百香果（Passiflora edulis）又名西番莲、巴西果、鸡蛋果，是一种原产于南美洲的西番莲科、西番莲属的热带多年生木质藤本植物[1-2]。我国自1913年将其引进以来，已经在福建、广东、广西、台湾等热带、亚热带省份广泛种植[2-3]。百香果具有浓郁的热带水果香气风味，果肉果汁富含维生素、有机酸、氨基酸等营养成分，果皮和种子富含膳食纤维、类黄酮、不饱和脂肪酸等功能性成分[4-6]，不但适宜鲜食，也非常具有加工价值。但根据研究报道显示，由于百香果出汁率低，无论是单一百香果酒或是百香果与其他原料混合酿造的复合果酒，均采用的是将百香果去壳取汁发酵的工艺[7-10]，这不但工序繁杂，而且果皮中的功能性成分也随之损失。因此，开展百香果带壳酿造的尝试，对于百香果的加工技术创新具有重要的意义。
甘蔗是酿酒及酒精工业的重要原料，目前甘蔗除了制糖外主要用于生产燃料酒精[11]，此外，在古巴、牙买加、巴西等地用甘蔗发酵生产的朗姆酒闻名世界[12]。在我国，由于包含习惯及传统的原因，甘蔗酿酒的研究工作相对较少[13-14]。尽管如此，由于甘蔗原料的廉价优势以及甘蔗果酒具有较好的品质特性，在国内特别是我国甘蔗优势产区广西开发特色甘蔗果酒产品，仍具有较好的应用前景。
鉴于百香果风味物质丰富，但出汁率低且果汁低糖高酸；而甘蔗汁风味较为平淡，但含有充足的糖分可供发酵。将两者进行复配可以形成优势互补，且广西是百香果和甘蔗的主产区，开展此研究具有较好的应用前景。因此，本研究通过采用单因素优化和多因素正交组合优化的方法对百香果生物发酵法破壳、百香果带壳与甘蔗汁混合进行酒精发酵的工艺进行优化，以期得到保留更多百香果功能性成分、品质优良的果酒产品，为促进百香果及甘蔗的精深加工提供新的技术路线。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
百香果（紫香一号）：广西北流；甘蔗（桂糖49号）：广西南宁；安琪牌甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；果酒酵母（71B型酵母）：法国Lalvin公司；果胶酶（58 000 U/g）：法国Lallemand公司；白砂糖（食品级）：南宁中华路批发市场；其余试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
YF-T80甘蔗榨汁机：广州市艾拓机电制造有限公司；PAL-BXIACID2手持式糖酸度计：日本ATAGO公司；PHB-4便携式pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；UV-2600紫外可见分光光度计：日本岛津公司；H1650R台式高速冷冻离心机：长沙湘仪离心机仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 百香果甘蔗复合果酒加工工艺流程及操作要点
操作要点：
百香果的选择：选取充分成熟、香气浓郁、含糖量高、果皮呈深紫色、完整且无显著病虫害的果实。
甘蔗的选择：选择成熟度好、含糖量高、无霉变及病虫害的甘蔗为原料，经过清洗后压榨为甘蔗汁。
发酵破壳：将酒曲菌粉用新鲜的甘蔗汁配制成10%的菌悬液。将百香果装入不锈钢发酵桶后，将酒曲悬浮液均匀喷洒于果实上，于28℃条件下培养，以桶中90%以上百香果出现果壳脆化流汁终止发酵。通过外力适当挤压桶内堆积的百香果，使其外壳破裂，以便后续发酵。
甘蔗汁的调配：完整百香果所能提供的果汁较少，且果汁含糖量较低，新榨甘蔗汁也无法提供酒精发酵的足够糖量，因此，需要向甘蔗汁中添加蔗糖调节初始糖度为25%～40%。
主发酵：按不同料液比向发酵桶中补入调配好的甘蔗汁，需确保液面没过百香果皮渣。根据桶内料液总体积，按50 mg/L加入果胶酶，再按0.1 g干酵母/L的接种量称取活性干酵母，按使用说明活化后接种到发酵桶中，按试验要求在选定发酵温度，在恒温条件下进行主发酵，每天搅拌2次，按试验要求，选取发酵周期为7～12 d。
后发酵：为确保酒体中的可发酵性糖充分转化为酒精，在主发酵结束后，将与皮渣分离的上清酒体转至另一不锈钢发酵罐中，于15℃满罐静置进行后发酵20 d，以酒体中总糖含量＜45 g/L且不再下降为发酵终点。
澄清及陈酿：后发酵结束后，按1 g/L的量向酒体中加入皂土，于5℃静置澄清40 d，转罐去除罐底残留物，上清酒液于16℃满罐陈酿90 d，即得百香果甘蔗复合果酒。
1.3.2 酒曲发酵破壳的时间优化
将酒曲菌粉用新鲜的甘蔗汁配制成10%的菌悬液。将百香果装入不锈钢发酵桶后，将酒曲悬浮液均匀喷洒于果实上，于28℃条件下培养，每隔24 h检查百香果果壳脆化并流汁的比例，优化酒曲发酵破壳的时间。
1.3.3 酿造工艺优化单因素试验
百香果和甘蔗汁配比的确定：将发酵破壳的百香果和调配好的甘蔗汁分别按不同的料液比（1∶2、1∶3、1∶4、1∶5（g∶mL）），调节混合醪液的初始含糖量为25%，于24℃混合浸渍发酵10 d后去除皮渣，测定发酵液酒精度并进行感官评分。
初始含糖量的确定：将百香果和甘蔗汁按最适比例调配好后，分别调整初始含糖量为20%、25%、30%、35%、40%，按0.2 g/L接种干酵母，于20℃发酵7 d，测定发酵液酒精度并进行感官评分。
发酵温度的确定：将百香果和甘蔗汁按最适比例调配好后，分别调整初始含糖量为30%，按0.2 g/L接种酵母，分别于15℃、18℃、21℃、24℃、27℃发酵7 d，测定发酵液酒精度并进行感官评分。
发酵时间的确定：将百香果和甘蔗汁按最适比例调配好后，分别调整初始含糖量为30%，按0.2 g/L接种酵母，于20 ℃条件下分别发酵5 d、7 d、9 d、11 d、13 d后去除皮渣，测定发酵液酒精度并进行感官评分。
1.3.4 酿造工艺优化正交试验
根据单因素试验结果，固定百香果和甘蔗汁配比为1∶3（g∶mL），对初始含糖量（A）、发酵温度（B）和发酵时间（C）进行3因素3水平正交试验，以酒精度及感官评分为评价指标，优化百香果甘蔗复合果酒发酵工艺条件，正交试验因素与水平见表1。
表1 百香果甘蔗复合果酒发酵工艺优化正交试验因素与水平
Table1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation process optimization of passion fruit-sugarcane compound wine
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1.3.5 产品品质分析
（1）感官指标
参考已有复合果酒的评价标准[15]，修改制定了适合于本研究的成品酒质量评分标准，具体感官评价标准见表2。由10人品评，对酒体的外观、香气、滋味和典型性进行综合评分，满分100分，取总分的平均值为果酒样品的综合得分。
表2 百香果甘蔗复合果酒感官质量评分标准
Table2 Sensory evaluation standards of passion fruit-sugarcane compound wine
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（2）理化指标
酒精度采用GB 5009.225—2016《酒中乙醇浓度的测定》中的酒精计法；总糖及还原糖含量分别采用国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的菲林试剂法；总固形物含量：采用手持式糖度计检测。
（3）微生物指标
微生物指标参照GB4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》的方法测定细菌菌落总数、大肠杆菌及致病菌。
2 结果与分析
2.1 酒曲发酵破壳的时间优化
图1 发酵时间对百香果破壳率的影响
Fig.1 Effect of fermentation time on breaking rate of passion fruit
本研究通过接种酒曲，利用其中的曲霉、根霉等丝状真菌的生长特性和强大的果胶酶、纤维素酶等酶系[16-19]的作用，使百香果的果壳破裂，果汁流出进而实现带壳发酵。酒曲发酵破壳的时间优化结果见图1。由图1可知，接种酒曲后发酵时间与破壳率成正相关，当发酵时间达到5 d时，破壳率达到90%以上，适宜用于后续主发酵。因此，发酵时间5 d为宜。
2.2 发酵工艺优化单因素试验
2.2.1 百香果与甘蔗汁的配比对酒体品质的影响
发酵破壳的百香果和调配好的甘蔗汁配比对酒体感官评分的影响结果如表3所示。由表3可知，过高的百香果比例会引起酒体百香果香气过于浓烈、尖酸味过于突出、酒体协调性和口感较差等问题；而甘蔗汁比例过高则会造成酒体的百香果香气变淡、酒体典型性弱化等问题。综合考虑，选定百香果与甘蔗汁的最适料液比为1∶3（g∶mL）。
表3 百香果与甘蔗汁料液比对酒体感官评分的影响
Table3 Effect of passion fruit to sugarcane juice ratio on sensory evaluation of wine
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2.2.2 初始含糖量对酒体品质的影响
不同初始糖含量对百香果甘蔗复合果酒品质的影响结果见图2。由图2可知，当初始含糖量在20%～35%时，酒精度随初始含糖量增加而增加；当初始含糖量为35%时，酒精度达到14.7%vol的最高值；初始含糖量＞35%之后，酒精度随之下降。当初始含糖量为20%～30%时，酒体感官评分随初始含糖量增加而增加；当初始含糖量为30%时，酒精度为13.6%vol，感官评分达到最高78分；当初始含糖量＞30%之后，感官评分有所下降。综合酒精含量和感官评分，初始含糖量30%为宜。
图2 不同初始含糖量对百香果甘蔗复合果酒品质的影响
Fig.2 Effect of different initial sugar content on the quality of passion fruit-sugarcane compound wine
2.2.3发酵温度对酒体品质的影响
过高的发酵温度会造成酵母早衰，还可能产生过多的高级醇、有机酸等副产物，进而破坏酒的品质。但过低的发酵温度又会抑制酵母生长，容易引发发酵中止[20]。由图3可知，酒体酒精度随发酵温度在15～24℃范围内提高而逐渐升高，当发酵温度达到24℃时，酒精度达到最高值13.8%vol，继续提高发酵温度酒精度反而有所下降；酒体口感随发酵温度在15～18℃范围内提高而逐渐升高，当发酵温度为18℃时，酒体感官评分达到最高值77分，酒精度为13.0%vol，继续提高发酵温度，酒体感官评分有所下降；综合酒精含量和感官评分，发酵温度18℃为宜。
图3 不同发酵温度对百香果甘蔗复合果酒品质的影响
Fig.3 Effect of different fermentation temperature on the quality of passion fruit-sugarcane compound wine
2.2.4 发酵时间对酒体品质的影响
适宜的发酵时间能够确保发酵过程完全以及果酒原料中的风味物质充分浸渍溶出。过长的发酵时间，可能导致原料中不良风味物质的溶出、酵母自溶、代谢副产物增加等问题，影响酒体品质。由图4可知，酒体酒精度随发酵时间在5～9 d范围内增加而逐渐升高，在发酵时间＞9 d后增加趋缓，当发酵至13 d时，酒精度达到最高值13.8%vol；酒体口感随发酵时间在5～13 d范围内增加而先升后降，当发酵至7 d时，酒体感官评分达到最高值76分，当发酵时间＞7 d后，酒体感官评分有所下降。综合酒精度和感官评分，发酵时间以9 d为宜。
图4 不同发酵时间对百香果甘蔗复合果酒品质的影响
Fig.4 Effect of different fermentation time on the quality of passion fruit-sugarcane compound wine
2.3 发酵工艺优化正交试验
根据单因素试验结果，对初始含糖量（A）、发酵温度（B）和发酵时间（C）进行3因素3水平正交试验，以酒精度及感官评分为评价指标，优化百香果甘蔗复合果酒发酵工艺条件，正交试验结果与分析见表4。
表4 百香果甘蔗复合果酒酿造工艺优化正交试验结果与分析
Table4 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation process optimization of passion fruit-sugarcane compound wine
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由表4可知，对酒精度的影响主次顺序为发酵温度＞初始含糖量＞发酵时间，对酒体感官品质的影响主次顺序为初始含糖量＞发酵温度＞发酵时间。以酒精度为评价指标最优发酵工艺条件组合为A3B3C3，即初始含糖量32.5%，发酵温度24℃，发酵时间11 d；而以感官评分为评价指标最优组合为A3B3C2，即初始含糖量32.5%，发酵温度24℃，发酵时间9 d。以感官评分最优组合A3B3C2条件进行3次验证试验，酒体酒精度达到14.1%vol，感官评分达到79分。
以酒体酒精度和感官评分为评价指标的方差分析结果分别见表5、表6。由表5、表6可知，在选定试验条件下，原料初始含糖量和发酵温度对酒体酒精度影响显著（P＜0.05），但对感官品质影响不显著（P＞0.05），而发酵时间对于酒精度及感官品质影响均不显著（P＞0.05）。
表5 基于酒精度的正交试验结果方差分析
Table5 Variance analysis of orthogonal experiments based on alcohol contents
注：“*”表示对结果影响显著（P＜0.05）。下同。
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表6 基于感官评分的正交试验结果方差分析
Table6 Variance analysis of orthogonal experiments based on sensory evaluation
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2.4 百香果甘蔗复合果酒质量指标
2.4.1 感官评价
百香果甘蔗复合果酒酒体色泽呈玫瑰红色或桃红色，澄清透亮，具有典型的百香果浓郁香气和甘蔗汁的清香风味，口感酸甜协调，清爽适口，回味愉悦，无后苦及异味。
2.4.2 理化指标
由表7可知，百香果甘蔗复合果酒理化指标达到GB/T 15037—2006《葡萄酒》国家标准的要求。
表7 百香果甘蔗复合果酒理化指标
Table7 Physical and chemical indicators of passion fruit-sugarcane compound wine
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2.4.3 微生物指标
百香果甘蔗复合果酒细菌总数＜20 CFU/mL，大肠菌群＜3 MPN/100 mL，致病菌未检出符合相关国家标准。
3 结论
通过正交试验，确定了带壳百香果与甘蔗汁混合发酵生产复合果酒的工艺路线，优化得到最佳的发酵工艺条件为在发酵温度28℃条件下接种酒曲发酵5 d完成百香果破壳，百香果与甘蔗汁配比1∶3（g∶mL），调节初始含糖量至32.5%，酵母接种量为0.02%，在24℃发酵9 d完成主发酵。在此优化条件下，所得复合果酒感官评分为79分，酒精度达到14.1%vol，色泽呈玫瑰红色或桃红色，澄清透亮，具有典型的百香果浓郁香气和甘蔗汁的清香风味，口感酸甜协调，清爽适口，回味愉悦，无后苦及异味。
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