橘子菠蘿復合果酒發酵工藝研究

鄭小善，伍 強，曹 洋，張 云，余菁云，余有貴

(邵陽學院 食品與化學工程學院，湖南 邵陽 422000)

柑橘為蕓香科(Rutaceae)柑橘亞科柑橘屬(Citrus L.)植物，其種類繁多，包括橙、寬皮柑橘、柚、檬及其雜交后代等[1]，其果實富含有機酸、膳食纖維、維生素、蛋白質以及多糖等，并且還含有許多功能性物質，如類黃酮和酚酸等[2]。用柑橘作為釀酒的原料，不僅能保持其原有的營養成分，其所釀造的果酒口感好、酒香果香濃郁。此外，還具有抗炎、抗癌、抗氧化、抗過敏、防衰抗老、養顏潤肺、補肝安神等效果等重要生理作用[3-6]，益于人體健康。我國作為全球第三大柑桔生產國，因價格實惠、具有特殊的色香味以及較高的營養價值，深受廣大消費者喜愛[7]。橘果類資源比較豐富，目前以銷售鮮果、橘子罐頭為主，因而柑橘貯藏加工技術的進步, 是柑橘果業發展的一個重要影響因素[8]。因此，柑橘為原料釀制果酒對于豐富消費者市場、滿足消費者健康需求具有重要意義。

菠蘿(AnanascomosusL.Merr.) 俗稱鳳梨、草菠蘿等[9]，主要分布在熱帶及亞熱帶地區，其營養豐富、色澤鮮艷、風味芳香、經濟價值而聞名，含有豐富的葡萄糖、果糖、氨基酸、有機酸和維生素C等營養成分。菠蘿糖酸含量協調、香氣濃郁、風味獨特、汁液豐富且營養價值高，含有高級醇、酯、酸、醛和酮類等香氣物質，是加工酒類產品的良好原料[10-13]。為提高出酒率，雙酵母混合發酵技術廣泛用于果酒釀造[14]。本研究采用安琪活性干酵母、果酒酵母為發酵劑，以橘子、菠蘿為原料，發酵制作復合果酒，既可保留兩者獨特風味和營養價值，還可使二者在營養成分和色、香、味方面達到互補。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

橘子：洞口雪峰蜜橘，邵陽市步步高超市市售；菠蘿：產自海南，邵陽市步步高市售；安琪活性干酵母、果酒酵母：購自安琪酵母股份有限公司；無水檸檬酸：河南密丹兒商貿有限公司；纖維素酶：滄州夏盛酶生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

LE204E/02型分析天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；HT2109型電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；JYL-C012型打漿機：九陽股份有限公司；S-3C型pH計：上海理達儀器廠；SW-CJ-1FD(標準型) 單人單面垂直凈化工作臺：上海躍進醫療器械廠；GH4500型隔水培養箱：天津市泰斯特儀器有限公司；GI54DWS立式自動壓力蒸汽滅菌鍋：濟寧曲阜圣泰機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

橘子去皮、去核：用手對橘子進行去皮，分瓣，挑選出不合格的橘瓣，用純凈水進行清洗，再去核，用0.2%檸檬酸液浸泡30 min護色；

榨汁：將處理好的橘子進行榨汁得到橘子汁；

過濾：用過濾設備過濾掉雜質得到橘子發酵液；

菠蘿去皮：用清水洗去表皮的泥砂和雜物，然后削皮，去芯；

破碎、榨汁[15]：用打漿機打碎后，在破碎液中以1 g/L 加入纖維素酶，30℃處理24 h使纖維分解后用榨汁機榨汁；

酵母活化：將安琪活性干酵母和果酒酵母分別加入2%的無菌糖水中，先在40℃的水浴中活化20～30 min，然后將溫度降低到35℃以下再活化1～2 h后用于接種，活化過程中每隔10 min攪拌1次；

復合調配：依次加入準備好的橘子汁、菠蘿汁混合均勻，然后進行接種、發酵。

1.3.3 單因素實驗

1.3.3.1 橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響

取橘子汁和菠蘿汁的體積比分別為1∶1、3∶1、5∶1、7∶1、9∶1，在果汁初始pH值為4.0、酵母接種量為0.3 g/L(安琪活性干酵母和果酒酵母接種量各為0.15 g/L)、白砂糖添加量為5%條件下，于24℃下發酵以乙醇體積分數和殘糖量作為評價指標，分析橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響。

1.3.3.2 加糖量對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響

在上述研究較適宜的橘子菠蘿體積比情況下，果汁初始pH值為4.0，酵母接種量為0.3 g/L(安琪活性干酵母和果酒酵母接種量各為0.15 g/L)，分別加入5%、10%、15%、20%、25%白砂糖，于24℃下發酵4 d，以乙醇體積分數和殘糖量為評價指標，分析加糖量對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響。

1.3.3.3 酵母接種量對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響

在上述研究較適宜的橘子菠蘿體積比、加糖量情況下，果汁初始pH值為4.0，分別接入0.1、0.2、 0.3、0.4、0.5 g/L的酵母菌，其中安琪活性干酵母和果酒酵母比例為1∶1，于24℃下發酵4 d，以乙醇體積分數和殘糖量為評價指標，分析酵母接種量對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響。

1.3.3.4 pH值對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響

在上述研究較適宜的橘子菠蘿體積比、加糖量、酵母接種量情況下，用檸檬酸調整果汁初始pH值為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，于24℃下發酵4 d，以乙醇體積分數和殘糖量為評價指標，分析pH對橘子菠蘿復合果酒發酵的影響。

1.3.4 正交試驗設計

表1 正交因素水平設計表L9(33)

在單因素試驗研究的基礎上，分析出橘子菠蘿體積比、初始pH值、酵母菌接種量和加糖量對橘子菠蘿復合果酒的影響的主次因素，然后選取其中的3因素3水平共9個試驗點進行正交試驗設計，通過試驗研究確定最優的橘子菠蘿復合果酒發酵條件，試驗設計如表1所示。

1.3.5 檢測指標和方法

1.3.5.1 感官檢測

由10位食品專業的人員組成感官評價小組，根據GB/T15038-2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[15]，按照表2中的感官評價標準對酥棗糯米果酒進行感官評定。

表2 橘子菠蘿復合果酒的感觀評價標準

1.3.5.2 理化指標測定

乙醇體積分數的測定：酒精計法[15]；殘糖量的測定：斐林試劑滴定法[15]；酸度的測定：酸堿滴定法[16]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗對橘子菠蘿混合果酒品質的影響

2.1.1 橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿混合果酒品質的影響

圖1 橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿混合果酒發酵的影響

從圖1可知，橘子菠蘿體積比低于5∶1時，發酵液中糖含量較少，酵母菌利用的糖就少，酵母代謝緩慢，所得的復合果酒酒精度偏低和殘糖量偏高；而橘子菠蘿體積比在7∶1時，酵母菌利用的糖含量就多，酵母代謝最快，所得復合果酒酒精度最大；因為橘子含糖量高于菠蘿，所以橘子菠蘿體積比的增加，濃度高的糖對酵母有抑制作用，酵母利用的糖剩余過多，導致殘糖量相應的增加和酒精度下降，而且濃度高的酒精度與殘糖量還對雜菌的生長有一定的抑制作用[17]。綜上結果，較佳的橘子菠蘿體積比應為7∶1和9∶1。

2.1.2 加糖量對橘子菠蘿混合果酒品質的影響

糖是酵母菌生長和繁殖的碳源，也是酒精發酵的底物，糖度的高低可直接影響果酒發酵的酒精度，所以糖度是釀酒工業中決定工藝和控制生產的重要參數[18]。從圖2中可以看到，選擇加糖15%時，酵母所利用的糖比較少，酵母代謝緩慢，所得產品酒精度與殘糖量都偏低；而選擇加糖量20%發酵條件時，酵母菌利用的糖含量就多，酵母代謝最快，所得產品酒精度偏高。隨著加糖量的增加，酵母利用的糖剩余量增加，導致殘糖量增加，而且較快上升的酒精度還對雜菌的生長有一定的抑制作用。綜上結果，較佳的加糖量為20%。

圖2 加糖量對橘子菠蘿混合果酒發酵的影響

2.1.3 酵母接種量對橘子菠蘿混合果酒品質的影響

圖3 酵母接種量對橘子菠蘿混合果酒發酵的影響

酵母接種量的大小對菠蘿酒的發酵具有較大的影響，在不同的接種量條件下，酵母將還原糖轉化為酒精的量是不同的。接種量少，酵母的生物量不夠，原料轉化為酒精速度慢，易污染雜菌；接種量過大，酵母自身生長繁殖會消耗菠蘿汁中大量的糖分，乙醇產量反而降低[19]。從圖3中可以看到，酵母接種量低于0.2 g/L時，酵母繁殖代謝緩慢，復合果酒殘糖量偏高且酒精度偏低，發酵不徹底。當酵母接種量為0.3 g/L時，殘糖量和酒精度別達到最小值和最大值。由此可見，酵母接種量越大，復合果酒酒精度越高，糖分解轉化率越高，酒精度也越高。但是，過大的接種量會使酵母自身的呼吸和繁殖加快，消耗過多的糖分，發酵液中用于生成乙醇的糖分便會相應減少。并且由于營養成分的消耗以及代謝物的生成，降低了酵母發酵環境的質量，從而導致酵母的早衰和自溶，使果酒的乙醇體積分數下降[20-21]。綜上結果，較佳的干酵母接種量水平應為0.3 g/L。

2.1.4 pH值對橘子菠蘿混合果酒品質的影響

發酵液的初始pH值不僅影響酵母菌發酵產物酒精度的積累，也會影響到果酒酸度，對成品酒的風味影響較大[22]。因此，在橘子菠蘿復合果汁中加入合適的檸檬酸來調整復合果汁的pH值，而且可以抑制混合果酒中有害微生物的繁殖，能夠讓發酵順利進行。由圖4可知，在pH值低于 3.0時，過低的pH值對酵母的代謝有抑制作用，所得的復合果酒酒精度偏低和殘糖量過剩增加。當pH值3.5時，酵母活性大，代謝加快，糖的轉化速率加快，所得到復合果酒酒精度最大。pH值過高又會抑制酵母菌發酵產生酒精，所以酒精度逐漸降低。綜上結果，較佳的pH值水平為3.5、4.0、4.5。

圖4 pH值對橘子菠蘿混合果酒發酵的影響

2.2 正交實驗優化橘子菠蘿復合果酒發酵的制作工藝

在單因素試驗研究的基礎上，以初始pH值、酵母菌接種量和加糖量為橘子菠蘿復合果酒發酵的影響因素，進行3因素3水平正交試驗，通過試驗研究確定最優的橘子菠蘿復合果酒發酵條件。

表3 發酵條件優化正交試驗結果

表3(續)

表 4 酒精度正交試驗結果方差分析

由表3的極差分析結果可得，橘子菠蘿復合果酒發酵工藝條件中影響產品酒精度的主次因素排序為B>C>A，即加糖量>pH值>酵母菌接種量，與表4方差分析結果一致。另從表3中可以得出以酒精度為指標的最佳發酵條件組合為A3B2C2，即酵母菌接種量為0.4 g/L，加糖量為20%，pH值為4.0。

表5 感官指標正交試驗結果方差分析

由表3的極差分析結果可得，橘子菠蘿復合果酒發酵工藝條件中影響產品感官品質的主次因素排序為B>C>A，與影響產品酒精度的主次因素相同，和表5的方差分析結果一致。另從表3中可以得出以感官品質為指標的最佳發酵條件組合為A1B3C1，即酵母菌接種量為0.2 g/L，加糖量為25%，pH值為3.5。

3 結論

生產橘子菠蘿復合果酒時，選擇酵母菌接種量為0.4 g/L，加糖量為20%，pH值為4.0時，產品的酒精度相對較高，選擇酵母菌接種量為0.2 g/L，加糖量為25%，pH值為3.5時，產品的口感相對較好。本實驗通過將橘子和菠蘿作為原料研制新型的果酒飲料，通過設計優化發酵工藝條件，確定最優的初始pH值、酵母菌接種量和加糖量，生產出一款具有獨特風味的果酒飲料，為我國的果酒飲料的發展提供理論依據。