王 鵬

（威海海洋職業(yè)學(xué)院 海洋生物與食品系，山東 威海 264300）

仙人掌產(chǎn)于熱帶，其果實為仙人掌果，呈紅色或紫色，糖含量高，酸度低，口味酸甜，富含類黃酮、果膠、多糖、微量元素、氨基酸、有機酸、維生素、色素等營養(yǎng)物質(zhì)，同時具有抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降三高、提高免疫力等醫(yī)療保健作用[1-4]。無花果味甘，富含多酚類、多糖類、多種礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，新鮮果實含有18種氨基酸，其中必需氨基酸為8種，同時具有治療腹瀉、咽喉腫痛、幫助消化、生津開胃等藥用價值，經(jīng)常用于釀酒、制作飲料和果醬等[5-8]。

目前，國內(nèi)將仙人掌果和無花果分別與其他原料復(fù)合開發(fā)果酒產(chǎn)品的案例已有報道[9-10]，但鮮有將二者復(fù)合開發(fā)保健果酒的案例。因此，本研究將仙人掌果和無花果的營養(yǎng)結(jié)合，同時兼具仙人掌果鮮艷的色澤和無花果良好的口感，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化果酒發(fā)酵工藝，以期為釀成具有較高保健功能且感官品質(zhì)好的果酒提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仙人掌果、無花果：市售；FC9酵母、LAFASE FRUIT果膠酶（60 000 U/g）：法國LAFFORT公司；殼聚糖：揚州鴻信生物制品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA201S電子天平：上海天平儀器廠；PHS-4C+酸度計：成都市方舟科技有限公司；SK-S22型電熱恒溫水浴鍋、SGW-756全自動折光儀：上海精密實驗儀器有限公司；HYCDA全溫培養(yǎng)箱：太倉市豪城實驗儀器有限公司；0～100%酒精計：武強縣華鷗儀器儀表廠；WBG-1板框過濾器：溫州星火食品機械有限公司；waters2695高效液相色譜儀：美國waters公司；JB3060打漿機：德國博朗公司。

1.3 方法

1.3.1 無花果-仙人掌果酒發(fā)酵工藝流程及操作要點

仙人掌果和無花果的預(yù)處理：選擇果實飽滿、無蟲蛀、無腐爛的新鮮仙人掌果1 kg。將果實放入毛輥清洗機中，洗凈果皮上的毛刺，去除果皮，僅保留紫紅色果肉。挑選新鮮無花果2 kg，冷水洗凈瀝干。

破碎打漿：將處理好的仙人掌果肉和無花果果實按照1∶2比例放入消毒后的打漿機中，加入3 L純凈水，打至均勻果漿。

抑菌：向果漿中添加0.02%焦亞硫酸鉀，攪拌均勻。

調(diào)整成分：向混合果漿中添加一定量的白砂糖，調(diào)節(jié)糖度為20°Bx左右；添加酒石酸調(diào)節(jié)果漿的pH值為3.00～4.00。

酶解：向調(diào)整成分后的混合果漿中添加0.4%果膠酶，置于恒溫水浴鍋45 ℃水浴2 h。

接種發(fā)酵：向酶解液接種一定量的FC9酵母，在一定溫度條件下發(fā)酵7 d，當(dāng)酒精度達到10%vol以上且不再升高時，發(fā)酵結(jié)束。

壓榨澄清：發(fā)酵結(jié)束后，用板框過濾器對果酒發(fā)酵液進行固液分離，添加0.6 g/L殼聚糖作為澄清劑，在4 ℃條件下靜置72 h，3 000 r/min離心10 min，得到原果酒上清液。

灌裝貯藏：果酒灌裝后置于8～25 ℃、相對溫度75%～80%左右、通風(fēng)環(huán)境下貯藏8～12個月[11]，得無花果-仙人掌果酒。

1.3.2 無花果-仙人掌果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗

（1）發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗

分別考察酵母接種量（0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%）、發(fā)酵溫度（21 ℃、23 ℃、25 ℃、27 ℃、29 ℃）、初始pH值（3.00、3.20、3.40、3.60、3.80）、初始糖度（18°Bx、19°Bx、20°Bx、21°Bx、22°Bx）、發(fā)酵時間（5 d、6 d、7 d、8 d、9 d）對無花果-仙人掌果酒酒精度和感官評分的影響。

（2）發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以酒精度（Y）為響應(yīng)值，采用3因素3水平的響應(yīng)面試驗對無花果-仙人掌果酒發(fā)酵條件進行優(yōu)化，響應(yīng)面試驗因素及水平見表1。

表1 無花果-仙人掌果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface tests for fermentation conditions optimization of fig-cactus fruit wine

1.3.3 測定方法

酒精度測定：采用蒸餾比重法[12]；pH值測定：酸度計法[13]；總花青素測定：高效液相色譜法，色譜條件：色譜柱為Thermo Syncronis C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫35 ℃，流速1.0 mL/min，進樣量5.0 μL[14-15]；微生物指標(biāo)測定：參見GB 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[16]。

感官評分：請20位品酒師從無花果-仙人掌果酒的色澤（20分）、香氣（20分）、口感（40分）、狀態(tài)（20分）四個方面進行評分，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2，滿分100分，取最終平均分[17]。

表2 無花果-仙人掌果酒的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of fig-cactus fruit wine

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010和Design Expert V 8.0.1軟件進行數(shù)據(jù)處理。采用Design-Expert V8.01專業(yè)版數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對各單因素均值進行Duncan新復(fù)極差法差異顯著性相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 酵母接種量對無花果-仙人掌果酒發(fā)酵的影響

在發(fā)酵溫度25 ℃、初始pH值3.40、初始糖度20°Bx、發(fā)酵7 d的條件下，考察酵母接種量對果酒酒精度和感官評分的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 酵母接種量對無花果-仙人掌果酒酒精度和感官評分的影響Fig.1 Effect of yeast inoculum on alcohol content and sensory score of fig-cactus fruit wine

由圖1可知，隨著酵母菌接種量的增加，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分升高，當(dāng)酵母接種量達到0.04%時，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分均達到最大值，分別為10.98%vol和96.5分，繼續(xù)增加酵母接種量，過量的酵母繁殖以及酒精之外的代謝產(chǎn)物增多，消耗較多的糖分，不利于發(fā)酵產(chǎn)酒精，使酒精度下降，感官質(zhì)量下降。因此，選擇酵母接種量為0.04%較為適宜。

2.1.2 發(fā)酵溫度對無花果-仙人掌果酒發(fā)酵的影響

在酵母菌接種量為0.04%、初始pH值3.40、初始糖度20°Bx、發(fā)酵7 d的條件下，考察發(fā)酵溫度對果酒酒精度和感官評分的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 發(fā)酵溫度對無花果-仙人掌果酒酒精度和感官評分的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on alcohol content and sensory score of fig-cactus fruit wine

由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分升高，當(dāng)發(fā)酵溫度達到25 ℃時，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分均達到最大值，分別為11.01%vol和97分，繼續(xù)升高發(fā)酵溫度，酵母菌生長繁殖過于旺盛，導(dǎo)致過早衰老，使酒精度下降，同時酒體逐漸渾濁，感官質(zhì)量下降。因此，選擇發(fā)酵溫度25 ℃較為適宜。

2.1.3 初始pH值對無花果-仙人掌果酒發(fā)酵的影響

在酵母菌接種量為0.04%、發(fā)酵溫度25 ℃、初始糖度20°Bx、發(fā)酵7 d的條件下，考察初始pH值對果酒酒精度和感官評分的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 初始pH值對無花果-仙人掌果酒酒精度和感官評分的影響Fig.3 Effect of initial pH on alcohol content and sensory score of fig-cactus fruit wine

由圖3可知，隨著初始pH值的升高，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分升高，當(dāng)初始pH值達到3.40時，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分均達到最大值，分別為10.95%vol和96.5分，繼續(xù)增加初始pH值，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分呈下降趨勢，主要原因是初始pH值＜3.40時，較強的酸性環(huán)境抑制了酵母菌的發(fā)酵；當(dāng)初始pH值＞3.40時，酵母菌體內(nèi)酶活力受到影響，使酒精度下降。因此，選擇初始pH值為3.40較為適宜。

2.1.4 初始糖度對無花果-仙人掌果酒發(fā)酵的影響

在酵母菌接種量為0.04%、發(fā)酵溫度25 ℃、初始pH值3.40、發(fā)酵7 d的條件下，考察初始糖度對果酒酒精度和感官評分的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 初始糖度對無花果-仙人掌果酒酒精度和感官評分的影響Fig.4 Effect of initial sugar concentration on alcohol content and sensory score of fig-cactus fruit fruit wine

由圖4可知，隨著初始糖度的升高，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分升高，當(dāng)初始糖度達到20°Bx時，滿足酵母菌發(fā)酵所需營養(yǎng)，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分均達到最大值，分別為10.96%vol和96.5分，繼續(xù)增加初始糖度，酒精度不再繼續(xù)升高，反而較高甜度使感官評分呈下降趨勢。因此，選擇初始糖度20°Bx較為適宜。

2.1.5 發(fā)酵時間對無花果-仙人掌果酒發(fā)酵的影響

在酵母菌接種量為0.04%、發(fā)酵溫度25 ℃、初始pH值3.40、初始糖度20 °Bx的條件下，考察發(fā)酵時間對果酒酒精度和感官評分的影響，結(jié)果見圖5。

圖5 發(fā)酵時間對無花果-仙人掌果酒酒精度和感官評分的影響Fig.5 Effect of fermentation time on alcohol content and sensory score of fig-cactus fruit wine

由圖5可知，隨著發(fā)酵時間的延長，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分升高，當(dāng)發(fā)酵7 d時，酵母菌達到穩(wěn)定期，產(chǎn)酒能力達到最大值，無花果-仙人掌果酒的酒精度和感官評分均達到最大值，分別為10.95%vol和96.5分，繼續(xù)延長發(fā)酵時間，酒精度保持不變，反而過多的代謝產(chǎn)物致使感官評分呈下降趨勢。因此，選擇果酒發(fā)酵時間7 d較為適宜。

2.2 無花果-仙人掌果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取酵母接種量（A）、發(fā)酵溫度（B）、初始pH值（C）為3個因素，以酒精度（Y）為考察指標(biāo)，采用響應(yīng)面試驗設(shè)計，建立酒精度與3個因素的數(shù)學(xué)回歸方程，并優(yōu)化果酒發(fā)酵關(guān)鍵工藝參數(shù)[18-25]。果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化的響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果見表3。

表3 無花果-仙人掌果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface tests for fermentation conditions optimization of fig-cactus fruit wine

通過Design-Expert.V8.01軟件對表3中酒精度（Y）指標(biāo)的數(shù)據(jù)進行處理分析，得到回歸模型方程：Y=10.98+0.20A+0.21B+0.21C-0.16AB-0.097AC+0.21BC-0.38A2-0.56B2-0.65C2。

由表4可知，回歸模型的P＜0.000 1極顯著，而失擬項的P=0.118 9＞0.05，說明本試驗得到的回歸模型擬合程度較好，能夠很好地進行響應(yīng)值的預(yù)測。由P值可知，一次項A、B、C，交互項AB、AC、BC和二次項A2、B2、C2均對結(jié)果有極顯著影響（P＜0.01）。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

2.3 各因素間交互作用分析

各因素間交互作用對無花果-仙人掌果酒酒精度影響的響應(yīng)面及等高線見圖6。

由圖6可知，酵母接種量（A）和發(fā)酵溫度（B）之間的交互作用對酒精度（Y）有極顯著的影響（P＜0.000 1），酵母接種量（A）和初始pH值（C）之間的交互作用對酒精度（Y）有顯著的影響（P＜0.01），發(fā)酵溫度（B）和初始pH值（C）之間的交互作用對酒精度（Y）有極顯著的影響（P＜0.000 1），這與表4的方差分析結(jié)果一致。

圖6 各因素交互作用對無花果-仙人掌果酒酒精度影響的響應(yīng)曲面與等高線Fig.6 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between each factor on alcohol content of fig-cactus fruit wine

采用Design-Expert V8.01軟件對模型進行優(yōu)化，得到果酒的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)預(yù)測組合為酵母接種量0.04%，發(fā)酵溫度25 ℃，初始pH值3.40，此條件下果酒的酒精度預(yù)測值為11.01%vol?？刂破渌麉?shù)為理想水平，以果酒發(fā)酵的預(yù)測優(yōu)化工藝參數(shù)組合為條件（酵母接種量0.04%、發(fā)酵溫度25 ℃、初始pH值3.40），擴大驗證試驗，平行進行3次試驗，得到的果酒實際酒精度平均值為11.03%vol，與預(yù)測值接近，統(tǒng)計學(xué)分析表明，與同水平預(yù)測值基本一致，表明該工藝可行。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)分析

2.4.1 感官品評

在最佳條件下制得的無花果-仙人掌果酒清澈透明、有光澤、鮮艷紫紅色；果香、酒香濃郁、協(xié)調(diào)悅?cè)?；口感醇厚、柔和順口、回味延綿；酒體清澈、狀態(tài)均勻、無沉淀；感官評分達97分。

2.4.2 理化指標(biāo)

酒精度為11.03%vol，總花青素含量為50.68 mg/100 mL，總糖含量為3.72g/100mL，總酸含量為（以乙酸計）6.15g/100mL。

2.4.3 微生物指標(biāo)

無花果-仙人掌果酒菌落總數(shù)≤50 CFU/mL，大腸桿菌≤3 MPN/100 mL，致病菌未檢出[26]，符合國標(biāo)對果酒衛(wèi)生指標(biāo)要求。

3 結(jié)論

以酒精度為考察指標(biāo)，通過單因素試驗，確定了各因素對果酒發(fā)酵趨勢的影響。以酒精度為考察指標(biāo)，通過響應(yīng)面試驗，優(yōu)化無花果-仙人掌果酒發(fā)酵參數(shù)，確定最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為酵母接種量0.04%，發(fā)酵溫度25 ℃，初始pH值3.40，制得無花果-仙人掌果酒的酒精度11.03%vol，同時果酒的感官評分為97分，總花青素含量為50.68 mg/100 mL，是一款兼具口感和營養(yǎng)的保健型果酒。