刺梨桂花酒发酵工艺优化

张小勤,陈晓益,李 东*,安焱林,蒋思峡,张 丰

(茅台学院 食品科学与工程系,贵州 遵义 564507)

摘 要:以刺梨原汁和干桂花为主要原料酿造刺梨桂花酒,分析酵母接种量、糖渍桂花添加量、发酵温度、发酵时间对刺梨桂花酒酒精度、感官评分、总酸、总酯的影响,通过单因素和响应面试验对刺梨桂花酒发酵工艺进行优化。结果表明,酿造刺梨桂花酒的最佳工艺条件为酵母接种量0.5%,糖渍桂花添加量2.8%,发酵温度24 ℃,发酵时间5 d。在此优化条件下,刺梨桂花酒的酒精度为12%vol、感官评分为82.9分、总酸含量为6.52 g/L、总酯含量为0.96 g/L,均符合T/GZSX 055.7—2019《刺梨系列产品刺梨酒(发酵酒)》标准的要求。该果酒酒体呈清亮透明的黄色、无沉淀、具有浓郁的刺梨和桂花香气、口感独特,一定程度上丰富了刺梨果酒品类。

关键词:刺梨;糖渍桂花;发酵工艺;响应面优化

刺梨(Rose roxburghii Tratt.)属蔷薇科属多年生落叶小灌木,多见于云贵地区[1],刺梨含有丰富的活性成分[2],其中维生素C、氨基酸和微量元素含量较高,享有“三王水果美誉”[3],是一种具有抗氧化、降血糖、提高免疫力等功效的药食同源营养珍果[4]。桂花(Osmanthus fragrans(Thunb.)Lour.)是我国古有“十里飘香”美称的传统名花[5],富含萜烯类抗氧化活性物质[6],以及糖类、蛋白质、有机酸、黄酮和多种矿物质元素[7],具有抗氧化、神经保护[8]、促进人体纤维细胞再生[9]等功效,中医常用于治疗食欲不振、痰多咳嗽、闭经腹痛等疾病[10],综合营养价值和药用价值较高。

果酒是水果破碎或压榨后经发酵酿制而成的低酒精度(约7%vol~18%vol)发酵酒[11],保留了水果中部分营养物质,在发酵过程中部分经微生物转化变得更易于被人体吸收[12],是一种绿色、天然、健康的酒类饮品,同时因其酒精度低、营养丰富、果香浓郁等特点而深受消费者喜爱[13]。目前,我国完成了山楂酒、蓝莓酒、石榴酒等10个特色果酒的认定,但果酒品种单一[14]

刺梨作为我国特有水果资源正处在快速发展的时期,拥有广阔的发展前景[15],直接食用新鲜刺梨口感酸涩、产品附加值低,而早在清代已出现刺梨果酒酿造[16]。近年来,科研工作者针对刺梨果酒发酵条件影响[17-18]、非酿酒酵母多样性分析[19]、发酵菌种筛选[20-23]、改善疾病[24]等方面进行了研究;在刺梨复合果酒方面,吴翔等[25]采用雪莲果、梨、刺梨混合发酵果酒并对其澄清工艺进行优化,结果表明,当皂土添加量为3.33 g/L时,其透光率为96%以上,澄清效果最好。任春光等[26]以刺梨、酥李为原料发酵出具有独特的诱人风味的复合型果酒,其最佳工艺为刺梨汁与酥梨汁体积比为3∶1,前发酵温度为24 ℃,后发酵温度为18 ℃,酵母接种量为0.4%,糖度为25%。赵驰等[27]以刺梨原汁为原料,蜂蜜稀释液为微生物碳源,酿造了风味突出、营养丰富的刺梨蜂蜜果酒。但对刺梨复合果酒的开发和研究仍需不断深入创新,尤其是弥补其品类不够丰富的现实需要。同时,桂花常用于复合果酒发酵中增加酒香味、减少异杂味和丰富营养等[28-29]。基于此,本研究以刺梨原汁和桂花为主要原料,进行新型刺梨桂花复合果酒开发,发酵具有桂花香味的花香型刺梨果酒,减弱刺梨单独发酵酒香味单一的缺点,并对复合果酒发酵工艺进行响应面优化,以获得一款具有浓郁刺梨和桂花香气、口感上佳、风味独特的复合果酒。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

刺梨原汁:贵州恒茂源生物科技有限公司;桂花:桂林大迈罗汉果专业合作社;白砂糖:市售;SY安琪葡萄酒酵母:安琪酵母股份有限公司;蜂蜜:心之源食品股份有限公司;2,6-二氯靛酚(分析纯):上海麦克林生化科技有限公司;酚酞、偏重亚硫酸、氢氧化钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠、硫酸、草酸、偏磷酸磷酸二氢钾(均为分析纯)、抗坏血酸标准品(纯度>98%):国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DL-S24超净工作台、FA2204N电子天平:上海菁海仪器有限公司;DK-S24电热恒温水浴锅、SHP-250恒温生化培养箱:上海森信实验仪器有限公司;TD32手持式糖度仪:上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 刺梨桂花酒发酵工艺流程及操作要点

操作要点:

(1)调pH值[27]:刺梨原汁pH为3.4,利用可食用碳酸氢钠对刺梨汁进行调节,将pH调至4.7。

(2)糖渍桂花制作[30]:将45 g干桂花,倒入1 000 mL水中,加盐6 g混匀,浸泡5 min后控干水分,将400 g冰糖加入600 mL水中熬制成糖浆,将控干后的桂花倒入糖浆中搅拌均匀。待桂花冷却后倒入1 000 mL玻璃罐中,再加入蜂蜜密封置于4 ℃的冰箱中密封保存7 d后待用。

(3)添加糖渍桂花、调糖度、添加偏重亚硫酸钾:取调pH值后的刺梨原汁,添加糖渍桂花,称取蔗糖加入溶解,倒入发酵罐中与剩余调pH值后的刺梨原汁充分混匀至目标糖度,同时加入100 mg/L焦亚硫酸钾[31]

(4)活化、接种:将干酵母按照相应的酵母量在5%糖水中36 ℃活化30 min,活化后的酵母添加至调配后的刺梨桂花汁中[32]

(5)发酵:在500 mL发酵罐中加入200 mL添加活化酵母的刺梨桂花汁,用橡皮塞塞住瓶口,插上单向排气阀,在一定温度的恒温培养箱中发酵,酒精度稳定不变判断发酵终点。

(6)过滤:采用双层脱脂棉纱布进行常压过滤,获得刺梨桂花酒。

1.3.2 刺梨桂花酒发酵工艺优化单因素试验

取刺梨汁200 mL作为发酵刺梨桂花酒的原料,在糖渍桂花添加量4%,初始糖度22°Bx,酵母接种量0.6%,发酵温度24 ℃,发酵时间8 d的条件下,改变单一条件,分别考察糖渍桂花添加量(2%、3%、4%、5%、6%)、初始糖度(18°Bx、20°Bx、22°Bx、24°Bx、26°Bx)、酵母接种量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)、发酵温度(20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃)、发酵时间(4 d、6 d、8 d、10 d、12 d)对刺梨桂花酒品质的影响。

1.3.3 刺梨桂花酒发酵工艺优化响应面试验

在单因素试验结果的基础上,选取对刺梨桂花酒发酵影响因素较大的因子酵母接种量(A)、糖渍桂花添加量(B)、发酵时间(C)、发酵温度(D)为自变量,以刺梨桂花酒的酒精度(Y1)、感官评分(Y2)为响应值,设计4因素3水平响应面试验对刺梨桂花酒发酵工艺进行优化,使用Design-Expert 13.0软件进行试验的优化设计,响应面试验因素与水平见表1。

表1 刺梨桂花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 technology optimization of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

因素A 酵母接种量/%B 糖渍桂花添加量/%C 发酵时间/d D 发酵温度/℃-1水平0 1 0.2 0.4 0.6 242 2 362 4 482 6

1.3.4 测定方法

酒精度:参考国标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》[33]中密度瓶法进行测定;总酸:参考GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒中通用分析方法》[34]利用酸碱滴定法的规定进行操作;总酯:参考GB/T 10345—2022《白酒分析方法》[35]中指示剂法进行测定;维生素C:参考GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》[36]中的第三法,2,6-二氯靛酚滴定法的规定进行操作。

刺梨桂花酒的感官评价:参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[34]中感官分析法,通过10位同学组成感官评定小组对刺梨桂花酒的色泽和外观、香气、口感、风格4项进行评分,满分为100分,取10人平均分作为感官评分的最终结果,刺梨桂花酒的感官评分标准见表2。

表2 刺梨桂花酒的感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

项目 得分标准 分值/分色泽和外观(20分)香气(30分)口感(30分)风格(20分)黄色或橙黄色,清亮透明,无悬浮物,无沉淀黄色或橙黄色,清明透亮,少量悬浮物,无沉淀微黄,轻微浑浊,少量悬浮物及沉淀具有和谐的刺梨、桂花香味以及酒香呈现刺梨或桂花的单一香味及酒香刺梨、桂花香味盖过酒香,香味刺鼻入口绵甜,优雅舒适,醇厚爽冽,无杂味入口绵甜,醇厚爽冽,带有轻微苦味苦味明显,酒味烈,呛鼻具有刺梨桂花酒的特有风格香气口味较为混杂,但有着桂花酒的风格风格不明显15~20 8~14 1~7 25~30 15~24 1~14 25~30 15~24 1~14 15~20 8~14 1~7

1.3.5 数据处理

所有的实验平行测定3次,采用SPSSAU软件进行单因素显著性分析,P<0.05表示差异性显著,试验结果表示为“平均值±标准差”;采用Design-Expert 13.0进行响应面试验数据分析与处理。

2 结果与分析

2.1 刺梨桂花酒发酵工艺优化单因素试验结果

2.1.1 糖渍桂花添加量对刺梨桂花酒品质的影响

由表3可知,随着糖渍桂花添加量在2%~6%范围内增加,刺梨桂花酒的酒精度、感官评分、总酸、总酯都呈现先升高后降低的趋势。当糖渍桂花添加量为3%时,酒精度达到最高(11.03%vol),此时,总酸适当,总酯含量较高,口感最佳,风格明显,感官评分最高,达到85分。糖渍桂花是刺梨桂花酒的主要原料,其添加量对果酒品质影响明显。添加量少时,刺梨桂花酒呈现刺梨的单一香味,桂花风味不明显,此时的感官评分较低;添加量过多会对果香味和酒香味造成掩盖,可能影响酵母的生长,酵母菌营养丰富迅速生长也快速衰亡,从而影响酒精度变化[37],进而影响发酵中的有机酸生成和酯类物质的形成,并对最终的感官评分产生影响。因此,选择糖渍桂花添加量为3%。

表3 糖渍桂花添加量对刺梨桂花酒品质的影响
Table 3 Effect of sugared Osmanthus fragrans addition on the quality of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

注:同一列数据不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

糖渍桂花添加量/%酒精度/%vol感官评分/分总酸/(g·L-1)总酯/(g·L-1)2 3 4 5 6 10.37±0.15b 11.03±0.15a 10.13±0.15b 8.17±0.21c 7.03±0.25d 74.8±0.2b 85.0±0.72a 76.4±1.51b 73.8±1.81cb 71.7±2.39c 7.93±0.03b 7.54±0.13c 9.15±0.01d 9.16±0.04d 7.52±0.04c 0.91±0.03c 1.51±0.02a 1.12±0.03b 0.89±0.04c 0.78±0.03d

2.1.2 初始糖度对刺梨桂花酒品质的影响

由表4可知,糖是酵母发酵的主要对象也是形成酒精度和酯类物质的主要来源。添加适量糖有利于提高刺梨桂花酒的酒精度,但添加过量的糖会对刺梨桂花酒不利。当初始糖度在18~26°Bx逐渐增加时,刺梨桂花酒的酒精度、感官评分、总酸均呈现先升高后降低的趋势,总酯呈现先升高后降低再升高的趋势。初始糖度为24°Bx时,刺梨桂花酒酒精度与感官评分均达到最高值,分别为11.07%vol和85.77分,此时所得的刺梨桂花酒香味明显,甜度适中。当糖度较低时,刺梨桂花酒的口感偏酸(总酸含量高达10.23 g/L),桂花香味不足,酒精度也低,这可能是因为发酵底物的不足,发酵速度变快,不利于酒精度和相关风味的形成;但当初始糖度过高时,刺梨桂花酒的口感偏甜,酒精度也有所下降,这是因为较高的糖度会抑制酵母的繁殖代谢,不利于酵母的生长[38],进而影响总酸的生成和总酯的转化,同时对感官评分造成影响。因此,选择初始糖度为24°Bx。

表4 初始糖度对刺梨桂花酒品质的影响
Table 4 Effect of initial sugar contents on the quality of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

初始糖度/°Bx酒精度/%vol感官评分/分总酸/(g·L-1)总酯/(g·L-1)18 20 22 24 26 5.30±0.20e 7.00±0.20d 10.20±0.20b 11.07±0.25a 8.43±0.51c 66.10±3.16d 72.27±2.86c 80.17±0.80b 85.77±2.50a 71.93±1.29c 9.65±0.12b 10.23±0.05a 10.11±0.20a 8.69±0.17c 7.20±0.06d 1.04±0.02d 1.26±0.04b 1.07±0.03d 1.19±0.06c 1.44±0.02a

2.1.3 酵母接种量对刺梨桂花酒品质的影响

由表5可知,随着酵母量在0.2~1.0%的范围内增加,刺梨桂花酒的酒精度、感官评分、总酸均呈现先升高后降低的趋势,总酯呈现先升高后降低再升高的趋势。酵母接种量为0.4%时,刺梨桂花酒的酒精度和感官评分均达到最高,分别为8.2%vol和80.6分,此时所得的刺梨桂花酒口感适中,无明显沉淀,桂花香味与酒香协调;在酵母接种量<0.4%时,刺梨桂花酒的风味不明显,此时的感官评分较低;当酵母接种量>0.4%时,刺梨桂花酒的口感下降,出现酒体浑浊酵母味偏重,整体酸涩味明显加重且伴随着少量沉淀,此时刺梨桂花酒的酒精度也较低,这可能是因为酵母接种量过多时,菌群大量繁殖消耗营养成分,致使酵母提前衰老并发生自溶,影响果酒风味成分[39],总酸和总酯随着酒精度的变化而变化进而影响酒体感官评分;因此,选择酵母接种量为0.4%。

表5 酵母接种量对刺梨桂花酒品质的影响
Table 5 Effect of yeast inoculum on the quality of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

酵母接种量/%酒精度/%vol感官评分/分总酸/(g·L-1)总酯/(g·L-1)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 7.40±0.46b 8.20±0.36a 7.30±0.20b 7.10±0.15b 6.27±0.25c 74.33±1.14cb 80.60±0.92a 77.10±1.47b 72.97±2.40dc 70.27±2.30d 6.93±0.03b 7.72±0.10c 9.14±0.02a 9.15±0.01a 7.56±0.05d 1.04±0.01e 1.21±0.03d 1.50±0.01a 1.28±0.02c 1.42±0.02b

2.1.4 发酵温度对刺梨桂花酒品质的影响

由表6可知,随着发酵温度在20~28 ℃范围内升高,刺梨桂花酒的酒精度、感官评分、总酸均呈现先升高后降低的趋势,总酯呈现先升高后降低再升高的趋势。在发酵温度24 ℃时,刺梨桂花酒的酒精度与感官评分均达到最高,分别为10.67%vol、80.67分,此时所得的刺梨桂花酒呈黄色,清亮透明,具有和谐的刺梨、桂花香味以及酒香;当发酵温度低于24 ℃时,酒精度、总酸、总酯含量都比较低,因为发酵温度低时酵母的生长和繁殖速度慢,出现果酒发酵不完全的情况[40],从而影响发酵代谢产物的生成;而过高的温度可能会使酵母自溶,细胞存活率较低[40],同时酒中会产生略微的苦味,酒体变得浑浊,有沉淀。因此,选择发酵温度为24 ℃。

表6 发酵温度对刺梨桂花酒品质的影响
Table 6 Effect of fermentation temperature on the quality of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

发酵温度/℃酒精度/%vol感官评分/分总酸/(g·L-1)总酯/(g·L-1)20 22 24 26 28 6.93±0.40c 8.40±0.44b 10.67±0.35a 9.00±0.30b 5.60±0.36d 68.77±0.05d 71.40±1.06c 80.67±0.95a 75.20±0.53b 66.73±1.55d 6.88±0.23b 6.92±0.14d 9.72±0.24c 10.13±0.18c 8.01±0.13a 0.77±0.02c 0.94±0.03a 0.85±0.02b 0.71±0.03d 0.83±0.02b

2.1.5 发酵时间对刺梨桂花酒品质的影响

由表7可知,随着发酵时间在4~12 d范围内增加,刺梨桂花酒的酒精度、感官评分、总酸、总酯均呈现先升高后降低的趋势。发酵时间为6 d时,刺梨桂花酒的酒精度、感官评分均达到最高,分别为10.07%vol、84.77分,此时酒体有和谐的刺梨、桂花香味,入口绵甜,优雅舒适,果酒的品质较好。当发酵时间过短时,刺梨桂花酒总酸含量≤6.0 g/L,不符合T/GZSX 055.7—2019《刺梨系列产品刺梨酒(发酵酒)》中的规定的标准要求,同时酒体颜色偏黄且浑浊;当发酵时间过长时,酒精度逐渐下降,这可能是因为随着发酵时间的延长,酒精开始部分转化为其他的醇类、酯类、有机酸等,使酒精度下降[42],酒精和总酸的下降可能共同酯化将总酯维持在较高水平。因此,选择发酵时间为6 d。

表7 不同发酵时间对刺梨桂花酒品质的影响
Table 7 Effect of fermentation time on the quality of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

发酵时间/d酒精度/%vol感官评分/分总酸/(g·L-1)总酯/(g·L-1)468 1 0 12 8.27±0.21b 10.07±0.25a 8.03±0.15b 7.03±0.25c 5.23±0.25d 71.00±2.91bc 84.77±1.57a 73.93±1.86b 68.43±2.95c 67.93±2.91c 5.55±0.12b 8.04±0.27a 7.75±0.22a 5.49±0.15b 6.11±0.16c 0.96±0.01d 1.41±0.01ab 1.13±0.02c 1.43±0.02a 1.37±0.03b

2.2 刺梨桂花酒发酵工艺优化响应面试验结果

2.2.1 响应面试验设计与结果

刺梨桂花酒发酵工艺优化响应面试验设计与结果见表8。

表8 刺梨桂花酒发酵工艺优化响应面试验设计与结果
Table 8 Design and results of response surface experiments for fermentation conditions optimization of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

试验号 A B C D Y1酒精度/%vol Y2感官评分/分1234567891 0 1 0 --1-1 0-1 10 0100 0-1 0 0 -0 0 1 0 -1 1 -11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26-1-1 1 0 0 0 0 -00 001100-10010 -1 0 1 0 0 -1 0 -1 1 0 1 -100010001 1 0 01 0 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 1 -1 1 0 1 0 -1 0010 1-1-1 11 1010000 110 00 11.4 11.4 10.7 12.0 11.9 10.9 11.5 11.1 12.1 10.3 9.8 10.5 11.4 11.2 12.0 10.9 11.5 10.9 11.1 11.5 11.3 10.8 10.8 10.8 11.4 11.3 78.8 71.6 72.7 81.2 78.2 74.0 74.9 76.4 81.7 72.5 73.2 75.3 71.7 76.5 82.3 74.8 75.8 74.4 71.8 76.4 75.3 78.7 71.8 67.4 72.4 75.4

续表

试验号 A B C D Y1酒精度/%vol Y2感官评分/分79.8 81.5 81.2 27 28 29 100 000 000 000 11.8 11.9 12.1

利用Design-Expert 13.0软件对表8试验结果进行多元二次回归拟合,得到4个因素对刺梨桂花酒酒精度(Y1)、感官评分(Y2)影响的二次多元回归方程为:

2.2.2 回归模型的建立及方差分析

通过Design-Expert 13.0软件对表8中的29组数据进行回归分析和方差分析,结果见表9。

表9 以酒精度、感官评分为响应值的回归模型方差分析
Table 9 Variance analysis of regression model with alcohol content and sensory score as response values

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),下同。

方差来源 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误差1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 10 4 28 Y1酒精度平方和 均方 F 值8.83 1.69 0.563 3 0.48 0.140 8 0.062 5 0.302 5 0.722 5 0.022 5 0.01 0.04 3.79 0.590 3 0.496 5 1.71 0.062 2 0.034 2 0.028 8.89 0.6307 1.69 0.563 3 0.48 0.140 8 0.062 5 0.302 5 0.722 5 0.022 5 0.01 0.04 3.79 0.590 3 0.496 5 1.71 0.004 4 0.003 4 0.007-142.04 380.03 126.86 108.1 31.72 14.08 68.12 162.71 5.07 2.25 9.01 853.01 132.93 111.18 386.18-0.488 1--P 值<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**0.002 1**<0.000 1**<0.000 1**0.041 0*0.155 7 0.009 5**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**-0.836 9--Y2感官评分平方和 均方 F 值 P 值382.46 20.02 6.16 50.02 57.2 0.562 5 2.56 7.29 1.32 0.01 25 47.37 79.01 84.18 115.24 9.28 8.45 0.828 391.74 27.32 20.02 6.16 50.02 57.2 0.562 5 2.56 7.29 1.32 0.01 25 47.37 79.01 84.18 115.24 0.662 7 0.844 9 0.270-41.23 30.21 9.30 75.49 86.32 0.848 9 3.86 11 2 0.015 1 37.73 71.49 119.23 127.04 173.91-4.08<0.000 1**<0.000 1**0.008 7*<0.000 1**<0.000 1**0.372 5 0.069 5 0.005 1**0.179 6 0.904 0<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**<0.000 1**-0.093 8——

由表9可知,酒精度和感官评分的两个回归方程P值<0.000 1,说明模型极显著(P<0.01),失拟项P值(酒精度)=0.836 9,失拟项P值(感官评分)=0.093 8,均不显著(P>0.05),表明试验误差较小;酒精度模型的决定系数R2=0.993 0,校正决定系数R2adj=0.986 0,说明该模型中98.60%的试验数据可以用该模型进行分析。感官评分模型的决定系数R2=0.976 3,校正决定系数R2adj=0.952 6说明该模型中95.26%的试验数据可以用该模型进行分析,试验误差较小。

通过对F值可知,4个因素对刺梨桂花酒酒精度的影响顺序为酵母接种量(A)>桂花添加量(B)>发酵时间(C)>发酵温度(D),一次项ABCD,交互项ABACADCD,二次项A2B2C2D2对结果影响极显著(P<0.01),交互项BC对结果影响显著(P<0.05)。4个因素对刺梨桂花酒感官评分的影响顺序为发酵温度(D)>发酵时间(C)>酵母接种量(A)>桂花添加量(B),一次项ABCD,交互项ADCD,二次项A2B2C2D2对结果影响极显著(P<0.01)。

2.2.3 响应面试验交互作用分析

三维响应面图是回归方程的直观描述,可以直观的反映出各个参数之间的相互作用及最大响应值[28]。根据单因素试验,在最优试验条件下,刺梨桂花酒的感官评分在80.6~85.0分,变化不大。因此,选择以酒精度作为响应值进行响应面试验交互作用分析,各因素交互作用对刺梨桂花酒酒精度影响的响应曲面与等高线见图1。

图1 各因素交互作用对刺梨桂花酒酒精度影响的响应面及等高线
Fig.1 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between various factors on alcohol content of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

由图1可知,酵母接种量、糖渍桂花添加量、发酵时间以及发酵温度之间存在交互作用。随着酵母接种量(A)和桂花添加量(B)的增加,酒精度呈现先上升后下降的趋势,A所对应的曲面坡度相对于B的坡度陡峭,因此A对于酒精度的影响大于B,等高线呈现椭圆形,表明AB的交互作用极显著(P<0.01);随着酵母接种量(A)和发酵时间(C)的增加,酒精度呈现先上升后下降的趋势,A所对应的曲面坡度相对于C的坡度陡峭,因此A对于酒精度的影响大于C,等高线呈现椭圆形,表明AC的交互作用极显著(P<0.01);随着酵母接种量(A)和发酵温度(D)的增加,酒精度呈现先上升后下降的趋势,A所对应的曲面坡度相对于D的坡度陡峭,因此A对于酒精度的影响大于D,等高线呈现椭圆形,表明AD的交互作用极显著(P<0.01);随着发酵时间(C)和发酵温度(D)的增加,酒精度呈现先上升后下降的趋势,C所对应的曲面坡度相对于D的坡度陡峭,因此C对于酒精度的影响大于D,等高线呈现椭圆形,表明CD的交互作用极显著(P<0.01);随着桂花添加量(B)和发酵时间(C)的增加,酒精度呈现先上升后下降的趋势,B所对应的曲面坡度相对于C的坡度陡峭,因此B对于酒精度的影响大于C,等高线呈现椭圆形,表明BC的交互作用显著(P<0.05)。这与方差分析结果一致。

2.2.4 响应面优化最佳工艺的验证试验

通过Design-Expert 13.0软件对试验得到的数据进行分析处理,最终优化出刺梨桂花酒发酵的工艺为酵母接种量为0.456%,糖渍桂花添加量为2.80%,发酵时间为5.27 d,发酵温度24.34 ℃。在此最佳条件下,刺梨桂花酒酒精度预测值为12.1%vol。考虑到实际操作可行性,将发酵工艺修正为酵母接种量为0.5%,糖渍桂花添加量2.8%,发酵时间5 d,发酵温度24 ℃。在此优化条件下进行3次平行验证试验,刺梨桂花酒酒精度实际值为12.03%vol,与预测值相近。因此该试验模型可行,具有一定参考价值。

2.3 刺梨桂花酒品质分析

刺梨桂花酒的感官评分为82.9分,总酸为6.52 g/L,总酯为0.96g/L,酒精度为12.03%vol,维生素C为141.8mg/100 mL,均符合团体标准T/GZSX 055.7—2019《刺梨系列产品刺梨酒(发酵酒)》中规定的标准要求。

3 结论

本研究通过单因素试验和Box-Behken软件设计响应面试验对刺梨桂花酒的发酵工艺进行优化。结果表明,刺梨桂花酒最佳发酵工艺为酵母接种量0.5%,糖渍桂花添加量2.8%,发酵时间5 d,发酵温度24 ℃。在最佳工艺优化条件下发酵所得刺梨桂花酒的酒精度为12.03%vol,感官评分为82.9分,总酸含量为6.52 g/L,总酯含量为0.96 g/L,维生素C含量为141.8 mg/100 mL,均符合团体标准T/GZSX 055.7—2019《刺梨系列产品刺梨酒(发酵酒)》中的规定。

参考文献:

[1]李跃红,冉茂乾,徐孟怀,等.不同产地刺梨果实品质分析与模糊综合评判[J].安徽农业科学,2020,48(17):202-205.

[2]李东,张小勤,蒋思峡,等.刺梨功能成分及其功能性食品研究进展[J].食品安全质量检测学报,2022,13(17):5730-5738.

[3]代甜甜,杨小生.刺梨化学成分及药理活性研究进展[J].贵阳中医学院学报,2015,37(4):93-97.

[4]石庆叠.刺梨醋酿造及功能性研究[D].贵阳:贵州大学,2022.

[5]廖素兰,潘婉华.响应面法优化锥栗桂花糯米白酒发酵工艺[J].食品研究与开发,2021,42(14):80-86.

[6]侯丹,付建新,张超,等.桂花品种‘堰虹桂’‘玉玲珑’和‘杭州黄’的香气成分及释放节律[J].浙江农林大学学报,2015,32(2):208-220.

[7]赵东,袁杰彬,孙琳,等.桂花及桂花酒的研究进展[J].酿酒科技,2017(1):90-94.

[8]KAO Y T,LI H Y,YEN I C,et al.New phenylethanoid from the flower of Osmanthus fragrans and their bioactivities on human dermal fibroblasts[J].Phytochem Lett,2020,36:127-133.

[9]WANG ZX,ZHANG R G.The complete mitochondrial genome of Osmanthus fragrans (Lamiales, Oleaceae) from China[J].Mitochondrial DNA Part B,2021,6(7):2056-2057.

[10]陈培珍,林志銮,胡燕萍.桂花总黄酮的提取及其抗氧化活性研究[J].云南民族大学学报(自然科学版),2014,23(4):239-242.

[11]中华人民共和国农业部.NY/T 1508—2017绿色食品果酒[S].北京:中国农业出版社,2017.

[12]杜恣闲,郑建莉.果酒的营养成分及其发展分析研究[J].江西化工,2011(2):23-26.

[13]梁艳玲,陈麒,伍彦华,等.果酒的研究与开发现状[J].中国酿造,2020,39(12):5-9.

[14]吴少勋.2018年度中国酒业协会果露酒分会暨保健酒工作委员会工作报告[C]//中国酒业协会第五届理事会第九次(扩大)会议.北京:中国酒业协会,2019:219-221.

[15]刘明,何欢.我国刺梨产业发展存在的问题及对策[J].乡村科技,2018(33):29-30.

[16]白丽霞.贵州省刺梨产业发展问题与对策研究[J].经济研究导刊,2022(8):34-36.

[17]王宏,李登,黄星源,等.响应面法优化刺梨果酒发酵工艺研究[J].中国酿造,2021,40(6):124-128.

[18]颜建虹,张祥瑞,卢红梅,等.响应面法优化刺梨白兰地原料酒发酵工艺[J].中国酿造,2023,42(6):186-191.

[19]刘晓柱,李银凤,于志海,等.刺梨自然发酵过程中非酿酒酵母多样性分析[J].微生物学报,2020,60(8):1696-1708.

[20]于志海,岳利容,王青,等.一株刺梨酿酒酵母的鉴定及酿酒潜力分析[J].食品与发酵工业,2022,48(1):70-75.

[21]彭欢,黄子健,吴涛,等.刺梨自然发酵制酒过程中化学成分、抗氧化活性及优势菌的变化[J].现代食品科技,2023,39(2):205-213.

[22]YU Z H, HUANG G D, HUANG X Y, et al.A comparative study of yeasts for Rosa roxburghii wine fermentation[J].Fermentation,2022,8(7):311.

[23]张小勤,潘晓姗,李东,等.贵州产地刺梨果酒产酒精酵母的筛选及其发酵性能研究[J].中国酿造,2022,41(12):97-102.

[24]陈珍,陆敏涛,徐方艳,等.刺梨果酒对高脂诱导肥胖小鼠脂代谢的影响[J].食品工业科技,2022,43(3):358-366.

[25]吴翔,吴龙英.雪莲果、梨、刺梨混合发酵果酒澄清效果探讨[J].中国酿造,2013,32(12):88-91.

[26]任春光,王莹,贺红早,等.刺梨酥李复合果酒发酵研究[J].酿酒科技,2014(10):72-74.

[27]赵驰,苏伟,母应春,等.刺梨蜂蜜果酒酿造工艺优化[J].食品与发酵科技,2020,56(6):31-38.

[28]郭明遗,范俐红,熊森业,等.青梅桂花果酒发酵工艺优化及风味成分分析[J].中国酿造,2023,42(4):203-209.

[29]赵金松,冯兴垚,刘茗铭,等.不同澄清剂对桂花鸭梨复合型果酒澄清效果的研究[J].四川理工学院学报(自然科学版),2017,30(5):20-25.

[30]张阳阳,侯贺丽,王荣荣,等.响应面法优化桂花酒酿造工艺[J].中国酿造,2021,40(11):217-222.

[31]麻琼珍,黄丽,韦建霞,等.刺梨酒酿酒度数的探讨[J].农业技术与装备,2019(6):39-40.

[32]颜燕.富硒蓝莓全果果酒发酵工艺优化及抗氧化活性研究[J].中国酿造,2022,41(9):176-182.

[33]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 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.

[34]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.

[35]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T 10345—2022白酒分析方法[S].北京:中国标准出版社,2022.

[36]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GB 5009.86—2016 食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定[S].北京:中国标准出版社,2016.

[37]张振东,王菲,王丹丹,等.乳酸菌干预浸米过程对黄酒品质的影响[J].保鲜与加工,2019,19(6):90-95.

[38]郭志刚.甘肃野生酵母菌株发酵特性评价及产地葡萄酒酿造研究[D].兰州:甘肃农业大学,2008.

[39]高辰哲,姜帆,王艳菲,等.响应面法优化红树莓酒发酵工艺[J].中国酿造,2016,35(12):108-112.

[40]班燕冬,苏仕林.芒果与番茄复合发酵果酒工艺技术研究[J].时代农机,2016,43(6):140-141,147.

[41]PENG B Z,LI F L,CUI L,et al.Effects of fermentation temperature on key aroma compounds and sensory properties of apple wine[J].J Food Sci,2015,80(12):2937-2943.

[42]田鹏,刘占奇,黄梦明,等.响应面法优化桂花酒发酵工艺[J].酿酒,2019,46(3):74-78.

Optimization of fermentation technology of Rosa roxburghii-Osmanthus fragrans wine

ZHANG Xiaoqin,CHEN Xiaoyi,LI Dong*,AN Yanlin,JIANG Sixia,ZHANG Feng
(Department of Food Science and Engineering,Moutai Institute,Zunyi 564507,China)

Abstract:The fruit wine was prepared using Rosa roxburghii raw juice and dried Osmanthus fragrans as raw materials.The effect of yeast inoculum,sugared O.fragrans addition,fermentation temperature and time on alcohol content,sensory evaluation,total acid and total ester content were analyzed,and the fermentation technology was optimized based on single factor and response surface tests.The results showed that the optimal fermentation conditions of R.roxburghii-O.fragrans wine were as follows:yeast inoculum 0.5%,sugared O.fragrans addition 2.8%,fermentation temperature 24 ℃,time 5 d.Under these conditions,the alcohol content of R.roxburghii-O.fragrans wine was 12%vol,sensory score was 82.9 points,total acid content was 6.52 g/L, and total ester content was 0.96 g/L.All of these physical and chemical indexes met the requirements of relevant national standards.The R. roxburghii-O. fragrans wine had a clear and transparent yellow body, without precipitation, had a strong flower aroma of R. roxburghii and O.fragrans,and had a unique taste,which enriched the R.roxburghi fruit wine category to a certain extent.

Key words:Rose roxburghii;sugared Osmanthus fragrans;fermentation technology;response surface optimization

中图分类号:TS261.6

文章编号:0254-5071202405-0168-07

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2024.05.026

引文格式:张小勤,陈晓益,李东,等.刺梨桂花酒发酵工艺优化[J].中国酿造,2024,43(5):168-174.

收稿日期:2023-09-14

修回日期:2023-11-28

基金项目:遵义市科技与大数据局、茅台学院市校联合科技研发资金项目(遵市科合HZ字(2023)117号);茅台学院高层次人才科研启动经费(mygccrc[2022]092);贵州省教育厅青年科技人才成长项目(黔教科合KY字[2020]235);贵州省教育厅工程研究中心(黔教合KY字[2020]022);中央引导地方技术创新专项资金项目(黔科中引地〔2019〕4006)

作者简介:张小勤(1996-),男,讲师,硕士,研究方向为酿酒微生物。

*通讯作者:李 东(1991-),男,副教授,博士研究生,研究方向为食品加工与食品安全。