響應(yīng)面法優(yōu)化香梨米酒的發(fā)酵工藝研究

趙 翾，劉功良*，李紅良，戴超泳，余潔瑜，黃星源

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510225；3.廣州市沃邦生物科技有限公司，廣東 廣州 510660）

響應(yīng)面法優(yōu)化香梨米酒的發(fā)酵工藝研究

趙 翾1，2，劉功良1，2*，李紅良3，戴超泳1，余潔瑜1，黃星源1

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510225；3.廣州市沃邦生物科技有限公司，廣東 廣州 510660）

以香梨和糯米為原料，通過單因素試驗(yàn)研究發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、酒曲添加量和香梨汁添加量對(duì)香梨米酒感官品質(zhì)的影響，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以香梨米酒的感官得分為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面中心組合設(shè)計(jì)法優(yōu)化香梨米酒的發(fā)酵工藝條件。結(jié)果表明，香梨米酒釀造的最佳工藝條件為酒曲添加量1.5%，發(fā)酵時(shí)間3.5 d，發(fā)酵溫度30℃，香梨汁添加量25%。該最佳發(fā)酵工藝條件下，香梨米酒的感官評(píng)分為94分，酒精度為7.0%vol。

香梨；米酒；發(fā)酵；響應(yīng)面

庫(kù)爾勒香梨是新疆的特色水果之一，以皮薄肉白、酥脆多汁、香味獨(dú)特聞名，被列為“國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品”[1-2]。香梨富含果糖、蘋果酸、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，具有清熱潤(rùn)肺、消炎解毒等功效[3]。米酒是我國(guó)傳統(tǒng)酒類，營(yíng)養(yǎng)豐富，保健功能突出[4-5]。隨著近年來人們保健意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)具有保健功效的低度飲料酒的需求不斷提高，風(fēng)味米酒的開發(fā)展現(xiàn)出較大的市場(chǎng)潛力[6-7]。本研究在傳統(tǒng)糯米發(fā)酵的過程中，添加香梨汁一起發(fā)酵，釀制成一種具有獨(dú)特風(fēng)格的香梨米酒，這對(duì)豐富米酒品種和拓寬香梨深加工均有積極的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、香梨：市售；永州甜酒藥：永州市雅大高產(chǎn)酒曲廠。

1.2 儀器與設(shè)備

LRH-150-S型恒溫恒濕培養(yǎng)箱：廣東省醫(yī)療器械廠；JJ600型精密電子天平：常熟雙杰測(cè)試儀器廠；LX-013-A型酒精度計(jì)：常州市瑞明儀表廠；SW-CJ-1F型單人超凈工作臺(tái)：蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；LX-C35L型立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌鍋：合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：香梨去皮、去心，用榨汁機(jī)榨汁后用兩層紗布過濾得到香梨原汁。在原汁中按照50 mg/L的量加入偏重亞硫酸鉀，備用[8-9]。

稱取適量糯米，25℃浸泡6 h后蒸煮。待煮熟的米飯降溫至室溫（25℃），拌入酒曲和已制備好的香梨汁（按糯米干質(zhì)量添加），搭窩發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后，用紗布過濾，收集酒液。最后殺菌[10]。

1.3.2 香梨米酒釀造工藝優(yōu)化

單因素試驗(yàn)：設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)考察不同發(fā)酵工藝（香梨汁添加量、酒曲添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度）對(duì)香梨米酒感官評(píng)分的影響，確定各因素的中心值及水平。

響應(yīng)面試驗(yàn)：利用中心組合設(shè)計(jì)法（central composite design，CCD）試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，采用單因素試驗(yàn)確定的中心值（用“0”表示）、低水平（用“-1”表示）和高水平（用“+1”表示），以香梨米酒的感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，對(duì)香梨汁添加量（A）、酒曲添加量（B）、發(fā)酵時(shí)間（C）及發(fā)酵溫度（D）進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳釀造工藝，試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments

1.3.3 測(cè)定方法

香梨米酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：按照參考文獻(xiàn)[11-12]的方法，從色澤、香味、滋味、酒體4個(gè)方面，制定香梨米酒的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，滿分為100分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 香梨米酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of pear rice wine

酒精度：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定，并換算成20℃條件下的酒精度。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 香梨汁添加量對(duì)香梨米酒感官評(píng)價(jià)的影響

圖1 香梨汁添加量對(duì)香梨米酒感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of pear juice addition on sensory evaluation of pear rice wine

由圖1可知，隨著香梨汁添加量的增加，香梨的風(fēng)味越來越突出，果香和酒香變得協(xié)調(diào)，感官評(píng)分逐漸增加，當(dāng)香梨汁添加量達(dá)到25%時(shí)，香梨米酒的感官評(píng)分最高；而后隨著香梨汁添加量的增加，香梨米酒的果香越來越凸顯，但同時(shí)在香梨汁的稀釋作用下，酒味則顯得不足，整體風(fēng)味不夠平衡和諧。故香梨汁添加量25%較為適宜。

2.1.2 酒曲添加量對(duì)香梨米酒感官評(píng)價(jià)的影響

圖2 酒曲添加量對(duì)香梨米酒感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect ofJiuquaddition on sensory evaluation of pear rice wine

由圖2可知，酒曲添加量太少，發(fā)酵進(jìn)程緩慢，容易感染雜菌，發(fā)酵的米酒酒精度太低，香梨米酒風(fēng)味淡薄且不協(xié)調(diào)。隨著酒曲添加量的增加，發(fā)酵啟動(dòng)速度加快，香梨米酒的風(fēng)味得以改善提高；當(dāng)酒曲添加量達(dá)到1.5%時(shí)，得到的香梨米酒風(fēng)味最佳；當(dāng)酒曲添加量繼續(xù)增加，發(fā)酵速度加快，不利于風(fēng)味的形成，酸味和苦澀味變得明顯，使得酒的整體品質(zhì)下降。故酒曲添加量在1.5%左右比較適宜。2.1.3發(fā)酵時(shí)間對(duì)香梨米酒感官評(píng)價(jià)的影響

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)香梨米酒感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory evaluation of pear rice wine

由圖3可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，香梨米酒的口感由淡薄逐漸變得豐滿，香梨汁的果香和酒香也越來越和諧，感官評(píng)分越來越高；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到3.5 d時(shí)，香梨米酒的品質(zhì)最佳；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，香梨米酒中的雜味變得突出，破壞了米酒的和諧風(fēng)味和整體風(fēng)格，酒的品質(zhì)開始下降。故發(fā)酵時(shí)間3.5 d較為適宜。

2.1.4 發(fā)酵溫度對(duì)香梨米酒感官評(píng)價(jià)的影響

圖4 發(fā)酵溫度對(duì)香梨米酒感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on sensory evaluation of pear rice wine

由圖4可知，當(dāng)發(fā)酵溫度低于30℃時(shí)，隨著發(fā)酵溫度的升高，香梨米酒的評(píng)分越來越高。雖然發(fā)酵溫度低有利于酒的釀造和品質(zhì)的提升，但同時(shí)溫度低也會(huì)延長(zhǎng)發(fā)酵進(jìn)程，不利于優(yōu)勢(shì)菌群的形成，從而給發(fā)酵帶來不利影響。當(dāng)發(fā)酵溫度為30℃時(shí)，香梨米酒的風(fēng)味最好，酸甜適中，香氣和諧，感官評(píng)分最高；而后隨著發(fā)酵溫度的升高，發(fā)酵速度加快，生成較多的副產(chǎn)物，米酒中的異雜味越來越突出，使香梨米酒的整體風(fēng)味劣化。故發(fā)酵溫度30℃較為適宜。

2.2 響應(yīng)面分析法優(yōu)化發(fā)酵工藝條件

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化香梨米酒的釀造工藝條件。以感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，選用香梨汁添加量（A）、酒曲添加量（B）、發(fā)酵時(shí)間（C）和發(fā)酵溫度（D）四個(gè)參數(shù)進(jìn)行考核，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平。試驗(yàn)共有21個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)，其中中心點(diǎn)有5個(gè)。具體設(shè)計(jì)組合及結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments

對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行響應(yīng)面分析，得到各因素和感官評(píng)分間的數(shù)學(xué)模型：

表4 響應(yīng)面方差分析結(jié)果Table 4 Variance analysis of response surface methodology

圖5 梨汁添加量與發(fā)酵時(shí)間交互作用對(duì)香梨米酒感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between pear juice addition and fermentation time on sensory evaluation of pear rice wine

根據(jù)方差分析（表4）可知，上述建立的數(shù)學(xué)模型非常顯著（P=0.002 6＜0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.424 4＞0.05），說明該模型能夠很好地描述各因素和香梨米酒感官評(píng)分之間的關(guān)系，可以用其來預(yù)測(cè)不同釀造條件下香梨米酒的感官評(píng)分結(jié)果。各因素對(duì)香梨米酒感官評(píng)價(jià)影響的大小順序?yàn)椋喊l(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵溫度=酒曲添加量＞香梨汁添加量，其中香梨汁添加量和發(fā)酵時(shí)間的交互作用對(duì)結(jié)果有顯著性影響（P＜0.05）。由圖5可知，梨汁添加量與發(fā)酵時(shí)間之間有一定的交互作用，最佳預(yù)測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)考察范圍內(nèi)。因此，該二階模型具有良好的擬合度，能真實(shí)地描述各因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系。

根據(jù)上述所建立的數(shù)學(xué)模型，得到3個(gè)預(yù)測(cè)的最佳工藝條件。將這3個(gè)組合和正交試驗(yàn)中的最佳工藝條件（1號(hào)）一起進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of verification tests

由表5可知，試驗(yàn)1的感官評(píng)價(jià)得分最高，為94分，酒精度為7.0%vol。故香梨米酒的最佳釀造工藝條件為：發(fā)酵時(shí)間3.5d、發(fā)酵溫度30℃、酒曲添加量1.5%、香梨汁添加量25%。3結(jié)論

本研究將香梨榨汁后，和酒曲一起添加到冷卻的米飯中發(fā)酵，制得了一種香梨米酒。利用響應(yīng)面方法得到了香梨米酒的最佳發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵時(shí)間3.5 d、發(fā)酵溫度30℃、酒曲添加量1.5%、香梨汁添加量25%，在此條件下發(fā)酵的香梨米酒色澤淺黃、酸甜適中、無苦澀味、口感良好、風(fēng)格獨(dú)特，感官評(píng)分為94分，酒精度為7.0%vol。

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Optimization of fermentation technology for pear rice wine using response surface methodology

ZHAO Xuan1,2,LIU Gongliang1,2*,LI Hongliang3,DAI Chaoyong1,YU Jieyu1,HUANG Xingyuan1
(1.College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agricultural and Engineering,Guangzhou 510225,China;2.Key Laboratory of Traditional Cantonese Processing and Safely Control,Guangzhou 510225,China;3.Guangzhou Welbon Biological Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510660,China)

Taking pear juice and glutinous rice as raw materials,the effects of fermentation time,fermentation temperature,Jiuquaddlition and pear juice addition on sensory evaluation of pear rice wine were studied through single factor tests.On the basis of single factor experiments,the sensory score was selected as response value and the central composite response surface methodology was used to optimize the fermentation conditions of the pear rice wine.The optimal fermentation conditions of the pear rice wine were as follows:Jiuquaddition 1.5%,fermentation time 3.5 d,temperature 30℃,pear juice addition 25%.Under the optimum fermentation conditions,the alcohol content of the wine was 7.0%vol,and the sensory score of pear rice wine reached 94.

pear;rice wine;fermentation;response surface methodology

TS262.4

0254-5071（2017）10-0186-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.10.039

2017-07-18

廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（YQ2015094）；2016年廣東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目-示范基地（粵教研函[2016]39號(hào)）；廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（201509010005）；廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項(xiàng)（201604020001）；2014年廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014A090906029）

趙 翾（1977-），女，副教授，博士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

*通訊作者：劉功良（1980-），男，副教授，博士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。