顧 凡,晏 恒,趙存朝,2,劉俐彤,陶 亮,2 ,田 洋,2,3
(1.云南農(nóng)業(yè)大學 食品科學技術(shù)學院,云南 昆明 650201;2.食藥同源資源開發(fā)與利用教育部工程研究中心,云南 昆明 650201;3.云南省生物大數(shù)據(jù)重點實驗室,云南 昆明 650201)
百香果(Passiflora edulisSims)是西番蓮科西番蓮屬的草質(zhì)藤本植物,又稱為雞蛋果、西番蓮、巴西果、情人果等[1],在我國廣泛種植于云南、廣西、海南等地。近年來國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),百香果中含有大量生物活性成分,如黃酮類、生物堿類[2]等,具有抗炎[3]、抗氧化[4]、降糖[5]、抗焦慮[6]和抗衰老[7]等功效。百香果汁顏色為金黃色,香味濃郁,含有17種氨基酸、維生素、微量元素等160多種有益成分[8-12]。國內(nèi)對百香果果酒研究較多,有直接發(fā)酵釀造的百香果果酒[13-15],有百香果和其他果蔬復配釀造的果酒[16-19],有百香果和辣木提取物[20-21]、蕎麥[22]、靈芝[23]釀造的果酒,但通過百香果和葡萄混釀的果酒鮮有報道。
葡萄為葡萄科葡萄屬木質(zhì)藤本植物,富含蛋白質(zhì)、糖、有機酸、維生素及礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分,成熟后的葡萄糖酸比平均在40左右,具有高糖低酸的特性[24],特別適合加工果酒,葡萄酒工藝成熟具有極高的生物價值,深受國內(nèi)外的喜愛和熟知,是熱銷的產(chǎn)品。
百香果果汁含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),且清香味濃郁,但酸度較高,影響了百香果酒的開發(fā)。將葡萄加以混釀,中和口感,緩解百香果汁的酸味,使營養(yǎng)物質(zhì)得到充分利用,解決了人為添加甜味劑造成的感官品質(zhì)下降,同時形成了獨特的果香味葡萄酒。百香果作為云南省部分地區(qū)的重點扶貧項目,產(chǎn)量、產(chǎn)值逐年擴大,開發(fā)葡萄百香果酒產(chǎn)品對拉動云南省經(jīng)濟增長、提高百香果利用價值、減少鮮果積壓浪費具有重要意義。本研究立足云南葡萄和百香果的產(chǎn)量、質(zhì)量優(yōu)勢,通過復合菌種發(fā)酵,開發(fā)出一款具有葡萄、百香果果味、酸甜適中、口感清爽的風味果酒,為生產(chǎn)高品質(zhì)的果酒提供一定的理論基礎(chǔ),同時對云南水果產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有一定的推動作用。
百香果、葡萄:市售;混合菌種(葡萄酒活性干酵母∶耐高溫活性干酵母=1∶1):安琪酵母有限責任公司;纖維素酶(50 U/mg)、果膠酶(500 U/mg):湖南新鴻鷹生物工程有限公司;碳酸鈣(食品級):河南萬邦實業(yè)有限公司。
WZB數(shù)顯折光儀:上海儀電物理光學儀器有限公司;PHS-3CW數(shù)顯pH計:杭州德為儀器有限公司;M277465酒精測量儀:河北青縣儀器有限公司;SC-60分光光度計:廣東冰天制冷設備有限公司;HH-2恒溫水浴鍋:常州億通分析儀器有限公司;HPX-9272ME恒溫培養(yǎng)箱:上海博訊實業(yè)有限公司;WT20002電子天平:杭州萬特衡器有限公司。
1.3.1 葡萄百香果酒發(fā)酵工藝流程及操作要點
原料處理:將成熟百香果和葡萄清洗,葡萄榨汁100目紗布過濾,百香果去皮取果肉與水按質(zhì)量比1∶1混合打漿。
酶解:添加0.1%的果膠酶和纖維素酶,45 ℃酶解2 h。
過濾:100目紗布過濾后與葡萄汁混合均勻。
加料:添加蔗糖調(diào)整混合汁初始糖度,碳酸鈣調(diào)節(jié)適合酵母發(fā)酵的酸度,pH值至3.5左右為宜。
殺菌:調(diào)整混合汁基質(zhì)中SO2含量至50 mg/kg。
活化酵母:混合菌種于10倍溫水中,35 ℃水浴鍋活化0.5 h后添加0.4%至果汁混合液中。
發(fā)酵:在一定溫度條件下的恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵一定時間。
離心、陳釀:發(fā)酵后的果酒4 000 r/min離心15 min,在15 ℃條件下陳釀10 d。
1.3.2 葡萄百香果酒釀造工藝優(yōu)化
通過單因素試驗研究果汁比例(葡萄汁與百香果汁體積比)(1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5)、初始糖度(21°Bx、22°Bx、23°Bx、24°Bx、25°Bx)、發(fā)酵溫度(21 ℃、22 ℃、23 ℃、24 ℃、25 ℃)、發(fā)酵時間(5 d、6 d、7 d、8 d、9 d)對葡萄百香果酒感官評分和酒精度的影響,在單因素試驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗對葡萄百香果酒工藝進行優(yōu)化,確定最佳工藝及配方。二次通用旋轉(zhuǎn)組合分析因素和水平見表1。
表1 葡萄百香果酒釀造工藝優(yōu)化二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗的因素與水平Table1 Factors and levels of second universal rotating combination experiments for grape-passion fruit wine brewing process optimization
1.3.3 測定方法
葡萄百香果酒感官評定:邀請10名專業(yè)人士從外觀、滋味、香氣、典型性四個方面參照GB/T 15037—2006《葡萄酒》的要求,建立百香果葡萄復合果酒感官評分標準,滿分100分,感官評分標準見表2。
表2 葡萄百香果酒感官評分標準Table 2 Sensory scoring standards of grape-passion fruit wine
酒精度:按照GB 5009.225—2016《食品安全國家標準酒中乙醇濃度的測定》方法測定;總酸:按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》測定;糖度:手持糖度儀測定;總糖含量:按照二硝基水楊酸法(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)測定;pH值:使用pH計測定;細菌菌落數(shù):按照平板計數(shù)法測定;大腸菌群:按照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》中MPN計數(shù)法執(zhí)行;沙門氏菌:按照GB 4789.4—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》方法測定;金黃色葡萄球菌:按照GB 4789.10—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》方法測定。
1.3.4 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2.16對試驗驗數(shù)據(jù)進行整理,Origin 8.5繪圖,SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,結(jié)果用“平均值±標準差”表示,DPS 7.05軟件對數(shù)據(jù)進行二次通用旋轉(zhuǎn)設計與分析。
2.1.1 果汁配比對葡萄百香果酒酒精度和感官評分的影響
由圖1可知,隨著百香果汁比例的增加,葡萄百香果酒的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,在葡萄汁∶百香果汁配比為1∶3(V/V)達到最高,感官評分為(92.6±1.6)分。此時,產(chǎn)品百香果味濃郁、葡萄的后甘味純正,感官品質(zhì)最佳,隨著百香果汁添加比例的增加,百香果的味道掩蓋了葡萄風味,果酒偏酸,后味寡淡。不同果汁配比條件下,酒精度呈現(xiàn)逐步增加的趨勢,且后期趨于平穩(wěn),可能是因為加入百香果汁中含有氨基酸、維生素、微量元素給酵母增加了營養(yǎng)物質(zhì),從而導致酒精度升高。綜合比較分析最終選擇葡萄汁與百香果汁配比為1∶3(V/V)。
圖1 果汁配比對葡萄百香果酒的酒精度和感官評分的影響Fig.1 Effect of juice ratio on alcohol content and sensory evaluation of grape-passion fruit wine
2.1.2 不同初始糖度對葡萄百香果酒酒精度及感官評分的影響
由圖2可知,隨著初始糖度的升高,葡萄百香果酒的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,在初始糖度為23°Bx時,葡萄百香果酒感官評分最高為91分。隨著初始糖度的繼續(xù)升高,感官評分降低,這是由于初始糖度的升高,導致發(fā)酵體系的滲透壓增加,一定程度抑制了酵母發(fā)酵能力,造成其發(fā)酵變慢,產(chǎn)品甜度過高,果酒口味寡淡,這與曹麗娟等[25]的研究結(jié)果一致。葡萄百香果酒酒精度隨初始糖度的升高的變化趨勢與感官評分類似,初始糖度為24°Bx時,酒精度最高為12.5%vol,初始糖度為23°Bx時,酒精度為12.3%vol,與初始糖度為24°Bx時相差不大。因此綜合考慮感官評分和酒精度,確定最佳的初始糖度為23°Bx。
圖2 不同初始糖度對葡萄百香果酒的酒精度和感官評分的影響Fig.2 Effect of different initial sugar contents on alcohol content and sensory evaluation of grape-passion fruit wine
2.1.3 不同發(fā)酵溫度對葡萄百香果酒酒精度及感官評分的影響
由圖3可知,隨著發(fā)酵溫度的升高,葡萄百香果酒感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,發(fā)酵溫度23 ℃時感官評分達到最高為(93.2±1.4)分,此溫度條件下葡萄百香果酒符合果酒標準,口感柔順,具備獨特的果酒風味。酒精度隨發(fā)酵溫度變化,也呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,在發(fā)酵溫度24 ℃時,酒精度達最高為12.3%vol,可能是由于隨著溫度的升高達到酵母的最適發(fā)酵溫度,乙醇產(chǎn)量增加。趨勢下降可能是由于溫度繼續(xù)升高,酵母生長旺盛,營養(yǎng)物質(zhì)用于自身生長分化,乙醇產(chǎn)量減少[26]。所以綜合考慮感官評分和酒精度,最終選擇發(fā)酵溫度為23 ℃。
圖3 不同發(fā)酵溫度對葡萄百香果酒的酒精度和感官評分的影響Fig.3 Effect of different fermentation temperature on alcohol content and sensory evaluation of grape-passion fruit wine
2.1.4 不同發(fā)酵時間對葡萄百香果酒酒精度及感官評分的影響
由圖4可知,感官評分隨發(fā)酵時間的延長,呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,第7天時達到最高為(89.4±1.5)分,上升趨勢是由于酵母菌逐漸發(fā)酵達到最適時間,形成最佳的果酒風味,下降趨勢可能是由于發(fā)酵時間過長代謝產(chǎn)物CO2增多,溶于果酒導致偏酸,感官評分下降,這與王登宇等[27]研究結(jié)果一致。酒精度隨時間的延長,呈現(xiàn)出先上升后基本不變的趨勢,第7天酒精度為12.3%vol,上升趨勢可能由于酵母菌繁殖旺盛,發(fā)酵速率較快,酒精度不斷增加。穩(wěn)定趨勢可能是由于發(fā)酵時間長,酵母菌生長達到穩(wěn)定期,產(chǎn)酒能力達到最大值,酒精度不再增加,與菌種先增長后趨于穩(wěn)定的生長曲線的趨勢相呼應[28],這與程宏楨等[26]的研究結(jié)果類似。所以綜合果酒的感官評分和酒精度,選擇發(fā)酵時間為7 d。
圖4 不同發(fā)酵時間對葡萄百香果酒的酒精度和感官評分的影響Fig.4 Effect of different fermentation time on alcohol content and sensory evaluation of grape-passion fruit wine
2.2.1 二次通用旋轉(zhuǎn)回歸組合試驗
通過DPS7.05軟件對表3試驗結(jié)果進行分析,并得到以感官評分為目標的二次回歸模型方程:
表3 葡萄百香果酒釀造工藝優(yōu)化二次通用旋轉(zhuǎn)試驗結(jié)果與分析Table3 Results and analysis of second universal rotating combination experiments for grape-passion fruit wine brewing process optimization
2.2.2 模型建立與顯著性檢驗
由表4可知,F(xiàn)1=2.088 96<F0.05(5,5)=5.05,失擬項差異不顯著,未知因素對試驗結(jié)果影響較小。對回歸模型進行擬合檢驗F2=7.724 72>F0.05(9,10)=3.13,達到極顯著水平,說明方程與實際情況擬合良好,預測值跟實際值吻合相當好,能反映感官評分與果汁比例、發(fā)酵溫度、初始糖度的關(guān)系。對回歸系數(shù)顯著性檢驗表明,一次項X2,交互項X1X2、X1X3、X2X3均未達到顯著水平,但二次項系數(shù)具有相關(guān)性,因此在這些微弱的交互項原則上不能刪除。在a=0.10顯著水平剔除不顯著項簡化后的回歸方程:
表4 二次通用旋轉(zhuǎn)試驗結(jié)果方差分析Table4 Analysis of variance of second universal rotating combination experiment results
通過二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗建立的回歸方程的偏回歸系數(shù)的絕對值大小可以判斷出各個因素對感官評分的影響大小順序:初始糖度(X3)>果汁比例(X1)>發(fā)酵溫度(X2),且均為正效應。
以零水平的平均值84.25為臨界值,獲得大于臨界值的28個方案,各變量取值的頻率分布見表5。
由表5可以看出,在95%的置信區(qū)間感官評分大于84.25的優(yōu)化方案為:果汁比例1∶3.543~1∶4.109、發(fā)酵溫度22.703~23.297 ℃、初始糖度23.646~24.149°Bx。為了滿足實際化工業(yè)生產(chǎn)可將優(yōu)化方案設為果汁比例1∶4(V/V)、發(fā)酵溫度23 ℃、初始糖度24°Bx。對于此方案驗證得到感官評分為84.35分,酒精度為12.3%vol,與優(yōu)化方案的理論值接近,進一步證實了方案的可靠性。
表5 各變量取值的頻率分布Table5 Frequency distribution of values of each variable
對最佳發(fā)酵工藝條件下的葡萄百香果酒進行衛(wèi)生指標檢測和感官評價,成品葡萄百香果酒具有濃郁百香果味及色澤金黃、透明澄清,富有光澤,無雜質(zhì)酸甜適中、口感清爽。糖含量(3.08±0.38)g/L,總酸含量為(6.65±0.29)g/L,菌落總數(shù)≤30 CFU/mL,大腸菌群≤3 MPN/mL,致病菌未檢出等衛(wèi)生指標符合標準要求,即開發(fā)的葡萄百香果酒的符合產(chǎn)品要求、品質(zhì)較佳。
本試驗對葡萄百香果酒的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)進行了優(yōu)化,結(jié)果表明,葡萄百香果酒的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為酵母添加量(葡萄酒活性干酵母∶耐高溫活性干酵母=1∶1)為0.4%、葡萄汁∶百香果汁1∶4(V/V),初始糖度24°Bx、發(fā)酵溫度23 ℃、發(fā)酵時間7 d,在此條件下,得到的葡萄百香果酒果味濃郁、色澤金黃、酸甜適中、口感清爽,感官評分為84.35分,其酒精度為(12.3±1.3)%vol,糖含量(3.08±0.38)g/L,總酸含量為(6.65±0.29)g/L,符合國家標準要求,是一款品質(zhì)較佳的風味果酒。