木瓜枸杞酒发酵工艺研究及风味物质检测

王 静，侯文静

(河南牧业经济学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 450046)

木瓜不仅富含多种微量元素，还含有有机酸、皂甙、氨基酸、维生素、黄酮、胡萝卜素、果胶等多种物质，具有抗菌消炎、舒筋活络、抗衰养颜、软化血管、驱风止痛、阻止亚硝酸胺合成和防癌等功效，是药食两用的“果之珍品”[1]，具有很高的营养和保健价值[2-3]。枸杞属多刺植物，其果实性味甘平，含有甜菜碱、阿托品、枸杞多糖、天仙子胺和枸杞色素，具有养肝、滋肾、润肺之功效。枸杞色素具有提高人体免疫功能、预防和抑制肿瘤及预防动脉粥样硬化等作用[4]。果酒以低酒精度、口感酸甜适中、营养价值高等而深受消费者的喜爱。目前，果酒的产量与白酒和啤酒的产量相比存在较大的差距，仍处于成长阶段[5，6]。国内已有对木瓜酒的相关研究[7-9]。国内枸杞酒的发酵研究方面也取得了进展[10-13]。迄今为止，未见木瓜枸杞酒复合发酵生产方面的报道。

本试验将木瓜和枸杞进行复合发酵，采用单因素和正交试验优化木瓜枸杞酒的发酵条件，为木瓜枸杞酒的工厂化生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器设备

木瓜、枸杞、蔗糖、安琪牌葡萄酒·果酒专用酵母等购自超市。亚硫酸溶液、二氯甲烷、酒石酸钾钠、氢氧化钠、柠檬酸、盐酸、五水硫酸铜等均为国产分析纯，由天津市德恩化学试剂有限公司生产。果胶酶购自烟台帝伯仕自酿机有限公司。

电子分析天平(FA1104，上海方瑞仪器器有限公司)。恒温水浴锅(J-HH-6A，胜卫电子科技有限公司)。九阳榨汁机(JYZ-E3，九阳股份有限公司)。酸度计(PHS-3C，傲谱仪器有限公司)。气相色谱-质谱联用仪(5977BMSD ，美国安捷伦有限公司)。

1.2 木瓜枸杞酒的发酵工艺流程

1.3 发酵条件确定及发酵工艺优化

1.3.1 原料处理、成分调整及菌种活化

将木瓜去皮、切块放入九阳榨汁机榨汁。枸杞与水按照1∶3比例浸泡30 min，再进行榨汁。木瓜汁和枸杞汁以一定比例混合后，加入二氧化硫和果胶酶，恒温水浴锅中水浴3 h。将混合果汁调整到糖度22%、总酸4 g/L(以硫酸计)、pH 3.5～4.0。将果酒酵母按比例加入无菌水，37℃下活化30 min，酵母起酵后，添加到发酵瓶，混合均匀。根据试验设计工艺条件进行发酵。

1.3.2 木瓜枸杞酒发酵最佳条件确定

采用单因素试验，以酒精度为主要参考指标，以感官品评为辅助指标，分别考察木瓜枸杞汁配比(1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1)、初始糖度(18%、20%、22%、24%、26%)、酵母接种量(0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%)、发酵温度(18℃、20℃、22℃、24℃、26℃)和初始pH值(3.0、3.5、4.0、4.5、5.0)对木瓜枸杞酒发酵效果的影响[14]。

1.3.3 木瓜枸杞酒发酵工艺优化

通过单因素试验，初步选出木瓜枸杞汁配比、酵母接种量、初始pH值、发酵温度四个因素的最佳条件，采用四因素三水平进行 L9(34)正交试验[15]，优化发酵工艺(表1)。

表1 L9(34)正交试验设计表

1.3.4 木瓜枸杞酒的感官品评和理化指标检测

根据GB/T 15037-2006《葡萄酒》的感官分析法，分别从色泽、香气、滋味及酒体风格等方面对木瓜枸杞酒进行感官评定[16，17]，具体评分标准如表2所示。

表2 木瓜枸杞酒的感官评分标准

续表2 木瓜枸杞酒的感官评分标准

木瓜枸杞酒理化指标酒精度、干浸出物、总糖、总酸(滴定酸)和二氧化硫等的检测按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》进行[18]。木瓜枸杞酒中的风味物质检测采用气相色谱-质谱法(GC-MS)[19-21]。

2 结果与分析

2.1 发酵条件对果酒品质的影响

2.1.1 木瓜汁和枸杞汁配比对果酒品质的影响

将木瓜汁和枸杞汁分别按1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1的比例进行配比， pH值调为4.0，酵母量调为0.75%，加入蔗糖将果汁的糖度调为24%，放入24℃恒温箱发酵7天。结果如图1所示，木瓜汁和枸杞汁配比为2∶1时，木瓜枸杞酒的酒精度和感官评分为最佳。

2.1.2 初始糖度对果酒品质的影响

用蔗糖将木瓜枸杞汁的糖度分别调为20%、22%、24%、26%、28%，用柠檬酸将pH值调为4.0，酵母量设置为0.75%，24℃发酵7天。结果如图2所示，酒精度虽然随着初始糖度的增加而增加，但初始糖度这个因素的方差值和F检验值偏差太大，所以后续不再继续探究，本试验将初始糖度24%作为适宜初始糖度。

图1 木瓜枸杞汁配比对果酒品质的影响

2.1.3 酵母接种量对果酒品质的影响

在初始糖度24%、初始pH值4.0的条件下，将木瓜枸杞汁(2∶1)的酵母接种量分别设置为0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%，24℃恒温箱中发酵7天。结果如图3所示，随着酵母接种量的增加，酒精度上升，但当酵母接种量超过1.0%后，酒精度下降。结合感官评分结果，确定酵母最佳接种量为1.0%。

2.1.4 发酵温度对果酒品质的影响

将木瓜枸杞汁(2∶1)初始糖度调为24%，酵母接种量设置为0.75%，初始pH值调为4.0，分别在18℃、20℃、22℃、24℃、26℃下恒温发酵7天。结果如图4所示，随着温度的升高，酒精度表现为先上升后下降，发酵温度为24℃时，木瓜枸杞酒的酒精度和感官评分最高。

图2 初始糖度对果酒品质的影响

图3 酵母接种量对果酒品质的影响

图4 发酵温度对果酒品质的影响

2.1.5 发酵初始pH值对果酒品质的影响

在初始糖度24%、酵母接种量0.75%的条件下，将木瓜枸杞汁(2∶1)的初始pH值分别调为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，24℃恒温箱中发酵7天。结果如图5所示，随着pH值的升高，酒精度先上升后下降。结合感官评分结果，确定发酵最佳初始pH为3.5。

2.2 木瓜枸杞酒发酵工艺优化

由表3得知，以酒精度为考察指标时，四个因素的极差大小顺序为B>A>C>D，以感官评分为考察指标时，四个因素的极差大小顺序为B>A>D>C。由酒精度方差分析(表4)得知，发酵温度影响显著(P<0.05)，且单因素试验是以酒精度为主要参考指标，以感官评分为辅助指标，所以四个因素对木瓜枸杞酒发酵影响程度的大小顺序确定为B>A>C>D，即发酵温度>木瓜枸杞汁配比>酵母接种量>初始pH值。木瓜枸杞酒的发酵条件较优组合为A3B1C3D2，即木瓜枸杞汁配比3∶1、发酵温度20℃、酵母接种量1.25%、初始pH 3.5。

图5 初始pH对果酒品质的影响

表3 木瓜枸杞酒正交试验结果

表4 酒精度方差分析

表5 感官评分方差分析

经过三组验证性试验得知(表6)，酒精度平均值为12.9±0.05，感官评分平均值为82±0.94，此结果与正交试验的结果一致，表明正交试验结果可靠，即木瓜枸杞酒的发酵工艺最优组合为A3B1C3D2。

2.3 木瓜枸杞酒的理化指标

在2.2优化条件下酿造的木瓜枸杞酒的各项理化指标均符合果酒的国标要求，酒液的酒精度为12.9 % Vol，干浸出物为56.9 g/L，总糖为30.0 g/L，总酸为5.8 g/L(以酒石酸计)，二氧化硫为131 mg/L。

2.4 木瓜枸杞酒的风味物质

木瓜枸杞酒风味物质成分见表7，共检测出41种风味物质，其中醇类6种、烷烃类6种、酯类7种、酮类2种、酸类7种、苯酚类2种，其他物质11种(二氧环丙烯、α-金合欢烯、乙基葡糖苷等)。

表6 验证性试验结果

表7 木瓜枸杞酒风味物质成分

续表7 木瓜枸杞酒风味物质成分

3 结论

本试验以药食同源的木瓜和枸杞为酿酒原料，对木瓜枸杞酒的发酵工艺进行优化，得到木瓜枸杞酒的最优发酵条件为木瓜枸杞汁配比3∶1、发酵温度20℃、酵母接种量1.25%、初始pH 3.5。在此条件下发酵的木瓜枸杞酒为橙红色，澄清透明有光泽，有淡雅的木瓜枸杞果香，酒香微醇，入口柔顺，酒体完整。成品酒的酒精度为12.9% Vol，干浸出物为56.9 g/L，总糖为30.0 g/L，总酸为5.8 g/L(以酒石酸计)，二氧化硫为131 mg/L，各项理化指标均符合果酒的国标要求。