袁 敏,王巧碧,2,趙 欠,周才瓊，*

(1.西南大學(xué),食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)(2.四川衛(wèi)生康復(fù)職業(yè)學(xué)院,四川自貢 643000)

響應(yīng)面優(yōu)化工藝對白肉枇杷果酒發(fā)酵的影響及果酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立

袁 敏1,王巧碧1,2,趙 欠1,周才瓊1，*

(1.西南大學(xué),食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)(2.四川衛(wèi)生康復(fù)職業(yè)學(xué)院,四川自貢 643000)

采用“華白1號”白肉枇杷為實驗材料,系統(tǒng)研究了白肉枇杷果酒發(fā)酵工藝,并建立了枇杷果酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通過發(fā)酵工藝單因素實驗和響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計,得到白肉枇杷果酒發(fā)酵最佳工藝條件為:酵母接種量0.50%,發(fā)酵pH4.0,發(fā)酵溫度22 ℃,白肉枇杷果酒酒精度平均12.33%(v/v)。通過冷熱交替催陳后檢測枇杷果酒相關(guān)指標(biāo)并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立白肉枇杷果酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為:酒精度11%～13%vol、總糖(以葡萄糖計)4.1～4.35 g/L(半干型果酒)、滴定酸(以酒石酸計)4.0～5.5 g/L、揮發(fā)酸(以乙酸計)≤0.38 g/L。衛(wèi)生指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定。果酒金黃透明,酒香濃郁,具有枇杷果酒特有的風(fēng)格。

白肉枇杷,發(fā)酵工藝優(yōu)化,果酒,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

近二十來年,枇杷產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。根據(jù)果肉色澤通常將枇杷分為紅肉(紅沙)和白肉(白沙)兩類,白肉枇杷口感較紅肉好,但不耐儲藏。枇杷為非躍變型果實,無后熟作用,必須在樹上成熟后采收。特別是采收期在高溫多雨的初夏,采后果實很快衰老變質(zhì),常溫主要表現(xiàn)為果實總酸含量迅速下降,喪失枇杷酸甜可口的固有風(fēng)味,同時易遭病菌危害而大量腐爛。低溫貯藏時,會出現(xiàn)果皮和果肉粘連而難以剝離,果肉會由貯藏前的柔軟多汁到質(zhì)地生硬、粗糙少汁的品質(zhì)劣變現(xiàn)象[1-2]。

枇杷優(yōu)良的口感和不耐儲藏的不足,在采摘后需要在短時間內(nèi)進行加工利用。有關(guān)枇杷精深加工也有一些報道,包括枇杷果汁、果脯、果酒、功能枇杷片和枇杷果醋等[3-6]。在枇杷果酒相關(guān)報道中,何志剛[7]、唐三定[8]、葉順君[9]、蒲彪[10]等先后報道了枇杷果酒加工中釀造工藝、澄清與穩(wěn)定性的相關(guān)研究,這些研究報道所采用枇杷均為較低含糖量(9%～12%)的紅肉枇杷。本研究結(jié)合當(dāng)前國家提倡由糧食酒向果酒和水果白酒的發(fā)展方向,擬選用含糖量高(約18%)及香氣好的“華白1號”白肉枇杷新品種(渝品審鑒2014011)作為實驗材料,系統(tǒng)研究其發(fā)酵工藝,并建立白肉枇杷果酒產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),為拓寬白肉枇杷精深加工提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

“華白1號”白肉枇杷(重慶產(chǎn)白肉枇杷收獲期5月;平均甜度18%、酸度0.5%,單果重20～45 g。) 西南大學(xué)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)研究室。白砂糖 食用級,重慶市北碚區(qū)天生街永輝超市。發(fā)酵菌種:菌種Y1,菌種Y2,菌種Y3 湖北安琪酵母股份有限公司。

枇杷果汁 果膠酶酶解處理(果膠酶(酶活≥500000 U/g 成都市科龍化工試劑廠)量0.17 g/kg,檸檬酸調(diào)pH4.0,40 ℃下酶解4.0 h),得澄清枇杷汁,透光率83.17%±0.44%。

枇杷果酒人工催陳條件:40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中放置3 d,取出后0 ℃放置3 d,循環(huán)3次18 d。

檸檬酸、葡萄糖、氫氧化鈉、鹽酸、檸檬酸鈉 均為分析純,成都市科龍化工試劑廠。

FA2004A電子天平 上海精天電子儀器有限公司;電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海躍進醫(yī)療器械廠;酸度計 上海雷磁儀器有限公司;手持折光儀 上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司,等。

1.2 實驗方法

1.2.1 菌種活化 取Y1、Y2和Y3,分別將酵母按1∶10比例加入2%糖液中,輕輕攪拌至溶解,38～39 ℃水浴鍋中保持活化30 min,取出降至室溫后接種用。

1.2.3 酵母的發(fā)酵特性比較 將按1.1酶解后的枇杷汁糖度調(diào)至20%,pH調(diào)至4.0。按接種量1%(v/v)分別加入Y1、Y2和Y3,25 ℃發(fā)酵,比較三種酵母發(fā)酵時間、所得酒液品質(zhì)等指標(biāo)。

1.2.4 果酒發(fā)酵工藝單因素和響應(yīng)面優(yōu)化實驗 單因素實驗:酵母接種量:枇杷汁調(diào)pH至4.0,分別加入白砂糖(應(yīng)加量60%)和0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的酵母菌液(v/v)。25 ℃保溫發(fā)酵。pH:枇杷汁加入白砂糖(應(yīng)加量的60%)和0.6%的酵母菌液(v/v),分別調(diào)pH至3、3.5、4、4.5、5.0。25 ℃保溫發(fā)酵。溫度:枇杷汁調(diào)pH至4.0,分別加入白砂糖(應(yīng)加量的60%)和0.6%的酵母菌液(v/v)。分別在15、20、25、30、35 ℃下保溫發(fā)酵。各單因素實驗接種后觀察起酵時間,測定發(fā)酵液失重和TSS,當(dāng)發(fā)酵至TSS下降到8%左右再補加其余的糖。至失重小于0.5 g時結(jié)束發(fā)酵,測定各指標(biāo)[12]。

響應(yīng)面優(yōu)化發(fā)酵工藝:據(jù)單因素實驗結(jié)果,選取接種量A、發(fā)酵pH B、發(fā)酵溫度C三變量進行優(yōu)化。以-1、0、1代表變量水平,實驗因子水平編碼表如表1所示,通過Box-Benhnken中心組合設(shè)計,以發(fā)酵后酒精度Y為響應(yīng)值,重復(fù)3次。

表1 實驗因子水平編碼表Table 1 The code of experimental factors level

表2 感官實驗評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard of sensory evaluation

1.2.5 測定方法 總酸:酸堿中和滴定法[13];可溶性固形物:手持折光儀[14];酒精含量:酒精計法[15]。

細(xì)菌總數(shù):GB/T4789.2-2010中的平板計數(shù)法。大腸菌群:GB/T4789.3-2-10中大腸菌群MPN計數(shù)法。

感官評定:挑選接受過食品感官評定訓(xùn)練的10位人員(3男7女,年齡22～28歲)組成感官評定小組,參照葡萄酒、果酒通用分析方法(GB/T15038)對枇杷果酒進行感官質(zhì)量的品評,評分標(biāo)準(zhǔn)參考葡萄酒和果酒評分標(biāo)準(zhǔn),如下表2所示。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 實驗數(shù)據(jù)采用excel2010軟件處理,實驗數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(x±s)形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酵母菌種發(fā)酵特性比較分析

Y2和Y3發(fā)酵處理酒精度在10%vol以上,高于Y1(8.43%vol);Y2總酸含量相對較高。觀察Y1、Y2和Y3發(fā)酵情況,并以CO2逸出停止,同時兩天的失重差小于0.5 g,為發(fā)酵時長,確定發(fā)酵時間分別為2、3、3 d,失重檢測分別為27、30、30 g。由圖1可知,Y1、Y2和Y3這三種酵母通過發(fā)酵,所得到的枇杷果酒酒精度較均能達到8%vol以上,其中Y3的酒精度最高為10.9%vol。Y2和Y3在各種特性中差別都不是特別明顯,但總酸含量Y3略低于Y2。綜合各指標(biāo)及發(fā)酵特性選擇Y3作為后續(xù)發(fā)酵實驗菌種。

圖1 不同酵母菌種發(fā)酵特性比較分析Fig.1 The fermentation results of different yeast

2.2 白肉枇杷果酒發(fā)酵工藝單因素實驗

2.2.1 接種量對枇杷果酒發(fā)酵品質(zhì)的影響 隨接種量增加,發(fā)酵時間縮短,TSS略降;總酸先增后降,峰值接種量0.6%;酒精度隨接種量增加緩慢增加后略降,峰值時接種量0.40%,當(dāng)接種量>0.80%時,酒精度快速下降,可能由于酵母繁殖代謝過旺,本身耗大量糖分,致使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)消耗增加并生成較多代謝產(chǎn)物,使菌體細(xì)胞環(huán)境惡化,過早衰老并發(fā)生自溶[12-13]。當(dāng)發(fā)酵時間過長,影響工藝進程;當(dāng)發(fā)酵時間過短,可能使發(fā)酵不充分,浪費原料。綜合考慮,后續(xù)優(yōu)化工藝研究選擇0.4%為最佳接種量。

表3 接種量對枇杷果酒發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 3 The influence of inoculation quantity on fermentation characteristics of loquat wine

表4 pH對枇杷果酒發(fā)酵特性的影響Table 4 The influence of pH on fermentation characteristics of loquat wine

表5 溫度對枇杷果酒發(fā)酵特性的影響Table 5 The influence of fermentation temperature on fermentation characteristics of loquat wine

2.2.2 pH對枇杷果酒發(fā)酵品質(zhì)的影響 隨發(fā)酵液pH升高,發(fā)酵時間略微延長,總酸快速下降后保持穩(wěn)定,TSS呈先降后增趨勢(最低值pH3.5),酒精度則逐漸升高后下降,峰值酒精度12.10%vol。這與酵母代謝需要適宜pH環(huán)境有關(guān)[16]。綜合考慮以pH4.0為最適發(fā)酵pH條件。

2.2.3 發(fā)酵溫度對枇杷果酒發(fā)酵品質(zhì)的影響 隨發(fā)酵溫度升高,發(fā)酵時間逐漸縮短,總酸先增后降,峰值發(fā)酵溫度為30 ℃,TSS波動變化;發(fā)酵溫度20 ℃時酒精度最高;當(dāng)溫度>30 ℃后,發(fā)酵時間縮短近1倍,酒精度下降,表明適當(dāng)溫度下酵母菌對糖分利用率高,酒精度高,這與報道的主發(fā)酵溫度是影響果酒風(fēng)味的主要因素吻合[17-18]，綜合考慮發(fā)酵溫度選擇20 ℃。

2.3 白肉枇杷果酒發(fā)酵工藝響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計

2.3.1 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計及分析 據(jù)2.2單因素實驗結(jié)果,利用Design-Expert V8.0.6.1進行響應(yīng)面設(shè)計,以酒精度為響應(yīng)值,實驗結(jié)果及分析如表6、表7,運用Design Expert軟件進行回歸擬合分析,確定函數(shù)表達式為:Y(%vol)=-25.72500+11.00000×A+17.27500B+0.047500C-1.75000AB+0.075000 AC+0.20000BC-5.62500×A2-2.60000×B2-0.020000×C2。

表7 方差分析及顯著性檢驗表Table 7 Variance analysis and significant inspection

注:Pr>F值小于0.05為影響顯著(*);Pr>F值小于0.01為影響極顯著(**)。

表6 響應(yīng)面優(yōu)化實驗設(shè)計及實驗結(jié)果Table 6 Experiment design and result of response surface analysis

由表7可知,A、B因素顯著影響產(chǎn)品酒精度(p<0.05);C、BC、B2、C2極顯著影響產(chǎn)品酒精度(p<0.01);表明各因子對響應(yīng)值關(guān)系不是簡單的線性關(guān)系,這和模型回歸中的線性和平方項影響顯著項相對應(yīng)。模型失擬項不顯著(p=0.0614>0.05),說明該方程不失擬,模型合適。進一步利用Design-expert V8.0.6.1進行二次多元回歸擬合,得二次回歸方程響應(yīng)面圖及等高線(圖2～圖4),其中圖4圖形坡度較陡,可直觀看出溫度與pH交互作用顯著(p=0.0049)。當(dāng)發(fā)酵溫度不變時,隨pH增加,產(chǎn)品酒精度增加,當(dāng)pH增加到約4.1時酒精度最大;當(dāng)pH不變,隨發(fā)酵溫度增加,產(chǎn)品酒精度增加,當(dāng)溫度上升到約21 ℃時酒精度最大。

圖2 發(fā)酵pH、酵母接種量交互作用對酒精度影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.2 The response surface and contour of alcohol degree between pH and inoculation quantity of yeast

圖3 發(fā)酵溫度、酵母接種量交互作用對酒精度影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.3 The response surface and contour of alcohol degree between fermentation temperature and inoculation quantity of yeast

圖4 發(fā)酵溫度和pH交互作用對酒精度影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.4 The response surface and contour of alcohol degree between fermentation temperature and pH

2.3.2 驗證實驗 根據(jù)2.3.1實驗結(jié)果獲發(fā)酵最佳工藝條件為:接種量0.50%,發(fā)酵pH4.01,發(fā)酵溫度22.15 ℃,此條件下發(fā)酵所得酒精體積分?jǐn)?shù)預(yù)測值為12.16%vol。為方便實驗操作,把條件修改為接種量0.50%,發(fā)酵pH4,發(fā)酵溫度22 ℃,發(fā)酵時間5 d,進行3次驗證實驗,得發(fā)酵酒精度平均值12.33%vol,與預(yù)測值接近,證明該模型能較好預(yù)測白肉枇杷果酒發(fā)酵過程。

2.4 白肉枇杷果酒質(zhì)量指標(biāo)建立

將按照響應(yīng)面優(yōu)化得到的最佳發(fā)酵工藝制備的枇杷原酒按1.1條件進行人工催陳,以枇杷果酒終產(chǎn)品檢測各指標(biāo),以NY/T1507-2007《綠色食品 果酒》、GB 2758-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵酒及其配制酒》以及GB/T 15038(葡萄酒、果酒通用分析方法)等為參考,建立白肉枇杷果酒質(zhì)量指標(biāo)。

2.4.1 理化指標(biāo) 經(jīng)檢測枇杷果酒各指標(biāo)如圖5,酒精度11.17%vol,低于未進行陳釀的枇杷果酒的12.33%vol,推測酒中乙醇在陳釀過程中發(fā)生酯化反應(yīng),或與在澄清過濾過程中少量揮發(fā)有關(guān)。據(jù)NY/T1507-2007《綠色食品 果酒》規(guī)定酒精度應(yīng)在7%～18%vol,因而確定本產(chǎn)品酒精度為11%～13%vol。同時,根據(jù)GB 2758-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵酒及其配制酒》中4.5“葡萄酒和其他酒精度大于等于10%vol的發(fā)酵酒及配制酒可免于標(biāo)示保質(zhì)期”,因此本產(chǎn)品不需標(biāo)示保質(zhì)期。

圖5 枇杷果酒理化指標(biāo)Fig.5 Physical and chemical indexes of loquat wine

總糖(以葡萄糖計)為4.08 g/L,據(jù)NY/T1507-2007《綠色食品 果酒》中規(guī)定總糖含量小于4 g/L為干型果酒,4.1～12.0 g/L為半干型果酒,因此確定本產(chǎn)品總糖含量4.1～4.35 g/L,為半干型果酒。據(jù)NY/T1507-2007《綠色食品 果酒》中分別規(guī)定滴定酸(以酒石酸計)和揮發(fā)酸(以乙酸計)為4.0～9.0 g/L和小于等于1.5 g/L,本產(chǎn)品檢測值分別為5.23 g/L和0.33 g/L,因此確定本產(chǎn)品滴定酸和揮發(fā)酸含量分別為4.0～5.5 g/L和小于等于0.38 g/L。

2.4.2 感官指標(biāo) 參照GB/T 15038(葡萄酒、果酒通用分析方法),從枇杷果酒外觀色澤、滋味、香氣和典型性風(fēng)格進行感官評定。與原酒相比,經(jīng)陳釀的酒樣金黃色、澄清透亮;苦澀味減弱,酸甜適口,酒香濃郁,酒體豐滿醇厚,具有枇杷特有的果香。枇杷果酒感官指標(biāo)如下:

外觀:枇杷果酒新酒色澤淡黃色,具有枇杷特有的色澤,陳釀后呈金黃色或黃褐色;成品酒酒液澄清透明,無肉眼可見的沉淀及懸浮物。

香氣:酒香濃郁,具有枇杷特有的果香。

滋味:酒體豐滿、協(xié)調(diào)悅?cè)?、醇厚爽口?/p>

風(fēng)格:具有枇杷果酒特有的風(fēng)格。

2.4.3 衛(wèi)生指標(biāo) 經(jīng)檢測枇杷果酒菌落總數(shù)分別為34,42,27 cfu/mL,大腸菌群分別為3,<3,<3 MPN/100 mL;未檢出致病菌。根據(jù)NY/T1507-2007《綠色食品 果酒》中規(guī)定菌落總數(shù)≤50 cfu/mL,大腸菌群數(shù)≤3 MPN/100 mL,無致病菌檢出。因此本產(chǎn)品衛(wèi)生指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定。

3 結(jié)論

比較了三種酵母對白肉枇杷果酒發(fā)酵特性的影響,從發(fā)酵時間及發(fā)酵酒精度,確定菌種Y3作為發(fā)酵最佳菌種。

通過發(fā)酵工藝單因素實驗和響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計,以核心指標(biāo)酒精度為響應(yīng)因子,得到白肉枇杷果酒發(fā)酵最佳工藝條件為:酵母接種量0.50%,發(fā)酵pH4.0,發(fā)酵溫度22 ℃。經(jīng)驗證實驗,白肉枇杷果酒酒精度平均12.33%vol。將在最佳工藝條件發(fā)酵所得枇杷原酒經(jīng)冷熱交替人工催陳得枇杷果酒,以NY/T1507-2007《綠色食品 果酒》、GB/T 15038(葡萄酒、果酒通用分析方法)及GB 2758-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵酒及其配制酒》為依據(jù),建立白肉枇杷果酒質(zhì)量指標(biāo)如下:

理化指標(biāo):酒精度11%～13%vol、總糖(以葡萄糖計)4.1～4.35 g/L、滴定酸(以酒石酸計)4.0～5.5 g/L、揮發(fā)酸(以乙酸計)≤0.38 g/L。

感官指標(biāo):枇杷果酒成品酒呈金黃或黃褐色;酒液澄清透明,無肉眼可見沉淀及懸浮物;酒香濃郁,具有枇杷特有的果香。酒體豐滿、醇厚爽口。具有枇杷果酒特有的風(fēng)格。

衛(wèi)生指標(biāo):菌落總數(shù)≤50 cfu/mL,大腸菌群數(shù)≤3 MPN/100 mL,無致病菌檢出。

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Optimization of the fermentation conditions of White sarcocarp Loquat wine and the standards establishment by response surface methodology

YUAN Min1，WANG Qiao-bi1,2，ZHAO Qian1，ZHOU Cai-qiong1，*

(1.Food Science College,Southwest University,Chongqing 400715,China；2.SiChuan Vocational College of Health and Rehabilitation,ZiGong 643000,China)

With the “Huabai No.l” white sarcocarp loquat as experimental material,the fermentation process of white sarcocarp loquat wine was systematically studied and the quality standards was established. By single factor experiments of fermentation process and response surface optimization,the optimum technological conditions for fermentation were as follows:yeast inoculation of 0.50%,fermentation pH4.0,fermentation temperature of 22 ℃,and under this condition the average alcohol content was 12.33%vol. The relevant indicators of loquat wine were tested via alternating hot and cold aging and the quality standards of white sarcocarp loquat wine were established as follows:alcohol 11%～13% vol,total sugar 4.1～4.35 g/L,titration acid 4.0～5.5 g/L,volatile acid≤0.38 g/L. Hygiene indicators were in accordance with the relevant regulations. Loquat wine is golden and transparent,it has the unique style of loquat wine with the strong fragrance.

white sarcocarp loquat;fermentation process optimization;fruit wine;quality standard

2016-07-04

袁敏(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：食品化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)，E-mail：2415184955@qq.com。

*通訊作者:周才瓊(1964-)，女，博士，教授，研究方向：食品營養(yǎng)化學(xué)，E-mail：zhoucaiqiong@swu.edu.cn。

重慶市科委項目：“華白1號”白肉枇杷釀造果酒及白蘭地關(guān)鍵技術(shù)(cstc2014jcsf-nycgzhA80001)。

TS255.1

B

:1002-0306(2017)03-0255-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.040