凯特杏属蔷薇科植物，大果型，果皮为橙黄色，具有结果早、适应性强、丰产性强等优点[1]。目前，凯特杏在我国陕西、四川等地都有较大面积的种植，其肉软多汁，口感酸甜，并且含有氨基酸、维生素、多酚以及类黄酮等营养物质，具有较高的抗氧化活性[2-3]。
杏的季节性较强，成熟期短，鲜果货架期集中在5～7月份。但因鲜果中水分含量较高，在贮藏过程易造成腐败现象，使得贮藏难度大，成本高，导致果农丰产不丰收，经济效益较低。基于此情况，目前杏果常被用于制作杏干果脯[4]、杏汁饮料[5]、杏酱以及杏仁制品等，但这些产品的附加值较低，不利于杏果精深加工市场的长远发展。近年来，我国果酒销量持续攀升，规模不断扩大，由于果酒在涉农产业中是最适合一、二、三产业联动的产业，可以有效解决“三农”问题、助力乡村振兴，因此根据杏的特点将其加工成杏酒具有潜在的市场前景。目前，基于杏果季节和地域的限制性，国内相关研究主要集中于不同品种杏的营养成分以及各种杏产品的加工工艺研究，而国外侧重于杏果护色及杏制品开发等，关于其发酵酿酒的相关研究都较少。
本研究在传统果酒酿造工艺的基础上，结合凯特杏的风味特性，选择最适的发酵菌种和发酵条件，通过优化其发酵温度、时间、杏浆与水体积比、初始糖度、酵母接种量等发酵条件，生产高品质特色杏酒。通过推广应用，不但可提高凯特杏的附加值，而且可促进当地的经济发展。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
凯特杏：于四川某基地采摘；D254酵母：法国LALVIN公司；安琪果酒酵母：安琪酵母股份有限公司；丹麦酵母（UVAFERM）：丹麦LALLEMAND公司；果胶酶（500 U/mg）：上海源叶生物科技有限公司；硅藻土（分析纯）：北京索莱宝科技有限公司；白砂糖（一级）：市售；偏重亚硫酸钾：法国SOFRALAB公司；碳酸氢钾（食品级）：上海源叶生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
JYZ-E3九阳原汁机：九阳股份有限公司；LB20T手持糖度计：成都格纳丝商贸有限公司；T6紫外分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；78HW-1恒温磁力搅拌器：金坛市医疗仪器厂；HWS-12恒温水浴锅：上海乔欣科学仪器有限公司；ME104E/02电子分析天平：托利多仪器有限公司；STARTER 2C pH计：奥豪斯仪器（常州）有限公司；6890N-5979B气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪：美国Agilent公司；GZ-250-HS11恒温恒湿箱：韶关市广智科技设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1 凯特杏酒发酵酿造工艺及操作要点
杏果破碎、打浆：选择成熟度较高、无腐烂霉变的杏果，清洗去核，破碎打浆后得杏浆，按一定的体积比加水，再加入60 mg/L偏重亚硫酸钾（SO2）。
酶解：根据杏浆的浓稠程度，加入果胶酶0.3～0.6 g/L，室温条件下酶解24 h。
成分调整：分别加入一定量的白砂糖、碳酸氢钾[6]，将杏浆的pH控制在3.5～4.0。
接种：称取一定量活性干酵母于20 mL 50 g/L糖水中，置于35 ℃水浴锅活化1 h。再将其接种至杏浆中进行发酵。
发酵、陈酿、下胶：在一定温度条件下发酵7 d后，静置过滤，去除酒脚和沉淀。然后密闭遮光，在20 ℃下陈酿15 d，再用0.5%硅藻土对陈酿后的酒液进行澄清处理，除去酒液中的胶体、蛋白质等成分，防止浑浊和沉淀形成[7]。
调配、精滤、装瓶：为使酒中各成分协调，酒体完整，需对糖度、酒精度、酸度进行调配。然后将杏酒精滤灭菌，装入消毒的空瓶中，加塞密封，得到成品杏酒。
1.3.2 凯特杏酒发酵工艺优化试验设计
（1）单因素试验
以感官品评、酒精度、总酸、还原糖为评价指标，分别考察酵母种类（法国D254酵母、丹麦酵母、安琪果酒酵母），发酵温度（15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃），杏浆与水体积比（1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1），初始糖度（16°Bx、18°Bx、20°Bx、22°Bx、24°Bx），酵母接种量（0.5g/L、1 g/L、1.5 g/L、2 g/L、2.5 g/L）对凯特杏酒发酵效果的影响，再利用SPSS 20.0软件分析各指标间的显著性差异，以确定最佳单因素水平。
（2）响应面优化试验
根据Box-Behnken响应面设计原理，通过各单因素试验对感官品评的显著性分析，选取料液比（A）、酵母接种量（B）、初始糖度（C）这3个影响较大的因素，以感官评分（Y）为指标，优化杏酒的发酵条件，试验因素及水平评价见表1。
表1 凯特杏酒发酵工艺优化Box-Behnken试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experiments for Kate apricot wine fermentation process optimization
1.3.3 测定方法
酒精度：采用分光光度计法测定发酵液中的乙醇体积分数[8]；总酸：NaOH滴定法[9]；还原糖：直接滴定法[9]。
风味物质检测：采用气相色谱质谱联用法。
样品处理：取10 mL杏酒样品于15 mL顶空瓶中，并加入1 g NaCl，置于恒温磁力搅拌器上。杏酒样品于45 ℃条件下预热10 min，将萃取头伸入顶空部分，于45 ℃吸附40 min后拔出，插入气相色谱进样口，于230 ℃热解吸3 min。
色谱条件：J&W 122-7062 DB-WAX毛细管柱（60 mm×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：起始温度35 ℃保持3 min，以6 ℃/min升至150 ℃，保持1 min，以12 ℃/min升温至230 ℃，保持3 min；进样器温度230 ℃；检测器温度230 ℃，无分流进样；载气：氦气（He），流速：1.0 mL/min。
质谱条件：电子电离（electron ionization，EI）源；电子能量70 eV；扫描质量范围：20～550 u；离子源温度230 ℃；接口温度230 ℃。
定性方法：主要是由气相色谱-质谱中美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）05质谱数据库、匹配度和保留时间对各个物质进行检索。选择匹配度＞80的物质作为有效的香气成分。
感官品评：根据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中葡萄酒的品评标准，参考文献中的杏酒品评标准[10]，组织5～10名品评人员，针对杏酒的色泽、澄清度、香气、滋味、典型性进行评价，然后取平均值为最终结果。杏酒感官质量评定标准具体见表2。
表2 凯特杏酒感官质量评定标准
Table 2 Sensory evaluation standards of Kate apricot wine
2 结果与分析
2.1 凯特杏酒发酵工艺优化单因素试验
2.1.1 发酵菌种对杏酒品质的影响
由于果酒的种类多样化，市场上没有杏酒发酵的专用酵母，本试验选择了三种国内外优质果酒酵母菌进行比较。在杏浆与水体积比为3∶1，初始糖度20°Bx，酵母接种量为1 g/L，发酵温度为25 ℃的条件下发酵8 d，结果见表3。
由表3可知，三种果酒酵母中D254酵母的发酵能力更强，对还原糖的利用更完全，发酵后杏酒的口感较好，酒体协调性更优，所以选择D254酵母作为发酵杏果的菌种。
表3 发酵菌种对凯特杏酒品质的影响
Table 3 Effect of fermentation strains on Kate apricot wine quality
2.1.2 发酵温度对杏酒品质的影响
图1 发酵温度对凯特杏酒品质的影响
Fig.1 Effect of fermentation temperature on Kate apricot wine quality
不同小写字母表示具有显著性差异（P＜0.05）。下同。
由图1可知，随着发酵温度的升高，总酸含量缓慢上升，酒精度和感官品评都先升后降。可能是因为发酵温度过高时，会使酵母代谢旺盛，造成早衰，从而发酵提前终止，导致产品酒精度较低、酒质粗糙；但发酵温度过低时，起酵难，会使发酵周期延长，增加投入成本[11]。综合考虑，在发酵温度为25 ℃时，杏酒的酒精度较高，且风味和口感最佳，感官品评较其他三个水平有显著性差异（P＜0.05），所以选择25 ℃为最佳发酵温度。
2.1.3 杏浆与水体积比对杏酒品质的影响
由图2可知，在料液比低时，杏浆稀释度高，总酸和酒精度都相对偏低，杏果的风味偏淡，口感单薄。随着料液比的增加，总酸含量显著上升（P＜0.05），酒精度先升后降，在料液比4∶1时达到最高，能够较完全地利用还原糖，同时感官品评最好。但料液比继续增加时，由于水的相对含量减少，不利于酵母生长繁殖，会抑制其发酵作用，酒精度反而下降[12]。因此选择杏浆与水体积比4∶1作为最佳料液比。
图2 杏浆与水体积比对凯特杏酒品质的影响
Fig.2 Effect of volume ratio of apricot pulp and water on Kate apricot wine quality
2.1.4 初始糖度对杏酒品质的影响
图3 初始糖度对凯特杏酒品质的影响
Fig.3 Effect of initial sugar concentration on Kate apricot wine quality
由图3可知，初始糖度对酒精度有着显著影响（P＜0.05），随着初始糖度的升高，酒精度持续上升，总酸含量先降后升，感官品评先升后降。原因在于在初始糖度较低时，没有足够的酒精与有机酸发生酯化反应，不利于风味物质的积累，导致杏酒酸高口感不佳[13]；初始糖度过高时，杏汁渗透压升高，会对酵母的繁殖和代谢产生一定的抑制作用。因此选择20°Bx的初始糖度，杏酒的酸甜适宜，口感最佳，同时还原糖含量最低，为4.88 g/L，酵母对其利用较完全。
2.1.5 酵母接种量对杏酒品质的影响
由图4可知，酵母接种量较低时，发酵不完全，发酵后杏酒的酒精度偏低，口感淡薄。随着酵母接种量逐渐增加，酒精度持续上升，在0.5～2.0 g/L间呈显著性差异（P＜0.05），当接种量为1.0 g/L时，杏酒的口感、风味最好，总酸含量较低，酒精度达到11.80%vol。当酵母接种量增加至2.5 g/L时，杏酒的酒精度和感官品评都有所下降，总酸含量上升，表明过多的酵母菌会增大酒精转化成其他物质的可能性，影响杏酒的口感。综合上述指标，选择1.0 g/L为最佳酵母接种量。
图4 酵母接种量对凯特杏酒品质的影响
Fig.4 Effect of yeast inoculum on Kate apricot wine quality
2.1.6 发酵时间对杏酒品质的影响
由图5可知，随着发酵时间的增加，还原糖含量逐渐降低，酒精度逐渐升高。在第7天时杏酒的酒精度就达到最高，还原糖也被利用地较完全。若继续延长发酵时间，不仅增加酿造成本，而且酒精将转化成其他风味物质，使酒精度下降，总酸含量上升，从而影响杏酒的风味和口感，因此选择7 d为最佳发酵时间。
图5 发酵时间对凯特杏酒品质的影响
Fig.5 Effect of fermentation time on Kate apricot wine quality
2.2 凯特杏酒发酵条件优化响应面试验
2.2.1 试验设计与方差分析
为了解各单因素对感官品评值的显著性差异，通过SPSS 20.0软件对各单因素分别进行ANOVA分析，然后选择影响最显著的3个因素进行响应面优化。结果表明，初始糖度、酵母接种量（P＜0.001）＞杏浆与水体积比（P=0.001）＞发酵温度（P=0.014）。由此选择料液比、酵母接种量和初始糖度为自变量，以感官品评为评价指标，进行3因素3水平试验的响应面试验。响应面试验结果见表4，用Design Expert 8.0软件对响应面结果进行方差分析，结果见表5。
表4 凯特杏酒发酵工艺优化响应面试验设计与结果
Table 4 Design and results of response surface methodology for fermentation process of Kate apricot wine optimization
根据表4试验数据，对自变量编码的A、B、C进行回归分析并建立模型，可以得到二次多项式回归方程：Y=82.90+3.00A+0.44B+0.56C+3.75AB+1.00AC+4.38BC-5.89A2-5.76B2-2.51C2
表5 回归模型方差分析
Table 5 Variance analysis of regression model
注：“**”表示对结果影响极显著（P＜0.01）。
由表5可知，模型P值＜0.01，说明该模型的回归方程是极显著的，在统计学上有意义。失拟项P值为0.998 0＞0.05，说明失拟项不显著，无失拟因素存在。模型决定系数R2为98.71%＞85%，说明模型的拟合程度较好，可用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析和预测[14]。
从F值的大小可以得到各因素对杏酒感官品评影响的顺序为：A（料液比）＞C（初始糖度）＞B（酵母接种量），其中一次项A对杏酒感官品评的影响极显著（P＜0.000 1），B、C影响不显著（P＞0.05）；交互项AB、BC对杏酒感官品评的影响极显著（P＜0.000 1），AC影响不显著（P＞0.05）；二次项A2、B2、C2均对杏酒感官品评的影响极显著（P＜0.01）。由此表明各个试验因子与响应值之间的关系不是简单的线性关系。
2.2.2 因素间的交互影响
根据多元线性回归方程，运用Design Expert 8.0软件对试验结果进行响应面分析，结果见图6。
由图6可知，B（酵母接种量）和C（初始糖度）的交互效应比A（杏浆与水体积比）和B（酵母接种量）的交互效应对杏酒感官品评的影响更大，表现为三维图中曲线陡峭，所以在试验中，适当调整酵母接种量和初始糖度，有利于优化杏酒的风味口感。
通过响应面法分析得出最佳发酵条件：杏浆与水体积比4.42∶1、酵母接种量1.19 g/L、初始糖浓度21.03 °Bx，预测感官评分为83.75分。考虑到试验的可操作性和可行性，确定最优发酵工艺为：杏浆与水体积比4.4∶10、酵母接种量1.2 g/L、初始糖度21°Bx。在此条件下进行3次重复试验，试验结果取其平均值，得出此工艺条件下杏酒中酒精度为12.27%vol，还原糖含量为5.12 g/L，总酸为8.87 g/L，经20个人感官品评的平均分为85.45分，相对误差为1.99%，与模型预测的理论值83.75分大致符合，表明用响应面法对杏酒的发酵条件的优化是可行的。
图6 杏浆与水体积比、酵母接种量、初始糖度交互作用对凯特杏酒感官品评的影响
Fig.6 Effect of volume ratio of apricot pulp and water,yeast inoculum and initial sugar concentration on sensory evaluation of Kate apricot wine
2.3 最佳发酵条件下的杏酒的风味物质分析
本试验探究了杏酒在最佳发酵条件下主要风味物质的变化，结果见表6。由表6可知，经检测分析在杏酒中共有28种挥发性物，主要包括了醇类、酯类、醛类、酸类、烷烃类，共计五类风味物质。其中醇类10种，酯类9种，酸类3种，烷烃类2种，醛类1种，其他类3种。
在果酒中醇类化合物是很丰富的风味物质，它既可作为芳香成分，又可呈味。由表6可知，在杏酒的五类化合物中，醇类化合物的含量最高，占总风味物质（除乙醇外）的60.62%左右。其中含量最高的三种醇为异戊醇＞异丁醇＞苯乙醇，是酒精发酵酵母代谢的产物。当异戊醇（溶剂味、酒精味、指甲油味）[15]、苯乙醇（花香味）等高级醇与果酒中的酸、酯含量配比恰当时，有助于酒的呈香，当体积分数过高时会产生刺激性气味，则会影响果酒品质[16]。而另一些醇，如正己醇、芳樟醇、正辛醇、正壬醇、香叶醇等是属于萜烯类化合物，多来源于果实[17]，其中芳樟醇具有铃兰香气，与果实的花香有关，是杏果中重要的特征香气[7]。
酯类化合物在杏酒共检测出9种，占27.31%左右。其中含量最高的三种酯分别为：乙酸乙酯（醚香、果香）＞辛酸乙酯（蜡香、橙子果香、玫瑰花香）[18]＞癸酸乙酯（果香、酒香），根据不同物质的香味阈值，每个物质对杏酒香气的贡献有所差异，但酯类化合物阈值普遍偏低，容易被品出，所以它们对杏酒的风味以及酒体品质的优劣都有重要的作用。
表6 凯特杏酒中主要挥发性风味成分
Table 6 Main volatile flavor components in Kate apricot wine
在杏酒的其他风味物质中，酸类物质主要来源于酒精发酵，其含量取决于发酵条件、营养物质含量和酵母的使用[19]，杏酒中酸类物质含量最高的是乙酸，其余是辛酸和正癸酸，它们可以修饰果酒的滋味和口感，有利于形成瓶贮酒香[20]。乙醛则是生成乙醇的中间产物之一，是在蒸馏酒或微生物导致的氧化中被发现的[21]，当其未超过125 mg/L时，能给酒体中带来怡人的果香：当其超过了125 mg/L时，会产生不愉快的刺激性气味[22]。
3 结论
本研究通过单因素试验及响应面法优化，确定凯特杏酒最佳发酵条件为：发酵菌种D254酵母、发酵温度25 ℃、杏浆与水体积比4.4∶1.0（V/V）、酵母接种量1.2 g/L、初始糖度21°Bx、发酵时间7 d。在此优化条件下发酵的杏酒酒精度为12.27%vol，还原糖含量为5.12 g/L，总酸含量为8.87 g/L，感官评分为85.45分，与预测感官评分83.75分基本吻合。将在此条件下的杏酒进行风味物质检测分析，发现其含有包括醇类、醛类、酸类、酯类在内的28种主要风味物质。
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