杏白蘭地發酵工藝研究

祁乙雯，付安珍，李 雙，陳志周，王 頡，賈春福，牟建樓*

（1.河北農業大學 食品科技學院，河北 保定071001；2.淶源縣振冀杏仁加工有限公司，河北 保定071001）

杏為薔薇科（Rosaceae）杏屬（ArmeniacaMill）[1]，其廣義上認為主要分為普通杏（Prunus armeniacaL.）、西伯利亞杏（Prunus sibiricaL.）、東北杏（Prunus mandshurica）和梅（Prunus mume）的變種、變型和雜交種質[2-4]，原產于我國，有著豐富的物種資源和廣泛的地理分布[5-6]。我國是杏的起源地，種類繁多[7]，分布廣泛，其中華北溫熱帶杏區是我國杏樹資源的主產區[8]。杏營養價值極為豐富[9]，其中糖類物質約5%～17%，含氮物質約9%，礦物質約0.37%～0.83%[10-11]，是一種實用性價值比較高的水果。杏屬于呼吸躍變型果實[12]，且采收期較為集中，多為高溫季節，因而不耐貯藏[13]，采收后易發生軟化腐敗、失水、褐變等品質劣變[14]，故杏的貨架期較短，限制了杏的市場供應時間。

白蘭地是一種蒸餾酒，以水果為原料，經過發酵、蒸餾、陳釀及調配制成的酒[15]，根據國標GB/T 11856—2008《白蘭地》，白蘭地的酒精度不低于36.0%vol。傳統的水果白蘭地通常選用葡萄、蘋果、紅棗、梨等水果[16-18]作為原料，決定白蘭地品質的因素有原料的品質、釀造工藝以及陳釀的時間等[19-20]。

目前對杏的加工主要集中在杏干、杏脯、杏醬、杏汁、杏酒等產品[21]，對杏白蘭地研究報道很少。李寶坤等[22]采用單因素試驗和正交試驗，確定了杏白蘭地的發酵工藝為發酵溫度23 ℃，起始糖度26%，接種量3%。何偉等[23]研究了杏皮渣漿液的制備方式、酵母篩選、接種量等影響因素對杏皮渣白蘭地發酵的影響。本研究以河北串枝紅杏為原料，研究杏漿的酶解工藝及杏白蘭地的釀造工藝，通過單因素試驗、正交試驗和響應面試驗優化果膠酶酶解和發酵工藝，以期能釀造出口感醇厚、典型性強的杏白蘭地，提高杏的深加工能力，為實現杏白蘭地的工業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

河北串枝紅杏，白砂糖：市售；高效活性干酵母：安琪酵母有限公司；果膠酶（酶活2.25×104U/g）：法國SAS SOFRALAB OENOFRANCE公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：天津天利化學試劑有限公司；抗壞血酸（色譜純）：美國藍白Labscience公司。

1.2 儀器與設備

15R高速冷凍離心機：力康生物醫療科技控股有限公司；SPX型生化培養箱：上海東器實業有限公司；ZNCL-BS磁力攪拌器：上海卓越儀器設備有限公司；PAL-α糖度計：日本愛拓公司。

1.3 方法

1.3.1 杏白蘭地工藝流程

1.3.2 操作要點

原料處理[24-25]：選擇無腐爛、無病蟲害的八分熟杏果為原料，貯存于-18 ℃。處理時用清水淋洗兩遍，注意不要破壞杏果表面組織，去核去果柄。

酶解[26]：將杏果肉與0.2%的抗壞血酸水溶液按照質量比1∶1混合，果膠酶添加量0.10%，酶解溫度45 ℃，酶解時間3 h對混合液進行酶解處理。

成分調整[27]：以80 mg/L的比例添加偏重亞硫酸鉀，并調整果漿pH到適合酵母菌生長的范圍，加入白砂糖調整可溶性固形物含量。

發酵：在無菌條件下，向果汁中加入活化酵母菌，24 ℃條件下恒溫發酵，發酵期間每日攪拌2次，每天測定殘糖、總酸、酒精度，當殘糖量連續3 d不變時，發酵結束。

蒸餾：將果漿發酵后的原酒液和果渣進行一次蒸餾和二次蒸餾，得到餾出液，餾出液經過陳釀即為杏白蘭地。

1.3.3 杏果漿酶解工藝優化正交試驗

表1 杏果漿酶解工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for enzymatic hydrolysis process optimization of apricot pulp

采用果膠酶酶解杏果漿，研究果膠酶添加量、酶解時間、酶解溫度對酶解后杏漿的可溶性固形物和出汁率的影響。在單因素試驗結果基礎上，選取果膠酶添加量（A）、酶解溫度（B）、酶解時間（C）為自變量，以透光率、出汁率、可溶性固形物含量為評價指標，采用Max-Min歸一化處理，以3個指標處理結果的平均值作為綜合評價的指標，設計L9（33）進行3因素3水平的正交試驗，其因素與水平見表1。

1.3.4 杏白蘭地發酵工藝優化

發酵工藝優化單因素試驗：分別考察發酵溫度（18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃）、酵母接種量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%）和初始糖濃度（20%、22%、24%、26%、28%）對杏白蘭地發酵結束后的酒液感官評分及酒精度的影響。

在單因素試驗的基礎上，設計發酵溫度（A）、酵母接種量（B）和初始糖度（C）3個因素作為影響杏白蘭地發酵的因子，依照Box-Behnken設計原理，以發酵結束后的白蘭地酒精度（Y1）和感官評分（Y2）為響應值，優化杏白蘭地發酵工藝參數，Box-Behnken試驗設計因素與水平見表2。

表2 Box-Behnken試驗設計因素與水平Table 2 Factors and levels of Box-Behnken tests design

1.3.5 杏白蘭地發酵結束后一次蒸餾的酒液感官評分方法

選擇經過感官品評知識培訓的10名研究生（5男，5女）進行，評定參照國標GB/T 11856—2008《白蘭地》，杏白蘭地發酵結束后的酒液感官評分標準見表3，滿分100分，結果取平均值。

表3 杏白蘭地發酵結束后的酒液感官評分標準Table 3 Sensory evaluation standards of liquor after apricot brandy fermentation

1.3.6 理化指標檢測方法

可溶性固形物：使用PAL-α型手持精度計進行測定；總酸：參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的方法進行測定；酒精度、總酯、揮發性物質含量參照GB/T 11856—2008《白蘭地》中的方法進行測定。

2 結果與分析

2.1 酶解工藝條件優化

采用果膠酶酶解杏果漿，研究果膠酶添加量、酶解時間、酶解溫度對酶解后杏漿的可溶性固形物和出汁率的影響。果膠酶酶解杏果漿正交試驗結果見表4，方差分析見表5。

表4 杏果漿酶解工藝優化正交試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal tests for enzymatic hydrolysis process optimization of apricot pulp

表5 正交試驗結果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal tests results

由表4可知，果膠酶添加量對綜合評價的影響最大，其次是酶解時間，酶解溫度的影響最小，綜合評分最高的組合為A2B2C3，即果膠酶添加量0.10%，酶解溫度45 ℃，酶解時間3.5 h。在此優化酶解條件下，綜合評價最高，為89.35分。由表5可知，果膠酶添加量、酶解時間與酶解溫度對綜合評分的影響均極顯著（P＜0.01）。

2.2 發酵工藝優化

2.2.1 不同發酵溫度對杏白蘭地發酵的影響

在酵母接種量為0.08%，初始糖量為26%條件下，考察發酵溫度18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃對杏果漿發酵后酒液酒精度、感官評分、總糖的影響，結果見圖1。

圖1 發酵溫度對杏果漿發酵后酒液的影響Fig. 1 Effect of fermentation temperature on liquor after apricot pulp fermentation

由圖1可知，隨著發酵溫度的升高，杏果漿發酵后酒液感官評分呈現先升高后下降的趨勢，酒精度隨著發酵溫度的升高，變化不明顯，總糖隨著發酵溫度的升高，呈現先增加后降低的趨勢。當發酵溫度達到22 ℃時，感官評分達到峰值74.60分，酒精度達到11.9%vol，隨著發酵溫度的升高，起酵速度加快，發酵周期變短，但同時加快了酵母的衰老，導致乙醇體積分數下降，溫度升高會使整個發酵醪的體系中腐敗微生物增多，酒香中包含著杏果實過熟氣味，且果香會隨著發酵產生的CO2氣體溢出，香氣損失較大，風味、口感等感官特性變差，使得感官評分下降。因此，確定適宜發酵溫度為22 ℃。

2.2.2 不同酵母接種量對杏白蘭地發酵的影響

在發酵溫度22 ℃，初試糖量為26%條件下，考察酵母菌接種量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%對杏果漿發酵后酒液感官評分、酒精度和總糖的影響，結果見圖2。

圖2 不同酵母接種量對杏果漿發酵后酒液的影響Fig. 2 Effect of different yeast inoculum on liquor after apricot pulp fermentation

由圖2可知，當酵母接種量為0.08%時，杏果漿發酵后酒液感官評分達到最大值，酵母接種量低于0.08%時，酒精度和感官評分隨著酵母菌接種量的增加而逐漸升高，當接種量達到0.10%時，酒精轉化量不顯著，感官評分卻顯著性下降（P＜0.05），當酵母接種量為0.08%時，總糖為1.19 g/L。這可能是因為酵母接種量過少，酵母不能將糖全部轉化為酒精；而酵母接種量過大會導致酵母菌在短時間內利用糖進行自身繁殖，因此大量的糖類被消耗而酒精度并不會顯著上升，與此同時由于初始糖度是一定的，過多酵母菌的加入會導致其與糖類物質相比是過量的，因此所得的酒酵母味比較重，與杏香和酒香并不能協調，感官評分降低。因此，確定酵母接種量為0.08%。

2.2.3 不同初始糖度對杏白蘭地發酵影響

在發酵溫度為22 ℃，酵母接種量為0.08%條件下，考察初始糖度20%、22%、24%、26%、28%對杏果漿發酵后酒液感官評分、酒精度和總糖的影響，結果見圖3。

圖3 不同初始糖度對杏果漿發酵后酒液的影響Fig. 3 Effect of different initial sugar contents on liquor after apricot pulp fermentation

由圖3可知，隨著糖添加量的增加，杏白蘭地發酵后酒液的感官評分和酒精度逐漸增加，當糖添加量為26%時，感官評分達到最大值75.4分，繼續增大糖度含量，感官評分降低，原因可能是因為當初始糖度較低時，酵母菌可利用的糖較少，發酵周期相應較短，同時酯類物質和香氣物質積累的也少；當糖濃度過高時會使發酵液滲透壓過大，酵母菌的代謝被抑制，過多的糖已經不能再被轉化為酒精，發酵延滯對杏白蘭地品質有較大影響。因此，選擇初始糖度含量為26%。

2.2.4 響應面法優化發酵工藝

在單因素試驗的基礎上，采用Design-Expert 8.0.6軟件設計3因素3水平響應面優化試驗，設計發酵溫度（A）、酵母接種量（B）和初始糖度（C）作為影響因子，依照Box-Behnken設計原理，以發酵結束后的酒液酒精度（Y1）和感官評分（Y2）為響應值，優化杏白蘭地發酵工藝參數，Box-Behnken試驗設計結果見表6。

表6 Box-Behnken試驗設計結果Table 6 Design and results of Box-Behnken tests

2.2.5 回歸模型的建立及方差分析

應用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數據進行回歸分析，得到酒精度（Y1）和感官評分（Y2）的回歸方程：

以酒精度為響應值回歸模型的方差分析結果見表7。從表7可知，響應面回歸模型P＜0.000 1，說明回歸模型極顯著；失擬項的P=0.091 6＞0.05，說明模型失擬項不顯著。決定系數R21=0.993 7，調整決定系數R21adj=0.985 5，說明該模型擬合度高，試驗誤差小，能夠用于分析發酵溫度（A）、酵母接種量（B）、初始糖度（C）交互作用對酒精度影響的預測。根據回歸系數的顯著性表明，交互項AB、AC及二次項A2對酒精度影響沒有達到顯著性水平（P＞0.05），而一次項A、B、C和二次項B2、C2對酒精度的影響都達到了極顯著水平（P＜0.01）；交互項BC對酒精度的影響也達到了顯著水平（P＜0.05）；這說明發酵溫度、酵母接種量、初始糖度是杏白蘭地釀造過程中影響酒精度的重要因素，也是釀造過程中的關鍵控制因素。由表7可知，各個因素對酒精度影響顯著程度由大到小依次為發酵溫度（A）＞酵母接種量（B）＞初始糖度（C）。

以感官評分為響應值的回歸模型方差分析結果見表8。由表8可知，模型P＜0.000 1，說明回歸模型極顯著；失擬項P=0.752 4＞0.05，說明模型失擬項不顯著。決定系數R22=0.993 2，調整決定系數R2adj2=0.984 6，說明該模型擬合度高，試驗誤差小，能夠用于分析發酵溫度（A）、酵母接種量（B）、初始糖度（C）交互作用對感官評分影響的預測。

表7 以酒精度為評價指標的回歸模型方差分析Table 7 Variance analysis of regression model using alcohol content as evaluation index

根據回歸系數的顯著性表明，交互項AC、BC沒有達到顯著性水平（P＞0.05），對感官評分沒有顯著影響，而在一次項A、B、C和二次項A2、B2、C2對感官評分的影響都達到了極顯著水平（P＜0.01）；交互項AB對感官評分的影響也達到了顯著水平（P＜0.05）；這說明發酵溫度、酵母接種量、初始糖度是杏白蘭地釀造過程中影響感官評分的重要因素。通過比較F值的大小，可以推斷出試驗范圍內各因素對酒精度和感官評分的影響大小，F值越大，對結果的影響越大。由表8可知，各個因素對感官評分的影響程度由大到小依次為發酵溫度（A）＞初始糖度（C）＞酵母接種量（B）。

表8 以感官評分為評價指標的回歸模型方差分析Table 8 Variance analysis of regression model using sensory score as evaluation index

2.2.6 響應面分析及優化

圖4 發酵溫度、酵母接種量及初始糖度對杏果漿發酵后酒液酒精度影響的響應面及等高線Fig. 4 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between fermentation temperature, yeast inoculum and initial sugar content on alcohol content of liquor after apricot pulp fermentation

圖5 發酵溫度、初始糖度及酵母接種量對杏果漿發酵后酒液感官評分影響的響應面及等高線Fig. 5 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between fermentation temperature, initial sugar content and yeast inoculum on sensory score of liquor after apricot pulp fermentation

利用Design-Expert 8.0.6軟件對回歸模型進行響應面優化，得到發酵溫度、酵母接種量、初始糖度三個因素交互影響對杏果漿發酵后酒液酒精度和感官評分的響應曲面及等高線分別見圖4和圖5。由圖4和圖5可知，酵母接種量（B）和初始糖度（C）、發酵溫度（A）和酵母接種量（B）的響應面曲面較陡峭，而且等高線為橢圓形，說明BC交互作用對酒精度影響顯著，AB交互作用對感官評分影響顯著。這與方差分析結果一致。

2.2.7 響應面驗證試驗

通過Design-Expert 8.0.6軟件，預測最佳發酵工藝參數為：發酵溫度24.27 ℃、酵母接種量0.08%、初始糖度24.80%，在此優化工藝條件下，酒精度預測值為16.20%vol，感官評分預測值為87.64分，考慮到實際生產的操作性，將發酵工藝參數修正為發酵溫度24 ℃、酵母接種量0.08%、初始糖度24.8%，為驗證該模型的預測是否正確，在修正后的參數下進行3次試驗，得到的酒精度實際值為16.0%vol，感官評分實際值為88.22分，與預測值接近，表明該模型有效。因此，采用響應面分析方法優化杏白蘭地發酵工藝參數比較準確，有實際的應用價值。

2.3 杏白蘭地理化指標分析

杏白蘭地理化指標測定：總酸含量81.12 mg/L，酒精度為38.0%vol，總酯（乙酸乙酯計）140.8 mg/L，高級醇356.24 mg/L，甲醇1.34 g/L，成品理化指標符合相關國標要求。

3 結論

結果表明，最佳酶解工藝為果膠酶添加量0.10%，酶解溫度45 ℃，酶解時間3.5 h，在此條件下，綜合評價可以達到89.35分。杏白蘭地最佳發酵工藝為發酵溫度24 ℃、酵母接種量0.08%、初始糖度24.8%。在此優化發酵工藝條件下，得到的一次蒸餾液酒精度為16.0%vol，感官評分為88.22分。將一次蒸餾液二次蒸餾后，酒精度為38.0%vol，成品杏白蘭地色澤透亮，果香濃郁，入口干冽，具有杏果特有的香氣。