发酵型苦水玫瑰花酱的制作工艺参数优化

张冰晶，蒋玉梅*，米 兰，李霁欣，梁 楷

（甘肃农业大学 食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070）

玫瑰（Rosa rugosaThunb）系蔷薇科蔷薇属灌木丛生植物，可供人观赏、美化环境、食用，具有改善肤质，促进血液循环，和血散瘀，理气解郁，治疗肝胃气痛、吐血、咯血、月经不调、乳腺疾病、肿毒等效果[1]。现代药理学分析表明，玫瑰花中含有挥发油、酚类、苯乙醇、有机酸、红色素、黄色素、蜡质、胡萝卜素等具有较强抗氧化活性和自由基清除能力的物质[2-5]。玫瑰提取物对艾滋病、白血病有明显的抗病毒作用[6]。甘肃苦水玫瑰以花色鲜艳、香气浓郁、出油率高、油质上佳而闻名，目前对其的加工主要集中在玫瑰精油、干制玫瑰花蕾、玫瑰饮料等，产品类型较为单一，多样化深加工产品开发不足[7]。本试验针对苦水玫瑰的可食性及保健功效，以苦水玫瑰鲜花为原料，分析糖酸配比及发酵时间、温度等因素对发酵型玫瑰花酱的品质影响，采用响应面设计进行加工工艺参数优化。以期为有效提高苦水玫瑰生产的附加值提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验原料

苦水玫瑰鲜花：于上午10点前采于甘肃省永登县苦水镇上新村，于当天运回实验室，真空包装，冷冻保存。

1.1.2 试验试剂

偏重亚硫酸钠：烟台市双双化工有限公司；醋酸锌、氯化铵、氨水：天津市光复精细化工研究所；乙二胺四乙酸二钠（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）：天津市凯通化学试剂有限公司；铬黑T：天津基准化学试剂有限公司；甲醛：天津市致远化学试剂有限公司；氢氧化钠：天津市大陆化学试剂厂；白砂糖、柠檬酸：市售。

1.2 仪器与设备

HH-S恒温水浴锅：金坛市恒丰仪器制造有限公司；PHS-3C型pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；GZXGF101-Ⅱ电热恒温鼓风干燥箱、FA2204B电子天平：上海跃平科学仪器有限公司；220V-AV万用电炉：北京科伟永兴仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 单因素试验

原料玫瑰花去净花托及其他异物，花瓣含水量80%，以玫瑰干花质量进行计算，以糖花比、酸花比、发酵时间、发酵温度为因素进行单因素试验设计。

糖花比的确定：玫瑰干花100 g（实际玫瑰花用量500 g）、柠檬酸添加量1 g、偏重亚硫酸钠0.05 g、发酵时间30 d、发酵温度30 ℃，分别按照糖花比例为0.5∶1、0.8∶1、1.1∶1、1.4∶1、1.7∶1进行白砂糖的添加，以发酵后产品的理化指标与感官评价为指标综合评价确定糖花比。

酸花比的确定：玫瑰干花100 g、白砂糖添加量110 g、偏重亚硫酸钠0.05 g、发酵时间30 d、发酵温度30 ℃，分别按照酸花比例为0.004∶1、0.007∶1、0.010∶1、0.013∶1、0.016∶1进行柠檬酸的添加，以发酵后产品的理化指标与感官评价为指标综合评价确定酸花比。

发酵时间的确定：玫瑰干花100 g、白砂糖添加量110 g、柠檬酸添加量1 g、偏重亚硫酸钠0.05 g、发酵温度30 ℃，设置发酵时间分别为24 d、27 d、30 d、33 d、36 d，以发酵后产品的理化指标与感官评价为指标综合评价确定发酵时间。

发酵温度的确定：玫瑰干花100 g，白砂糖添加量110 g、柠檬酸添加量1 g、偏重亚硫酸钠0.05 g、发酵时间30 d，设置发酵温度分别为26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃，以发酵后产品的理化指标与感官评价为指标综合评价确定发酵温度。

1.3.3 响应面试验

以单因素试验结果为基础，将糖花比、酸花比、发酵时间、发酵温度4个因素作为自变量，感官得分为应变量，进行Box-Behnken组合试验设计，共29个试验点，每个试验点做3个平行，取其平均值。因素水平编码设计如表1所示。

表1 中心旋转组合设计因素水平编码Table 1 Factors and levels of central composite rotatable design

理化指标和感官指标分析：产品的单宁含量、酒精含量、总糖含量、总酸含量和总氨基酸含量的理化指标测定分别采用EDTA络合滴定法[8]，密度瓶法（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》），斐林试剂热滴定法（GB/T 15038—2006），电位滴定法和电位滴定法[9]进行。

感官试验采用模糊数学综合评判法[10-13]。以发酵型玫瑰花酱的色泽、风味、口感、典型性为指标，满分100分，由8名评鉴人员组成的评鉴小组进行感官综合评分。感官评分标准参考表2。

表2 玫瑰花酱感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of rose jam

微生物指标：菌落总数测定按照GB 4789.2—2010《菌落总数测定》的方法；大肠菌群测定按照GB 4789.3—2010《大肠菌群计数》的方法。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果

2.1.1 糖花比例的优化

图1 不同初始糖花比例玫瑰花酱理化指标评价结果Fig.1 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different initial sugar-rose ratio

优化糖花比例发酵玫瑰花酱理化指标分析（图1）显示，随着糖花比例的升高，总酸、总氨基酸、单宁含量呈现先下降后缓慢上升的趋势，糖花比为0.5∶1时产品中总酸、总氨基酸、单宁含量最高。总糖随糖花比例的升高总体呈上升趋势，糖花比为1.7∶1时最高；酒精含量随糖花比例的升高呈先升高后下降趋势，糖花比为1.4∶1时产品酒精含量达最高。在糖花比为0.5∶1～0.8∶1时，白砂糖比例较低，发酵速度快，但酵母菌能利用的糖分有限，发酵度低，产品单宁比例较高，酒精度较低，容易受杂菌污染。糖花比为1.7∶1时，白砂糖比例高，但产品酒精含量却较糖花比1.4∶1时的产品低，这可能是因为过多的白砂糖会阻遏乙醇产生途径中的乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）Ⅱ和ADHⅢ酶活而抑制发酵，同时还会造成高渗透压和低水分活性从而抑制酵母的生长[14-17]。使得发酵速度缓慢，发酵时间延长。而糖花比为1.1∶1～1.4∶1时，糖度适宜，酵母菌代谢活动旺盛，酒精含量适宜。

图2 不同初始糖花比例玫瑰花酱感官评价结果Fig.2 Sensory evaluation of rose jam with different initial sugar-rose ratio

糖花比对感官评分影响结果（图2）显示，随着糖花比例的升高，感官综合得分呈现先上升后下降，随后又缓慢上升的趋势。当糖花比为1.1∶1时，其感官综合得分最高，为73分。当糖花比为0.5∶1～0.8∶1时，糖度较低，发酵不充分，原料原有的苦涩的单宁口感未能得到充分调和；而糖花比为1.4∶1～1.7∶1时，糖度较高，不仅抑制杂菌的生长，也影响了酵母的生长繁殖，发酵缓慢，糖分利用不完全，滋味偏甜，影响了玫瑰花香，结合理化指标分析试验选择1.1∶1的糖花比例添加，此时玫瑰花酱氨基酸和酒精含量较高，单宁含量较低，达到最好的感官表现。

2.1.2 酸花比例的优化

图3 不同初始酸花比例玫瑰花酱理化指标评价结果Fig.3 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different initial acid-rose ratio

酸花比优化产品理化指标（图3）分析显示，随着酸花比的升高，总糖含量呈现先下降后上升趋势；总酸、氨基酸含量缓慢升高；单宁、酒精含量呈先上升后下降的趋势。造成这一趋势可能原因是酸花比为0.004∶1～0.007∶1时，发酵体系中总酸含量偏低则易染杂菌，影响了酵母的正常发酵。酸花比例为0.016∶1时，总酸含量过高则会产生较多的挥发酸，从而抑制细胞中的乙醇脱氢酶，使产酒精量减少。因此试验发酵过程的总酸比例应该控制在0.007∶1～0.010∶1。

酸花比例对感官评分影响结果（图4）显示，随着酸花比例的升高，感官综合得分呈现先上升后下降的趋势，当酸花比例为0.013∶1时，其感官综合得分最高，为75分。酸度过高，刺激感强，香气不突出，影响了花酱的风味。而酸度过低，发酵体系由于受到杂菌的污染，花酱香气有杂味，不纯正。且变色现象较严重。结合其理化指标分析结果试验选择0.010∶1的酸花比例。

图4 不同初始酸花比例玫瑰花酱感官评价结果Fig.4 Sensory evaluation of rose jam with different initial acid-rose ratio

2.1.3 发酵时间的优化

发酵时间优化产品理化指标分析（图5）显示，发酵型苦水玫瑰酱的各项理化指标随发酵时间改变总体变化趋势不同，总糖含量随着发酵时间的延长下降，总酸、氨基酸、酒精含量增加，这与XIA Q Y等的研究相符[18]。发酵过程时间越长，酵母转化的糖分越多，发酵产酸越多，因此产品总糖含量会随发酵时间延长下降，总酸含量、酒精含量则上升。

图5 不同发酵时间的玫瑰花酱理化指标评价结果Fig.5 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different fermentation time

发酵时间对感官得分影响结果（图6）显示，随着发酵时间的延长，感官得分呈现先升高后下降、后缓慢升高的趋势。当发酵时间为30 d时，感官得分最高，为75分。发酵时间为24 d时，可能由于发酵不充分，产品涩味较重，发酵香不明显。发酵时间为33～36 d时，发酵香又掩盖了玫瑰的风味，影响产品典型性。结合产品理化指标试验选择30 d的发酵条件，此时花酱综合表现佳。

图6 不同发酵时间玫瑰花酱的感官评价结果Fig.6 Sensory evaluation of rose jam with different fermentation time

2.1.4 发酵温度的优化

图7 不同发酵温度的玫瑰花酱理化指标评价结果Fig.7 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different fermentation temperature

发酵温度优化产品理化指标分析（图7）显示，随着发酵温度的升高，总酸、总氨基酸、单宁含量均有有缓慢升高趋势，但变化不明显；总糖含量则整体呈现先下降后上升的趋势；酒精含量呈现先升高后下降趋势。26 ℃时，样品中酵母代谢不旺盛，发酵活力不足，酵母不能充分利用玫瑰花营养物质，酒精含量较低。28～30 ℃产酒精率较高，色泽、口感较为突出。32～34 ℃范围内，发酵速度快，生成的副产物亦多，产酒精率降低。理化分析显示产品发酵温度在28～32 ℃范围内最为适宜。

感官分析（图8）显示，随着发酵温度的升高，感官得分呈现先上升后下降的趋势。发酵温度为30℃的产品感官得分最高，为73分。发酵温度为32～34 ℃时，感官得分均＜60分，可能是温度过高，酵母发酵速度快，产香不足。发酵温度26～28℃时，酵母产酒精能力不高，发酵出来的玫瑰花酱风味不理想。结合产品理化分析结果试验选择30℃的发酵条件。

图8 不同发酵温度玫瑰花酱的感官评价结果Fig.8 Sensory evaluation of rose jam with different fermentation temperature

2.2 Box-Behnken试验

2.2.1 Box-Behnken响应面试验结果及模型的建立

试验采用Design-Expert8.0.5中的Box-Behnken设计选项，发酵型苦水玫瑰酱工艺参数优化设计拟合所得感官得分的多元二次回归方程：

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Response surface design and result

表4 感官综合指标回归方程方差分析Table 4 Variance analysis of regression model for sensory evaluation optimization

感官综合指标回归方程方差分析（见表4）显示，感官综合指标模型P＜0.0001，模型显著；失拟项P=0.0718＞0.05，失拟项不显著；决定系数（R2）为0.985 4，校正系数（AdjR2）为0.970 7。证明该回归模型与实际值拟合较好，可充分体现各变量之间关系。且该回归模型一次项、二次项及交互项中的A、C、AB、AC、A2、B2、C2、D2均表现出极显著水平，B、D、AD、BC、BD则表现出显著水平。各因素对发酵型苦水玫瑰酱的影响依次为发酵时间＞糖花比＞发酵温度＞酸花比。

2.2.2 交互相对响应值的影响分析

酸花比和发酵时间交互相对响应值的影响分析（图9）显示，二者存在着协同作用，即在一定范围内，只有两者同时升高才能提高感官综合得分。当二者分别在酸花比0.009～0.013，发酵时间29～33 d时，感官得分有极大值。

发酵时间和发酵温度交互相对响应值的影响分析（图10）显示发酵时间和发酵温度之间存在协同作用，当发酵时间在29～33 d，发酵温度在28.3～31.5 ℃时，感官得分出现极大值。

发酵时间和糖花比对花酱感官交互相对响应值的影响分析（图11）显示当发酵时间在27～33 d，糖花比在0.8～1.4时，感官得分出现极大值。

图9 酸花比和发酵时间对花酱感官综合得分影响的响应曲面及等高线Fig.9 Response surface plot and contour line of interaction between acid-rose ratio and fermentation time on sensory evaluation

图10 发酵时间和发酵温度对花酱感官综合得分影响的响应曲面及等高线Fig.10 Response surface plot and contour line of interaction between fermentation time and temperature on sensory evaluation

图11 发酵时间和糖花比对花酱感官综合得分影响的响应曲面及等高线Fig.11 Response surface plot and contour line of interaction between a fermentation time and acid-rose ratio on sensory evaluation

通过Design Expert 8.0.6.1求解回归方程，得到发酵型苦水玫瑰酱最佳工艺参数为：糖花比1.24∶1，酸花比0.0109∶1，发酵时间28.74 d，发酵温度29.98 ℃，感官综合得分理论值为73.177分。实际操作条件为糖花比为1.2∶1，酸花比0.011∶1，发酵时间29 d，发酵温度30 ℃。在此条件下，感官综合得分为73分。实际值与预测值之间差异不显著，说明回归模型拟合较好，可用于优化发酵型苦水玫瑰酱工艺。

2.3 产品质量评价

重复响应面试验得到的最佳工艺条件制作的玫瑰花酱色泽为暗玫瑰红色，具有天然浓郁的玫瑰花和发酵香味，酸甜适口，不结晶，不流汤，具有良好的典型性。测其理化指标分别为总糖5.23%，总酸0.49%，氨基酸0.15%，单宁1.12%，乙醇5.62%vol。产品微生物检测显示符GB/T 22747—2008《果酱》标准。

3 结论

甘肃苦水玫瑰为原料加工优化发酵型玫瑰花酱工艺参数，Box-Behnken响应面设计拟合所得感官综合得分的多元二次回归方程Y=76.90+3.47A-0.34B+3.84C-1.53D+3.75AB+4.88AC-2.53AD-2.91BC+1.50BD-0.94CD-10.09A2-4.47B2-5.22C2-5.22D2。回归模型与实际值拟合较好，可充分体现各变量之间关系。各因素对发酵型苦水玫瑰酱的影响依次为发酵时间＞糖花比＞发酵温度＞酸花比。验证得到的发酵型苦水玫瑰最佳工艺参数，糖花比1.2∶1，酸花比0.011∶1，发酵时间29 d，发酵温度30 ℃，验证试验证明在此条件下，发酵的玫瑰花酱感官得分为73分。产品理化指标分别为总糖5.23%，总酸0.49%，氨基酸0.15%，单宁1.12%，乙醇5.62%vol。

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