薛宇昂,單春會(huì),寧 明,楊麗萍,田 歡,唐鳳仙*
(石河子大學(xué) 食品學(xué)院,新疆 石河子 832000)
紅提葡萄是我國1987年引進(jìn)的一個(gè)新品種。由于它的果實(shí)本質(zhì)好、耐儲(chǔ)存、產(chǎn)量高,深受我國人民的喜愛。其果實(shí)較大,果實(shí)為深紅色,果粒整齊緊實(shí),產(chǎn)量高[1]。紅提葡萄富含多種果酸、維生素和礦物質(zhì)類等,具有藥用、營(yíng)養(yǎng)、保健等作用[2]。但是在我國,鮮食葡萄始終占主導(dǎo)地位[3],葡萄的貯藏運(yùn)輸保鮮產(chǎn)業(yè)也比較滯后,存在“運(yùn)不出、貯不住、銷不掉”的局面,大量葡萄因采后腐爛變質(zhì)而遭受損失[4]。
新疆葡萄品質(zhì)優(yōu)良,種類豐富,產(chǎn)量居全國首位[5]。新疆葡萄種植規(guī)模達(dá)220萬畝,其中釀酒葡萄有55余萬畝,其余為鮮食和制干葡萄,鮮食葡萄以紅提葡萄為主[6]。新疆紅提葡萄憑借其優(yōu)良的品質(zhì),制成一款新的產(chǎn)品必將以其獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)力占有市場(chǎng)并且減少浪費(fèi)。如今發(fā)酵飲料是飲料業(yè)中重要的發(fā)展方向之一[7],葡萄酒又具有很好的營(yíng)養(yǎng)和保健作用[8],這將使得紅提發(fā)酵酒飲料備受人們的喜愛。
因此,利用新疆寶石解百納、赤霞珠釀酒葡萄資源,對(duì)其進(jìn)行綜合性開發(fā)利用,將葡萄復(fù)合發(fā)酵配制成一種甜型葡萄果酒,在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)而法優(yōu)化復(fù)合紅提葡萄甜型果酒的發(fā)酵工藝參數(shù),確定最佳的復(fù)合類型以及加工工藝條件,期望對(duì)葡萄相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供新的途徑與理論依據(jù),將新疆葡萄資源方面的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),拓寬葡萄的市場(chǎng),對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.1 材料與試劑
紅提葡萄、寶石解百納葡萄、赤霞珠葡萄:新疆石河子市;葡萄酒用高活性干酵母:安琪酵母股份有限公司;果膠酶(30 000 U/g):肇東日成酶制劑有限公司;氯化鉀、碳酸氫鈉(均為分析純):天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;白砂糖(食品級(jí)):陜西富企商貿(mào)有限公司;偏重亞硫酸鉀(分析純):天津市福晨化學(xué)試劑廠;葡萄糖(分析純):天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司;抗壞血酸(分析純):天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心;碳酸鈣(分析純):天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;明膠(食品級(jí)):山東西唐生物科技有限公司;皂土(食品級(jí)):法國LAFFORT公司。
1.2 儀器與設(shè)備
B250型智能數(shù)顯恒溫升降油水浴鍋:上海予卓?jī)x器有限公司;JJ-2型組織搗碎機(jī):江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司;MC202231型手持糖量計(jì):成都泰華光學(xué)有限公司;pHS-3C型pH計(jì):上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;BS 2000 S型電子天平:北京賽多利斯天平有限責(zé)任公司;320XB 220A-SCS型電子萬分之一分析天平:瑞士Precisa公司;0~50°、20℃酒精計(jì):黃驊渤海比重計(jì)廠;ZXSR-1430型恒溫生化培養(yǎng)箱:上海智城分析儀器制造有限公司;GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機(jī):美國ThermoFisher Scientific公司。
1.3 方法
1.3.1 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒工藝流程及操作要點(diǎn)
原料預(yù)處理→混合原汁→糖酸比調(diào)整→加偏重亞硫酸鉀→巴氏殺菌→加果膠酶→酵母菌活化接種→主發(fā)酵→過濾、離心→殺菌、裝瓶→復(fù)合果酒
操作要點(diǎn):
(1)原料預(yù)處理:原料的好壞能夠直接影響到果酒產(chǎn)品最終的品質(zhì),并且對(duì)果酒的色澤和酒體風(fēng)味等方面也存在較大的影響。選擇成熟、無腐爛、無病蟲害的紅提葡萄、寶石解百納葡萄、赤霞珠葡萄為原料,用清水清洗泥土、雜質(zhì)及附著的微生物。
(2)混合原汁:紅提葡萄分別與2種釀酒葡萄以質(zhì)量比4∶1混合,將原料去籽后放入打漿機(jī)打漿,打漿完成后將籽與葡萄漿混合。
(3)糖酸比調(diào)整:根據(jù)理論值17 g/L蔗糖發(fā)酵能產(chǎn)生1%vol的酒精[9],加入蔗糖將原漿的初始糖濃度調(diào)至28°Bx,加入碳酸鈣將pH值調(diào)至4.4。
(4)加偏重亞硫酸鉀:按糖酸比調(diào)整后的原漿總質(zhì)量,加入0.003%偏重亞硫酸鉀。
(5)巴氏殺菌:67℃水浴加熱0.5h后取出,冷卻至常溫[10]。
(6)加果膠酶:按糖酸比調(diào)整后的原漿總質(zhì)量,加入0.03%果膠酶[11]。
(7)酵母菌活化、接種:按糖酸比調(diào)整后的原漿總質(zhì)量,稱取其0.03%的安琪酵母,加入5%的葡萄糖溶液,37℃活化0.5 h,最后將其加入已經(jīng)巴氏殺菌并冷卻至常溫的原漿中[12]。
(8)主發(fā)酵:塞上棉塞,發(fā)酵之初罐內(nèi)留少量空氣有利于酵母的生長(zhǎng),保持發(fā)酵的狀態(tài),發(fā)酵溫度控制在20℃。當(dāng)發(fā)酵液可溶性固形物含量低于12°Bx,停止主發(fā)酵。
(9)過濾離心:發(fā)酵結(jié)束后,用8層無菌的紗布過濾[13],使底部的沉淀與汁液分離。濾液于4℃、7 000 r/min條件下離心10 min,取上清液。
(10)殺菌裝瓶:將過濾離心后的果酒放入潔凈的玻璃瓶?jī)?nèi),100℃殺菌10 min,密封冷卻。
1.3.2 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的最佳復(fù)合原料類型的確定
以純紅提葡萄為對(duì)照,紅提葡萄中加入寶石解百納、紅提葡萄中加入赤霞珠2種復(fù)合原料發(fā)酵紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒,以感官評(píng)分為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),確定各復(fù)合原料類型對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的影響,確定最佳復(fù)合原料類型。
1.3.3 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗(yàn)
在確定最佳復(fù)合原料類型的基礎(chǔ)上,選取發(fā)酵溫度(16℃、18℃、20℃、22℃、24℃)、初始pH值(4.0、4.2、4.4、4.6、4.8)、初始糖濃度(24 °Bx、26 °Bx、28 °Bx、30 °Bx、32 °Bx)進(jìn)行單因素發(fā)酵試驗(yàn),以感官評(píng)分為評(píng)定指標(biāo),確定各因素對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的影響。
1.3.4 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以感官評(píng)分(X)為響應(yīng)值,發(fā)酵溫度(A)、初始pH值(B)、初始糖濃度(C)為考察因素,采用3因素3水平的響應(yīng)面法對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化,采用Design-Expert.V8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行回歸分析。響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平見表1。
表1 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation condition optimization of red grape and wine grape compound fruit wine
1.3.5 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒質(zhì)量指標(biāo)的檢測(cè)
(1)理化指標(biāo)
可溶性固形物及殘?zhí)橇康臏y(cè)定:采用手持折光儀[14];酒精度的測(cè)定:采用蒸餾比重法[15];二氧化硫含量的檢測(cè):參照GB 5009.34—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中二氧化硫的測(cè)定》[16]。
(2)微生物指標(biāo)
細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌的測(cè)定:參照國標(biāo)GB4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[17];致病菌的測(cè)定:參照GB 29921—2013《食品中致病菌限量》[18]。
1.3.6 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[19]
選取經(jīng)相關(guān)培訓(xùn)并具有相關(guān)知識(shí)的10人對(duì)復(fù)合紅提葡萄甜型果酒的色澤、香氣、口感、狀態(tài)進(jìn)行評(píng)分,最后取平均值,滿分為100分。紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of red grape and wine grape compound fruit wine
2.1 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒復(fù)合原料類型的確定
采用2種復(fù)合原料發(fā)酵制備紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒,并對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)分,結(jié)果見表3。
表3 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒復(fù)合原料類型的確定Table 3 Determination of raw material types for red grape and wine grape compound fruit wine
由表3可知,在2種復(fù)合原料類型中,紅提葡萄中加赤霞珠為復(fù)合原料制備的紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分最高,為83分,其色澤均勻?yàn)槊导t色,有紅提和復(fù)合原料特有的香氣和發(fā)酵后淡淡的醇香味,口味酸甜,且狀態(tài)分布均勻無明顯分層及沉淀。因此,確定最佳復(fù)合原料類型為紅提葡萄中加入赤霞珠。
2.2 復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.2.1 發(fā)酵溫度對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響
不同發(fā)酵溫度對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響見圖1。
圖1 發(fā)酵溫度對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of fermentation temperature on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine
由圖1可知,隨著發(fā)酵溫度的逐漸升高,紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵溫度為20℃時(shí),感官評(píng)分最高,為95分,此時(shí)甜型果酒的色澤鮮亮,果香濃郁;當(dāng)果酒的發(fā)酵溫度低于20℃之前,其發(fā)酵速率慢,發(fā)酵效率較低;當(dāng)發(fā)酵溫度高于20℃之后,其氧化速度隨之變快,果酒中的果香會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體散失,導(dǎo)致香氣損失[20],并且其風(fēng)味、口感等感官特性也變差,感官評(píng)分下降,因此,確定最佳發(fā)酵溫度為20℃。
2.2.2 初始pH值對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響
圖2 初始pH值對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of initial pH on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine
由圖2可知,隨著初始pH值的逐漸升高,紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)初始pH值為4.4時(shí),感官評(píng)分最高,為94分,甜型果酒色澤透明鮮亮,口感酸甜可口;當(dāng)初始pH值<4.4之前,甜型果酒在發(fā)酵完成后的口感偏酸,其感官評(píng)分隨之下降;當(dāng)初始pH值>4.4之后,隨著pH升高色素顏色隨之變化[21],導(dǎo)致其顏色略顯褐色,并且其口感變差,導(dǎo)致其感官評(píng)分下降。因此,確定最佳初始pH值為4.4。
2.2.3初始糖濃度對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響
圖3 初始糖濃度對(duì)紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of initial sugar concentration on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine
由圖3可知,隨著初始糖濃度的增加,紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)初始糖濃度為28°Bx時(shí),感官評(píng)分最高,為95分,甜型果酒甜度適宜,口感最佳;當(dāng)初始糖濃度<28°Bx之前,甜型果酒口感苦澀;當(dāng)初始糖濃度>28°Bx之后,甜型果酒殘?zhí)橇窟^高,口感過于甜膩。初始糖濃度過高還使紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的滲透壓升高,影響酵母繁殖和發(fā)酵[22],發(fā)酵延滯對(duì)甜型果酒的品質(zhì)有著較大的影響。因此,確定最佳初始糖濃度為28°Bx。
2.3 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果
在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上,以紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分(X)為響應(yīng)值,發(fā)酵溫度(A)、初始pH值(B)、初始糖濃度(C)為考察因素,采用Design-Expert V8.0.6軟件設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn),響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析見表4。
表4 復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of response surface experiments for fermentation technology conditions optimization of compound fruit wine
續(xù)表
2.3.2 回歸模型的建立及方差分析
應(yīng)用Design-Expert V8.0.6軟件對(duì)表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,得到紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的感官評(píng)分X的回歸方程為:X=94.80+1.00A+0.62B+4.88C+0.000AB-0.50AC-0.25BC-2.58A2-10.82B2-11.33C2
對(duì)該二次回歸方程進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表5。
表5 回歸模型的方差分析Table 5 Variance analysis of regression model
由表5可知,響應(yīng)面回歸模型極顯著(P<0.01),失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05),表明回歸模型的擬合度較好。模型的決定系數(shù)R2=93.47%,校正決定系數(shù)R2adj=98.58%,表明該回歸模型與實(shí)際擬合較好,可以用于紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件的預(yù)測(cè)。通過方差分析可知,一次項(xiàng)C及二次項(xiàng)B2、C2對(duì)結(jié)果影響極顯著(P<0.01),一次項(xiàng)A及二次項(xiàng)A2對(duì)結(jié)果影響顯著(P<0.05),其他相對(duì)結(jié)果影響不顯著(P>0.05);其影響主次順序?yàn)镃>A>B,即初始糖濃度>發(fā)酵溫度>初始pH值。
2.3.3響應(yīng)面驗(yàn)證試驗(yàn)
通過Design-Expert V8.0.6軟件分析得出最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為發(fā)酵溫度20.35℃、初始pH值4.41、初始糖濃度28.42°Bx,在此條件下,理論感官評(píng)分為95.01分。為了驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,按照上述條件進(jìn)行發(fā)酵驗(yàn)證試驗(yàn)。鑒于試驗(yàn)的實(shí)際可操作性,將紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的最優(yōu)發(fā)酵工藝條件調(diào)整為發(fā)酵溫度20℃、初始pH值4.4、初始糖濃度28°Bx,經(jīng)過3組重復(fù)試驗(yàn),實(shí)際測(cè)得產(chǎn)品感官評(píng)分為95分,試驗(yàn)結(jié)果與模型結(jié)果基本一致,所得模型能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)際發(fā)酵情況。因此,采用響應(yīng)面分析方法優(yōu)化紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件參數(shù)較準(zhǔn)確,有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
2.4 紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果
采用最佳發(fā)酵條件得到紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒,其酒精度為8%vol,殘?zhí)橇繛?3°Bx,二氧化硫含量為25 mg/L;細(xì)菌總數(shù)(23 CFU/mL)≤40 CFU/mL,大腸桿菌(1 MPN/100 mL)≤3 MPN/100 mL,致病菌未檢出。結(jié)果表明該紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)[23]。
通過單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化確定紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒的最佳復(fù)合原料類型為紅提葡萄與赤霞珠質(zhì)量比4∶1;最佳發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵溫度20℃,初始pH值4.4,初始糖濃度28°Bx。在此優(yōu)化條件下,紅提葡萄與釀酒葡萄復(fù)合果酒發(fā)酵5 d,感官評(píng)分為95分,酒精度為8%vol,殘?zhí)橇繛?3°Bx,二氧化硫含量為25mg/L。其色澤透亮,口感酸甜,果香濃郁,典型性明顯,理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)均符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。本研究對(duì)紅提葡萄的深加工渠道有著深遠(yuǎn)的意義。