百香果甘蔗复合果酒的发酵工艺研究

张海龙，杨晓蕾

（齐鲁师范学院生命科学学院，山东济南 250200）

百香果（Passion Fruit）隶属西番莲科西番莲属，学名西番莲，又称巴西果、鸡蛋果，原产地为巴西，近代从国外引进后在我国福建、广东、广西和台湾等地广泛种植，其果汁散发出芒果、草莓、香蕉、石榴、菠萝等多种水果的香味，是已知的世界上最芳香的水果之一[1-2]。百香果含有多糖、多酚、黄酮苷、三萜类、生物碱和有机酸等多种化合物，具有抗疲劳、抗焦虑、抗氧化、抗炎抗菌、抗癌细胞增生、降压和降血脂等多种药理活性[1，3-5]。甘蔗（Sugarcane）隶属禾本科甘蔗属，含有丰富的糖分和铁、钙、磷、锰、锌等矿物质及丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等十多种氨基酸，具有良好的营养价值和保健作用[6]。

目前，百香果主要用于鲜食，关于果汁饮品、膳食纤维素和果脯等方面深加工的研究较多[7-9]，甘蔗主要用于制糖和生产燃料酒精[10-13]，关于百香果、甘蔗生产果酒果醋等发酵产品的研究较少[14]，远远不能满足市场的需求。因此，将香气浓郁、低糖高酸的百香果果汁和香气薄弱、含糖量高的甘蔗汁混合发酵，一方面，充分发挥了百香果和甘蔗的特色，另一方面，通过发酵，有利于百香果和甘蔗中有效成分析出，为百香果和甘蔗的深加工提供了一条新的途径，提高了百香果和甘蔗的附加值，有利于带动果农增收，助力乡村振兴。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料：百香果（广西紫香品种）、甘蔗，当地市售，新鲜、成熟、无病虫害、无霉变；果酒酵母，安琪酵母股份有限公司。

试剂及耗材：果胶酶、焦亚硫酸钠、柠檬酸等，均为食品级。

仪器设备：SW-CJ-2F/2FD 超净工作台，北京佳源兴业科技有限公司；PHS-3C 型pH 计，上海雷磁仪器厂；LB10T 型糖度计，广东速为电子科技有限公司；SD987 型酒精计，河间市仪器厂；HH-S4 型恒温水浴锅，上海力晨科技有限公司；MP 200A 型分析天平，杭州双杰股份有限公司等。

1.2 试验方法

1.2.1 百香果甘蔗复合果酒的发酵工艺条件

百香果清洗干净，切开，果汁和果肉一同放入榨汁机中榨汁，过滤，得新鲜百香果果汁；将甘蔗洗净，榨汁，得新鲜甘蔗汁。百香果果汁和甘蔗汁按配比混合，搅拌均匀，加SO2（60 mg/L）处理4 h，加白砂糖调整糖度，加柠檬酸调整pH 值；将果酒酵母加入到35 ℃含糖5%的糖水中，搅拌均匀，35 ℃温度下活化25 min，冷却至28～35 ℃，然后加入到调配好的百香果甘蔗混合果汁中，搅拌均匀，按设计的发酵工艺条件进行发酵，期间注意观察果酒发酵情况，当残糖含量至4.5 g/L时，结束发酵。

1.2.2 百香果甘蔗复合果酒发酵的单因素试验设计

以酒精度和感官评分为评定依据，分别考察百香果甘蔗汁体积比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）、初始糖度（18 %、20 %、22 %、24 %、26 %）、初始pH 值（3、3.5、4、4.5、5）、接种量（0.01 %、0.02 %、0.03 %、0.04 %、0.05 %）、发酵温度（22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃）对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响。

1.2.3 百香果甘蔗复合果酒发酵的正交优化试验设计

在单因素试验的基础上，以酒精度和感官评分为评定依据，选取对百香果甘蔗复合果酒发酵影响较大的因素进行正交优化试验，确定百香果甘蔗复合果酒发酵的最佳工艺条件。

1.2.4 百香果甘蔗复合果酒的感官评分

参考葡萄酒的感官要求和评分标准，制定了适合百香果甘蔗复合果酒的感官评分标准（见表1）。选取20 名经过专业训练的食品专业学生，对百香果甘蔗复合果酒的色泽、香气、滋味、典型性等4 项感官指标进行品评，满分100 分，取平均值作为百香果甘蔗复合果酒的综合感官评分值。

表1 百香果甘蔗复合果酒感官评分标准

1.2.5 理化指标及微生物指标测定

酒精度测定：采用酒精比重计法测定；糖度（以葡萄糖计）测定：采用斐林试剂法测定；pH 值测定：采用酸度计测定；总酸度测定：采用酸碱中和滴定法测定；总黄酮测定：参考程诗韔[15]方法测定；DPPH·消除率测定：参考王志江[16]方法测定；微生物检测：根据GB 4789 系列标准，按照国家食品卫生标准中规定的方法测定。

1.2.6 数据处理

采用Excel 和SPSS16.0 软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 果汁体积比对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响

由图1 可知，由于初始糖度相同，不同体积比的混合果汁发酵结束后，酒精度变化不大。由于百香果汁香气浓郁，甘蔗汁香气薄弱，果汁的不同配比对复合酒的感官评分影响较大，百香果果汁中原有的含糖量无法满足酵母生长繁殖和发酵的需要，甘蔗汁含糖量较高，两种果汁按适当比例搭配，既能适当提高混合果汁的含糖量，又不减弱百香果特有的浓郁香气。百香果汁和甘蔗汁按1∶2 的比例混合，能得到感官评价较好的果酒，故在正交试验中百香果甘蔗汁体积比不再作为考察因素，在后续研究中百香果和甘蔗汁体积比均设定为1∶2。

图1 百香果汁甘蔗汁对酒精度和感官评分的影响

2.2 初始糖度对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响

在发酵过程中，糖是酵母生长代谢过程中的碳源和能量来源，在发酵阶段酵母将糖转化为酒精。在较宽的糖度范围内，糖度与酒精度是线性相关的，糖度越高，酵母可以利用的糖分就越多，后期发酵所得的酒精度就越高。但当糖度达到一定值时，糖度反而会抑制酵母菌的生长，导致发酵不彻底，发酵残糖升高，酒精度不升反降。由图2 可以看出，随着百香果甘蔗混合果汁初始糖度从18 %增加到26 %，酒精度和感官评分随着起始糖度增加先提高后下降，当初始糖度为22%时，果酒感官评分最高，当初始糖度为24 %时，果酒酒精度最高。综合酒精度和感官评分，选择22 %的起始糖度比较合适。

图2 初始糖度对酒精度和感官评分的影响

2.3 初始pH 值对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响

pH 值的高低对菌体的生长和代谢产物的合成会产生非常明显的影响，多数微生物生长和底线产物的合成都有最适pH 值范围及其变化的上下限。由图3 可知，当初始pH 值低于3.5 和高于4.5 时，酵母菌发酵明显受到抑制，百香果甘蔗复合果酒的酒精度和感官评分明显下降，当初始pH 值为4 时，百香果甘蔗复合果酒的酒精度和感官评分均最高。因此，选择初始pH值为4比较合适。

图3 初始pH值对酒精度和感官评分的影响

2.4 接种量对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响

不同微生物其发酵的接种量是不同的，接种量过少，会导致菌体生长缓慢，发酵周期延长，酒精产量降低；接种量过高，则会导致菌体生长过快，造成酵母早衰而不利于发酵。由图4 可知，随着酵母接种量从0.01%提高到0.05%，果酒酒精度和感官评分值都是先上升后下降，当酵母接种量为0.03 %时，百香果甘蔗复合果酒的酒精度和感官评分值都最高，故在后续正交优化试验中，酵母接种量不再作为考察因素，将酵母接种量设定为0.03%。

图4 接种量对酒精度和感官评分的影响

2.5 发酵温度对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响

发酵温度对果酒发酵有很大的影响，由图5 可知，随着发酵温度从22 ℃升高到30 ℃，果酒酒精度和感官评分值都是先上升后下降，当发酵温度为26 ℃时，百香果甘蔗复合果酒的酒精度最高，达到10.2%vol，这时感官评分值也最高，进一步提高发酵温度，酒精度和感官评分值明显下降。而且，随着发酵温度升高，达到规定残糖含量的发酵时间相应缩短。

图5 发酵温度对酒精度和感官评分的影响

2.6 百香果甘蔗复合果酒发酵正交试验

在单因素试验考察的基础上，以百香果甘蔗复合果酒的酒精度和感官评分值为考察指标，选取初始糖度、初始pH 值、发酵温度3 个因素，设计正交优化试验，正交试验的因素和水平见表2，结果见表3，方差分析见表4、表5。

表2 果酒发酵条件优化正交试验因素与水平

由表3、表4 可知，根据极差分析结果，以酒精度为评价指标，初始糖度、初始pH值、发酵温度这3个因素对百香果甘蔗复合果酒发酵影响程度的先后顺序为初始糖度＞初始pH 值＞发酵温度；根据方差分析结果，初始糖度对酒精度的影响显著（P＜0.05），初始pH 值和发酵温度对酒精度的影响不显著（P＞0.05），所以，以酒精度为评价指标的百香果甘蔗复合果酒发酵最佳条件组合是A2B2C1。由表3、表5 可知，根据极差分析结果，以感官评分值为评价指标，初始糖度、初始pH 值、发酵温度这3 个因素对复合果酒发酵影响程度的先后顺序为初始糖度＞发酵温度＞初始pH 值；根据方差分析结果，初始糖度对感官评分的影响显著（P＜0.05），初始pH 值和发酵温度对感官评分的影响均不显著（P＞0.05），所以，以感官评分值为评价指标的百香果甘蔗复合果酒发酵最佳条件组合是A2B2C2。综合酒精度和感官评分值两种评价的实验结果，初始糖度、初始pH 值的最优条件相同，发酵温度在不同水平变化时，对酒精度为评价指标的影响较小，故最终确定百香果甘蔗复合果酒的最佳发酵条件为A2B2C2，即初始糖度为22%、初始pH 值为4.0、发酵温度为26 ℃。

表3 果酒发酵条件优化正交试验结果

表4 酒精度正交试验结果方差分析

表5 感官评分正交试验结果方差分析

按上述确定的最佳发酵条件，进行验证试验，并测定总黄酮含量和DPPH·消除率，结果得到百香果甘蔗复合果酒的酒精度为11.3%vol（n=3），感官评分为90.0（n=3），表明优选的发酵条件稳定；总黄酮含量为18.53 mg/g（n=3），DPPH·消除率为99.35%（n=3），表明百香果甘蔗复合果酒具有较好的抗氧化能力。

2.7 百香果甘蔗复合果酒的产品质量指标

由表6 可知，根据优选的发酵条件生产的百香果甘蔗复合果酒的感官指标、理化指标、卫生指标等主要产品质量指标均符合国标要求，除了口感略带酸涩，原因是没有进行一段时间的陈酿和工艺处理，这方面的处理工作有待进一步开展，以使酒质逐渐成熟，提高稳定性。

表6 百香果甘蔗复合果酒的产品质量指标

3 结论

通过单因素试验考察了百香果甘蔗汁体积比、初始糖度、初始pH 值、接种量、发酵温度等5 个因素对百香果甘蔗复合果酒发酵的影响，根据单因素试验结果，选取了初始糖度、初始pH 值和发酵温度等3 个重要因素进行了正交优化试验，根据试验结果，得到百香果甘蔗复合果酒发酵的最佳条件为：百香果甘蔗汁体积比为1∶2、接种量为0.03%、初始糖度为22%、初始pH值为4.0、发酵温度为26 ℃。

百香果甘蔗复合果酒既发挥了百香果独特的风味，又利用了甘蔗高含糖量，采用此工艺酿造的百香果甘蔗复合果酒，使两者在香气、营养成分及色泽上互补，酒体色泽紫红、澄清透亮、果香浓郁、口感丰富，产品质量符合果酒相关国家标准，且具有较好的抗氧化能力。该方法增加了百香果和甘蔗的附加值，为果酒产业发展开辟了新途径，具有广阔的经济效益和市场价值。