黄果梨果酒制备工艺优化.pdf

食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2023.21.015基金项目：青海璟泉竞蹉项目（服务）（2020-062）作者简介：韦唯（1997），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。*通信作者：叶英（1983），女，副教授，博士，研究方向：青藏高原特色生物资源及功能性食品研发。黄果梨果酒制备工艺优化韦唯1，叶英1，2*，兰丽虹1，王红1，王树林1（1.青海大学 农牧学院，青海 西宁 810016；2.青海省青藏高原农产品加工重点实验室，青海 西宁810016）摘要：该研究以黄果梨为原料，通过单因素试验和响应面试验优化半甜型果酒的制备工艺。试验以发酵温度、初始糖添加量、菌种接种量、发酵时间为自变量，以感官评分为响应值。并对黄果梨果酒发酵过程中总糖、还原糖、酒精度、糖度、VC、黄酮、多酚、总酸的变化规律进行分析。结果表明，黄果梨果酒最佳发酵工艺条件为发酵温度 28 益、初始糖添加量 25%、菌种接种量 0.05%、发酵时间 7 d。该优化条件下黄果梨果酒酒精度 13%vol，总糖含量 28 g/L，感官评分为 92。黄果梨果酒发酵过程中，随着发酵时间的延长，发酵液体系的糖度、总糖含量持续下降；酒精度、总酸含量持续上升；还原糖含量先上升后下降。随着酒精度的增大，黄酮、多酚含量呈现先上升后下降的趋势，而 VC含量出现先下降后上升随后下降的波动变化。关键词：黄果梨；果酒；发酵工艺；营养成分；功能成分Optimization of Preparation Technology of Pyrus bretschneideri Rehd.Fruit WineWEI Wei1，YE Ying1，2*，LAN Lihong1，WANG Hong1，WANG Shulin1（1.College of Agriculture and Animal Husbandry，Qinghai University，Xining 810016，Qinghai，China；2.Qinghai Tibet Plateau Key Laboratory of Agric-Product Processing，Xining 810016，Qinghai，China）粤遭泽贼则葬糟贼：Inthisstudy，Pyrus bretschneideriRehd.wasusedasthe raw material to prepare semi-sweetfruit wineby the single-factor test and the response surface test.The test took the fermentation temperature，initial sugaraddition，yeast addition，and fermentation time as independent variables，and the sensory score was consideredas the response value.In addition，the changes in the total sugar，reducing sugar，alcohol content，sugar，VC，flavonoids，polyphenols，and total acid during the fermentation of Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine wereanalyzed.The results showed that the optimal fermentation process conditions for Pyrus bretschneideri Rehd.fruitwine are a fermentation temperature of 28 益，initial sugar addition of 25%，yeast addition of 0.05%，andfermentation time of 7 d.Under these conditions，the alcohol content of Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine was13%vol；the total sugar was 28 g/L，and the sensory score was 92.During the fermentation process of Pyrusbretschneideri Rehd.fruit wine，the total sugar and sugar of the fermentation liquid system continue to decrease；the alcohol content and total acid content continue to increase；the content of reducing sugar increases first andthen decreases.With the increase in alcohol content，flavonoid and polyphenol contents increase first and thendecrease，andVCcontent decreasesfirstandthenincreased，and it finally decreased.运藻赠 憎燥则凿泽：Pyrus bretschneideri Rehd.；fruit wine；fermentation process；nutritional ingredients；functionalingredients引文格式：韦唯，叶英，兰丽虹，等.黄果梨果酒制备工艺优化J.食品研究与开发，2023，44（21）：106-113.WEI Wei，YE Ying，LAN Lihong，et al.Optimization of Preparation Technology of Pyrus bretschneideri Rehd.Fruit WineJ.Food Research and Development，2023，44（21）：106-113.应用技术106食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期黄果梨（Pyrus bretschneideri Rehd.）为白梨系统的地方梨品种，一般为鹅卵形状，颜色呈金黄色，果皮薄而松软，经自然成熟采摘后-20 益冷冻，此过程对色泽影响较小，但目前关于果实其它品质影响的研究鲜见。青海省同仁县是黄果梨的主产地，主要分布在隆务镇、保安镇、年都乎乡等沿隆务河的山水地区。目前，隆务河谷地带黄果梨种植地有 297 077 株1。由于特殊的地理环境极大地促进了植物光合作用与干物质积累，黄果梨营养价值较高，口感浓郁纯正。黄果梨中含有水分、氨基酸、总糖、总酸、类胡萝卜素等多种营养成分且含量丰富，并含有多种矿物质元素及各种微量元素2。此外，黄果梨果实具有独特的保健功能，如清热解毒、化痰利肺。可将其作为天然绿色保健品的优质原材料，因而极具开发潜力3。黄果梨酒是一种由果酒酵母发酵而成的功能性果酒。功能性果酒富含多种营养物质如有机酸及维生素等4-5，适量饮用有利于促进血液循环。研究发现李子酒、刺梨酒中含多种生物活性成分且刺梨酒中含有丰富的超氧化物歧化酶6-7。陈珍等8研究表明刺梨果酒可有效预防高脂诱导小鼠肥胖。李少鹏等9研究表明枸杞果酒具有提高机体免疫机能、促进机体健康等功效。青海地区黄果梨资源丰富，但对黄果梨果酒的研究鲜见。因此本文以黄果梨为发酵原料制作果酒，以期为黄果梨资源的开发利用奠定基础。1材料与方法1.1原料与试剂黄果梨：青海省同仁县；安琪果酒酵母：安琪酵母股份有限公司；果胶酶（30 000 U/g）：宁夏和氏璧生物技术有限公司；偏重亚硫酸钾（食品级）：山东中天生物科技有限公司；白砂糖：鄄城县永泰糖业有限公司。1.2仪器与设备ESJ110-48 电子天平：上海上平仪器有限公司；BPH9052 电热恒温培养箱、HH-4S 电子恒温不锈钢水浴锅：上海比朗仪器有限公司；酒精计：东莞市科锐仪器科技有限公司；UV-2600 紫外可见分光光度计：上海仪电分析仪器有限公司；H/T16MM 台式高速离心机：湖南赫西仪器装备有限公司。1.3黄果梨果酒制备工艺1.3.1工艺流程原料处理寅手动破碎寅去核寅果胶酶酶解寅添加偏重亚硫酸钾寅加糖寅酵母活化寅酒精发酵寅过滤寅澄清寅灭菌装瓶。1.3.2操作步骤1）原料处理：黄果梨从-20 益冰箱中取出，15 益冷水快速冲洗解冻，剔除霉烂果实，手动破碎去核，打浆。2）果胶酶酶解：向上述果浆添加 0.05%的果胶酶，45 益酶解 3.5 h。3）添加偏重亚硫酸钾：将 0.013%的偏重亚硫酸钾添加至酶解后的黄果梨果浆中。4）酵母活化：参考文献9的方法，称取一定量酵母于锥形瓶中，添加酵母添加量 10 倍糖度为 6 的用新制蒸馏水配制的糖水。缓慢搅拌 5 min，在 35 益恒温水浴活化 20 min。5）酒精发酵：在 2432 益条件下发酵 59 d。6）过滤、灭菌：发酵停止后，将发酵瓶中清酒与底部部分沉淀的酵母、果渣等用纱布分离、过滤处理。对发酵酒液进行巴氏灭菌处理。7）陈酿：将黄果梨酒液置于 4 益条件下陈酿 30 d，使酒味协调，风味浓郁。1.4黄果梨果酒发酵工艺优化单因素试验1.4.1发酵温度对黄果梨果酒的影响固定菌种接种量为 0.05%、初始糖添加量为 25%、65益灭菌 15min 条件下。调整发酵温度（24、26、28、30、32 益）发酵 7 d，考察发酵温度对黄果梨果酒的影响。1.4.2菌种接种量对黄果梨果酒的影响固定发酵温度为 28 毅C、初始糖添加量为 25%、65 益灭菌 15 min 条件下。调整菌种接种量（0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%）发酵 7 d，考察菌种接种量对黄果梨果酒的影响。1.4.3初始糖添加量对黄果梨果酒的影响固定菌种接种量为 0.05%，发酵温度为 28 益，在65 益灭菌15 min 条件下，调整初始糖添加量（15%、20%、25%、30%、35%）发酵 7 d，考察初始糖添加量对黄果梨果酒的影响。1.4.4发酵时间对黄果梨果酒的影响固定菌种接种量为 0.05%，发酵温度为 28 益，初始糖添加量为 25%，65 益灭菌 15 min 条件下，调整发酵时间（5、6、7、8、9 d），考察发酵时间对黄果梨果酒的影响。1.5黄果梨果酒发酵工艺优化响应面试验Box-Behnken 试验设计因素与水平见表 1。1.6黄果梨果酒感官评定及物质成分变化检测1.6.1感官评定选 15 名食品专业人员组成一个黄果梨果酒感官评表 1响应面因素与水平Table 1Response surface factors and levels水平因素A 发酵温度/益B 菌种接种量/%C 初始糖添加量/%-1260.04200280.05251300.0630应用技术107食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期定小组对黄果梨果酒进行评价。感官评价标准见表 2。1.6.2检测方法总糖含量参照韦璐等10的方法，采用蒽酮-硫酸法进行测定；还原糖含量采用直接滴定法进行测定；总酸含量参照杨芳等11的方法，采用酸碱滴定法进行测定；多酚含量参考吴晓青等12的方法，以没食子酸为标品进行测定；黄酮含量参考李德森等13的方法，以芦丁为标品进行测定；VC含量参考刘荣森14的方法，以抗坏血酸为标品进行测定；酒精度利用果酒专用酒精计进行测定；糖度利用手持糖度计进行测定。1.7数据处理利用 Design-Expert V8.0.6、Microsoft Office Excel2007 和 Origin 2018 软件对试验进行设计与数据分析，每组试验重复 3 次。2结果与分析2.1发酵温度单因素试验结果发酵温度对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响见图 1。由图 1 可知，随着发酵温度的升高，酒精度与感官评分均呈现先上升后下降的趋势。主要原因可能是当发酵温度低于 28 益时，由于未达最佳发酵条件，导致酵母菌的生长繁殖速率缓慢，黄果梨果酒含糖量过高，口味偏甜，口感较差。当发酵温度高于 28 益时，酵母发酵迅速，代谢加快导致其容易衰老，使酒精度降低15，另黄果梨发酵不完全，果酒缺乏酒香味。综上，选择发酵温度 2630益进行后续响应面试验。2.2菌种接种量单因素试验结果菌种接种量对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响见图 2。由图 2 可知，酒精度与感官评分均呈现先上升后下降的趋势，主要原因可能是当酵母菌接种量小于0.05%时，黄果梨果浆发酵不完全，导致酒精度较低且果酒具有酸味；当菌种接种量大于 0.05%时，黄果梨果浆发酵迅速，短时内发酵体系中酒精含量急速增加，在此情况下因酒精含量超过酵母的耐受能力导致部分酵母发生衰老和死亡16。果酒也会因此而具有酵母味，使感官评分降低。综上，选择菌种接种量 0.04%0.06%进行后续响应面试验。2.3初始糖添加量单因素试验结果初始糖添加量对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响见图 3。由图 3 可知，糖作为酒精发酵所需的营养物质对整个发酵过程有重要的影响。当初始糖添加量为15%、20%时，果酒口感酸涩。并且酒精度与感官评分相对较低，这主要是因为发酵体系中缺乏糖类营养物质。初始糖添加量为 25%时果酒的酒精度为12.7%vol，感官评分为 88.85，果酒香味浓郁。当初始糖添加量超过25%时，酒味刺鼻掩盖了黄果梨的清香。综上得知，选择初始糖添加量 20%30%进行后续响应面试验。2.4发酵时间单因素试验结果发酵时间对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响见图 4。表 2感官评价标准Table 2Sensory evaluation criteria项目特征评分色泽（20）橙黄色、清亮、有光泽1620橙黄色、基本无光泽10约16褐变，无光泽0约10香气（30）自然清香，富有黄果梨香气2430具有黄果梨香气，香味较淡17约24没有或具有异味0约17滋味（40）酸甜适中清爽可口3140偏甜或偏酸21约31有异味，口感差0约21澄清度（10）澄清、透亮、无浑浊810较澄清6约8浑浊0约6141312111098765242632发酵温度/益28309088868482807876感官评分酒精度图 1发酵温度对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响Fig.1Effect of fermentation temperature on alcohol content andsensory scores of Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine图 2菌种接种量对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响Fig.2Effect of yeast addition on alcohol content and sensoryscores of Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine1312111090.030.040.07菌种接种量/%0.050.069088868482807876感官评分酒精度应用技术108食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期由图 4 可知，当发酵时间为 56 d 时，发酵体系中总糖含量较低，致使酒精度与香气成分积累不足，果酒在酒精度与感官评分方面略有不足；当发酵时间过长为 89 d 时，酒精含量虽能达到最大程度积累但酵母菌生长代谢受阻，此时会代谢产生各种不良产物且出现轻微的酸败现象，进而影响酒体口感，致使感官评分大大降低。因此选择 7 d 为黄果梨果酒最佳的发酵时间。2.5响应面试验结果及方差分析黄果梨果酒发酵响应面试验结果见表 3，方差分析见表 4。黄果梨果酒酿造工艺参数的回归方程为 Y=89.90-1.50A-1.12B+1.88C+1.25AB+1.75AC-2.00BC-2.65A2-6.90B2-5.90C2。由表 4 可知，该模型适合黄果梨果酒酿造工艺试验的预测。通过显著性检验可知，除了 B、AB、AC 对感官评分显著（P发酵温度菌种接种量。141312111098569发酵时间/d78908886848280感官评分酒精度141312111098152035初始糖添加量/%25309088868482807876感官评分酒精度图 3初始糖添加量对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响Fig.3Effect of initial sugar addition on alcohol content andsensory scores of Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine图 4发酵时间对黄果梨果酒酒精度及感官评分的影响Fig.4Effect of fermentation time on alcohol content and sensoryscores of Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine表 3响应面试验结果与分析Table 3Response surface test results and analysis试验序号A 发酵温度/益B 菌种接种量/%C 初始糖添加量/%感官评分1280.0525902280.0420843280.0620854280.063083续表 3响应面试验结果与分析Continue table 3Response surface test results and analysis试验序号A 发酵温度/益B 菌种接种量/%C 初始糖添加量/%感官评分5280.0525916300.0625877260.0530838260.0425869300.05208610260.06258511260.05208412280.05259013300.04258514300.05308815280.04308516280.05259017280.052592方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型504.69956.0851.990.000 1*A18.00118.0016.690.004 7*B10.12110.129.390.018 2*C28.13128.1326.080.001 4*AB6.2516.255.790.047 0*AC12.25112.2511.360.011 9*BC16.00116.0014.830.006 3A229.57129.5727.410.001 2*B2200.461200.46185.860.000 1*C2146.571146.57135.890.000 1*残差7.5571.08失拟项4.7531.582.260.223 4纯误差2.8040.700 0总和512.2416相关系数0.985 3调整系数0.966 3离散系数0.843 1信噪比19.522 3表 4响应面试验方差分析结果Table 4Variance analysis result of response surface test注：*表示影响显著（P0.05）；*表示影响极显著（P0.01）。应用技术109食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期交互作用不明显，对黄果梨果酒感官评分影响较小。2.7营养及功能成分变化检测结果2.7.1发酵过程中总糖含量变化总糖含量在黄果梨果酒的口感风味、色泽和稳定性方面有着重要作用18。黄果梨果酒中总糖含量的变化如图 6 所示。由图 6 可知，随着发酵时间的延长，15 d 总糖含量急速下降，主要原因是初期发酵液营养丰富，酵母活力旺盛，在此条件下快速消耗总糖用于酵母自身生长繁殖以及代谢产生酒精；而从第 7 天开始总糖降低速率减缓，主要是由于酒精度升高，酵母老化、发酵环境发生改变。发酵 7 d 时黄果梨果酒总糖含量为 28g/L，属半甜型果酒。结合单因素及响应面结果可知总糖含量对黄果梨果酒的酒精度与感官评分有着重要的影响。2.7.2发酵过程中还原糖含量变化黄果梨果酒中还原糖含量的变化如图 7 所示。由图 7 可知，随着发酵时间的延长，还原糖含量在发酵过程中呈现先上升后下降的趋势。01 d 内上升图 5两因素交互作用的响应面及等高线Fig.5Response surfaces and contour lines of interaction between each two factors2.6交互作用分析各因素交互作用的响应面与等高线见图 5。由图 5 可知，AB、AC 等高线趋于椭圆，表明交互作用明显17，对黄果梨果酒感官评分影响较大；而 BC30.0029.0028.0027.0026.000.0400.0450.0500.0550.06078808284868890920.0600.0550.0500.0450.040758085909520.0022.0024.0026.0028.0030.0030.0029.0028.0027.0026.00758085909520.0022.0024.0026.0028.0030.000.0600.0550.0500.0450.04026.0027.0030.00A 发酵温度/益28.0029.00感官评分5908482888684828030.0028.0026.0024.0022.0020.000.0400.0450.060B 菌种接种量/%0.0500.055感官评分590808580807530.0028.0026.0024.0022.0020.0026.0027.0030.00A 发酵温度/益28.0029.00感官评分5908684868082887870应用技术110食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期的原因主要是白砂糖在酵母中相应酶的作用下分解产生还原糖；35 d 内急速下降，主要原因是酵母活力旺盛，整个发酵体系处于主发酵期；59 d 内下降趋势减缓，主要原因可能是发酵体系中缺乏发酵底物，且因发酵过程中产生大量的代谢产物，酵母代谢受抑制，分解糖分能力大大下降。2.7.3发酵过程中酒精度、糖度变化黄果梨果酒中酒精度、糖度的变化如图 8 所示。由图 8 可知，在整个发酵过程中，酒精度与糖度整体表现出相反的变化趋势。黄果梨原料糖度为 12 毅Bx，通过添加白砂糖使发酵液初始糖度为 30 毅Bx。发酵 01 d 时因酵母需要适应发酵环境，所以酒精度基本不变。发酵第 13 天时，发酵液中的糖类被酵母用于自身生长繁殖及无氧发酵，酒精度快速增加，糖度持续降低。37 d 发酵过程中酒精度平稳上升，此过程也是各种活性成分积累的最佳时间；从第 7 天开始酒精度逐渐趋于平缓并达到最大值 13.8%vol，糖度则为21.23 毅Bx，这主要与酵母的生长代谢受阻有关。发酵体系中糖类被消耗，无法提供充足的营养物质，且此时发酵液的 pH 值以及发酵液中过高的酒精度都会对酵母的生长带来不利影响，导致后期酒精度增加缓慢甚至趋于降低。2.7.4发酵过程中 VC含量变化黄果梨果酒中 VC含量的变化如图 9 所示。由图 9 可知，在整个发酵过程中，VC含量总体呈现先下降后上升的趋势。主要原因可能是由于酵母细胞在发酵初期进行有氧呼吸，生长繁殖而产热，致使整个发酵体系温度较高，导致 VC分解19。在第 7 天时上升至 8.436 g/L，VC含量基本达到最大值。2.7.5发酵过程中黄酮、多酚含量变化黄果梨果酒中黄酮、多酚含量的变化如图 10 所示。由图 10 可知，在整个发酵过程中，黄酮、多酚含量变化趋势基本一致，均先上升后下降。主要原因是发5004003002001000010发酵时间/d123456789140120100806040200010发酵时间/d123456789图 6黄果梨果酒发酵过程中总糖含量变化Fig.6Changes of total sugar content during fermentation ofPyrus bretschneideri Rehd.fruit wine图 7黄果梨果酒发酵过程中还原糖含量变化Fig.7Changes of reducing sugar content during fermentation ofPyrus bretschneideri Rehd.fruit wine302826242220010发酵时间/d123456789图 8黄果梨果酒发酵过程中酒精度、糖度变化Fig.8Changes of alcohol content and sugar during fermentationof Pyrus bretschneideri Rehd.fruit wine图 9黄果梨果酒发酵过程中 VC含量变化Fig.9Changes of VCcontent during fermentation of Pyrusbretschneideri Rehd.fruit wine987654320发酵时间/d123456789应用技术1614121086420010发酵时间/d123456789111食品研究与开发圆园23 年 11 月第 44 卷第 21 期酵前期，随着黄果梨果酒中酒精含量的不断积累，导致黄酮和多酚的浸提量不断增加，在 5 d 时均达到最大值，分别为 0.943 5、6.669 mg/L；发酵后期，黄酮、多酚含量明显降低，分析原因可能是多酚类物质因贮藏温度、含氧量及果实成分等外界因素的改变而分解20。但相比最初值含量都明显增加，说明发酵有利于黄酮、多酚等活性成分的保留。2.7.6发酵过程中总酸含量变化总酸含量与黄果梨果酒的感官品质密切相关21。黄果梨果酒中总酸含量的变化如图 11 所示。由图 11 可知，在整个发酵过程中，总酸含量呈现逐步上升的趋势。主要原因是黄果梨本身酸性成分含量较高，且在发酵过程中酵母细胞自身代谢产酸，以及因外界高糖环境激发的细胞代谢产酸的应激效应所产生的酸22。在整个发酵过程中应密切关注其含量变化以更好控制黄果梨果酒的感官品质。3结论本研究以响应面法优化黄果梨果酒的制备工艺，并通过测定发酵过程中总糖、还原糖、酒精度、糖度、VC、黄酮、多酚、总酸含量等，对黄果梨果酒品质进行评价。得到最佳发酵工艺条件：发酵温度 28 益、初始糖添加量 25%、菌种接种量 0.05%、发酵时间 7 d。此条件下制得的黄果梨果酒感官评分达 92，酒精度达 13%vol。酒体澄清，有光泽。黄果梨果酒发酵过程中，随着发酵时间的延长及酒精度的增大，半甜型黄果梨果酒总糖、还原糖、糖度等最终含量均降低。黄酮、多酚含量呈现先上升后缓慢下降的变化趋势，总酸含量整体上升。VC含量相比发酵第 1 天增加 4.345 g/L。综上可知，活性物质成分的积累与酒精含量变化有着密不可分的关联。可以通过严格把控发酵条件，密切关注酒精含量变化，达到各种营养及功能物质富集的目的。本试验为黄果梨果酒的酿造工艺提供科学依据。参考文献：1孙迎荷.青海省黄南州黄果梨产业发展现状、问题与改进措施简述J.农业工程技术,2019,39(26):27.SUN Yinghe.Brief introduction to the present situation,problemsand improvement measures of Huangguo pear industry in HuangnanPrefecture of Qinghai ProvinceJ.Agricultural Engineering 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