响应面法优化陈皮蜂蜜酒发酵工艺

郭楠楠,张心茹,张 杰

(郑州科技学院 郑州市食品安全快速检测重点试验室,河南 郑州 450064)

摘 要该研究以陈皮、蜂蜜为主要原料,采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)LA-FR发酵制备陈皮蜂蜜酒。以感官评分为主要评价指标,通过单因素试验及响应面法优化其发酵工艺,并采用常规检测方法及气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)分别对其理化指标及挥发性风味成分进行检测分析。结果表明,陈皮蜂蜜酒的最佳发酵工艺为:陈皮添加量1.7%、初始可溶性固形物含量23%、酵母接种量0.11%、初始pH 4.0、发酵温度28 ℃。在此优化条件下酿造的陈皮蜂蜜酒呈琥珀色,清澈透明,具有陈皮的清香和蜂蜜的蜜香,口感丰富,滋味醇厚,感官评分为92.24分;酒精度为10.60%vol,总酸含量(以酒石酸计)为4.35 g/L,可溶性固形物含量为9.50%;菌落总数为51 CFU/mL,大肠菌群未检出,其各项指标均符合QB/T 5475—2020《蜂蜜酒》要求。从陈皮蜂蜜酒中共检出17种主要挥发性风味成分,包括醇类6种、酯类8种、烯类3种,其中相对含量较高的为乙醇(28.36%)、D-柠檬烯(18.8%)、2-甲基丁醇(16.22%)、苯乙醇(12.07%)。

关键词陈皮蜂蜜酒;响应面法;发酵工艺;感官评分;理化指标;挥发性风味成分

陈皮作为中药使用已有2 000年左右的历史,其富含黄酮、萜类和生物碱等活性成分[1],具有消食去火、理气健脾、燥湿化痰、保肝降压等保健功效,应用范围较为广泛[2-3]。如冯巩等[4]以陈皮、六堡茶为原料,制备得到色泽红浓明亮、口感柔和、陈皮香气浓郁的陈皮六堡茶饮品,该产品丰富了陈皮饮料的种类;雷昌等[5]将陈皮搭配山楂、葛根和麦芽糊精研制出一款陈皮复合固体饮料,该固体饮料香味协调、成型性好、颗粒均匀、易溶解,同时能够调节机体肝细胞代谢失衡,对急性酒精肝损伤患者有一定的保护作用。

蜂蜜很早便被我国列入药食同源目录,其富含葡萄糖、果糖以及多种微量元素[6],营养价值高,具有抗菌、抗炎、提高免疫力、缓解疲劳等功能[7-8]。以蜂蜜和水为主要原料发酵而成的蜂蜜酒属于低度发酵酒[9],富含糖类、氨基酸、维生素、矿物质及多种植物化学物质[10],具有美容养颜、软化血管、促进血液循环、护肝养胃等功效[11-15]。蜂蜜酒在国外历来受到高度重视,种类繁多,酿造工艺也多有不同,如Trojniaek是由蜂蜜与水以质量比1∶2酿制而成的蜂蜜酒,其酒精度约为12.5%vol,口感微甜,能保存3年以上或者更久[16]。目前,我国蜂蜜酒大多数为国外进口,国内开发研究的较少,因此研究更多的新型蜂蜜酒有利于促进行业发展,满足需求。郭楠楠等[17]以五味子和蜂蜜为原材料发酵制备五味子蜂蜜酒,并通过单因素试验和响应面试验确定其最佳发酵工艺为:五味子添加量1.9%、初始可溶性固形物25%、酵母接种量0.16%、pH 4.0,以此工艺下制作的五味子蜂蜜酒呈琥珀色、澄清透亮、香味协调、风格突出;梁玉浩等[18]以沙棘、苦水玫瑰、蜂蜜和水为主要原料,接种酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)BV818,发酵制备得到一款低醇加香蜂蜜酒,同时以感官评分和总酚含量为评价指标,通过单因素试验和响应面试验对其酿造工艺进行优化,并对蜂蜜酒成品的香气成分进行测定与分析。结果表明,低醇加香蜂蜜酒最佳酿造工艺为:沙棘原浆添加量9.0%、苦水玫瑰添加量0.8%、浸渍时间46 h、发酵温度21 ℃、发酵时间6.5 d,此时低醇加香蜂蜜酒的酒精度为4.1%vol、总糖含量为24.18 g/L、总酸含量为4.03 g/L;从低醇加香蜂蜜酒中共鉴定出69种香气成分,其中包括25种酯类、17种萜烯类、11种醛酮类、9种醇类、4种酸类、3种其他类化合物,赋予该蜂蜜酒独特的蜜香和花果香味。

本研究以陈皮、蜂蜜为主要原料,采用酿酒酵母LA-FR为发酵菌种发酵制备陈皮蜂蜜酒。以感官评分为主要评价指标,通过单因素试验及响应面法对其发酵工艺进行优化,并采用常规检测方法及气相色谱-串联质谱(gas chromatography-tandem mass spectrometry,GC-MS/MS)分别对其理化指标及挥发性风味成分进行检测分析,以期为相关产品的研发提供科学依据,并为传统饮品的现代化发展奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

陈皮、百花蜂蜜:亳州市张仲景中药饮片有限责任公司;酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)LA-FR、膨润土(分析纯):烟台帝伯仕自酿机株式会社;柠檬酸(食品级):山东潍坊英轩实业有限公司;碳酸钠(食品级):桐柏源新型化工有限公司;氢氧化钠(分析纯):天津众联化学试剂股份有限公司。

1.2 仪器与设备

HH-1恒温水浴锅、TWI180恒温培养箱:上海卫胜电子科技有限公司;C-400电子天平:味知享电子有限公司;PHB-05便携式pH计:上海仪电科学仪器股份有限公司;968B打浆机:金华市莫非家用电器有限公司;LH-J90酒精计:河北省武强滏阳玻璃仪表厂;TD80手持糖度计:北京云华科仪科技有限公司;TRACE1300-TSQ9000气相色谱-串联质谱仪:赛默飞世尔科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 陈皮蜂蜜酒发酵工艺流程

陈皮→挑选→粉碎→调整成分(蜂蜜)→热处理灭菌→接种(酵母菌)→发酵→过滤→澄清→巴氏杀菌→成品

操作要点[17]

挑选:选择无腐烂、无霉变的陈皮。

粉碎:将陈皮粉碎成颗粒,便于陈皮有效成分的浸出,称取1.5 g陈皮添加到100 g纯净水中,混合均匀。

调整成分:采用蜂蜜调整初始可溶性固形物含量为22%,采用柠檬酸和碳酸钠调整陈皮蜂蜜混合液初始pH为4.0。

热处理灭菌:将调整好的陈皮蜂蜜混合液置于90 ℃水浴锅中,保持30 min,既杀灭细菌等微生物,同时使蜂蜜中转化酶失活,提高发酵效率[19]

接种:称取0.15 g的酿酒酵母LA-FR菌粉提前溶解于约5 mL的灭菌的陈皮蜂蜜混合液中,于30 ℃条件下保温活化30 min,后接种于灭菌的陈皮蜂蜜混合液中。

发酵:将接种过的陈皮蜂蜜混合液置于28 ℃条件下发酵,当可溶性固形物含量基本不变时,表明发酵完成。

过滤:用尼龙纱布将发酵好的酒液过滤3次。

澄清:称取10 g膨润土加入到100 mL热水(50 ℃左右)中溶解,静置4 h,使膨润土充分膨胀。称取1 g膨胀后的膨润土加入到已过滤的酒液中,摇晃均匀后,于4 ℃条件下静置5 d,使其变得清澈[20]

巴氏杀菌:将澄清后的酒液放置在65 ℃恒温水浴锅中灭菌30 min,即可得到陈皮蜂蜜酒成品。

1.3.2 陈皮蜂蜜酒发酵工艺优化单因素试验

以100 g水为基准,在1.3.1的基础上,采用单因素轮换法分别考察发酵温度(24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃)、陈皮添加量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)、初始可溶性固形物含量(16%、18%、20%、22%、24%)、酿酒酵母LA-FR接种量(0.06%、0.09%、0.12%、0.15%、0.18%)、初始pH(3.0、3.5、4.0、4.5、5.0)对陈皮蜂蜜酒的感官评分、酒精度和可溶性固形物的影响。

1.3.3 陈皮蜂蜜酒发酵工艺优化响应面试验

结合单因素试验结果,选择对结果影响较大的因素陈皮添加量(A)、初始可溶性固形物含量(B)、酿酒酵母LA-FR接种量(C)、初始pH(D)4个因素为自变量,以感官评分(Y)为响应值,采用Design-Expert 13.0.1设计4因素3水平的Box-Behnken 响应面试验,试验因素与水平见表1。

表1 陈皮蜂蜜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 methodology for fermentation process optimization of the tangerine peel mead

水平 A 陈皮添加量/%B 初始可溶性固形物含量/%C 酿酒酵母LA-FR接种量/% D 初始pH-1 0 1 1.0 1.5 2.0 20 22 24 0.09 0.12 0.15 3.5 4.0 4.5

1.3.4 陈皮蜂蜜酒感官评价

根据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[21]和QB/T 5475—2020《蜂蜜酒》[22]制定陈皮蜂蜜酒感官评价标准,挑选10名(5男5女)经感官培训过的学生组成评定小组,主要对陈皮蜂蜜酒的外观、香气、口感和风格4个方面进行综合分析,满分100分,具体评分标准见表2。

表2 陈皮蜂蜜酒的感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation standards of tangerine peel mead

项目 评价标准 评分/分外观(20分)香气(30分)口感(40分)酒液呈琥珀色,清澈透亮有光泽清澈透亮,无明显悬浮物酒液颜色过淡或过深,微浊有沉淀,失光有陈皮和蜂蜜香气,酒香味重陈皮和蜂蜜香气淡,酒香不明显陈皮与蜂蜜香气不足,有异香口感好,酸甜可口,陈皮蜂蜜酒气味较明显口感浓厚,酸甜适当,有陈皮蜂蜜酒香味口感略淡,酸甜不均匀,陈皮蜂蜜酒风味不突出口感较差,酸甜不协调,有异味风格(10分)酒体成分协调,风格突出酒体风味一般酒体不明显,风格较差15~20 10~14 0~9 26~30 16~25 0~15 31~40 21~30 11~20 0~10 8~10 5~7 0~4

1.3.5 分析方法

可溶性固形物含量:使用手持糖度计测定;酒精度:参照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》[23]测定;总酸含量:参照GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》[24]中电位滴定法测定。

挥发性风味成分[17]:采用GC-MS/MS检测。

菌落总数及大肠菌群:按照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》[25]以及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》[26]进行测定。

1.3.6 数据处理

使用Microsoft Office Excel 2019、Origin 2018、Design-Expert 13.0.1进行数据处理、作图和分析。

2 结果与分析

2.1 陈皮蜂蜜酒发酵工艺优化单因素试验

2.1.1 发酵温度对陈皮蜂蜜酒品质的影响

发酵温度对陈皮蜂蜜酒品质的影响见图1。

图1 发酵温度对陈皮蜂蜜酒品质的影响
Fig.1 Effect of fermentation temperature on the quality of tangerine peel mead

由图1可知,随着发酵温度的升高,陈皮蜂蜜酒的感官评分和酒精度均呈现先升高后下降的趋势,可溶性固形物含量呈先下降后上升的趋势。分析其原因可能是温度偏低,酵母菌生长缓慢,导致陈皮蜂蜜酒香味不浓郁、甜味较重、感官评分偏低、酒精度偏低、残糖量较高;但温度过高会抑制酵母的生长,同时也促进了其他杂菌的生长,不利于酿酒酵母利用陈皮蜂蜜混合液中的糖,此时酿造出来的陈皮蜂蜜酒味苦涩,酒味低且微有异味,导致陈皮蜂蜜酒液的酒精度和感官评分降低,可溶性固形物含量升高[27]。当发酵温度为28 ℃时,感官评分及酒精度最高,分别为90.15分、10.20%vol,此时可溶性固形物含量为11.33%。在发酵温度为26~30 ℃范围内,感官评分波动较小,因此,最终确定最佳发酵温度为28 ℃。

2.1.2 陈皮添加量对陈皮蜂蜜酒品质的影响

陈皮添加量对陈皮蜂蜜酒品质的影响见图2。

图2 陈皮添加量对陈皮蜂蜜酒品质的影响
Fig.2 Effect of tangerine peel addition on the quality of tangerine peel mead

由图2可知,随着陈皮添加量的增多,陈皮蜂蜜酒的感官评分及酒精度均呈先升高后下降的趋势,可溶性固形物含量呈先下降后趋于平缓的趋势。分析其原因主要是陈皮的加入,提高了发酵液中氮和矿物质的含量,从而提高了发酵效率[28];但当陈皮添加量过高时,酒液酸度较高,苦涩味较重,感官评分也比较低,影响陈皮蜂蜜酒的品质和口感。当陈皮添加量为1.5%时,感官评分最高为90.32分,此时酒精度和可溶性固形物含量分别为9.70%vol、11.00%。因此,确定最佳陈皮添加量为1.5%。

2.1.3 初始可溶性固形物含量对陈皮蜂蜜酒品质的影响

初始可溶性固形物含量对陈皮蜂蜜酒品质的影响见图3。由图3可知,随着初始可溶性固形物含量升高,陈皮蜂蜜酒的感官评分和酒精度均呈现先升高后下降的趋势,可溶性固形物含量呈升高的趋势。究其原因,主要是初始可溶性固形物含量较低时,陈皮蜂蜜酒发酵结束较早,酒精度也比较低,陈皮蜂蜜酒的酒体不协调,口感不好,感官评分较低;但当初始可溶性固形物含量过高时,因糖度太高会导致酵母发酵速度慢,发酵液中糖分不能被充分利用,发酵结束后的可溶性固形物含量较高,酒精度较低[29]。高的残糖量也会使酒体甜味过重,口感不好,感官评分较低。当初始可溶性固形物含量为22%时,感官评分及酒精度均最高,分别为90.98分、9.93%vol,此时可溶性固形物含量为11.24%。因此,确定最佳初始可溶性固形物含量为22%。

图3 初始可溶性固形物含量对陈皮蜂蜜酒品质的影响
Fig.3 Effect of initial soluble solid content on the quality of tangerine peel mead

2.1.4 酿酒酵母LA-FR接种量对陈皮蜂蜜酒品质的影响

酿酒酵母LA-FR接种量对陈皮蜂蜜酒品质的影响见图4。由图4可知,随着酿酒酵母LA-FR接种量的增加,感官评分呈现先升高后下降的趋势,酒精度呈先升高后趋于平缓的趋势,可溶性固形物含量呈下降趋势。分析原因可能是酵母接种量过低会导致发酵不完全,从而导致蜂蜜酒的口感不佳;但酵母接种量过高会消耗较多的糖分不利于酒精的产生,导致口感和酒精度下降,整体风味也会随着降低[30]。当酿酒酵母LA-FR接种量为0.12%时,感官评分及酒精度均最高,分别为91.32分、10.08%vol,此时可溶性固形物含量为11.50%。因此,确定酿酒酵母LA-FR最佳接种量为0.12%。

图4 酿酒酵母LA-FR接种量对陈皮蜂蜜酒品质的影响
Fig.4 Effect of Saccharomyces cerevisiae LA-FR inoculum on the quality of tangerine peel mead

2.1.5 初始pH对陈皮蜂蜜酒品质的影响

初始pH值对陈皮蜂蜜酒品质的影响见图5。由图5可知,随着初始pH的升高,感官评分呈现先升高后下降的趋势,酒精度呈先升高后趋于平缓的趋势,可溶性固形物含量呈下降趋势。分析原因可能是,pH较低时发酵结束的可溶性固形物含量较高,酒精度较低,导致酒体口感较差,风味不突出;但pH较高时,发酵液受到杂菌污染,容易引起酒液风味变差,品质降低。同时,在较高pH下,酒液易氧化变黄,使色泽变差。当初始pH为4.0时,感官评分最高,为90.32分,此时酒精度及可溶性固形物含量分别为9.83%vol、11.54%。因此,确定最佳初始pH为4.0。

图5 初始pH对陈皮蜂蜜酒品质的影响
Fig.5 Effect of initial pH on the quality of tangerine peel mead

2.2 陈皮蜂蜜酒发酵工艺优化响应面试验结果

在单因素试验的基础上,确定发酵温度为28 ℃,选择对感官评分影响较大的因素陈皮添加量(A)、初始可溶性固形物含量(B)、酿酒酵母LA-FR接种量(C)和初始pH(D)4个因素为自变量,以感官评分(Y)为响应值,采用Design-Expert 13.0.1设计Box-Behnken响应面试验,试验设计及结果见表3,方差分析结果见表4。

表3 陈皮蜂蜜酒发酵工艺优化响应面试验设计及结果
Table 3 Design and results of response surface tests for fermentation process optimization of the tangerine peel mead

试验号 A B C D Y 感官评分/分1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 0 0 -1 1 1 0 0 1 1 0 -1 1 0 0 --1-1-1 1 0 0 -0 0 0 0 0 1 0 0 0 -1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 1 0 --1 1 1 0 0 0 0 -1 0 0 1 0 0 0 -0 1 0 0 0 -1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 -1 0 0 0 -1 0 0 1 -1 0 -1 0 0 -1 0 1 1 -1 0 1 0 0 0 0 0 -1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 -1 0 1 -1 0 0 -1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 -1 89.13 86.89 83.15 82.30 87.90 87.95 90.42 85.24 91.16 76.94 88.98 82.13 79.20 91.15 82.34 92.05 83.11 82.90 83.00 90.90 79.10 78.90 88.04 90.01 81.13 85.89 90.10 84.97 75.50

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)。

变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性模型14 A B C D A B**********AC AD BC BD CD A2 B2 C2 D2残差失拟项纯误差总和601.88 63.43 13.06 34.48 40.37 2.39 18.71 19.05 35.11 2.76 75.52 148.31 21.20 202.28 31.73 15.38 13.97 1.40 617.26 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 39.14 57.75 11.89 31.39 36.75 2.17 17.03 17.35 31.96 2.51 68.75 135.02 19.30 183.24 28.89<0.000 1<0.000 1 0.003 9<0.000 1<0.000 1 0.162 6 0.001 0 0.001 0<0.000 1 0.135 6<0.000 1<0.000 1 0.000 6<0.000 1<0.000 1****************10 4 28 42.99 63.43 13.06 34.48 40.37 2.39 18.71 19.05 35.11 2.76 75.52 148.31 21.20 202.28 31.73 1.10 1.40 0.500 0 3.98 0.097 6

采用Design-Expert 13.0.1软件对表3数据进行多元二次回归拟合,得到感官评分(Y)的二次多项回归方程为:

Y=91.14+2.30A+1.04B-1.70C+1.83D+0.7725AB-2.16AC+2.18AD-2.96BC-0.83BD+4.35CD-4.78A2-1.81B2-5.57C2-2.21D2

由表4可知,回归模型极显著(P<0.01),失拟项不显著(P>0.05),变异系数(coefficient of variation,CV)=1.23%<5.00%,说明模型可重复性高,可靠。决定系数R2=0.975 1,调整决定系数R2adj=0.950 2,表明95.02%的陈皮蜂蜜酒感官评分变化来自于自变量;信噪比为21.186 5,表明该模型适用于预测陈皮蜂蜜酒最佳发酵工艺[31]。由P值可知,一次项A、B、C、D,二次项A2、B2、C2、D2以及交互项AC、AD、BC、CD对陈皮蜂蜜酒感官评分的影响极显著(P<0.01),其他项对结果影响不显著(P>0.05);根据F值可知,4个因素对陈皮蜂蜜酒感官评分的影响主次顺序为:A>D>C>B,即陈皮添加量对陈皮蜂蜜酒的感官评分影响最为显著,其次是初始pH,再次是酿酒酵母LA-FR接种量,最后是初始可溶性固形物含量。各个因素间交互作用对陈皮蜂蜜酒感官评分影响的响应面及等高线见图6。

图6 各因素间交互作用对陈皮蜂蜜酒感官评分影响的响应面及等高线
Fig.6 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between various factors on sensory score of tangerine peel mead

响应面越陡峭、等高线越椭圆说明各因素间交互影响作用越大,相反交互作用影响越小。由图6可知,AC、AD、BC、CD间交互作用对感官评分影响的响应面均呈凸面,坡度陡峭,等高线呈椭圆形,说明对陈皮蜂蜜酒感官评分的影响较大,这与方差分析结果一致。

采用Design-Expert 13.0.1软件对多元二次回归方程进行最优求解,得到陈皮蜂蜜酒的最佳发酵工艺参数为:陈皮添加量1.69%、初始可溶性固形物含量23.21%、酿酒酵母LA-FR接种量0.111%、初始pH 4.10,此时感官评分理论值为92.29分。为方便实际操作,将最佳发酵工艺参数调整为陈皮添加量1.7%、初始可溶性固形物含量23%、酵母接种量0.11%、初始pH 4.0。在此发酵工艺条件下,进行6次平行验证试验,陈皮蜂蜜酒呈琥珀色,清澈透明,具有陈皮的清香和蜂蜜的蜜香,口感丰富,滋味醇厚,感官评分实际值为92.24分,其结果与预测值差别不大,可证明该发酵工艺是可靠的。

2.3 陈皮蜂蜜酒挥发性风味分析

采用GC-MS/MS对陈皮蜂蜜酒中的挥发性风味成分进行分析,结果见表5。

表5 陈皮蜂蜜酒挥发性风味成分GC-MS/MS分析结果
Table 5 Results of volatile flavor components in tangerine peel mead analyzed by GC-MS/MS

类别保留时间/min 化合物 相对含量/% 香气特征[22-26]醇类酯类 烯类1.83 4.20 19.03 20.15 22.65 23.41 14.26 23.64 26.32 32.41 32.92 40.38 51.32 51.66 15.43 16.93 36.954乙醇2-甲基丁醇芳樟醇苯乙醇松油醇α-松油醇乙酸乙酯辛酸乙酯乙酸苯乙酯癸酸乙酯2-甲氨基-苯甲酸甲酯十二烷酸乙酯9-十六碳烯酸乙酯十六烷酸乙酯D-柠檬烯γ-萜品烯α-法尼烯28.36 16.22 0.84 12.07 2.62 3.13 0.61 2.03 0.65 1.24 5.26 0.52 0.39 1.05 18.8 4.97 1.25铃兰香气清甜的玫瑰样花香紫丁花香清香似海桐花气息和紫丁香、铃兰的鲜幽香气酒香、水果香白兰地酒香玫瑰花香、蜂蜜样香气果香和酒香香气,梨和白兰地似的香韵橙花及葡萄香气果香、花香香气蜡香、果爵和奶油香气柠檬香气柑橘和柠檬香气花香和果味香气

香气成分是果酒品质特性的重要构成指标。由表5可知,从陈皮蜂蜜酒中共检出17种挥发性风味成分,包括醇类6种(63.24%)、酯类8种(11.75%)、烯类(25.02%)3种。其中乙醇的相对含量最高,为28.36%,其次为D-柠檬烯(18.8%)、2-甲基丁醇(16.22%)、苯乙醇(12.07%)、2-甲氨基-苯甲酸甲酯(5.26%)、γ-萜品烯(4.97%)等。陈皮蜂蜜酒的主体风味成分主要为醇类、酯类、烯类,醇类物质如乙醇、2-甲基丁醇、苯乙醇等赋予了酒液突出的酒香与果香;酯类物质如2-甲氨基-苯甲酸甲酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、十六烷酸乙酯等赋予陈皮蜂蜜酒特有的复杂果香和花香,使酒拥有更好的口感;萜烯类化合物在陈皮蜂蜜酒中是非常重要的香气成分,其对酒体风味有很大的作用,能体现出陈皮蜂蜜酒果香的特性。

2.4 陈皮蜂蜜酒理化及微生物指标分析

对陈皮蜂蜜酒理化及微生物指标进行检测,结果发现,其酒精度为10.60%vol,总酸含量(以酒石酸计)为4.35 g/L,可溶性固形物含量为9.50%;菌落总数为51 CFU/mL,大肠菌群未检出,其各项指标均符合QB/T 5475—2020《蜂蜜酒》要求[22]

3 结论

本研究以陈皮和蜂蜜为主要原料,通过单因素及响应面试验对陈皮蜂蜜酒的发酵工艺进行优化,确定了陈皮蜂蜜酒的最佳发酵工艺为:陈皮添加量比1.7%、初始可溶性固形物含量23%、酵母接种量0.11%、初始pH 4.0、发酵温度28 ℃。在此优化条件下酿造的陈皮蜂蜜酒的感官评分为92.24分;酒精度为10.60%vol,总酸含量(以酒石酸计)为4.35g/L,可溶性固形物含量为9.50%;菌落总数为51CFU/mL,大肠菌群未检出,其各项指标均符合QB/T 5475—2020《蜂蜜酒》要求。采用GC-MS/MS从陈皮蜂蜜酒中共检出17种挥发性风味成分,包括醇类6种、酯类8种、烯类3种,其中乙醇、D-柠檬烯、2-甲基丁醇、苯乙醇、2-甲氨基-苯甲酸甲酯的相对含量较高,为其主要香气物质。陈皮蜂蜜酒呈琥珀色,清澈透明,具有陈皮的清香和蜂蜜的蜜香,口感丰富,滋味醇厚,为陈皮蜂蜜的加工应用及为后续新产品的制造提供了参考依据。

参考文献:

[1]刘雯雯,韦婉,陈岩,等.陈皮产地溯源及鉴伪技术研究进展[J].食品科学,2024,45(8):19-28.

[2]梅振英,张荣菲,赵志敏,等.广陈皮化学成分与质量控制方法研究进展[J].中国中医药信息杂志,2020,27(7):136-140.

[3]YUE F,ZHANG F,QU Q,et al.Effects of ageing time on the properties of polysaccharide in tangerine peel and its bacterial community[J].Food Chem,2023,417:135812.

[4]冯巩,杨兰,蒋菁云,等.基于模糊数学感官评价法的陈皮六堡茶饮料的研制[J].饮料工业,2018,21(2):31-35.

[5]雷昌,朱玲风,朱丽君,等.陈皮复合固体饮料制备工艺及其对急性酒精性肝损伤小鼠的保护作用[J].食品与机械,2024,40(7):132-140.

[6]BRUDZYNSKI K, SJAARDA C P.Colloidal structure of honey and its influence on antibacterial activity[J].Compr Rev Food Sci Food Saf,2021,20(2):2063-2080.

[7] 朱文振,范营营,谢绍华,等.蜂蜜抗炎作用的研究进展[J].食品工业科技,2024,45(14):426-434.

[8]SILVA B,BILUCA F C,GONZAGA L V,et al.In vitro anti-inflammatory properties of honey flavonoids: A review[J].Food Res Int, 2021, 141:110086.

[9]张杰,游新侠,陈彦彦,等.响应面法优化发酵型黑米蜂蜜酒加工工艺[J].中国酿造,2021,40(7):221-226.

[10]涂世伟,陈泽敏,白卫东,等.柠檬蜂蜜酒发酵工艺优化及风味物质分析[J].中国酿造,2024,43(12):237-241.

[11]蒋昌勇,王毅,汪玲玲,等.酵母复配发酵对蜂蜜酒品质的影响[J].中国酿造,2024,43(9):164-169.

[12]毛海峰,刘毓超,王亮,等.枸杞蜂蜜酒的澄清及稳定性研究[J].酿酒,2020,47(2):80-84.

[13]陈娟,喻仕瑞,郑华艳,等.酱香蜂蜜酒发酵工艺优化及其品质分析[J].中国酿造,2024,43(4):231-238.

[14]李磊磊.枣花蜂蜜酒对小鼠健康和肝脏作用的初步研究[D].杭州:浙江大学,2021.

[15]杜刚,詹梦涛,马坚司毅,等.蜂蜜中酵母菌的分离鉴定及蜂蜜酒的研制[J].中国酿造,2020,39(7):78-82.

[16]郝凤娇,张立华.蜂蜜酒的发展历史及现状[J].现代农业科技,2020(17):213-215.

[17]郭楠楠,王璇,李晓,等.响应面法优化五味子蜂蜜酒发酵工艺[J].中国酿造,2023,43(2):182-188.

[18]梁玉浩,陈春霞,孔祥锦,等.低醇加香蜂蜜酒酿造工艺优化及其香气构成分析[J].食品与发酵科技,2024,60(3):64-75.

[19]陈玮玮,田虎,金娜,等.橡胶蜂蜜酒发酵工艺优化[J].食品工业,2024,45(3):4-8.

[20]时文青,张仁堂,刘光东,等.枣酒和其他果酒澄清净化及陈化技术研究进展[J].中国酿造,2022,41(11):1-6.

[21]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 15038—2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[S].北京:中国标准出版社,2006.

[22]中华人民共和国工业和信息化部.QB/T 5475—2020蜂蜜酒[S].北京:中国轻工业出版社,2020.

[23]中华人民共和国国家卫生健康委员会,国家质量监督检验检疫总局.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[S].北京:中国标准出版社,2023.

[24]中华人民共和国国家卫生健康委员会,国家质量监督检验检疫总局.GB 12456—2021 食品安全国家标准 食品中总酸的测定[S].北京:中国标准出版社,2021.

[25]中华人民共和国国家卫生健康委员会,国家市场监督管理总局.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[S].北京:中国标准出版社,2022.

[26]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.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[S].北京:中国标准出版社,2016.

[27]蒋永春,雷学俊,郑佳,等.温度胁迫下浓香型白酒酒醅理化性质、有机酸和挥发性风味物质的变化研究[J].酿酒科技,2024(3):40-46,52.

[28]陶树兴,徐珊,王婷婷,等.氮源种类及浓度对蜂蜜酒发酵和杂醇油含量的影响[J].食品工业科技,2010,31(7):157-161.

[29]陈涛涛,郝向帅,张一凡,等.石榴葡萄枸杞复合果酒发酵工艺优化及抗氧化活性分析[J].中国酿造,2024,43(10):205-210.

[30]魏昭,吴蕊,王权,等.美极梅奇酵母在发酵果酒中的应用研究进展[J].食品安全质量检测学报,2024,15(24):248-254.

[31]宋娟,康三江,张海燕,等.响应面法优化黑苹果发酵工艺及其抗氧化活性评价[J].中国酿造,2024,43(11):159-166.

Optimization of fermentation process for tangerine peel mead by response surface methodology

GUO Nannan,ZHANG Xinru,ZHANG Jie
(Zhengzhou Rapid Detection Technology of Food Safety Laboratory,Zhengzhou University of Science and Technology,Zhengzhou 450064,China)

Abstract:Using tangerine peel and honey as the main raw materials,the tangerine peel mead was prepared by fermentation with Saccharomyces cerevisiae LA-FR.Using sensory evaluation as the main evaluation index,the fermentation process of tangerine peel mead was optimized through single factor tests and response surface methodology.And the physicochemical indicators and volatile flavor components of tangerine peel mead were detected and analyzed by conventional detection methods and gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS).The results showed that the optimum fermentation process conditions for tangerine peel mead were as follows:tangerine peel addition 1.7%,initial soluble solid content 23%,yeast inoculum 0.11%,initial pH 4.0,and fermentation temperature 28 ℃.The tangerine peel mead brewed under these optimized conditions was amber in color,clear and transparent,with the fragrance of tangerine peel and honey,rich taste,and mellow flavor,and the sensory score was 92.24 points.The alcohol content was 10.60%vol,the total acid content(calculated as tartaric acid)was 4.35 g/L,and the soluble solids content was 9.50%.The total bacterial counts were 51 CFU/ml,no coliform bacteria were detected,and all indicators met the requirements of QB/T 5475-2020"Mead".A total of 17 major volatile flavor components were detected in tangerine peel mead, including 6 alcohols, 8 esters, and 3 alkenes.Among them, the ethanol(28.36%),D-limonene(18.8%),2-methylbutanol(16.22%)and phenylethanol(12.07%)had relatively high relative contents.

Key words:tangerine peel mead;response surface methodology;fermentation process;sensory score;physicochemical indicator;volatile flavor component

中图分类号TS262.7

文章编号:0254-5071(2025)06-0205-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.06.029

引文格式郭楠楠,张心茹,张杰.响应面法优化陈皮蜂蜜酒发酵工艺[J].中国酿造,2025,44(6):205-211.

收稿日期2024-12-10

修回日期:2025-04-11

基金项目河南省教育厅2024年大学生创新创业训练计划项目(202412746039);郑州科技学院2024年大学生创新创业训练计划项目(DC202439);河南省高等学校重点科研项目(25B550023)

作者简介郭楠楠(1986-),女,副教授,硕士,研究方向为食药物质的安全性及其在食品加工中的应用研究。