红枣酒前处理优化工艺研究

陈 雅，廉苇佳，韩 琛，阿依加马丽·加帕尔，雷 静

（新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所，新疆吐鲁番 838000）

红枣(Ziziphus jujubaMill.)，又名大枣、华枣，是鼠李科枣属植物枣树的果实，原产于我国，栽培历史悠久，距今己有3000 多年的历史[1-2]。红枣营养丰富，是药食同源的果品，除富含维生素外，还含有糖、氨基酸、矿物质元素等多种营养物质及环磷腺苷、芦丁等功能性物质，具有补中益气、养血安神、健脾胃的功效，能提高人体免疫力，并可抑制癌细胞[3-6]。

2019 年，新疆红枣种植面积44.5 万公顷，年产量373万吨，占我国产量的49%[7-8]。新疆红枣多以干制或粗加工为主，精深加工产品相对较少。而红枣加工过程中，有近三成的红枣为果实小、有碰伤、裂果、成熟度低等残次果，这些残次枣大多用于附加值较低的动物饲料、肥料[9]。残次枣虽然失去了商品价值，但其依然具有很高的营养成分和适宜加工特性，若将其酿造成天然、健康的红枣酒，既能保留红枣中的营养成分，又能解决红枣落枣及残次枣销售不畅的难题，同时促进农民增收，农业增效[6，10-11]。然而，目前红枣酒的研究多集中在酿造工艺方面，对原料前处理的报道较少。因此，本研究以新疆残次枣为原料，研究红枣酒前处理工艺参数，从而实现残次枣的综合加工利用，延长红枣产业链，提高红枣经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

材料：新疆残次枣（品种：灰枣，总糖含量为63%，水分含量为21%），购买于吐鲁番市托克逊县农户家。

试剂：果胶酶，上海康禧食品饮业有限公司。

仪器设备：FA/JA 系列电子天平，上海上平仪器有限公司；打浆机DJ-330，温州市龙湾东霸食品机械厂；电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器有限公司；手持式测糖仪，上海亮研智能科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程[12]

本实验按下列工序进行：

1.2.2 红枣酒前处理工艺研究

1.2.2.1 干枣复水浸提条件优化

该实验使用的残次枣水分含量少，通过复水浸提可以使干枣中的可溶性固形物和还原糖等营养成分溶出，为红枣酒发酵提供良好的营养环境[13-14]。影响红枣复水浸提效果的主要因素有料水比、浸提温度、浸提时间。因此，对料水比、浸提温度、浸提时间进行正交实验，以红枣汁中的可溶性固形物含量作为标准，优化红枣复水浸提条件，正交实验因素水平见表l。

1.2.2.2 红枣酒酶解条件优化

（1）单因素实验。复水浸提后的红枣汁，分别添加果胶酶量15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L、35 g/L，在45 ℃下酶解2 h，研究果胶酶添加量对红枣酒前处理效果的影响；复水浸提后的红枣汁，添加30 g/L的果胶酶，分别在35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃温度下酶解2 h，研究酶解温度对红枣酒前处理效果的影响；复水浸提后的红枣汁，添加30 g/L的果胶酶，在50 ℃下，分别酶解1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h，研究酶解时间对红枣酒前处理效果的影响。

表1 复水浸提条件优化正交实验因素水平表

（2）响应面实验。在单因素实验的基础上，选取果胶酶添加量A、酶解温度B、酶解时间C 3 个因素进行响应面优化实验，以可溶性固形物含量作为响应指标，确定红枣酒最适酶解工艺条件，响应面分析因素与水平表如表2所示。

表2 响应面分析因素与水平表

2 结果与分析

2.1 干枣复水浸提条件优化

干枣复水浸提正交实验结果如表3。由表3 及极差R 可以看出，影响酶解因素大小为：A＞B＞C，最佳酶解工艺条件为：A1B2C1，即料水比1∶3、浸泡温度60 ℃、浸提时间4 h。在此条件下做验证实验，做3 次取平均值，得到红枣汁的可溶性固形物为18.5%。

表3 复水浸提条件优化正交实验结果

2.2 红枣酒酶解工艺优化

2.2.1 果胶酶添加量对红枣酒前处理效果的影响(图1)

图1 果胶酶添加量对红枣可溶性固形物含量的影响

干枣复水浸提后去核去皮，用打浆机破碎打浆得到红枣汁，红枣汁中添加果胶酶可以有效提高红枣汁的可溶性固形物含量。由图1 可以看出，可溶性固形物含量随着果胶酶添加量的增加而增加，当果胶酶添加量为30 g/L 时，可溶性固形物的含量最高，达19.7%；当果胶酶添加量继续增加至35 g/L，红枣汁中可溶性固形物含量变化不显著。因此，选择最适果胶酶添加量为30 g/L。

2.2.2 酶解温度对红枣酒前处理效果的影响(图2)

图2 酶解温度对红枣可溶性固形物含量的影响

由图2 可知，酶解温度在35～50 ℃范围内时，可溶性固形物含量随着酶解温度的升高而增加，当酶解温度为50 ℃时，可溶性固形物含量最大，为20.1%；当酶解温度继续上升到55 ℃时，可溶性固形物含量逐渐下降，降至19.5%，过高的酶解温度反而不利于红枣可溶性固形物的溶出。因此，选择最适酶解温度为50 ℃。

2.2.3 酶解时间对红枣酒前处理效果的影响(图3)

图3 酶解时间对红枣可溶性固形物含量的影响

由图3 可知，可溶性固形物含量随着酶解时间的延长而增加，当酶解时间为2.5 h 时，可溶性固形物含量最大为20.8%；当酶解时间逐渐增加，可溶性固形物含量趋于平衡，不再增加。因此，选择最适酶解时间为2.5 h。

2.3 响应面实验

2.3.1 回归模型的建立及方差分析（表4）

利用Design-Expert 8.0.6 软件对表4 的实验数据用多元回归拟合后，得到可溶性固形物含量(Y)与果胶酶添加量（A）、酶解温度（B）、酶解时间（C）的回归方程：

表4 响应面实验设计及结果

对模型进行方差分析，从表5 可以看出，此模型P 值为0.0001＜0.01，表现为极显著，说明实验方法可靠。失拟项P 值为0.3043＞0.05，表现为不显著，说明回归方程拟合度和可信度均较好，实验误差小。模型中A、B 的P 值＜0.05，表现为显著，说明果胶酶添加量和酶解温度对红枣汁的可溶性固形物含量的影响显著，而C 的P 值＞0.05，表现为不显著；各因素之间影响可溶性固形物含量大小的顺序为：酶解温度＞果胶酶添加量＞酶解时间。A2、B2、C2的P值均小于0.05，说明A2、B2、C2对红枣汁的可溶性固形物含量均有显著影响。交互项AC、BC的P 值小于0.05，说明AC、BC 对红枣汁的可溶性固形物含量有显著影响，而交互项AB 的P 值大于0.05，说明AB 对红枣汁的可溶性固形物含量的影响不显著。复相关系数R2=0.9716，说明模型拟合度高，很好地反映了果胶酶添加量、酶解温度、酶解时间与红枣汁的可溶性固形物含量之间的关系，用于模型实验结果可靠。

表5 回归模型方差分析

2.3.2 响应面分析

各因素交互作用对红枣汁的可溶性固形物含量影响的等高线和响应曲面见图4。由图4 可以看出，果胶酶添加量与酶解温度对红枣汁的可溶性固形物含量交互作用不显著，等高线图呈圆形。果胶酶添加量与酶解时间对红枣汁的可溶性固形物含量交互作用显著，随着果胶酶添加量与酶解时间的增加，红枣汁的可溶性固形物含量逐渐增加，当两个因素增加到一定程度，红枣汁的可溶性固形物含量又逐渐降低，说明过高或过低的果胶酶添加量与酶解时间都会影响红枣汁的可溶性固形物含量大小。酶解温度与酶解时间对红枣汁的可溶性固形物含量交互作用显著，等高线图呈椭圆形，随着酶解温度与酶解时间的增加，红枣汁的可溶性固形物含量逐渐增加，当两个因素增加到一定程度，红枣汁的可溶性固形物含量又逐渐降低，说明过高或过低的酶解温度与酶解时间都会影响红枣汁的可溶性固形物含量。

图4 各因素交互作用对红枣汁的可溶性固形物含量影响的等高线和响应曲面

2.3.3 验证实验

通过所得回归模型对红枣酒酶解工艺条件进行优化，得到最适酶解工艺条件为：果胶酶添加量30.15 g/L，酶解温度48.79 ℃，酶解时间2.49 h，在该条件下，红枣汁的可溶性固形物含量最大理论值为20.8086%。为了验证模型预测的准确性，按照上述条件进行酶解工艺优化验证实验。鉴于实验的实际可操作性，将红枣酒酶解工艺条件调整为：果胶酶添加量30.15 g/L，酶解温度49 ℃，酶解时间2.49 h。经过3 组重复实验，实际测得红枣可溶性固形物含量的平均值为20.81%，实验结果与模型结果基本一致。因此，采用响应面分析方法优化红枣酒酶解工艺条件较准确，有实际的应用价值。

3 结论

通过复水浸提对干红枣进行正交实验，得到最适复水浸提条件：料水比1∶3、浸提温度60 ℃、浸提时间4 h；通过单因素和响应面分析法，研究果胶酶添加量、酶解温度、酶解时间各自变量及其交互作用对红枣汁的可溶性固形物含量的影响，并建立回归模型Y=20.78+0.16A-0.17B-0.11C+0.10AB-0.23AC-0.40BC-0.95A2-0.33B2-0.70C2，得到最适红枣酒酶解工艺参数：果胶酶添加量30.15 g/L，酶解温度49 ℃，酶解时间2.49 h，该条件下测得的可溶性固形物含量为20.81%，与模型预测值吻合，证明了模型的可靠性，为红枣酒加工企业提供了技术支撑。