水蜜桃果酒中蘋果酸的轉化研究

徐張宇，朱勝男，葉 華，陳曉明

（淮陰工學院生命科學與食品工程學院，江蘇淮安 223001）

水蜜桃是薔薇科桃屬植物，屬于桃子的南方品種群[1]。其汁多味美，每100 g 約含蛋白質0.8 g，脂肪0.1 g，各種糖類10.7 g，鈣8 mg，磷20 mg，鐵10 mg，維A 60 μg，維B130 μg，維B220 μg，煙酸0.7 mg，維C 6 mg，營養價值高[2]。水蜜桃屬于呼吸躍變型果實，采后會出現呼吸和乙烯釋放高峰，多年來雖然有很多水蜜桃保鮮方面的研究報道，但在水蜜桃鮮食流通過程中未呈現有效的應用效果，即使在-0.5～0 ℃條件下，水蜜桃的貯藏期也僅有2～4 周。水蜜桃極易腐爛，資源損失嚴重。將水蜜桃釀制成水蜜桃果酒不僅可以最大可能地保留原料的營養物質，還可以提高產品附加值、延長產業鏈。中國水蜜桃產量世界第一、資源豐富，其深加工產品研究對鄉村振興具有重要意義。

水蜜桃果酒是以100%水蜜桃果漿為主要原料，經全部酒精發酵釀制而成，含有10%左右酒精度的發酵酒。果酒口味是影響消費者接受度的關鍵因素，其中恰當的有機酸組成比例能使果酒清爽可口[3]。水蜜桃原料主要含有蘋果酸和檸檬酸，由于蘋果酸是二元羧酸，酸味尖銳，較多的蘋果酸會使水蜜桃果酒口感粗糙，酸澀不柔和[4]。蘋果酸造成果酒的酸味高、苦澀感強的現象也出現在蘋果酒[5]、葡萄酒中[6-7]。目前，有物理法[8]、化學法[9]、生物降酸法[10]等常用的降酸方法，其中的物理和化學方法一般會使產品口味變差，生物降酸法因其對風味影響較小而逐漸成為研究熱點[11-12]。試驗通過在水蜜桃果酒主發酵結束后接種酒球菌的方法將蘋果酸轉化為乳酸，使口感酸澀的蘋果酸轉化為口感柔和的乳酸。另外，乙酸是揮發酸的主要成分，約占揮發酸的90%[13]，酸味極強，影響酒的品質。因此，以乳酸和乙酸的含量變化為考查指標，采用單因素試驗與正交試驗對酒球菌的發酵過程進行優化，達到改善水蜜桃果酒的風味和品質。

1 材料與方法

1.1 材料

水蜜桃，品種為突圍，九成熟，采摘于江蘇立坤生態農業科技有限公司。釀酒酵母、酒球菌（Oenococcus）、偏重亞硫酸鉀、果膠酶、蘋果酸、乳酸、乙酸、甲醇、磷酸、磷酸二氫鉀等。

1.2 設備

商用大容量榨汁機、1200 型高效液相色譜儀、3K15 型高速冷凍離心機、pH 計。

1.3 試驗方法

1.3.1 果酒釀制

水蜜桃果酒由實驗室釀制，其流程為：新鮮水蜜桃，清洗、去皮去核后打漿，漿汁加入0.002 0%的果膠酶，于pH 值4，溫度50 ℃條件下酶解1.5 h后，加入145 mg/L 的偏重亞硫酸鉀，用白砂糖調整發酵初始糖度180 g/L，按物料總質量的0.02%接入釀酒酵母，于21 ℃下發酵，待主發酵結束后，分離酒渣。

1.3.2 單因素試驗

在果酒中接入酒球菌，通過感官評定蘋果酸、乳酸和乙酸的含量變化，分別考查發酵溫度（15，18，21，24，27 ℃）、發酵時間（0，5， 10，15，20，25，30 d）、接種量（0，5，10， 15，20 mg/L）對果酒口感與風味的影響，綜合考查蘋果酸轉化為乳酸的效率。

1.3.3 正交試驗

基于單因素試驗結果，以蘋果酸和乙酸的含量為評價指標進行三因素三水平的正交試驗。

正交試驗設計見表1。

表1 正交試驗設計

1.3.4 蘋果酸、乙酸、乳酸的定量檢測

高效液相色譜法測定樣品中蘋果酸、乙酸、乳酸含量。

配制標準溶液：蘋果酸質量濃度分別為0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0，10.000 0 g/L[14]；乙酸質量濃度分別為0.312 5，0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0 g/L[15]；乳酸質量濃度分別為0.312 5，0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0 g/L[16]。

樣品預處理：發酵液以轉速5 000 r/min 離心10 min 后，取上清液，過0.25 μm 濾膜[17]。

色譜條件：Waters Atlantis T3型色譜柱，4.6 mm×250 mm，5 μm；進樣量10 μL；流動相為0.02 mol/L磷酸二氫鉀溶液（pH 值2.7），流速0.8 mL/min，柱溫30 ℃，波長210 nm，采集時間40 min[14]。

定性、定量分析：依據乙酸、蘋果酸、乳酸的出峰時間定性，外標法定量。

1.3.5 感官評價

選擇15 名果酒品評人員，從色澤、透明度、掛杯、香味、留香、甜度、酸度、澀味8 個維度進行感官評價[18]，評分等級分為7 級。評價后的評分結果繪制成感官量化描述分析的雷達圖（DQA）。

感官評價的評分見表2。

表2 感官評價的評分

2 結果與分析

2.1 標準曲線

蘋果酸、乳酸、乙酸的標準曲線見表3。

表3 蘋果酸、乳酸、乙酸的標準曲線

由表3 可知，3 種酸分離度高、相關系數≥0.999 9 分析方法，方法可行，滿足研究分析需要。

2.2 蘋果酸和乳酸的含量測定

分別測定水蜜桃漿汁和發酵結束后的果酒中蘋果酸和乳酸含量。

水蜜桃原料和果酒中的有機酸含量見表4。

表4 水蜜桃原料和果酒中的有機酸含量/g·L-1

由表4 可知，水蜜桃原料中蘋果酸含量5.37 g/L大于果酒中的4.85 g/L，原料中的乳酸含量0.76 g/L小于果酒中的1.35 g/L，說明果酒中的蘋果酸來源于原料。另外，發酵過程中，酵母消耗降解了10%左右的蘋果酸，產生了0.59 g/L 的乳酸。

2.3 單因素試驗

2.3.1 接種量對蘋果酸轉化的影響

接種量對蘋果酸轉化和乙酸的影響見圖1，不同接種量樣品的感官QDA 圖見圖2。

圖1 接種量對蘋果酸轉化和乙酸的影響

圖2 不同接種量樣品的感官QDA 圖

一般來說，接種量越大，蘋乳轉化的速度會越快[19]。由圖1 可知，隨著接種量的加大，蘋果酸呈現下降趨勢，特別是接種量從0 到10 mg/L，蘋果酸含量由4.853 g/L 急速下降為1.009 g/L，之后下降趨于平衡，最少為0.991 g/L；乳酸含量則從1.351 g/L 上升到3.894 g/L，之后上升趨勢變緩，最高為3.995 g/L；乙酸含量也同時隨接種量增大而增大。綜合感官評價結果（圖2），在10 mg/L 的接種量時，香氣評分為6.8 分，香氣濃郁；酸味評分為2.1 分，澀味評分為3.2 分，酸味和澀味平衡。因此，選擇10 mg/L 為最適的接種量。這時的蘋果酸為1.009 g/L，乳酸為3.894 g/L，與未進行蘋乳轉化的對照樣中的蘋果酸相比，降低了79%。

2.3.2 發酵溫度對蘋果酸轉化的影響

發酵溫度對蘋果酸轉化的速度及過程中乙酸的產生有顯著影響。一般情況下，溫度越高，發酵時間越短，但是乙酸含量會增加[20]，因此在考查蘋乳轉化時，需同時關注乙酸的含量。

發酵溫度對蘋果酸轉化和乙酸的影響見圖3，不同發酵溫度樣品的感官QDA 圖見圖4。

圖3 發酵溫度對蘋果酸轉化和乙酸的影響

由圖3 可知，隨著發酵溫度從27，24，21 ℃降到18 ℃，蘋果酸含量分別從3.587，2.957，1.331 g/L降到0.924 g/L，15 ℃時蘋果酸含量為1.417 g/L，高于18 ℃時的值，這說明較高或較低的溫度都對酒球菌的蘋果酸轉化有負面影響，18 ℃是最佳選擇，此時蘋果酸降低了81%。另外，乙酸的含量隨著發酵溫度的升高而增加，18 ℃時的乙酸含量為0.594 g/L；由圖4 可知，18 ℃的樣品在酸度、澀味方面的評價值低于15 ℃和21 ℃的樣品，且香味、色澤、透明度等方面也優于其他樣品。因此，選用18 ℃作為最適發酵溫度。

圖4 不同發酵溫度樣品的感官QDA 圖

2.3.3 發酵時間對蘋乳轉化的影響

發酵時間對蘋果酸轉化和乙酸的影響見圖5，不同發酵時間樣品的感官QDA 圖見圖6。

圖5 發酵時間對蘋果酸轉化和乙酸的影響

由圖5 可知，在0～20 d 內，隨著發酵時間延長，樣品中的蘋果酸含量顯著下降，從4.853 g/L 減少為1.075 g/L，降低了78%；乳酸含量從1.351 g/L增加到3.994 g/L，但發酵時間增加到25 d 和30 d時，蘋果酸和乳酸含量趨勢線走平，變化不大，說明蘋乳轉化結束。同時，隨著發酵天數增加，樣品中的乙酸含量增加。綜合圖6 感官評價結果，發酵20 d 時的樣品酸澀感最低，香氣最濃郁，在香味、色澤等8 個不同維度的感官評分好于其他樣品，口感最好。因此，選擇最佳的蘋乳轉化時間為20 d。

圖6 不同發酵時間樣品的感官QDA 圖

2.4 蘋乳轉化正交試驗結果及分析

2.4.1 正交試驗結果分析

試驗將蘋果酸和乙酸含量作為考查結果，在降低蘋果酸的同時，將乙酸含量控制到最低。

正交試驗設計與結果見表5，正交試驗方差分析見表6。

表5 正交試驗設計與結果

表6 正交試驗方差分析

由表5 可知，接種量A、發酵溫度B、發酵時間C 的極差R 分別為0.069，0.043，0.059，表明三因素對蘋果酸轉化的影響力為A>C>B，即接種量>發酵時間>發酵溫度。從三因素的K 值分析發現，A，B，C 的K2值均低于K1和K3，結合表6 方差分析，A，B，C 的F 比均小于F 臨界值，因此它們之間無顯著性差異，從而選用每個因素均值最小的水平為最佳條件，可得最佳的試驗組合為A2B2C2，即最優的蘋乳轉化條件為接種量10 mg/L，發酵溫度18 ℃，發酵時間20 d。

2.4.2 蘋乳轉化最佳條件的確定及驗證

采用正交試驗得到的最佳蘋乳轉化條件進行3次平行驗證試驗，得到的水蜜桃果酒中蘋果酸為0.871 g/L，乳酸為4.015 g/L，乙酸為0.562 g/L，蘋果酸的降酸率為82%。因此，該最佳條件的蘋乳轉化效果最佳。

3結論

針對水蜜桃果酒中蘋果酸含量高、口感酸澀粗糙、酒體不協調等問題，通過在果酒主發酵結束后接入酒球菌進行蘋乳轉化試驗進行降酸研究，在單因素試驗的基礎上進行正交優化，得到蘋乳轉化試驗的最佳參數為接種量10 mg/L，18 ℃下發酵20 d。該條件下釀制的水蜜桃果酒中的蘋果酸、乳酸和乙酸含量分別為0.871，4.015，0.562 g/L，蘋果酸較對照樣降低了82%，有效改善了水蜜桃果酒偏酸的口感，提高了品質，為今后水蜜桃果酒的產業化提供了科學的理論依據。