南果梨玫瑰米酒酿造工艺的响应面优化

王虹玲，丁昊，安东平，岳宏东

（沈阳工学院生命工程学院，辽宁 抚顺 113122）

玫瑰（Rosa rugosa Thunb）是蔷薇科蔷薇属的落叶灌木，以其独特的芳香与艳丽的色泽在全世界范围内广泛种植并受到广大消费者的喜爱，其中可食用玫瑰主要包括重瓣玫瑰、紫枝玫瑰、保加利亚大马士革玫瑰、法国千叶玫瑰和平阴一号玫瑰。玫瑰是一种药食同源的植物，因其含有较高的多酚、黄酮、植物多糖、花色素和氨基酸被认为具有一定的保健功能。玫瑰花在辽宁省沈阳市辽中区有广泛的种植，并于2012年被国家质检总局授予“国家地理标志产品”称号[1-3]。南果梨广泛栽种于辽宁鞍山、辽阳等地，是辽宁的特产水果，南果梨不仅营养丰富，而且富含大量的超氧化物歧化酶，具有较强的生物活性和保健功能[4-5]。米酒是一种我国传统的发酵米制品，其风味怡人、口感独特，同时具有较高的营养价值[6-11]。本试验利用五常糯米、辽宁特产南果梨和可食用玫瑰为原料，开发出一款兼具辽宁地方特色和独特风味的米酒类产品，对推进辽宁省特色农产品资源和特色食品开发具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

南果梨：产自辽宁省鞍山市；糯米：产自黑龙江省五常市；可食用玫瑰：产自辽宁省沈阳市辽中区；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；白砂糖：成都太古糖业有限公司；复合果胶酶（100 000 U/g）：河南万邦实业有限公司；柠檬酸（分析纯）：潍坊英轩实业有限公司；D-异抗坏血酸钠（分析纯）：郑州拓洋实业有限公司。

1.2 主要仪器与设备

微孔滤膜过滤机（JH-CMPI型）：泰兴市佳浩净化设备有限公司；手持糖度仪（ZD-TDJ型）：上海卓的仪器有限公司；电热恒温培养箱（DHP901型）：上海一恒科学仪器有限公司；榨汁机（MJ-WJE2802D型）：美的集团有限公司；高速离心机（TD4型）：上海精宏实验设备有限公司；恒温水浴锅（HH-1-3L型）：江苏科析仪器有限公司。

1.3 工艺流程

1.3.1 南果梨和可食用玫瑰的原料预处理

挑选大小相近的成熟南果梨，去柄，切成5 cm3小块后加入0.1%D-异抗坏血酸钠溶液并以料液比1∶1（g/mL）混合打浆。再加入一定量的复合果胶酶置于恒温水浴锅中50℃保温1 h。选取无腐烂、萎蔫、病虫害的玫瑰花，清洗后摘取花瓣，将花瓣与等质量的白糖适度揉搓至完全混合，放入发酵罐陈化90 d得到玫瑰糖。

1.3.2 南果梨玫瑰复合汁的加工工艺

经酶解后的南果梨果浆用200目筛网过滤，80℃灭酶5 min。向玫瑰糖中加入10倍质量的无菌水于50℃萃取30 min，过滤得到玫瑰汁。将南果梨汁与玫瑰汁以体积比2∶1混合，6 000 r/min离心10 min，得到澄清透明的南果梨玫瑰复合汁。

1.3.3 糯米的浸泡蒸煮

选取无杂质、无杂粒且完整饱满的优质东北糯米，要求水分含量小于15%，淀粉含量大于69%，经淘洗后加入2.5倍体积的水，在30℃培养箱中浸泡24 h，要求浸泡至米粒手碾即碎，无白心。将浸泡好的糯米沥干水分，放入蒸锅内蒸煮45min，打散后摊凉至25℃，也可用少量无菌水淋饭促进降温。

1.3.4 南果梨玫瑰米酒的发酵

降温后的米饭中加入适量的南果梨玫瑰复合汁，加入质量分数8%的白砂糖并接种适量甜酒曲，发酵前在米饭中间构建“倒锥形”的圆窝，以便更好的观察米酒发酵状况。在培养箱中适当温度发酵一定时间，可观察到米饭表面产生白色菌丝且有大量酒液形成。将发酵物用200目纱网过滤后得到粗米酒，再经6 000 r/min离心10 min，得到澄清透明的南果梨玫瑰米酒。

1.3.5 均质与脱气

向南果梨玫瑰米酒中加入0.10%的柠檬酸，并以25 MPa的压力进行均质，使米酒达到成分均一稳定，再用真空脱气机以40℃、真空度50.8 kPa进行脱气[12]。

1.3.6 超高温瞬时灭菌和灌装

灭菌温度125℃，时间8 s，冷却至40℃后灌装至聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）瓶中。

1.4 试验方法

1.4.1 理化指标检测方法

对南果梨玫瑰米酒进行酸度、可溶性固形物及酒精度等理化指标检测。其中酸度采用GB 5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》进行测定[13]；酒精度采用GB 5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》进行测定[14]；可溶性固形物采用折光仪测定[15]。

微生物指标主要有大肠菌值、霉菌、酵母菌和菌落总数[16]。大肠菌值采用GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》进行测定；霉菌和酵母菌计数采用GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母菌计数》进行测定；菌落总数采用GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行测定。

1.4.3 感官指标检测方法

由食品科学与工程专业和食品质量与安全专业的师生共计15人组成的感官评价小组从形态色泽、香气滋味、口感风味3个方面进行评分，总分100分，取平均值即为产品的感官评分[17]，具体指标见表1。

表1 南果梨玫瑰米酒的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of Nanguo pear-rose rice wine

1.5 南果梨玫瑰米酒的单因素优化试验

选取发酵时间、发酵温度、南果梨玫瑰复合汁添加量和甜酒曲添加量4个因素进行单因素优化试验。

1.5.1 发酵时间对南果梨玫瑰米酒品质的影响

发酵时间分别为 24、36、48、60、72、84、96 h，南果梨玫瑰复合汁添加量为35%，甜酒曲添加量为0.7%，在32℃下进行发酵，考察发酵时间对产品品质的影响。

逆城市化作为一种趋势并没有严格意义上的好坏之分，与之相随的既有机遇也有挑战。逆城市化是城市化进程的必然结果，任何区域都需要一个人口阈值来规划区域发展。只要没有大幅超过或者低于这个阈值，人口的微小变化不会对区域发展规划和空间结构产生太大影响，但是一旦出现大规模或突然的变化，可能会因人均分担的市政设施和公共服务成本太高或者市政设施和公共服务规模无法满足现有需要而导致城市崩溃。

1.5.2 发酵温度对南果梨玫瑰米酒品质的影响

发酵温度分别为 24、28、32、36、40、44、48 ℃，发酵时间为48 h，南果梨玫瑰复合汁添加量为35%，甜酒曲添加量为0.7%，考察发酵温度对产品品质的影响。

1.5.3 南果梨玫瑰复合汁添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响

南果梨玫瑰复合汁添加量分别为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，发酵时间为 48 h，发酵温度为32℃，甜酒曲添加量为0.7%，考察南果梨玫瑰复合汁添加量对产品品质的影响。

1.5.4 甜酒曲添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响

甜酒曲添加量分别为0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%，发酵时间为48 h，南果梨玫瑰复合汁添加量为35%，在32℃下进行发酵，考察甜酒曲添加量对产品品质的影响。

1.6 南果梨玫瑰米酒的响应面优化试验

在单因素试验的基础上，以发酵时间（A）、发酵温度（B）、南果梨玫瑰复合汁添加量（C）和甜酒曲添加量（D）为自变量，以感官评分（Y）为响应值，每组进行3次平行试验，响应面因素水平见表2。

表2 响应面因素水平Table 2 Response surface factor level

1.7 数据处理

每个样品进行3次重复，用Origin8.0软件对数据进行统计分析及作图，采用One-way ANOVA对变量进行差异显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 单因素试验的结果分析

2.1.1 米酒发酵时间对南果梨玫瑰米酒品质的影响发酵时间对南果梨玫瑰米酒品质的影响见图1。

图1 发酵时间对南果梨玫瑰米酒品质的影响Fig.1 The effect of fermentation time on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

随着米酒发酵时间的增加，产品酒精度呈逐步升高的趋势，这可能是由于糖化酶不断的将淀粉转化为还原糖增加了酵母菌和根霉的反应底物，酒精度不断升高。而随着还原糖的逐渐消耗，发酵体系内的还原糖含量逐渐降低，可溶性固形物含量下降。

由图1可知，发酵时间为48 h的南果梨玫瑰米酒评分最高，为（89.03±2.93）分，且酸度适中，口感清爽，48 h之后的米酒可能由于酵母菌和霉菌的次级代谢产物堆积导致米酒酸度升高、口感不佳。因此选择发酵时间48 h进行后续试验。

2.1.2 米酒发酵温度对南果梨玫瑰米酒品质的影响

发酵温度对南果梨玫瑰米酒品质的影响见图2。

图2 发酵温度对南果梨玫瑰米酒品质的影响Fig.2 The effect of fermentation temperature on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

由图2可知，发酵温度为32℃时，南果梨玫瑰米酒感官评分最高，达到（91.16±1.17）分。当发酵温度低于32℃时，发酵温度较低时会延长发酵进程，给发酵带来不利影响。发酵温度较高时，发酵速度较快，生成较多的副产物，产品整体口味较差，因此选择发酵温度32℃进行后续试验。

2.1.3 南果梨玫瑰复合汁添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响

复合汁添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响见图3。

图3 复合汁添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响Fig.3 The effect of the added amount of compound juice on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

由图3可知，南果梨玫瑰复合汁添加量为35%时风味最佳，当添加量超过35%后，酒香变得不再明显且酒香与果香不协调，色泽也更加趋向于玫红色。因此，选择复合汁添加量35%进行后续试验。

2.1.4 甜酒曲添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响

甜酒曲添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响见图4。

图4 甜酒曲添加量对南果梨玫瑰米酒品质的影响Fig.4 The influence of the amount of sweet koji added on the quality of Nanguo pear-rose rice wine

由图4可知，随着甜酒曲添加量的增加，南果梨玫瑰米酒的感官评分先上升后下降，当添加量为0.7%时感官评分最高，为（92.15±1.86）分。当添加量为0.5%以下时，发酵体系中酒曲含量较少，米酒口感寡淡、酒香不明显。当添加量超过0.9%后，米酒风味苦涩，口感粗糙，且由于添加量的提高，发酵体系中的糖化酶含量增加，能够更大程度地分解淀粉产生更多的还原糖，可溶性固形物含量增高，酒精度也就越高。因此，选择添加量0.7%进行后续试验。

2.2 响应面试验的结果分析

2.2.1 回归模型的建立及方差分析

Box-Behnken设计方案及感官评分结果见表3，响应面试验结果及方差分析见表4。

表3 Box-Behnken设计方案及感官评分结果Table 3 Box-Behnken design scheme and sensory evaluation results

表4 响应面试验结果及方差分析Table 4 Response surface test results and analysis of variance

对表3中的响应值进行多元回归拟合分析，确立如下回归方程：Y=93.27+0.85A+0.46B+2.50C-0.94D+1.66AB+1.09AC+1.36AD-0.18BC-2.01BD+0.08CD-1.42A2-0.31B2-3.71C2-2.1D2。

由表4可知，模型极显著，失拟项不显著，相关系数 R2=0.945 3，调整系数 R2adj=0.881 6，变异系数（CV）=1.15%。以上数据表明该模型拟合性较好，重现性稳定。显著性检验表明，在所取的各因素范围内，影响南果梨玫瑰米酒感官评分的因素主次顺序分别为C（复合汁添加量）＞D（甜酒曲添加量）＞A（发酵时间）＞B（发酵温度）。其中一次项C和D、交互项BD和二次项A2、C2和D2对南果梨玫瑰米酒的感官影响均为极显著（P＜0.01）；一次项A、交互项AB和AD对南果梨玫瑰米酒的感官影响显著（P<0.05）。

2.2.2 响应面分析

各因素交互作用对南果梨玫瑰米酒的响应面图见图5。

图5 各因素交互效应对南果梨玫瑰米酒的影响响应面分析图Fig.5 Response surface analysis of the influence of the interaction of various factors on Nanguo pear-rose rice wine

曲面越陡峭则说明该因素对响应值的结果影响越大，由图5可知，发酵温度和发酵时间、发酵时间和甜酒曲添加量、发酵温度和甜酒曲添加量交互作用对南国梨玫瑰米酒感官评分影响显著。

根据Design-Expert8.0.6数学建模的优化分析，得出南果梨玫瑰米酒的优化条件为发酵时间60 h、发酵温度35.44℃、南果梨玫瑰复合汁添加量37.85%、甜酒曲添加量0.684%，感官评分为95.13分。结合实际情况和为了方便操作，将工艺参数调整为发酵时间60 h、发酵温度36℃、南果梨玫瑰复合汁添加量38%、甜酒曲添加量0.7%，进行3次重复试验，测得平均感官评分为（95.49±2.06）分，与预测值接近，表明该模型在实践中可行。

2.2.3 理化指标与微生物指标

对优化方案加工的南果梨玫瑰米酒进行理化检测与微生物检测。在理化指标方面，酒精度（6.8%vol）、还原糖含量（24.3 g/100 g）以及总酸量（3.34 g/L，以乳酸计）均符合相关标准。微生物菌落总数13 CFU/mL；大肠杆菌及其它致病菌均未检出。

3 结论

本试验以五常糯米、辽中玫瑰和鞍山南果梨这3种东北地区的特色农产品为原料制备南果梨玫瑰米酒，通过响应面试验得出该米酒的最佳酿造工艺条件为发酵时间60 h、发酵温度36℃、南果梨玫瑰复合汁添加量38%、甜酒曲添加量0.7%，在此工艺条件下酿造的米酒色泽呈玫红色，酒体澄清透明，兼具玫瑰花香、南果梨果香与糯米的清香，酸甜适口，滋味独特；口感细腻爽滑，酒体饱满协调，感官评分为（95.49±2.06）分，且理化指标与微生物指标均符合国家相关标准。南果梨玫瑰米酒的酿造对发酵酒饮料的深度开发提供了重要的理论依据，具有广阔的应用前景。