武威天梯山人参果果酒发酵工艺研究

杜 琨，苏凤贤

1陕西师范大学食品工程与营养科学学院，西安710062;2 河西学院农业与生物技术学院，张掖734000

人参果别名香瓜茄、香艳茄、香瓜梨等，原产南美洲安第斯山脉北麓，为茄科(Solamaceae)茄属(Solanum)多年生蔬菜、水果兼观赏型草本植物［1］。人参果具有蛋白质含量高、人体必需氨基酸含量丰富、富含多种维生素及人体必需微量元素等特点［2］，有抗衰老、抗肿瘤、降低血糖、稳定血压、糖尿病等多种功效。

本研究以甘肃武威天梯山产人参果为原料，在菌种选择和接种量已经确定的基础上［3］，以人参果果酒酒精度为考察主要依据，研究影响人参果发酵酒的不同工艺参数，并进行主成分分析，运用SAS 9.2 软件对实验数据进行降维处理，以期得到人参果果酒发酵的最佳工艺参数，为大规模开发人参果果酒提供理论基础和工艺参数。

1 材料与方法

1.1 实验材料

人参果:市售，产于甘肃武威天梯山;蔗糖:市售优质白砂糖;果胶酶:武汉远城科技发展有限公司，酶活力10000 U/g;酵母:安琪酵母股份有限公司;其他试剂均为分析纯。

1.2 实验仪器

恒温培养箱，上海柏欣仪器设备厂;无菌操作台，苏州佳宝净化工程设备有限公司;高压灭菌锅，上海道基科学仪器有限公司;手持糖量计，上海华光仪器仪表厂;PHS-3C 酸度计，江苏常州金坛市精达仪器制造厂;722 型分光光度计，上海凤凰光学科仪有限公司。

1.3 实验设计

1.3.1 人参果发酵酒加工工艺流程

新鲜人参果→选果清洗→破碎→过滤→加硫(Na2SO3)→调糖(蔗糖或白砂糖)→调酸(柠檬酸)→添加CaCl2→接种(干酵母→30 ℃水中摇匀静置活化半小时→人参果果汁→28 ℃培养36-48 h)→主发酵→倒罐→后发酵→下胶→澄清→调配

1.3.2 加糖量对人参果果酒发酵的影响

分别将人参果果汁可溶性固形物含量调整为10%、15%和20%进行发酵，发酵期间每天取上清酒液用以测定可溶性固形物含量(Soluble Solids Content，以下简称SSC)、还原糖含量、酒精度，研究加糖量对人参果果酒发酵的影响。

1.3.3 pH 值对人参果果酒发酵的影响

分别调整pH 至3.0、3.5、4.0、4.5 和5.0 五个水平进行主发酵，发酵期间每天取上清酒液用以测定SSC 和酒精度，每组数据平行三次，研究pH 对人参果果酒发酵的影响。

1.3.4 发酵温度对人参果果酒发酵的影响

分别选取19 ℃、21 ℃、23 ℃、25 ℃和27 ℃五个温度水平进行主发酵，发酵期间每天取上清酒液用以测定SSC 和酒精度，研究主发酵温度对人参果果酒发酵的影响。

1.3.5 SO2添加量对人参果果酒发酵的影响

调整SO2添加量分别为0、30、60、80、90 mg/L和120 mg/L 六个水平进行主发酵，发酵期间每天取上清酒液用以测定SSC、吸光度和酒精度，考察SO2添加量对人参果果酒发酵的影响。

1.3.6 CaCl2添加量对人参果果酒发酵的影响

添加80 mg/L 的SO2，调整CaCl2添加量分别为0.2、0.3、0.4、0.5 g/L 和0.6 g/L 五个水平进行主发酵，发酵期间每天取上清酒液用以测定SSC 和酒精度，并与未添加CaCl2组进行对照，考察CaCl2添加量对人参果果酒发酵的影响。

1.3.7 主成分分析

本实验选取对人参果果酒发酵有影响的酵母添加量(即接种量)、pH 值、发酵温度、糖添加量、SO2添加量、CaCl2添加量、发酵时间七个因素作为考察对象，以人参果果酒酒精度作为主要评价指标，以主发酵结束后人参果果酒残余SSC 和还原糖含量为辅助评价指标，实验设计方案及结果见表7。

1.4 测定项目与方法［4-5］

酒精度:蒸馏法;SSC:手持折光仪法;还原糖含量:斐林试剂法(直接滴定法);吸光度:分光光度计法。

2 结果与讨论

2.1 加糖量对人参果果酒发酵过程的影响

2.1.1 加糖量对人参果果酒发酵过程中SSC 的影响

分别将人参果果汁可溶性固形物含量调整为10%、15%和20%进行发酵，发酵过程中发酵液的SSC 随发酵时间变化结果见图1。

图1 加糖量对人参果果酒发酵过程中可溶性固形物含量的影响Fig.1 Effect of different content of sugar on the soluble solids content (SSC)during the brewing alcoholic beverage of pepino fruit

从图1 可以看出，随着发酵的进行，人参果果汁中可溶性固形物含量逐渐下降并最终趋于稳定。

2.1.2 加糖量对人参果果酒发酵过程中酒精度的影响

分别将人参果果汁可溶性固形物含量调整为10%、15%和20%进行发酵，发酵过程中发酵液的酒精度随发酵时间变化结果见图2。

图2 加糖量对人参果果酒发酵过程中酒精度的影响Fig.2 Effect of different content of sugar on the alcohol during the brewing alcoholic beverage of pepino fruit

从图2 可以看出，人参果果酒发酵过程中，随发酵时间的延长酒精度逐渐增加并于主发酵结束趋于稳定。

2.2 pH 值对人参果果酒发酵的影响

2.2.1 pH 值对人参果果酒SSC 的影响

图3 pH 对人参果果酒SSC 的影响Fig.3 Effect of pH on the soluble solids content of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

由图3 可知，pH 不同对人参果果酒SSC 的影响也不尽相同。总的说来，随着主发酵时间延长，人参果果酒可溶性固形物含量迅速下降并于主发酵进行到4～6 天趋于稳定，，无论哪组pH 处理主发酵后期人参果果酒可溶性固形物含量均相近，无统计学差异。

2.2.2 pH 值对人参果果酒酒精度的影响

由图4 可知，随着主发酵进行，人参果果酒酒精度开始逐渐升高，除pH 4.5 外，其余处理均在主发酵进行到第7 天时酒精度的增加趋势变缓，而pH 4.5 组在主发酵进入第3 天酒精度便迅速增加，而且在第4 天即变化趋缓，其中pH 4.0 组在第7 天酒精度取得极大值。

图4 pH 对人参果果酒酒精度的影响Fig.4 Effect of pH on the alcohol of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

2.3 发酵温度对人参果果酒发酵的影响

2.3.1 发酵温度对人参果果酒SSC 的影响

图5 发酵温度对人参果果酒SSC 的影响Fig.5 Effect of fermentation temperature on the soluble solids content of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

图6 发酵温度对人参果果酒酒精度的影响Fig.6 Effect of fermentation temperature on the alcohol of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

由图5 可知，随主酵时间延长，人参果果酒SSC逐渐下降并趋于定值。其中主酵温度为23 ℃时，人参果果酒可溶性固形物含量下降最快，而主酵温度为19 ℃时，人参果果酒可溶性固形物含量下降最慢，但是所有处理在主酵进入第6 天人参果果酒SSC 基本一致，无统计学差异。

2.3.2 发酵温度对人参果果酒酒精度的影响

由图6 可知，随着主酵进行，人参果果酒酒精度迅速升高最终趋于缓和，其中主发酵温度为27 ℃和23 ℃时接种后酒精度迅速升高并于发酵进入第5天后增加趋势趋于稳定，而主发酵温度分别为19、21 和25 ℃时，人参果果酒接种后酒精度逐渐升高并分别于发酵进入第5 天和第6 天后增加趋势趋于缓和，其中主酵温度为25 ℃时，酒精度取得极大值14.6 度。

2.4 SO2 添加量对人参果果酒发酵的影响

2.4.1 SO2添加量对人参果果酒发酵过程中SSC的影响

图7 SO2 添加量对人参果果酒发酵过程中SSC 的影响Fig.7 Effect of sulfur dioxide concentration on soluble solids content of brewing alcoholic beverage of pepine fruit

由图7 可知，添加80 mg/L 的SO2有助于人参果果酒SSC 迅速下降

2.4.2 SO2添加量对人参果果酒发酵过程中酒精度的影响。

图8 SO2 添加量对人参果果酒发酵过程中SSC 的影响Fig.8 Effect of sulfur dioxide concentration on soluble solids content of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

由图8 可知，无论是否添加SO2，人参果果酒酒精度变化趋势均基本一致，并且大体都于主发酵第3(或4)天进入缓慢增长期，只不过随着主发酵进行，在人参果果酒中添加适宜的SO2会加速其中碳水化合物向酒精度的转化速度，同时包括空白未添加组在内的所有处理组主发酵结束酒精度基本相似，无统计学差异(P ＞0.05)，由此可知，添加SO2对人参果果酒酒精度变化无显著影响。

2.5 CaCl2 添加量对人参果果酒发酵的影响

2.5.1 CaCl2添加量对人参果果酒发酵过程中SSC的影响

图9 CaCl2 添加量对人参果果酒发酵过程中SSC 的影响Fig.9 Effect of calcium chloride concentration on soluble solids content of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

图10 CaCl2 添加量对人参果果酒发酵过程中酒精度的影响Fig.10 Effect of calcium chloride concentration on alcohol content of brewing alcoholic beverage of pepino fruit

由图9 可知，在整个人参果果酒发酵过程中，添加CaCl2组与空白不添加组SSC 变化趋势基本相同，只不过下降趋势更加缓和，且主酵后期SSC 残余较高，酒精转化率相对较低。其中CaCl2添加量为0.6g/L 组相对其它添加组SSC 下降趋势稍快，主酵后期SSC 残余较低，酒精转化率稍高，其余组无显著差别。主发酵结束时各处理组残糖含量基本相近，无统计学差异(P ＞0.05)。

2.5.2 CaCl2添加量对人参果果酒发酵过程中酒精度的影响

由图10 可知，在整个人参果果酒发酵过程中，添加CaCl2组与空白不添加组酒精度增长趋势基本相同，且这种趋势与CaCl2添加量成正比;同时在整个主酵期间人参果果酒酒精度始终与不添加组无显著性差异(P ＞0.05)。

2.6 主成分分析

按照实验设计方案实施，并于主发酵结束测人参果果酒酒精度、SSC 和还原糖含量，实验结果见表7。数据处理采用SAS 9.2 统计软件进行主成分分析，结果见表1～3。

分别以酵母添加量x1、pH 值x2、发酵温度x3、糖添加量x4、SO2添加量x5、CaCl2添加量x6、发酵时间x7七个因素为自变量，以酒精度作为主要因变量Y，以SSC、还原糖含量作为辅助评价因子，建立不同因子对人参果果酒酿造影响模拟回归方程。

表1 主成分设计实验方案与结果Table 1 Experimental design and results of principal component

人参果果酒酒精度初步预期模型(Predictive Model for Y1):

该预期模型相关系数100%，说明该方程可以很好的解释这七个因素对酒精度的影响，模型拟合程度良好。

表2 回归模型方差分析Table 2 Analysis of variance(ANOVA)of the regression model(equation 7)

由表3 可见，各因素对人参果果酒酒精度影响的顺序依次为:x3＞x7＞x4＞＞x1＞x5＞x2＞x6，即发酵温度＞发酵时间＞糖添加量＞＞酵母添加量＞SO2添加量＞pH 值＞CaCl2添加量，据此通过降维分析优选出三个对人参果果酒酒精度影响最主要的因素分别为:发酵温度、发酵时间、糖添加量。

3 结论

人参果果酒发酵过程中，单因素研究结果表明，最佳糖添加量为20%，pH 为4. 0，发酵温度为23℃，SO2添加量为80 mg/L，CaCl2添加量为0.4 g/L;根据主成分降维分析可知，影响发酵的7 个因子对其酒精度影响的顺序依次为:x3＞ x7＞x4＞＞x1＞x5＞x2＞x6，即发酵温度＞发酵时间＞糖添加量＞＞酵母添加量＞SO2添加量＞pH 值＞CaCl2添加量，据此降维优选出三个对人参果果酒酒精度影响最显著的因素分别为:发酵温度、发酵时间、糖添加量。

1 Ren XF(任雪峰)，Wu DQ(吴冬青)，Wang YS(王永生)，et al. Study on ultrasonic extraction process of polysaccharides from Solanum muricatum.Food Res Dev (食品研究与开发)，2010，31:9-11.

2 Wang ZJ(王致晶). The current situation and the countermeasures of developing of Solanum muricatum of Liangzhou district Zhangyi town.Gansu Agric(甘肃农业)，2009，9:81-82.

3 Su FX(苏凤贤)，Cao XF(曹旭峰)，Wang F(汪峰)，et al.Study on the selection of Saccharomyces cerevisiae for brewing pepion wine.J Food Ferment Ind(食品与发酵工业)，2010，36:130-135.

4 Wang FR(王福荣). Wine analysis and detection. Beijing:Chemical Industry Press，2005:97-98，102-103，106-107.

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