火龍果酒發酵影響因素研究及中試應用

肖敏，周景瑞，吳擁軍*

（1.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；2.貴州大學生命科學學院，貴州貴陽550025）

火龍果酒發酵影響因素研究及中試應用

肖敏1，周景瑞2，吳擁軍2*

（1.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；2.貴州大學生命科學學院，貴州貴陽550025）

以紅心火龍果為原料釀造果酒，通過單因素和正交試驗研究影響火龍果酒發酵因素，在此基礎上進行20 L小量試驗，再以小量試驗為基礎進行8 t原料中試生產應用，發酵生產獲得火龍果酒原酒5 t，獲得適合中小型酒廠的火龍果酒釀造工藝流程及操作要點。結果表明，選用9成熟紅心火龍果，調整果汁濃度至可溶性固形物為9°Bx、初始糖度23%、接種0.04%BV818安琪酵母，21℃發酵7 d，該條件下得到火龍果原酒酒精度為13.2%vol，酒體色澤紫紅，口感柔和，澄清透明，具有突出的火龍果果香和酒香。

火龍果酒；發酵因素；釀造工藝；中試應用

XIAO Min1,ZHOU Jingrui2,WU Yongjun2*
(1.College of Liquor and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.College of Life Science,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

火龍果屬仙人掌科（Cactaceae），有三角柱屬（Hylocereus）和西施仙人柱屬（Selenicereus）之分[1-2]，其中紅龍果（pitaya）為三角柱屬[3]。火龍果品系中，紅皮紅肉和黃皮白肉品質較佳[4]。很多研究測定證實了紅心火龍果具有高營養、高膳食纖維、低熱量[5-6]，氨基酸種類齊全[7]等優點，且含有豐富的植物性白蛋白、花青素及多酚物質，是抗氧化、抗衰老、美容養顏的天然水果[8-9]。此外，火龍果花、色素、莖都具有較高的研究和利用價值[10-12]。近年來，對火龍果的研究越來越多，高翔等[13]通過研究表明將火龍果汁調整糖度為17%，接種10%活性干酵母33℃發酵7 d可得色澤良好的7%vol～8%vol火龍果果酒；馬菽浩等[14]也對火龍果果酒發酵工藝進行研究，除了發酵溫度28℃和發酵時間6 d不同，其他發酵參數及結果與高翔研究結果一致。王新廣等[15]研究確定火龍果果酒最佳發酵條件為檸檬酸5 g/L、接種量0.20g/L、糖度25%，所得果酒酒精度為（10±1）%vol。李陽[16]則對不同發酵條件對火龍果酒的發酵的影響進行了分析。謝國芳等[17]經過三級篩選和發酵性能對比試驗，篩選出一株火龍果果酒發酵的優良菌株PW-3。

目前關于火龍果果酒發酵工藝研究多為實驗室研究階段，實際應用性未知。該研究以貴州地區紅心火龍果進行果酒發酵試驗，以果酒酒精度、色澤和香氣等為評價指標，對主要影響因素進行單因素及正交試驗，獲得最佳工藝參數后進行20 L小量試驗，在此基礎上進行中試試驗，摸索出適合中小型釀造酒廠的火龍果酒釀造工藝流程及參數，以期為紅心火龍果酒工廠化生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮紅心火龍果：貴州省關嶺縣火龍果種植基地采集；釀酒酵母RW、SY、安琪活性干酵母BV818、拉曼德酵母市售；果膠酶（30 000 U/g）：山東蘇柯漢生物工程股份有限公司；蔗糖：市售食品級。

1.2 儀器與設備

Acculab電子分析天平：北京賽多利斯有限公司；GMSX-280高壓滅菌鍋：英國阿斯太歐（Astell）公司；SW-CJ-1FD標準型凈化工作臺：蘇州凈化設備有限公司；DNP-9082電熱恒溫培養箱：上海精宏實驗設備有限公司；20 L小型實驗室果酒發酵罐、CT-6000 L果酒發酵罐、JCT-6000 L儲存罐：福建永春金春釀造有限公司；JCL1-100T/H中空纖維膜過濾機：紹興海納膜技術有限公司；BASB2/400-UN板式紙板過濾機：上海天立壓濾機有限公司；QSP-18全自動灌裝機：張家港市佳順機械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 火龍果酒小量發酵試驗工藝流程

原料挑選→剝皮→打漿→過濾→果汁濃度調整→酶解→殺菌→過濾→糖度調整→冷卻→接種→發酵→過濾→陳釀→調配→過濾→裝瓶→殺菌→成品

1.3.2 操作步驟

（1）原料：挑選新鮮紅心火龍果清洗灰塵和雜質、瀝干后，剝皮切塊打漿；

（2）過濾：采用雙層醫用紗布擠壓過濾，去除種子和部分果膠，得到原果汁；

（3）果汁濃度調整：按比例添加一定量的飲用水調整果汁的可溶性固形物含量為9 °Bx；

（4）酶解：將調整濃度后的果汁加熱至（50±1）℃，按體積的0.2%添加果膠酶，緩慢攪拌保溫酶解（2.5±0.1）h；

（5）殺菌：升溫至90℃，保溫10 min；

（6）過濾：用200目濾布趁熱攪拌過濾；

（7）糖度調整：添加蔗糖，調整濾汁初始糖度為23%，冷卻至室溫；

（8）酵母活化：稱取果汁體積0.04%的酵母，加入10倍質量35～38℃的果汁，緩慢攪拌，活化15～25 min。

（9）接種：無菌環境下將活化后的酵母加入冷卻至室溫的果汁中，充分混勻；

（10）發酵：室溫（21℃）條件下靜置發酵（7±1）d；

（11）過濾：將發酵好的果酒，用300目濾布過濾，密封靜置10～15 d，400目濾布過濾后得澄清酒液；

（12）陳釀：將酒液裝罐密封，室溫陳釀40～60 d；

（13）調配：將陳釀好的原果酒加入一定比例飲用水、白砂糖和冰糖調配成12%vol火龍果果酒；

（14）殺菌：將調配好的果酒裝瓶封蓋，巴氏殺菌（80℃，15 min）。

1.3.3 理化及衛生指標檢測

感官評價：參照國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》進行10人感官綜合打分評測，滿分為100分，評分標準見表1。

可溶性固形物：采用手持折光儀法；酒精度、總糖、還原糖、總酸（以醋酸計g/100 mL）、感官評定：按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》規定的方法測定；細菌總數的測定：按GB/T 4789.2—2008《食品衛生微生物學檢驗菌落總數測定》規定方法測定；大腸菌群的測定：按GB/T 4789.3—2008《食品衛生微生物學檢測大腸菌落計數》規定方法測定。

表1 火龍果酒感官評分標準Table1 Sensory evaluation standards of pitaya fruit wine

1.3.4 單因素試驗

選用4種不同商品酵母菌種，添加量為0.04%，調整果汁濃度至可溶性固形物為9°Bx、初始糖度23%，500 mL三角瓶21℃靜置發酵7 d，過濾后進行酒精度和感官評價，確定適宜的發酵菌種。

以發酵液酒精度及感官評分為評價指標，考察不同成熟度（7成（花后27 d）、8成（花后29 d）、9成（花后31 d）、10成（花后33 d））的紅心火龍果、不同果汁濃度（以可溶性固形物計：5°Bx、7°Bx、9°Bx、11°Bx、13°Bx）、不同初始糖度（17%、19%、21%、23%、25%、27%）對果酒酒精度和感官評分的影響。每組試驗重復3次。

1.3.5 正交試驗

根據單因素試驗結果，以感官評分為評價指標，進行L9（33）正交試驗，正交試驗因素與水平見表2。

1.3.6 小量驗證試驗

以正交試驗最優方案進行20 L果酒發酵驗證試驗，檢測酒精度和感官評價，重復3次取平均值。

表2 火龍果酒發酵條件優化正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization of pitaya fruit wine

1.3.7 果酒穩定性試驗[18]

室溫條件下，將火龍果果酒分別靜置1個月、2個月、3個月及6個月后，觀察果酒色澤、品嘗滋味、觀察沉淀等指標來判斷果酒的穩定性。

1.3.8 中試

以實驗室試驗確定的工藝流程及操作要點為基礎，進行8 t原料中試生產試驗，分析解決中試生產過程中遇到的實際問題對工藝流程方案進行修正。針對小量試驗結果，對中試操作步驟不同點補充說明，未做說明的步驟同實驗室操作要點。

（1）原料：挑選授粉日期起（31±1）d健康成熟的火龍果清洗瀝干；

（2）打漿：調整投料速度2 500～3 000 kg/h進行打漿，控制排渣口渣籽水分含量，保證出漿率在（50±5）%；

（3）補加糖的方式：計算補加糖量，先將50%的白砂糖用70～80℃熱水溶解，打入酶解罐并攪拌均勻，酒精發酵4 d后，將剩余50%的白砂糖用70～80℃熱水溶解，打入發酵罐；

（4）果汁殺菌后過濾：果汁殺菌后快速降溫至（40±1）℃，經80目布袋過濾器趁熱過濾至果酒發酵罐；

（5）果酒調配后過濾：調配好的果酒經板式紙板過濾機過濾；

（6）灌裝：四合一灌裝線充硫無菌灌裝即可。

2 結果與分析

2.1 不同酵母菌種對火龍果酒發酵的影響

圖1 不同酵母菌種對火龍果酒發酵的影響Fig.1 Effects of different yeast strains on pitaya fruit wine fermentation

菌種是影響果酒發酵的重要因素，在菌種接種量為0.4%的條件下，不同菌種對果酒酒精度的影響見圖1。由圖1可知，菌種RW酒精轉化率較高，但發酵速率不及菌種BV818；菌種SY起酵最慢，酒精度不高，易滋染雜菌；拉德曼菌種生成酒精度最低，果香淡，口感醇厚不佳；菌種BV818產氣最多、起酵快、糖轉化為酒精的效率最高、果香和酒香配比恰當，發酵的火龍果酒感官評定最佳，故后續單因素試驗選擇菌種BV818進行果酒發酵。

2.2 單因素試驗

2.2.1 不同原料成熟度對火龍果酒發酵的影響

選擇不同成熟度的火龍果原料進行研究，結果見圖2。由圖2可知，9成熟的火龍果原料發酵所得果酒酒精度和感官評分都最高，過熟或完全成熟的原料酒精度反而不佳。分析原因是由于火龍果成熟度不夠，其糖度低、可滴定酸含量高、淀粉含量高，且果膠含量高，出汁率低，不利于果酒發酵；火龍果過熟，果實易腐爛，果汁易被氧化，最終酒體“不豐滿”[15]。綜合考慮，選用9成熟（花后31 d）的火龍果原料進行后續試驗。

圖2 不同原料成熟度對火龍果酒發酵的影響Fig.2 Effect of different pitaya maturity on pitaya fruit wine fermentation

2.2.2 不同果汁濃度對火龍果酒發酵的影響

圖3 不同果汁濃度對火龍果酒發酵的影響Fig.3 Effect of different juice concentration on pitaya fruit wine fermentation

不同果汁濃度對發酵酒酒精度和感官評分的影響見圖3。由圖3可知，隨著果汁濃度增加，對應發酵果酒酒精度呈現逐漸下降的趨勢，分析可能原因是高濃度的果汁對應發酵液果膠含量也較高，不利于酵母菌的生長，導致發酵不理想。感官評分則呈現先上升后下降的趨勢。果汁濃度低，果膠含量少，相同酶解條件時出汁率高，但果汁營養物質含量少，果酒風味物質少，感官評分較低；果汁濃度高，過于黏稠，果膠含量大，出汁率低，不利于過濾和發酵，成本增加，且果膠含量與甲醇含量呈正相關，影響果酒品質。當果汁濃度為9 °Bx時，酒精度達13.5%vol，感官評分最好，且考慮經濟成本，確定果汁濃度調整至可溶性固形物含量為9 °Bx。

2.2.3 不同初始糖度對火龍果酒發酵的影響

不同初始糖度對果酒酒精度和感官評分的影響見圖4。由圖4可知，果汁初始糖度與果酒的酒精度呈現一定的正相關性。隨著果汁初始糖度的增加，酵母可利用發酵性糖多，對應生成的酒精度高。具體表現為初始糖度低，對應的酒精度低，酒精度低會影響果酒風味，且不利于果酒后期貯藏；初始糖度高，所得果酒酒精度高，掩蓋了果酒的果香，破壞酒體的風味平衡，導致果酒的風味單調，且延長了發酵時間。適宜的糖度是保證發酵果酒具有和諧的果香與醇和酒香的重要因素。綜合考慮，確定果酒發酵初始糖度為23%。

圖4 不同初始糖度對火龍果酒發酵的影響Fig.4 Effects of different initial sugar contents on pitaya fruit wine fermentation

2.3 正交試驗

以果汁可溶性固形物含量、初始糖度、原料成熟度為評價因素，果酒的感官評分為評價指標進行正交試驗，結果見表3，方差分析結果見表4。

由表3可知，影響火龍果酒發酵的因素順序為A＞C＞B，即果汁濃度＞原料成熟度＞初始糖度。火龍果酒發酵最優方案為A2C2B2，即果汁濃度調整至可溶性固形物9°Bx，原料成熟度為9成（31 d），初始糖度為23%。在此最優方案條件下發酵所得火龍果酒感官評分為91分，酒精度為13.4%vol，色澤優良，口感柔和，具有典型的火龍果香和酒香。

表3 發酵工藝優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表4可知，果汁濃度對結果影響顯著（P＜0.05），其余因素對結果影響不顯著（P＞0.05）。

2.4 小量驗證試驗

火龍果20 L果酒發酵驗證試驗結果表明，3次驗證試驗所得火龍果果酒感官評分均為大于90分，平均值為90.7分，酒精度變化＜0.3%vol，平均值為13.2%vol，說明正交試驗結果可行。

2.5 穩定性試驗

表5 火龍果酒穩定性試驗結果Table 5 Results of pitaya fruit wine stability tests

將小量驗證試驗所得酒精度為13.2%vol的火龍果果酒灌裝密封后，于室溫條件放置不同時間，觀察其穩定性，結果見表5所示。

由表5可知，當放置時間少于6個月，果酒具有良好的穩定性，放置時間達6個月時，酒體色澤由紫紅色變成褐紅色，滋味正常，瓶底有少量酵母菌體蛋白沉淀，經過濾處理后酒體透亮。

2.6 工業中試應用

8 t火龍果原料進行中試生產試驗，獲得紅心火龍果酒原酒5 t，根據中試生產過程實際出現的問題，對部分工藝環節及操作要點進行了調整。

（1）部分工藝調整

考慮到工業生產設備的銜接性和連續性、產品品質以及生產效率等因素，中試試驗工藝環節針對實驗室研究進行了部分工藝環節順序調整及更換調整。

（2）操作要點調整

中試生產過程主要存在酶解罐升、降溫速度較慢、殺菌后降溫慢導致的果汁色澤損失，果汁過濾困難等問題，因此對過濾目數、補加糖等操作要點進行了調整。

綜上所述，綜合考慮過濾工藝參數、設備性能、經濟成本等對工藝流程方案進行修正，最終確定火龍果酒工業釀造工藝流程。最佳工藝流程如下：

原料→清洗→剝皮打漿→果汁濃度調整→酶解→糖度調整→殺菌→過濾→冷卻→酵母活化→接種→發酵→澄清→陳釀→原酒→調配→過濾→灌裝（充硫）→檢驗→包裝→成品

2.7 中試火龍果酒產品質量指標

發酵好的果酒靜置6個月后，產品穩定性與小試結果一致，但色澤變成黃紅褐色。取適量果酒于8 000 r/min離心10 min，沉淀無顆粒，有少量膠狀沉淀，穩定性較好。

中試產品檢測指標均達到GB 2758—2012《食品安全國家標準發酵酒及其配制酒》相應指標要求，具體如下：

2.7.1 感官指標

火龍果果酒色澤優良，口感柔和，透明清亮，無懸浮物及沉淀，無異味，酒性協調，酒體完整，具有典型的火龍果果香和酒香。

2.7.2 理化指標

酒精度（20℃）：12.0%vol；總糖（以葡萄糖計）：20.3g/L；總酸（以醋酸計）：6.9 g/L；干浸出物：50.8 g/L；鐵：0.9 mg/L；總二氧化硫：0.12 g/L。

2.6.3 微生物指標

細菌總數＜50 CFU/mL；大腸菌群＜3 MPN/100 mL；沙門氏菌、金黃色葡萄球菌未檢出；致病菌：未檢出。

3 結論

以單因素試驗為基礎，正交優化后進行小量試驗，通過產品指標檢測和穩定性試驗進行生產中試，初步確定了火龍果酒工業發酵工藝參數，即選用9成熟紅心火龍果，調整果汁濃度至可溶性固形物為9°Bx、初始糖度23%、采用BV818安琪酵母、接種量為0.04%，21℃發酵7 d，在此條件下得到火龍果原酒酒精度為（13.2±0.2）%vol，果酒產品酒精度為（12.0±0.1）%vol。火龍果酒產品感官指標、理化指標及衛生指標檢測結果均符合國家相關標準。研究結果對火龍果酒工業化生產奠定了基礎。

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TS262.7

0254-5071（2017）05-0192-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.041

2017-02-14

貴州大學研究生創新基金（研理工2016058）

肖敏（1991-），女，碩士研究生，研究方向為食品科學。

*通訊作者：吳擁軍（1971-），男，教授，博士，研究方向為食品生物技術。