火龙果（Hylocereus undatus）又名青龙果、红龙果，是仙人掌科的三角柱属植物量天尺的果实。该果实清甜而不腻，富含多酚、花青素、黄酮、维生素、甜菜红素和多种矿物质元素[1-2]，具有抗氧化[3-4]、降血压[5]、防止动脉硬化[6-7]、美白减肥[8-10]等功效。酥梨为蔷薇科梨属果树的果实，甘甜多汁，糖含量约13%，富含维生素、矿物质以及人体必需的氨基酸，具有润喉化痰、生津止咳及祛火解暑的功效[11-13]。
目前，国内市场对复合果酒的需求逐年上升，新型口味及多种水果酿造的复合果酒越来越受到消费者的青睐[14-16]。其中对火龙果复合果酒的研究基本聚焦于酵母优选、发酵工艺优化和发酵醪液后处理的优化。伍嘉钰等[17]选用灵芝和红心火龙果为原料，通过单因素试验，得到其最佳制造条件为含糖量25%，发酵温度27 ℃，酒石酸添加量0.512 0 g/L，灵芝用量620 g/kg。潘俊等[18]以红心火龙果和水蜜桃为原料，选用BR2为酿酒酵母，通过单因素试验和正交试验，得到其最佳发酵工艺参数组合为发酵时间19 ℃，初始糖度22%，酵母接种量0.320 g/L。从果酒酿造的工艺研究角度考虑，以火龙果酥梨发酵而成的复合酒有利于其营养成分的保持，避免因腐败变质等原因导致其营养成分的破坏，并且酥梨前味甘甜果汁清澈，火龙果后味浓郁果汁鲜红，二者在色泽、滋味方面形成一定的互补。但是，目前国内对火龙果酥梨复合酒酿造工艺鲜有报道。本研究以火龙果、酥梨为原料制备火龙果酥梨复合酒，采用单因素试验和响应面试验优化火龙果酥梨复合酒的酿造工艺，发酵出营养价值高、口感佳、可满足广大消费者多样化需求的复合酒，丰富了市场上果酒的种类，同时也减少了因难贮藏、难保鲜导致新鲜水果腐败造成的食物浪费。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
红心火龙果、酥梨、白砂糖：市售；葡萄酒·果酒专用酵母RW：安琪酵母股份有限公司；果胶酶（酶活30 000 U/g）：河南万邦实业有限公司；碳酸氢钠、柠檬酸（均为分析纯）：天津市申泰化学试剂有限公司；抗坏血酸、无水亚硫酸钠（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
MJ-BL25B2型榨汁机：美的集团有限公司；YXQ-LS-50SⅡ型蒸汽灭菌器：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；ATC-20E型糖度折射仪：上海淋誉贸易有限公司；HH-3A型恒温水浴锅：金坛市城西腾辉实验仪器厂；MP523-01型pH计：上海三信仪表厂；FA224型电子天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；BK8480型酒精计：河北省武强县红星仪表厂。
1.3 方法
1.3.1 火龙果酥梨复合果酒发酵工艺流程[19]火龙果、酥梨→清洗、去皮→榨汁、护色、酶解→调整糖度及pH→发酵→分离澄清→巴氏灭菌→火龙果酥梨复合果酒
1.3.2 操作要点
预处理：将火龙果、酥梨洗净，去皮、去酥梨核、切块，加入0.2%的抗坏血酸对果汁进行护色，榨取火龙果汁和酥梨汁。
酶解：在火龙果、酥梨复合果汁中加入0.4%果胶酶，42 ℃条件下酶解3 h，酶解后将果浆迅速加热至95 ℃保持5 min，灭酶[20]。
糖酸度调整：添加蔗糖将糖度调至24%，添加柠檬酸钠或碳酸氢钠将pH调至4.0[21]。
酵母活化：称取1 g RW干酵母粉，加入10 mL含4%葡萄糖的无菌水中，混匀，置于38 ℃培养箱中每10 min振荡一次，共培养30 min，制得酵母活化液[22]。
发酵：将火龙果汁和酥梨汁按一定比例混合均匀，接入活化后的酵母发酵液在25 ℃下进行发酵，发酵周期为7～15 d。期间每隔12 h测一次糖度和酒精度。当糖度变化很小或者酒精度不再增加时即可结束发酵。
澄清、灭菌：发酵完毕后，用400目滤网过滤去掉果渣，装入灭菌的容器中密封，对醪液进行降酸处理后对复合酒采用70 ℃巴氏灭菌30 min[23]，冷却后加入白砂糖、柠檬酸调整风味，得到火龙果酥梨复合果酒成品。
1.3.3 酿造工艺优化单因素试验
在火龙果汁与酥梨汁体积比为1∶1、初始糖度20%、酵母接种量2%和初始pH值3.4的基础条件下，以酒精度和感官评分为指标，分别考察酵母接种量（1%、2%、3%、4%、5%），初始pH值（3.2、3.4、3.6、3.8、4.0），火龙果汁与酥梨汁体积比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3），初始糖度（18%、20%、22%、24%、26%）对复合酒品质的影响。
1.3.4 酿造工艺优化响应面试验
在单因素试验的基础上，选择初始糖度（A）、酵母接种量（B）和初始pH值（C）3个因素为评价因素，以酒精度（Y1）和感官评分（Y2）作为响应值，采用3因素3水平的响应面试验，对酿造工艺条件进行优化，响应面试验设计因素与水平见表1。
表1 酿造工艺优化响应面试验设计因素与水平
Table 1 Factors and levels of response surface experiments design for brewing process optimization
1.3.5 感官评价[24-25]
选取10名具有一定复合酒品尝经验的人员，对火龙果酥梨复合酒的外观、香气、滋味和风味4个方面进行感官评价，满分40分。感官评价标准见表2，最后对得分进行加权平均计算。
表2 火龙果酥梨复合酒感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation standards of dragon fruit and pear compound wine
1.3.6 酒精度的测定
参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的酒精计法测定[26]。
1.3.7 数据分析采用Origin 8.5绘图及处理数据，Design-Expert 8.0.6软件进行响应面试验设计和数据分析。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 酵母接种量对复合酒品质的影响
由图1可知，随着酵母接种量在1%～5%范围内的增加，酒精度和感官评分均呈先升高后下降的趋势。当酵母接种量为1%～3%时，酒精度和感官评分随之增加；当酵母接种量为3%时，酒精度和感官评分均最高，分别为（9.6±0.08）%vol和（30.05±0.36）分。此时复合酒澄清透明，酒体细腻，具有典型性。当酵母接种量＞3%之后，酒精度和感官评分随之下降。接种量过低时，果汁中的还原糖未被充分利用，合成酒精较少，口感变差。接种量过高时，酵母菌会消耗发酵液中的氧气，导致溶氧降低，抑制了酵母菌的繁殖，影响酒精的合成及复合酒的协调性。因此，最适酵母接种量为3%。
图1 酵母接种量对复合酒品质的影响
Fig.1 Effect of yeast inoculum on the quality of the compound wine
2.1.2 初始pH值对复合酒品质的影响
由图2可知，随着初始pH值在3.2～4.0范围内的增加，酒精度和感官评分均呈先升高后下降的趋势。当初始pH值为3.2～3.6时，酒精度和感官评分随之增加；当初始pH值为3.6时，酵母菌生长代谢状态最佳，利于酒精发酵，酒香浓郁，酒精度和感官评分均达到最高，分别为（10±0.11）%vol和（24.6±0.28）分；当初始pH值＞3.6之后，酒精度和感官评分随之下降。初始pH值过低时，可能会产生不可溶的钾盐等杂质，较高的酸度也会抑制酵母菌的生长，合成酒精较少，且影响复合酒风味物质的生成。初始pH值过高时，复合酒易感染杂菌，抑制酵母菌的正常生长代谢，导致酒精度和感官评分均降低。因此，最适初始pH值为3.6。
图2 初始pH值对复合酒品质的影响
Fig.2 Effect of initial pH on the quality of the compound wine
2.1.3 火龙果汁与酥梨汁体积比对复合酒品质的影响
由图3可知，当火龙果汁与酥梨汁体积比从3∶1改变至2∶1时，酒精度和感官评分随之增加；当火龙果汁与酥梨汁体积比为2∶1时，酒精度和感官评分均最高，分别为（8.0±0.11）%vol和（29.75±0.25）分，此时复合酒澄清透明，香气怡人；当火龙果汁与酥梨汁体积比从2∶1改变至1∶2时，酒精度和感官评分随之下降；随着火龙果汁与酥梨汁体积比的继续减小至1∶3，酒精度轻微上升，但是总体变化不大，维持在7.5%vol～8.0%vol之间，分析其主要与发酵的初始糖度有关；而感官评分却持续降低，因酥梨汁占比较大时复合酒色泽较浅，酒体果香较弱，典型性不明确。因此，选定最适的火龙果汁与酥梨汁体积比为2∶1。
图3 火龙果汁与酥梨汁体积比对复合酒品质的影响
Fig.3 Effect of volume ratio of dragon fruit juice and pear juice on the quality of the compound wine
2.1.4 初始糖度对复合酒品质的影响
由图4可知，随着初始糖度在18%～26%范围内的增加，酒精度随之增高，感官评分则呈先增高后降低的趋势。当初始糖度为24%，感官评分最高，为（27.25±0.33）分，酒精度较高，为（9.8±0.14）%vol；当初始糖度＞24%之后，感官评分有所下降，酒精度稍有增加，这是因为随着初始糖度的升高，糖分增多，酵母菌繁殖增快，从而产生更多的酒精，酒香浓郁。当初始糖度过大，可能达到酵母菌的耐受上限，对其繁殖产生一定的抑制作用，酒精度增幅不明显，因复合酒口感偏甜，导致感官评分降低。因此，最适初始糖度为24%。
图4 初始糖度对复合酒品质的影响
Fig.4 Effect of initial sugar contents on the quality of the compound wine
2.2 响应面分析试验优化与结果分析
2.2.1 响应面设计及结果
在单因素试验基础上，固定火龙果汁与酥梨汁体积比为2∶1，选择初始糖度（A）、酵母接种量（B）、初始pH值（C）为自变量，以酒精度（Y1）和感官评分（Y2）作为响应值，响应面试验设计与结果见表3，方差分析见表4。
利用Design-Expert 8.0.6软件对表3中数据整理分析，得到火龙果酥梨复合酒酒精度（Y1）和感官评分（Y2）对应酿造工艺条件中初始糖度（A）、酵母接种量（B）和初始pH值（C）的回归方程为：
表3 酿造工艺优化响应面试验设计与结果
Table 3 Design and results of response surface experiments for brewing process optimization
2.2.2 方差分析
从方差分析结果表4可知，以响应面法建立的2个二次回归模型均差异极显著（P＜0.001），且失拟项均不显著（P＞0.05），说明模型与实际实验的拟合效果相近，能够较好的反映酒精度和感官评分与各因素之间的关系。两个模型的决定系数R2与校正决定系数R2Adj均接近（见表4），说明该模型在可允许接受范围内；以酒精度为响应值时，一次项B、交互项AB和BC对结果有显著影响（P＜0.05），一次项A和C对结果有极显著影响（P＜0.01），A2、B2和C2对结果有高度显著影响（P＜0.001）。通过F检验得到各因子贡献率为初始pH值（C）＞初始糖度（A）＞酵母接种量（B）；以感官评分为响应值时，一次项B和交互项AC对结果有显著影响（P＜0.05），一次项C对结果有极显著影响（P＜0.01），一次项A、二次项A2、B2、C2对结果有高度显著影响（P＜0.001），通过F检验得到因子贡献率为初始糖度（A）＞初始pH值（C）＞酵母接种量（B）。
表4 回归模型方差分析
Table 4 Variance analysis of regression model
注：“*”表示对结果影响显著（P＜0.05）；“**”表示对结果影响极显著（P＜0.01）；“***”表示对结果影响高度显著（P＜0.001）。
2.2.3 因素间交互作用分析
从响应面图的变化趋势可以反映出各个因素之间的交互作用对火龙果酥梨复合酒酒精度和感官评分的影响。曲面坡度平缓说明各因素对酒精度和感官评分影响程度低，曲面坡度陡峭说明各因素对酒精度和感官评分影响程度高[27]。由图5可知，在Y1模型中，AB和BC交互形成的曲面坡度较大，说明其对酒精度的影响较大，AB和BC交互形成的等高线近似椭圆形说明交互作用较显著；在Y2模型中，AC交互形成的曲面坡度较大，说明对感官评分的影响较大，等高线近似椭圆形说明交互作用较显著。
图5 初始糖度、酵母接种量、初始pH值交互作用对火龙果酥梨复合酒酒精度和感官评分影响的响应面及等高线
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 验证试验
通过Design-Expert 8.0.6软件对试验得到的数据进行分析处理，综合考虑酒精度和感官评分两个响应值，优化出火龙果酥梨复合酒最佳酿造工艺条件为：初始糖度24.5%、酵母接种量3%和初始pH值3.6，在此工艺条件下酒精度预测为10.4%vol，感官评分为32.12分，软件分析出该条件下优化两个响应值的合意度（desirability）为0.951，优化满意度较高。在优化的工艺条件下进行3次平行试验，测得发酵后的复合果酒酒精度为（10.2±0.3）%vol，感官评分为（31.25±0.75）分。经验证，试验结果与理论预测值十分接近，表明该模型对优化复合果酒发酵工艺是可行的。
3 结论
通过响应面设计优化了火龙果酥梨复合酒的酿造工艺条件，得出最佳酿造条件为：酵母接种量3%、初始pH值3.6和初始糖度24.5%。在此发酵条件下，所得火龙果酥梨复合酒酒精度为10.2%vol，感官评分为31.25分，醇厚柔顺，香气浓郁纯正，风味良好，营养丰富。为其今后的生产应用提供了一定的参考价值。
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