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 材料與方法

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 結(jié)果與分析

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]。

3 結(jié)論

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。