姚萌萌，劉 姍，康嘉偉，單春會(huì)，田 歡，蔡文超，唐鳳仙*

（石河子大學(xué) 食品學(xué)院，新疆 石河子 832000）

紅棗（Ziziphus jujubaMill.）在中國(guó)有8 000年的種植歷史，被列為“五果”之一（栗、桃、李、杏、棗）。紅棗富含脂肪、蛋白質(zhì)，還有豐富的維生素C和B族維生素，有“維生素之王”的美稱。史書及現(xiàn)代的藥理學(xué)均對(duì)紅棗的營(yíng)養(yǎng)成分及功效有研究記載：棗中富含的鈣和鐵，能提高人的免疫力，對(duì)防治骨質(zhì)疏松有重要作用；同時(shí)，有大量的研究表明，紅棗果中含有8種人體必需氨基酸[1]；紅棗中的黃酮類化合物—蘆丁，有促進(jìn)維生素C的積蓄、維持毛細(xì)血管的抵抗力、抑制醛糖還原酶等功能；另外，紅棗中還含有一種重要的生理活性物質(zhì)—紅棗多糖，可以促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖，有抗衰老作用；此外，紅棗還在降低膽固醇、提高機(jī)體免疫力、預(yù)防癌癥等方面具有顯著療效[2]。新疆獨(dú)特的壞境、充足的光熱資源為紅棗的生長(zhǎng)提供了優(yōu)良條件，特別是在阿克蘇、和田、喀什等地區(qū)，新疆紅棗產(chǎn)量大，品質(zhì)優(yōu)良。但在加工銷售上，紅棗以干果為主，產(chǎn)品形式單一、缺乏深加工、附加值不高，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)丶t棗行業(yè)的發(fā)展。

起泡酒一般以水果為原料，經(jīng)酵母發(fā)酵、醇凈、調(diào)配而制成。其外觀精美，與干紅葡萄酒相比更加個(gè)性化，且酒精度較低（9%vol～14%vol），可作為開胃酒、餐前酒，可以和任意菜肴搭配。近年來(lái)，隨著多元文化的傳播，起泡酒的需求量也在增加。然而，我國(guó)生產(chǎn)的起泡酒數(shù)量和種類還較少，多集中于用葡萄為原料生產(chǎn)的起泡酒，紅棗起泡酒還鮮見報(bào)道[3]。本研究在前期研究的基礎(chǔ)上[1]，以新疆紅棗為原料制備紅棗起泡酒。以酒精度及感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面法對(duì)二次發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，旨在研制出一款棗味突出、色澤艷麗、口感清爽的紅棗起泡酒，并對(duì)其理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)進(jìn)行分析。本研究對(duì)開發(fā)紅棗新食品，填補(bǔ)市場(chǎng)空缺，提高紅棗產(chǎn)品附加值有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

駿棗：新疆天山金冠果業(yè)有限公司；蔗糖（食品級(jí)）：市售；酒用高活性干酵母BV818（食品級(jí)）：安琪酵母（伊犁）有限公司；果膠酶（1 000 U/g）：北京索萊寶生物科技有限公司；酒石酸（食品級(jí)）：西安沐森生物工程有限公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：河北潤(rùn)步生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HWS-28電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；10 L不銹鋼發(fā)酵罐：上海百侖生物科技有限公司；蘇泊爾08P真空加熱破壁機(jī)：深圳歐亨科技有限公司；XB220A-SCS電子分析天平：上海精科天美貿(mào)易有限公司；WZ108/118ATC手持式折射儀：北京萬(wàn)成北增精密儀器有限公司；PHS-3C型pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；M277465型酒精計(jì)：河間市宏利玻璃儀器廠；MJX-1500智能霉菌培養(yǎng)箱：上海百典儀器設(shè)備有限公司；HG03-XV55NL-1罐頭真空度汽酒飲料CO2壓力測(cè)量?jī)x：北京中西遠(yuǎn)大科技有限責(zé)任公司；日照供應(yīng)手持濁度測(cè)量?jī)xZD-2A/微機(jī)型濁度儀：博特（連云港）儀器有限公司；德國(guó)AVM色度計(jì)：長(zhǎng)沙市馭福儀器設(shè)備有限公司；CYE-9001汽酒壓力測(cè)定器：菏澤海大儀器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅棗起泡酒發(fā)酵工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

預(yù)處理：挑選成熟、無(wú)病、無(wú)霉?fàn)€的紅棗清洗后瀝干水分，去核，1 000 g紅棗加入6倍的水，放入破壁機(jī)中打漿30 s，并添加0.03%果膠酶。

調(diào)整成分：根據(jù)理論值17 g/L蔗糖發(fā)酵可以產(chǎn)生1%vol的酒精度，按照預(yù)期產(chǎn)生的酒精度，用蔗糖調(diào)整紅棗汁糖度至22°Bx[5-6]。用檸檬酸和碳酸鈣調(diào)整紅棗汁的pH值至3.8。

巴氏殺菌：將調(diào)配好的紅棗汁于68℃條件下巴氏殺菌30 min，然后冷卻至室溫[7]，備用。

干酵母活化：稱取紅棗汁總質(zhì)量0.03%的酒用高活性干酵母，加入5 mL的5%葡萄糖溶液中，并于37℃條件下活化30 min，做菌種備用[8]。

接種、一次發(fā)酵：在本實(shí)驗(yàn)室前期紅棗甜酒的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行一次發(fā)酵[9]，向紅棗汁中接種0.03%活化好的酵母菌，并在20℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行一次發(fā)酵（不封閉）。發(fā)酵過(guò)程中觀察發(fā)酵液糖度的變化，發(fā)酵50 h后，根據(jù)感官評(píng)定及酒精度終止一次發(fā)酵，此時(shí)紅棗酒酒精度為6.5%vol，糖度為11 °Bx，pH值為3.8[10-12]。

過(guò)濾、巴氏殺菌：將紅棗酒過(guò)濾，放入68℃水浴鍋殺菌30 min。

補(bǔ)糖、二次發(fā)酵：根據(jù)理論值14.3 g/L蔗糖發(fā)酵可產(chǎn)生一個(gè)大氣壓，補(bǔ)加適量蔗糖和酵母，在15℃條件下進(jìn)行二次封閉發(fā)酵[13]。二次發(fā)酵中，酵母將蔗糖轉(zhuǎn)化為酒精的同時(shí)，主要提高瓶?jī)?nèi)的二氧化碳，二氧化碳?jí)毫ι?，提高起泡酒中二氧化碳?duì)口腔濃重而愉快的刺激感，即提高起泡酒的殺口感[14]。檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中的氣壓變化，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)氣壓達(dá)到0.35 MPa時(shí)終止發(fā)酵[15]。

1.3.2 紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

參照紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝，依次考察紅棗酒二次發(fā)酵初始糖度（13 °Bx、14 °Bx、15 °Bx、16 °Bx、17 °Bx）、酵母添加量（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%）、發(fā)酵溫度（11℃、13℃、15℃、17℃、19℃）3個(gè)因素對(duì)紅棗起泡酒感官評(píng)分及酒精度的影響[16-17]。

1.3.3 紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取（以一次發(fā)酵結(jié)束補(bǔ)加糖計(jì)）二次發(fā)酵初始糖度（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）為考察因素，以感官評(píng)分（Y1）以及酒精度（Y2）為響應(yīng)值，利用Design-Expert 8.0軟件中的Box-Behnken設(shè)計(jì)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for secondary fermentation process of jujube sparkling wine

1.3.4紅棗起泡酒的感官評(píng)定

選擇10位經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的人員對(duì)紅棗起泡酒進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2[18]。

表2 紅棗起泡酒感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of jujube sparkling wine

1.3.5分析方法

可溶性固形物含量：采用折射儀法測(cè)定[19]；酒精度測(cè)定：按照GB 5009.225—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測(cè)定》中的酒精計(jì)法測(cè)定[20]；菌落總數(shù)測(cè)定：按照GB 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》測(cè)定[21]；致病菌測(cè)定：按照GB 29921—2013《食品中致病菌限量》測(cè)定[22]；產(chǎn)氣量測(cè)定：使用CO2壓力測(cè)量?jī)x測(cè)定[23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 二次發(fā)酵初始糖度對(duì)紅棗起泡酒品質(zhì)的影響

二次發(fā)酵不同初始糖度對(duì)紅棗起泡酒感官評(píng)分及酒精度的影響見圖1。由圖1可知，隨著二次發(fā)酵初始糖度的增加，酒精度及感官評(píng)分均呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)二次發(fā)酵初始糖度為15°Bx時(shí)，酒精度及感官評(píng)分均達(dá)到最大，分別為7.8%vol、91分，紅棗起泡酒有醇香，糖酸比適宜，口感良好，產(chǎn)氣量0.36 MPa；當(dāng)初始糖度＜15°Bx之前，酵母菌生長(zhǎng)緩慢，酒精度低，醇香味較淡，產(chǎn)氣量較低，使得紅棗起泡酒的典型性不突出，對(duì)口感有著消極影響；當(dāng)初始糖度＞15°Bx之后，由于蔗糖含量高，使紅棗發(fā)酵液的滲透壓過(guò)高，抑制了酵母菌的生長(zhǎng)，影響紅棗起泡酒二次發(fā)酵效率；同時(shí)，含糖量過(guò)高使紅棗起泡酒糖酸比失調(diào)，口味較為甜膩。因此，確定最佳二次發(fā)酵初始糖度為15 °Bx。

圖1 二次發(fā)酵初始糖度對(duì)紅棗起泡酒酒精度及感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of initial sugar content of secondary fermentation on alcohol content and sensory score of jujube sparkling wine

2.1.2 二次發(fā)酵酵母接種量對(duì)紅棗起泡酒品質(zhì)的影響

二次發(fā)酵不同酵母接種量對(duì)紅棗起泡酒感官評(píng)分及酒精度的影響見圖2。由圖2可知，隨著酵母接種量的增加，酒精度及感官評(píng)分呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)酵母接種量為0.03%時(shí)，酒精度及感官評(píng)分均最高，分別為7.7%vol、94分，酵母量適宜，發(fā)酵完全，產(chǎn)氣量為0.35 MPa，起泡酒酒體醇香，無(wú)雜味，殺口感較強(qiáng)，紅棗起泡酒風(fēng)味最佳；當(dāng)酵母接種量＜0.03%時(shí)，酵母添加量不足，發(fā)酵程度低，不滿足酒精度要求，使得紅棗起泡酒偏甜，酒香味較弱，二氧化碳的產(chǎn)量不足，殺口感較弱；當(dāng)酵母接種量＞0.03%時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣壓升高快，而起泡酒內(nèi)的總糖有限，但酵母增殖作用時(shí)要消耗大量的糖，所以會(huì)出現(xiàn)有部分酵母不發(fā)揮作用，使得起泡酒的殺口感不足，含有少量酵母味，影響風(fēng)味。因此，確定最佳二次發(fā)酵酵母接種量為0.03%。

圖2 二次發(fā)酵酵母接種量對(duì)紅棗起泡酒酒精度及感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of yeast inoculum of secondary fermentation on alcohol content and sensory score of jujube sparkling wine

2.1.3 二次發(fā)酵溫度對(duì)紅棗起泡酒品質(zhì)的影響

不同二次發(fā)酵溫度對(duì)紅棗起泡酒感官評(píng)分和酒精度的影響見圖3。由圖3可知，隨發(fā)酵溫度的升高，紅棗起泡酒酒精度及感官評(píng)分均呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵溫度為15℃時(shí)，紅棗起泡酒酒精度及感官評(píng)分最高，分別為7.6%vol、95分，酵母達(dá)到其生長(zhǎng)繁殖水平的最佳狀態(tài)，酒體醇香、柔和，殺口感較強(qiáng)，沒(méi)有苦味；當(dāng)發(fā)酵溫度低于15℃時(shí)，未能達(dá)到酵母最佳生長(zhǎng)繁殖水平，產(chǎn)生的酒精少，起泡酒口感不佳，酒香淡；當(dāng)發(fā)酵溫度高于15℃時(shí)，發(fā)酵程度過(guò)快，且過(guò)高的發(fā)酵溫度有可能破壞維生素C等營(yíng)養(yǎng)成分[23]，使起泡酒品質(zhì)下降，酒體不柔和，殺口感較弱，口味粗糙，苦味較重。因此，確定最佳二次發(fā)酵溫度為15℃。

圖3 二次發(fā)酵溫度對(duì)紅棗起泡酒酒精度及感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of secondary fermentation temperature on alcohol content and sensory score of jujube sparkling wine

2.2 紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Design-Expert 8.0軟件中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，考察二次發(fā)酵初始糖度（以一次發(fā)酵結(jié)束補(bǔ)加糖計(jì)）（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）3個(gè)因素對(duì)紅棗起泡酒感官評(píng)分（Y1）及酒精度（Y2）的影響，響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3，以紅棗起泡酒感官評(píng)分為響應(yīng)值的方差分析見表4，以紅棗起泡酒酒精度為響應(yīng)值的方差分析見表5。

表3 紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for secondary fermentation process of jujube sparkling wine

表4 以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)的響應(yīng)面試驗(yàn)回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model for response surface methodology using sensory score as evaluation index

表5 以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)的響應(yīng)試驗(yàn)回歸模型方差分析Table 5 Variance analysis of regression model for response surface methodology using alcohol content as evaluation index

通過(guò)Design-Expert 8.0軟件對(duì)表3的結(jié)果進(jìn)行多元二次回歸擬合，得到感官評(píng)分（Y1）與二次發(fā)酵初始糖度（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）的回歸方程為Y1=87.60+1.88A+0.13B-0.75C-1.00AB-0.75AC+0.25BC-7.05A2-6.05B2-7.80C2；酒精度（Y2）與二次發(fā)酵初始糖度（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）的回歸方程為Y2=7.94+0.36A+0.088B-0.20C-0.10AB-0.23AC-0.12BC-0.62A2-0.37B2-0.49C2。

由表4、表5可知，回歸方程的模型均極顯著（P＜0.01），說(shuō)明模型構(gòu)建成功，能反應(yīng)響應(yīng)值的變化。失擬項(xiàng)均不顯著（P＞0.05），表明回歸方程擬合效果較好，模型選擇恰當(dāng)。決定系數(shù)R2Y1=0.9399，R2Y2=0.9367，調(diào)整決定系數(shù)R2AdjY1=0.862 7，R2AdjY2=0.855 4，說(shuō)明該模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值具有較好的擬合性，可以用此模型對(duì)紅棗起泡酒的感官品質(zhì)和酒精度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

由表4可知，各因素對(duì)感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)锳＞C＞B，即初始糖度＞發(fā)酵溫度＞酵母接種量。二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），一次項(xiàng)A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）。由表5可知，各因素對(duì)酒精度影響的主次順序?yàn)锳＞C＞B，即初始糖度＞發(fā)酵溫度＞酵母接種量。一次項(xiàng)A及二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），一次項(xiàng)C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）。

通過(guò)Design Expert 8.0.6軟件對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，以感官評(píng)分和酒精度為雙響應(yīng)值，得到紅棗起泡酒二次發(fā)酵的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為二次發(fā)酵初始糖度15.27°Bx，酵母接種量0.03%，發(fā)酵溫度14.78℃，在此發(fā)酵條件下，紅棗起泡酒的酒精度預(yù)測(cè)值為7.99%vol，感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為92.75分。

考慮實(shí)際生產(chǎn)的可行性，將最優(yōu)二次發(fā)酵條件修正為初始糖度15°Bx、酵母接種量0.03%、發(fā)酵溫度15℃。為驗(yàn)證模型的可靠性，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。在此最優(yōu)發(fā)酵條件下得到的紅棗起泡酒感官評(píng)分實(shí)際值為93分，酒精度實(shí)際值為7.8%vol，與響應(yīng)面模型預(yù)測(cè)值基本一致，證明響應(yīng)面優(yōu)化紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝的結(jié)果合理可靠。

2.3 紅棗起泡酒質(zhì)量分析

在優(yōu)化的發(fā)酵工藝下，紅棗起泡酒酒精度為7.8%vol，產(chǎn)氣量為0.35 MPa。紅棗起泡酒細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸桿菌≤3 MPN/100 mL，致病菌未檢出。紅棗起泡酒各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12696—2016《發(fā)酵酒及其配制酒生產(chǎn)衛(wèi)生規(guī)范》[24]。

3 結(jié)論

本研究以紅棗為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化紅棗起泡酒二次發(fā)酵工藝。結(jié)果表明，紅棗起泡酒最佳二次發(fā)酵工藝為初始糖度15°Bx、酵母接種量0.03%、發(fā)酵溫度15℃，在此最優(yōu)工藝條件下，紅棗起泡酒的酒精度為7.8%vol，感官評(píng)分為93分。此時(shí)紅棗起泡酒有明顯的酒香、酒香協(xié)調(diào)，有紅棗特有光澤，殺口感適中，泡沫細(xì)膩持久、酸甜柔和，口感飽滿。本實(shí)驗(yàn)為紅棗產(chǎn)品的開發(fā)提供了新的思路，能夠滿足消費(fèi)者需要，增加起泡酒的種類，對(duì)于提高紅棗附加值，填補(bǔ)市場(chǎng)空缺有一定的意義。