fermentation conditions for passion fruit-roselle complex fruit wine were initial sugar 20 °Bx, yeast inoculum 0.6%, fermentation temperature 28 ℃and roselle aqueous extract addition 10%.Under these optimal conditions, the complex fruit wine exhibited a clear color,rich fruit aroma,and unique fermented flavor,with a sensory score of 87.8 points and alcohol content of 10.0%vol, and all quality indicators met the relevant regulations specified in NY/T 1508—2017 "Green Food-Fruit Wine." The scavenging rates of the complex fruit wine on 1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine(DPPH),2,2'-biazobis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid(ABTS),hydroxyl and superoxide anion radicals were 73.7%,100%,89.2%,and 58.4%,respectively.The results showed that passion fruit-roselle complex fruit wine had better antioxidant activities.

Key words:passion fruit;roselle;immobilized yeast;complex fruit wine;fermentation process optimization;antioxidant activity

中图分类号TS225.3

文章编号:0254-5071(2025)04-0213-08

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.04.031

引文格式章雪玲,杨茜,杨敏,等.固定化酵母酿造百香果玫瑰茄复合果酒发酵工艺优化[J].中国酿造,2025,44(4):213-220.

收稿日期2024-07-24

修回日期:2025-01-20

基金项目云南省重大科技专项(2019ZG00907-03);云南省省市一体化专项(202302AN360002);高层次科技人才及创新团队选拔专项(202305AS350025)

作者简介章雪玲(1999-),女,硕士研究生,研究方向为植物资源利用与开发。

*通讯作者陶 亮(1987-),男,副教授,博士,研究方向为食品科学。