响应面法优化菠萝梨酒的发酵工艺

刘延波，王娜，赵志军，王贤，孙西玉，5，潘春梅，

（1.河南牧业经济学院食品与生物工程学院（酒业学院），河南 郑州 450046；2.河南牧业经济学院河南省白酒风格工程技术研究中心，河南 郑州 450046；3.河南牧业经济学院郑州市白酒酿造微生物技术重点实验室，河南 郑州 450046；4.赊店老酒股份有限公司，河南 南阳 473300；5.河南张弓老酒酒业有限公司，河南 商丘 476733）

我国水果种植面积和产量均居世界首位，但水果多以鲜销为主[1]，水果加工转化率很低，因大量水果未能及时消化而造成严重的损失[2]。菠萝中富含多种有机酸、维生素等营养成分且糖酸含量协调[3-4]。菠萝汁中因含大量的芳香物质而具有浓郁的香气和风味[5]。河南是梨的主要产区之一，梨的适应性强，资源丰富。梨果肉质细脆，营养丰富，含糖量高，香甜爽口[6]，并含有各种蛋白质、多种维生素和矿物质等[7]。

复合果酒综合利用了各种水果的优点，具有两种或多种水果的功效，酿造出的果酒具有色泽上佳、醇厚味美、风味典型和酒体完整的特点[8-9]。目前，国内外以菠萝、梨为原料酿制成复合果酒的研究相对较少。菠萝酒和梨酒又略显单一，已无法满足消费者对果酒的口味及营养要求[10]。因此将菠萝和梨酿造成复合果酒，不仅可以酿造出营养丰富、具有保健功能的果酒[11-12]，又为解决鲜果滞销难问题提供了有效的途径[1]。所以，以菠萝和梨为原料来大力开发生产复合果酒具有重要而深远的意义[13]。

本试验以菠萝、梨为原料生产发酵复合果酒，采用响应面分析法对菠萝梨酒发酵条件进行优化，获得了酿造菠萝梨酒的最佳发酵条件，为菠萝梨酒工厂化生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菠萝和砀山梨：郑州市某超市；果酒酵母：烟台帝伯仕酵母有限公司；果胶酶（35 000 U/g）：烟台帝伯仕商贸有限公司；葡萄糖、酒石酸：天津市致远化学试剂有限公司；手持折光仪：浙江托普仪器有限公司。

1.2 仪器与设备

恒温培养箱：上海旻泉仪器有限公司；电子天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；pH 计：上海仪电科学仪器股份有限公司；酒精计：河北省武强红星玻璃仪表厂；九阳榨汁机：九阳股份有限公司；调温电热套：北京市永光明医疗仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菠萝梨酒制作工艺流程[14]

1.3.2 操作要点

以“母爱”为主题，要求投稿文章语句通顺，条理明晰，文笔优美，内容充实而积极向上。文章字数应在五百字以上，两千字以下。

1.3.2.1 原料处理

将梨洗净、菠萝去皮、切块，用九阳榨汁机榨汁。在榨汁过程中加入定量SO2、果胶酶。菠萝与梨汁以一定比例混合后，静置24 h。将静置24 h 后的汁液进行残渣分离，可用胶管或滤布（煮沸灭菌）进行分离澄清汁[15]。

1.3.2.2 成分调整

将混合果汁调整到糖度22%、总酸4 g/L（以硫酸计），自然 pH（3.5～4.0）。

1.3.2.3 酵母活化

将称取果酒酵母加入含糖5%、酵母用量10 倍体积的水溶液中，置于36 ℃水浴锅中保温活化30 min，并不断搅拌。酵母起酵后，倒入发酵罐并混匀[16]。

不过，对于快递包装的规范化回收，更多人士认为，目前应该鼓励企业自主探索各类绿色化解决方案，改变快递过度包装，不要过多放填充物，使包装箱子轻量化。本刊小编

1.3.2.4 发酵

按设计工艺条件进行发酵。

1.3.3 发酵工艺优化单因素试验

(3)休息不足.社会竞争的日益激烈，使得大学生平时的学习、工作压力很大，学习用脑过度，身心处于超负荷状态.另外，大学生经常熬夜，比如看碟、玩游戏、看电视剧，经常是半夜一点左右才睡，有的到三四点甚至通宵.第二天上课精神不振，学习效果可想而知.休息不好，人就会感到疲惫不堪，就会使人处于亚健康状态.如果长期下去，往往会引起人体的免疫力低下，同时还容易引发神经衰弱、高血压以及心理疾患，严重的甚至造成猝死.

由图1 可知，当SO2添加量在30 mg/L～120 mg/L范围时，酒精度及感官评分随着SO2添加量的增加而缓慢升高，这是因为SO2可以抑制杂菌，有利于酵母菌的生长繁殖和发酵[20-21]。当SO2量达到120 mg/L 时，酒精度及感官评分达到最大值，果酒口感也较好。随着SO2添加量继续增加，而果酒酒精度逐渐降低，这是因为高浓度的SO2在抑制杂菌的同时也抑制了部分酵母菌的生长，导致酒精生成量降低。而过低的SO2浓度抑菌效果差，可能导致杂菌污染。因此，选择SO2最佳添加量为120 mg/L。

由图4 可知，当果胶酶添加量在40 mg/L～120 mg/L范围内，随着果胶酶添加量逐渐增大，出汁率也逐渐增大，当果胶酶添加量为120 mg/L 时，出汁率达到最大值，继续增大果胶酶添加量，出汁率则降低。因此，选择果胶酶最佳添加量为120 mg/L。

针对上述问题，本文提出了两种低复杂度的改进球形译码检测算法.改进算法以统计分布为基础，并充分利用其统计特性来估计更新半径中的冗余项，进而得出了更为紧凑的更新半径，加快了更新半径的收敛速度.仿真结果表明，改进算法在保证最优误码性能的同时能够显著降低ML检测的计算复杂度.

由单因素试验选出三个对果酒质量影响最大的因素，通过响应面软件Box-Behnken Design 进行设计试验方案，以酒精度为测定指标，进行三因素三水平的响应面分析试验，拟得到菠萝梨酒发酵最优条件，再利用优化工艺进行验证试验[17-19]。

1.3.5 果酒品质分析

1.3.5.1 感官评分

参照国标GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中规定的感官评分方法，并由此设定了菠萝梨酒的感官评分方法。试验请7 名具有一级品酒师职业资格证书的专业人士在学院品酒室对酒样进行感官评分。菠萝梨酒感官评分标准见表1。

1.3.5.2 理化指标

综观“罔”字形体演变的整个过程，形变动力来自于字形趋简的基本要求，形变原因在于不同书体的相互促动和书刻者的自主改造，形变序列和字形网络受造字理据、书写理据的双重制约，其总的源流关系可图示如下：

酒精度的测定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）比重计法；pH 值采用pH 计法测定；总糖（以葡萄糖计）测定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）斐林试剂直接测定法；总酸测定（以酒石酸计）：GB/T 15038-2006 滴定法；挥发酸测定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）；总SO2、游离 SO2测定：GB/T 15038-2006（葡萄酒、果酒通用分析方法）直接碘量法；可溶性固形物测定：手持折光仪。

表1 菠萝梨酒感官评分标准Table 1 Sensory Scoring Criteria of Pineapple Pear Wine

1.3.5.3 微生物指标

国标GB 4789.2-2016《食品微生物学检验菌落总数测定》：细菌菌落总数、大肠菌群的测定；国标GB 29921-2013《食品中致病菌限量》：致病菌的测定。

2 结果与分析

2.1 SO2添加量对果酒品质的影响

研究SO2添加量对果酒品质的影响，设定发酵时间为7 d，发酵温度22 ℃，初始糖度22°Bx，菠萝汁与梨汁体积比为1∶1，果胶酶添加量为80 mg/L，酵母菌添加量为 0.06 %，SO2添加量为 30、60、90、120、150、180 mg/L。发酵结束后测定果酒的酒精度并进行感官评定，结果如图1 所示。

图1 SO2 添加量对果酒品质的影响Fig.1 Effect of SO2 addition on the quality of fruit wine

以酒精度和感官评定为评定指标，分别考察SO2添加量（30、60、90、120、150、180 mg/L），酵母添加量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%）、果胶酶添加量（40、60、80、100、120、140、160、180 mg/L），菠萝汁与梨汁体积比（4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4），初始糖度（18%、20%、22%、24%、26%）对菠萝梨酒发酵的影响。

在阴山沟向斜的北翼，从郝家房西北山向阴山沟向斜的核(由西北向东南)前行，为典型的华北地区晚古生代地层剖面，且出露非常完整，依次是：奥陶系中统马家沟组灰色粉细晶灰岩、灰质白云岩，石炭系中统清水涧组深灰色粉砂岩、细砂岩、基底砾岩、粉红色层铝土岩，石炭系上统灰峪组深灰色沙岩、含砾砂岩、黑色炭质泥岩，二叠系下统岔儿沟组灰色砂岩、细砂岩、砾岩夹煤层，阴山沟组粉-粗砂岩和二叠系上统红庙岭组肉红色粗粒石英砂岩.其中，奥陶系中统与石炭系中统之间为平行不整合接触(怀远运动)(图5)，其余地层间为整合接触关系[5].

2.2 酵母菌添加量量对果酒品质的影响

研究酵母菌添加量对果酒品质的影响，设定发酵时间为7 d，发酵温度22 ℃，初始糖度22°Bx，菠萝汁与梨汁体积比为 1∶1，SO2添加量为 120 mg/L，果胶酶添加量为80 mg/L，酵母添加量分别为：0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%。发酵结束后测定果酒的酒精度并进行感官评定，结果如图2 所示。

图2 酵母添加量对果酒品质的影响Fig.2 Effect of yeast addition on fruit wine quality

初始糖度（A）与酵母菌添加量（C）的交互作用对酒精度影响的响应面及等高线如图7。

2.3 初始糖度对果酒品质的影响

研究初始糖度对果酒品质的影响。设定发酵时间为7 d，发酵温度22 ℃，酵母菌添加量为0.08%，SO2添加量为120 mg/L，菠萝汁与梨汁体积比为1∶1，初始糖度分别为18%、20%、22%、24%、26%。发酵结束测定果酒的酒精度并进行感官评定，结果如图3 所示。

由图3 可知，果酒酒精度及感官评分随着初始糖度的增加而缓慢上升，当初始糖度达到24%时，酒精度和感官评分达到最大值。初始糖度继续增加时，酒精度及感官评分降低。初始糖度的大小对酵母的生长代谢会产生重要影响，进而影响到果酒的品质。初始糖度太低，产生酒精量少，酒味寡淡；初始糖度太高，导致渗透压增大，抑制酵母生长从而影响发酵过程[24]，同时果酒出现甜腻感，影响果酒品质。因此，选择适宜初始糖度为24%。

图3 初始糖度对果酒品质的影响Fig.3 Effect of initial sugar content on fruit wine quality

2.4 果胶酶添加量对果酒品质的影响

研究果胶酶添加量对果酒品质的影响。设定发酵时间为7 d，发酵温度22 ℃，菠萝汁与梨汁体积比为1∶1，SO2添加量 120 mg/L，果胶酶添加量为 40、60、80、100、120、140、160、180 mg/L，在 45 ℃条件下水浴 3 h。测定出汁率，结果如图4 所示。

在课堂上不仅仅需要传授基础的英语语言知识，为了使得我国的旅游事业能够和国际接轨，让我国的传统文化能够被弘扬到世界各地，就必须要重视对中英文化相关知识的传播，尤其是对英语文化背景知识的研究。注重对词汇的文化内容、句子的翻译策略训练，积极引导学生对源文相关背景的研读，将有助于学生能够在特定的语言环境中去针对性地了解彼此之间的文化，方便日后的国际交流。

图4 果胶酶添加量对果酒品质的影响Fig.4 Effect of pectinase addition on the quality of fruit wine

1.3.4 响应面试验优化发酵工艺

传统的财务管理体系，难以应对企业合并重组过程中所产生的财务风险。因此财务部门应统一各环节的财务管理目标，以降低财务风险。例如，财务部门首先要建立起财务交接制度，在该制度中物资变化都应得到责任人的确认。当盘点中出现物资缺失的情况时，责任人将承担赔偿责任。其次，财务部门应在合并重组的过程中，成立闲置资产处置小组。该小组可对企业的产能进行有效评估，从而确定出闲置设备。同时该小组也应当在市场中了解这部分设备的公允价值，并依据市场环境设置浮动范围。若出售价格高出公允价值，处置人应当得到相应的奖励。

2.5 果汁比例对果酒品质的影响

2.6.1.2 初始糖度与酵母菌添加量交互作用的试验结果

图5 梨汁与菠萝汁体积比对果酒品质的影响Fig.5 The effect of the ratio of pear juice and pineapple juice on the quality of fruit wine

由图5 可知，随着梨汁与菠萝汁比例逐渐减小，酒精度缓慢增加。在梨汁∶菠萝汁体积比为1∶3 时，酒精度达到最大，随后酒精度缓慢下降。结合感官评分，选取最佳果汁比例（梨汁∶菠萝汁）为1∶3。

2.6 响应面试验

为优化菠萝梨酒的发酵工艺，经过单因素试验后，选取初始糖度（A）、果胶酶添加量（B）、酵母菌添加量（C）进行响应面优化试验。响应面（Box-Behnken）试验的因素与水平见表2。

表2 Box-Behnken 试验的因素与水平Table 2 Factors and levels of Box-Behnken experiments

当前，地方政府和农民对基本农田保护的积极性不高，法律规定建设占用基本农田条件十分严格，基本农田用途单一，保护经费不足，种植收益低，缺少政府扶持是主要原因。调查结果显示：江阴一亩以种植粮食作物为主的基本农田年产值为2000元左右，而工业用地每田出让金不少于50万元，二者相差悬殊，基本农田产值低，收益少，挫伤了农民保护耕地的积极性。

表3 Box-Behnken 设计试验方案及结果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

续表3 Box-Behnken 设计试验方案及结果Continue table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

表4 回归模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

由表4 可知，用响应面法建立的二次回归模型极显著（P＜0.000 1），表明该试验设计可靠。失拟项不显著（P=0.442 8＞0.05），说明试验点均能用该模型描述。决定系数R2=0.995 2，调整决定系数R2Adj=0.989 0，说明所得模型具有较好的可信度，该回归模型能够很好地对响应值进行预测。一次项A 以及交互项BC、二次项 A2、B2、C2为极显著（P＜0.01），一次项 B 及交互项AC 为显著（0.01＜P＜0.05）。各因素对菠萝梨酒酒精度的影响强弱次序为起始糖度（A）＞果胶酶添加量（B）＞酵母菌添加量（C）。

2.6.1 影响因素交互作用分析

2.6.1.1 初始糖度与果胶酶交互作用的试验结果

初始糖度（A）与果胶酶添加量（B）的交互作用对酒精度影响的响应面及等高线如图6。

图6 初始糖度（A）与果胶酶添加量（B）的交互作用对酒精度的影响Fig.6 The effect of the interaction between initial sugar content（A）and pectinase addition（B）on the alcohol content

由图6 可知，响应面曲面上有极大值，说明所选初始糖度（A）与果胶酶添加量（B）因素水平合理。响应面曲面较平缓且等高线的形状近似圆形，说明初始糖度（A）与果胶酶添加量（B）因素之间的交互作用对菠萝梨酒酒精度影响并不显著。

以初始糖度（A）、果胶酶添加量（B）、酵母菌添加量（C）为考察值，以酒精度为响应值，进行响应面试验设计，试验结果见表3，方差分析见表4。

研究果汁比例对果酒品质的影响。设定发酵时间为7 d，发酵温度22 ℃，酵母添加量为0.08%，初始糖度分别为24%，果胶酶添加量为120 mg/L，SO2添加量为 120 mg/L，梨汁与菠萝汁体积比为 4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4。发酵结束测定果酒的酒精度并进行感官评定，结果如图5 所示。

由图2 可知菠萝梨酒酒精度及感官评分随酵母菌添加量增加而逐渐升高，当酵母菌添加量为0.08%时，酒精度及感官评分达到最大值。随着酵母添加量继续逐渐增加，酒精度及感官评分却逐渐降低，这是因为酵母添加量太大时，果汁中的营养大部分被酵母菌吸收利用，供自身生长繁殖[22]。并且酵母添加量如果过大会使果酒浑浊并带有较大酵母味[23]。因此，选择酵母菌最佳添加量为0.08%。

由图7 可知，响应面曲面上有极大值，说明所选初始糖度（A）与酵母菌添加量（C）因素水平合理。响应面曲线较平缓，等高线的形状近似椭圆形，说明初始糖度（A）与酵母菌添加量（C）两因素的交互作用对酒精度影响较显著。从图可以看出，沿初始糖度（A）方向向峰值方向移动，等高线密度高于移动的密度，说明初始糖度（A）对酒精度的影响较大。

1997年，孟晚舟继续研读学业，在华中科技大学取得会计硕士学位，回到了华为的财务部门。根据华为官网的介绍，此后，孟晚舟建立了全球统一的华为财务组织，还历任华为国际会计部总监、华为香港公司首席财务官、账务管理部总裁。

2.6.1.3 果胶酶添加量与酵母菌添加量交互作用的试验结果

老道士继续说道：“实不相瞒，我当年也是做古董买卖的，只是受奸人所骗才落得个家财散尽的下场。打那之后我只得以这副道士打扮混迹于世，靠占卜算卦为生。”一边说着，老道一边若有所思的回忆着往事。

果胶酶添加量（B）与酵母菌添加量（C）的交互作用对酒精度影响的响应面及等高线如图8。

图7 初始糖度（A）与酵母菌添加量（C）的交互作用对酒精度的影响Fig.7 The effect of the interaction between initial sugar content（A）and yeast addition（C）on the alcohol content

图8 果胶酶添加量（B）与酵母菌添加量（C）的交互作用对酒精度的影响Fig.8 The effect of the interaction between pectinase addition（B）and yeast addition（C）on the alcohol content

由图8 可知，响应面曲面上有极大值，说明所选果胶酶添加量（B）与酵母菌添加量（C）因素水平合理。等高线形状为椭圆形，说明果胶酶添加量（B）与酵母菌添加量（C）两因素交互作用对酒精度影响显著。从图可以看出，沿果胶酶添加量（B）方向向峰值方向移动，等高线密度高于移动的密度，说明果胶酶添加量（B）对酒精度的影响较大。

2.6.2 验证试验

本研究主要通过调查问卷的方式进行。调查问卷为英语听力学习策略的调查问卷。调查问卷使用Likert五级量表，选项从1到5分别表示从“这个选项完全或基本上完全不适合我的情况”到“完全或基本完全适合”的五个等级计分。最后，使用社会科学统计软件(SPSS)进行描述性统计。

通过对响应面设计试验结果分析，得到菠萝梨酒最佳发酵工艺为初始糖度23.84 %，果胶酶添加量120.99 mg/L，酵母菌添加量0.08%，在此条件下酿造出的菠萝梨酒酒精度可达12.85%vol。考虑到试验的可操作性，将发酵条件修改为初始糖度23.8%，果胶酶添加量121 mg/L，酵母菌添加量0.08%，在此条件下进行验证试验。经过3 组平行试验，最终菠萝梨酒酒精度为12.8%vol。与模型预测值很相近，证明了试验结果的可靠性。

3 结论

通过单因素及响应面试验对菠萝梨酒的发酵条件进行优化，得到菠萝梨复合果酒最佳的发酵条件为初始糖度23.8%，果胶酶添加量121 mg/L，酵母菌添加量0.08%。在此条件下酿造出的菠萝梨果酒呈澄清透亮的淡黄色，香气纯正，具有淡淡的果香和酒香，无其它异味，口感醇厚绵长，酸度适中。成品酒中，菌落总数<50 CFU/mL，大肠菌群≤2 MPN/100mL，致病菌未检出，符合国标GB 2758-2012《食品安全国家标准发酵酒及其配制酒》中相关要求。本文不仅研发出了一种新型的具有营养价值的复合果酒，而且也为酿造优质菠萝梨酒提供了理论基础。