甘蔗芭蕉复合果酒发酵工艺研究

余森艳，朱金莲，李志红

（广西民族师范学院化学与生物工程学院，广西 崇左 532200）

甘蔗是南方地区主要的经济作物[1]，在我国广西、海南、福建、广东、台湾等地区广泛种植[2]。甘蔗含有丰富的水分、糖分，以及对人体新陈代谢有益的钙、铁、有机酸、蛋白质、多种维生素等物质，清甜多汁，具有生津解渴、清热解毒、抗氧化等功效[3-4]。

芭蕉打浆后出汁率较低，而甘蔗出汁率高，将二者互补进行混合酿制果酒，可以增加果品的附加值[5]。广西是我国甘蔗和芭蕉的主产区，充分利用广西地区甘蔗、芭蕉资源，将2种果品结合起来，开发出一种融合甘蔗和芭蕉风味、酒香浓郁、口感醇厚、符合大众口味的创新型复合果酒，具有较为广阔的增值效益，可减少不耐贮藏运输的芭蕉原料浪费，拓宽甘蔗产业链，带动地方经济发展，为甘蔗、芭蕉产业深加工和综合利用开拓更多途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

甘蔗、芭蕉，购自广西崇左市农贸市场；维C（食品级）、无水柠檬酸（食品级），河南万邦实业有限公司提供；白砂糖，安琪酵母（赤峰）有限公司提供；帝伯仕果酒专用酵母，烟台帝伯仕酵母有限公司提供。

JYZ-E3C型原汁机、JYL-C051型九阳料理机，九阳股份有限公司产品；YP5002型电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品；C21-WT21O3A型电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司产品；LRH-400A型生化培养箱，广东泰宏君科学仪器股份有限公司产品；PAL-1型数显糖度计，日本爱拓-上海右一仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

①甘蔗→去皮切块→压榨→过滤→甘蔗汁；

②芭蕉→去皮切片→热烫灭酶→护色打浆→芭蕉浆； 果酒酵母

①+②→混合调糖→灭菌冷却→恒温发酵→过滤澄清→成品。

1.2.2 操作要点

（1）甘蔗原汁的制备。选择产自崇左市江州区新鲜无霉烂、无病虫害的紫皮果蔗，去皮、切块、压榨，过滤灭菌获得原汁，备用。

（2）芭蕉浆的制备。选择无腐烂、无病虫害且成熟度及甜度适宜的当地芭蕉，将其去皮后切成2～3 cm的均匀薄片立即放入沸水中热烫2 min，然后捞出用凉开水迅速冷却。热烫有利于去掉芭蕉的酸涩味，并减少果肉褐变[6]。然后将芭蕉破碎打浆，加入0.1%柠檬酸及0.1%维C进行护色处理。

（3）混合调糖、灭菌冷却。将甘蔗汁与芭蕉浆按一定质量比混合，添加白砂糖调整至适宜的初始糖度，分装到消毒后的发酵罐中，在100℃沸水中水浴灭菌15 min，灭菌后迅速分段冷却至室温。

（4）添加酵母、恒温发酵。将一定量的酵母添加到灭菌冷却后的甘蔗芭蕉混合液中搅拌均匀，密封后放置于恒温箱中进行酒精发酵。

（5）过滤澄清。甘蔗芭蕉复合果酒发酵结束后过滤澄清即得成品。

1.2.3 产品质量评价

（1）感官评定方法。邀请15位经过食品感官评定培训的师生对甘蔗芭蕉复合果酒进行品评，主要从风味、气味、色泽及组织形态4个方面进行评分，统计结果取平均值。

甘蔗芭蕉复合果酒感官评分标准见表1。

表1 甘蔗芭蕉复合果酒感官评分标准

（2）理化指标测定方法。酒精度，采用果酒专用酒精计测定；糖度，采用数显手持糖度计测定。

1.3 单因素试验

（1）酵母添加量单因素试验设计。在甘蔗汁/芭蕉浆原料配比1∶1，初始糖度16%，发酵温度30℃，发酵时间6 d的条件下，以酵母添加量0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%为变量进行单因素试验，通过感官评价、酒精度2项指标来确定酵母添加量的适宜范围。

（2）甘蔗汁/芭蕉浆原料配比单因素试验设计。在酵母添加量0.4%，初始糖度16%，发酵温度30℃，发酵时间6 d的条件下，以甘蔗汁/芭蕉浆配比1∶3，1∶2，1∶1，2∶1，3∶1为变量进行单因素试验，通过感官评价、酒精度2项指标来确定甘蔗汁/芭蕉浆原料配比的适宜范围。

（3）初始糖度单因素试验设计。在酵母添加量0.4%，甘蔗汁/芭蕉浆原料配比1∶1，发酵温度30℃，发酵时间6 d的条件下，以初始糖度12%，14%，16%，18%，20%为变量进行单因素试验，通过感官评价、酒精度2项指标来确定初始糖度的适宜范围。

（4）发酵温度单因素试验设计。为确定最适发酵温度，在酵母添加量0.4%，甘蔗汁/芭蕉浆原料配比1∶1，初始糖度16%，发酵时间6 d的条件下，以发酵温度24，26，28，30，32℃为变量进行单因素试验，通过感官评价、酒精度2项指标来确定发酵温度的适宜范围。

（5）发酵时间单因素试验设计。在酵母添加量0.4%，甘蔗汁/芭蕉浆原料配比1∶1，初始糖度16%，发酵温度30℃的条件下，以发酵时间4，5，6，7，8 d为变量进行单因素试验，通过感官评价、酒精度2项指标来确定发酵时间的适宜范围。

1.4 正交试验

在单因素试验的基础上选取酵母添加量、初始糖度、发酵温度3个因素，各取3个水平进行正交试验优化，通过感官评定、酒精度2项指标来确定最佳因素组合，以获得甘蔗芭蕉复合果酒的最佳发酵工艺条件。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 酵母添加量对甘蔗芭蕉复合果酒发酵的影响

酵母添加量对酒精度和感官评分的影响见图1。

发酵过程中酵母添加量决定了酵母菌的生长繁殖速度和果酒发酵的快慢。由图1可知，酒精度和感官评分呈现先上升后下降的趋势，在酵母添加量为0.5%时均达到最高。原因是发酵过程中酵母添加量过少会导致发酵速度过慢，发酵液中的糖分不能被充分转化为酒精，使得酒味淡薄、酒香不够浓郁。酵母添加量过多时酵母的繁殖生长能力增强，酵母菌会在短时间将糖分消耗掉，导致生成酒精的底物减少，且过多酵母会影响果酒的风味。综上分析，选择酵母添加量为0.4%，0.5%，0.6%用于正交试验。

图1 酵母添加量对酒精度和感官评分的影响

2.1.2 甘蔗汁/芭蕉浆原料配比对甘蔗芭蕉复合果酒发酵的影响

甘蔗汁/芭蕉浆原料配比对酒精度和感官评分的影响见图2。

图2 甘蔗汁/芭蕉浆原料配比对酒精度和感官评分的影响

适宜的原料配比可使复合果酒将不同水果中的风味融合形成独特的酒体口感[7]。由图2可知，甘蔗芭蕉复合果酒的酒精度和感官评分随着甘蔗汁的增多而上升，在甘蔗汁/芭蕉浆原料配比为3∶1时达到最高。原因是芭蕉浆的比例过高时容易掩盖甘蔗的清香味，使得风味不协调，且会因芭蕉浆带来的浓稠组织状态影响口感导致感官评分不高。而甘蔗汁风味清甜、出汁率高，在甘蔗芭蕉复合果酒发酵中有利于糖分转化为酒精，当甘蔗汁/芭蕉浆原料配比为3∶1的情况下产品风味最好。综上分析，选择甘蔗汁/芭蕉浆为3∶1作为发酵原料配比的最优值。

2.1.3 初始糖度对甘蔗芭蕉复合果酒发酵的影响

初始糖度对酒精度和感官评分的影响见图3。

图3 初始糖度对酒精度和感官评分的影响

在果酒发酵过程中糖分是产生酒精的底物，也是供酵母菌生长和繁殖的碳源[8]。由图3可知，酒精度和感官评分随着糖度的增加而上升，酒精度在初始糖度为18%时达到最高并与20%基本持平，感官评分却在初始糖度20%时有所下降。原因是发酵过程中酵母菌也可将糖分转化为醇类、醛类、酯类等物质，较低的糖分会导致酒精得率较低，出现酒体不完整、酒香味不浓等情况。糖分越多转化的酒精度就越高，醛类、酯类等副产物也会增多，容易导致果酒口感变差，从而影响果酒的风味。与此同时，过高的糖分会抑制酵母菌生长与代谢，导致糖的利用率下降，使得酒精的转化速度过慢、延长发酵时间、增加生产成本[9]。综上分析，选择初始糖度为16%，18%，20%用于正交试验。

2.1.4 发酵温度对甘蔗芭蕉复合果酒发酵的影响

发酵温度对酒精度和感官评分的影响见图4。

图4 发酵温度对酒精度和感官评分的影响

在果酒发酵过程中酵母菌的活性与温度有关。由图4可知，酒精度与感官评分随着温度的升高呈现先上升后下降的趋势，酒精度在发酵温度为30℃时达到最高，而感官评分却在28℃时评分最高。原因是在发酵过程中发酵温度过低会抑制酵母菌生长导致酒精的底物转化速度减慢，发酵时间延长、酒精度也相应较低，使得酒体发酵不完整、酒味淡薄等。发酵温度过高则会导致酵母菌生长过快、提前衰老甚至过热死亡，使得后期发酵不充分，不利于果酒风味物质的形成，同时容易产生其他酸类物质影响果酒口感[10]。综上分析，选择发酵温度为28，30，32℃用于正交试验。

2.1.5 发酵时间对甘蔗芭蕉复合果酒发酵的影响

发酵时间对酒精度和感官评分的影响见图5。

图5 发酵时间对酒精度和感官评分的影响

适宜的发酵时间可使果酒的发酵底物充分转化为酒精，在复合果酒发酵过程中还可使不同的水果风味充分融合，使果酒口感风味更丰富。由图5可知，酒精度随着发酵时间的增加而上升，在第7天时达到最高，感官评分则随着时间的增加呈现先上升后下降的趋势。原因是在发酵过程中糖分在酵母的作用下不断转化为酒精，发酵时间过短糖分未能充分转化，形成的酒精度较低，酒体风味物质不能充分形成，酒香不够浓郁。发酵时间过长，产生酒精的底物被消耗完后的酒精度将不再上升，反而增加相应的生产成本，且发酵时间过长还可能会导致酸类及杂菌产生，影响果酒的口感风味。综上分析，选择7 d作为发酵时间的最优值。

2.2 正交试验结果

正交试验因素与水平设计见表2，正交试验结果及分析见表3。

表2 正交试验因素与水平设计

由表3可知，在甘蔗芭蕉复合果酒发酵工艺过程中，影响酒精度的3个因素主次顺序为发酵温度＞初始糖度＞酵母添加量，各因素中最佳组合为A2B2C1；影响感官评分的3个因素主次顺序为酵母添加量＞发酵温度＞初始糖度，各因素中最佳组合为A2B2C1。即甘蔗芭蕉复合果酒的最佳发酵工艺条件为酵母添加量0.5%，初始糖度18%，发酵温度28℃。

表3 正交试验结果及分析

基于酒精度的正交试验结果方差分析见表4。

由表4可知，A因素（酵母添加量）和C因素（发酵温度）对酒精度的影响达到了显著水平，而B因素（初始糖度）则不显著。

表4 基于酒精度的正交试验结果方差分析

基于感官评分的正交试验结果方差分析见表5。

由表5可知，A因素（酵母添加量）和B因素（初始糖度）对感官评分的影响达到了显著水平，而C因素（发酵温度）则不显著。

表5 基于感官评分的正交试验结果方差分析

2.3 验证试验

因正交试验中得出的最佳因素组合A2B2C1未在正交试验表中，为确保最佳因素组合发酵工艺达到最优，对该组合进行验证试验，按照A2B2C1的组合因素重复3次试验取平均值。

验证结果见表6。

由表6可知，验证结果中酒精度平均值为9.6%Vol，感官评分平均值为95.0分，与正交试验表中的所有因素组合相比，酒精度和感官评分都相对更高，说明A2B2C1是甘蔗芭蕉复合果酒发酵工艺的最优组合，即酵母添加量0.5%，初始糖度18%，发酵温度28℃。

3 结论

采用甘蔗汁与芭蕉浆制备复合果酒，通过单因素试验确定了甘蔗汁/芭蕉浆原料配比为3∶1，最佳发酵时间为7 d，并在单因素试验的基础上选取酵母添加量、初始糖度、发酵温度共3个因素进行正交试验，最终确定甘蔗芭蕉复合果酒的最佳发酵工艺条件为酵母添加量0.5%，初始糖度18%，发酵温度28℃。在该发酵工艺条件下制作的复合果酒具有甘蔗的清甜风味及芭蕉独特的果香，滋味醇厚、酒香浓郁、风味协调，酒精度可达9.6%Vol，综合感官评分95.0分。