CRITIC权重法优化肉苁蓉葡萄酒酿造工艺研究

倪志婧, 王 薇,2, 马文平, 宋长冰, 马海军, 魏兆军,2

(1.北方民族大学 生物科学与工程学院,宁夏 银川 750021; 2.合肥工业大学 食品与生物工程学院,安徽 合肥 230601)

肉苁蓉(Cistanchedeserticola)属列当科多年生草本寄生植物,已有上千年的药用历史。传统医学认为,肉苁蓉具有润肠通便、益肾壮阳等功效[1]。现代药理学研究表明肉苁蓉主要功能成分有多糖、黄酮和多酚类、苯乙醇苷类、环烯醚萜类及其苷类等化合物[2],具有抗不良刺激、抗氧化、抗衰老、抗肝纤维化、抗疲劳等功能[3]。目前关于肉苁蓉的研究主要集中在肉苁蓉栽培、功能成分分析、药理作用及其机理、临床应用、膳食补充等方面,在肉苁蓉加工方面仍集中在发挥其药用价值，采用传统炮制方法加以辅料炮制药酒或作为中药原料,作为食品原料进行深加工开发利用的较少。

葡萄酒是一种国际饮品,因其具有很高的营养保健功能而备受人们欢迎,宁夏贺兰山东麓因其独特风土条件成为中国葡萄酒第一产区并享誉世界,打造葡萄酒产业核心竞争力主要从优良品种栽培管理和先进酿造工艺2个方面提升葡萄酒品质和风格,还需要开发具有地域特色的葡萄酒创新性产品,解决葡萄酒品种和产品单一的问题。

肉苁蓉葡萄酒是以赤霞珠葡萄和肉苁蓉粉为原料酿制的一种集药效和口味为一体的保健型葡萄酒，不仅可以较大程度地保持和释放肉苁蓉原料的风味和生物活性成分,使得营养成分和生理活性物质等更易于吸收,而且产品风味独特、多样,酒精度低,符合国内外饮料向天然、健康、保健方向发展的趋势,具有很大的发展空间和市场潜力,是特色葡萄酒加工趋势之一。肉苁蓉的添加不仅可以提高葡萄酒的保健作用,丰富葡萄酒产品种类,解决肉苁蓉深加工和特色葡萄酒产品研发中的问题,对推动葡萄酒产业和肉苁蓉种植业发展都有积极作用。

1 材料与方法

1.1 实验材料

葡萄品种为赤霞珠(宁夏贺兰山东麓葡萄产区园艺所酿酒葡萄基地);肉苁蓉购于内蒙古阿拉善左旗药材市场。

1.2 发酵工艺流程

肉苁蓉葡萄酒酿造工艺流程如图1所示。

图1 肉苁蓉葡萄酒酿造工艺流程图

1.3 操作要点

(1) 原料制备。将葡萄除梗破碎放进发酵罐,肉苁蓉磨成粉状,按照正交试验设计在葡萄汁中加入肉苁蓉粉,同时加入二氧化硫。

(2) 酵母活化及添加。配制2%葡萄糖,按1∶10的比例加入酵母,37 ℃水浴中复水活化30 min[4]。

(3) 控温发酵。按照正交试验设计控制发酵时间和发酵温度,每天早晚压帽1次,使得果皮、肉苁蓉与葡萄汁充分地接触使有效成分浸出,发酵过程中监测温度、比重、pH值等指标。

(4) 后发酵。主发酵完成后,压榨分离进行后发酵,后发酵结束后检测各项指标。

1.4 试验设计

根据对肉苁蓉添加量、酵母添加量、二氧化硫添加量以及发酵时间的控制,做三水平四因素的正交试验,正交试验因素水平见表1所列,正交试验设计见表2所列。

表1 正交实验发酵条件的因素水平

表2 正交试验设计

1.5 实验方法

葡萄酒品质指标测定参考品质成分的测定依据为文献[5]的葡萄酒、果酒指标;还原糖采用斐林试剂法;酒精度采用密度计蒸馏法;pH值采用pH计法;总酸采用氢氧化钠溶液滴定法;游离二氧化硫采用蒸馏滴定法;花色苷采用pH示差法;单宁采用福林丹尼斯试剂法;维生素C采用2,6-二氯靛酚法[6];柔顺指数=酒精度-(ρ(总酸)+ρ(单宁))[7]。

2 实验结果与分析

2.1 CRITIC权重法的确立

2.2 酒品指标之间的相关性

苁蓉葡萄酒各指标之间的相关性见表3所列,从表3可以看出,pH值与还原糖质量浓度之间呈现出相关关系显著性,相关系数为-0.742,说明pH值与还原糖质量浓度之间有负相关关系;总酸与VC质量浓度之间呈现出相关关系显著性,相关系数为-0.747,说明总酸与VC质量浓度之间有负相关关系;同时,酒精度、还原糖质量浓度、单宁质量浓度、游离SO2质量浓度、VC质量浓度、花色苷质量浓度之间没有呈现显著性,相关系数接近于0,说明6个指标之间没有相关关系。

表3 苁蓉葡萄酒各指标之间的相关性

2.3 肉苁蓉葡萄酒品质考察指标权重

表4中,CRITIC权重以评价指标的变异性和评价指标间的冲突性作为标准进行计算;指标变异性使用标准差进行衡量,标准差越大则权重越大;冲突性使用指标之间的相关系数进行衡量,指标之间相关性越强则冲突性较低,权重越小;信息量计算方式为指标变异性与冲突性指标之间的乘积;最终权重由信息量进行归一化计算得到。

表4 肉苁蓉葡萄酒品质考察指标权重

采用CRITIC权重法根据权重进行归一化计算得到综合评分,见表5所列。根据综合评分可知,正交试验综合得分最高为61.06,结果表明肉苁蓉葡萄酒最佳工艺为:肉苁蓉添加量5 g/kg,酵母添加量为50 mg/kg,二氧化硫添加量为70 mg/L,发酵时间为8 d。得到的肉苁蓉葡萄酒pH值为3.9,总酸质量浓度为6.2 g/L,酒精度15.8%,还原糖质量浓度为2.7 g/L,单宁质量浓度为179.5 mg/L,VC质量浓度为0.021 g/L,花色苷质量浓度为414.0 mg/L,游离SO2质量浓度为0.010 g/L。

表5 肉苁蓉葡萄酒品质指数及CRITIC综合得分

2.4 正交试验分析

采用柔顺指数来评价红葡萄酒的柔顺度和协调性,当柔顺指数大于7时,葡萄酒口感则细腻、绵长而丰满,正交试验结果见表6所列。

从表6可以看出，直观分析因素主次关系为D>C>B>A,即发酵时间的变异性最大,对发酵结果的影响最大,苁蓉添加量对变异最小,对于结果影响较小。从柔顺指数可以看出,9个处理工艺柔顺指数均大于7,其中第2、3、4工艺柔顺指数最大,最佳工艺为肉苁蓉添加5 g/kg,酵母菌添加50 mg/kg,二氧化硫添加70 mg/L,发酵时间为8 d。

表6 正交试验结果

3 结 论

本研究基于正交试验设计方法处理组合少、分析效率较高,采用预实验对试验处理水平进行了矫正后,再进行正交试验,有效降低了试验误差。

本文采用CRITIC权重法[8],其权重主要依赖于数据样本和实际指标属性,虽然不能体现评判者对于指标属性的了解,但基于先前设定指标数值大小与品质线性关系,使指标正向化、负向化和区间化,并对指标数据进行归一化,消除量纲差异,能够较好地、客观地评价酒品优劣。

本实验选择葡萄酒品质相关的基础指标还原糖、总酸、pH值、酒精度、单宁质量浓度、游离SO2质量浓度、VC质量浓度、花色苷质量浓度8个指标作为评价指标体系,这些指标均为影响酒品特性的主要指标,各个指标的值经过无量钢化、区间化处理后,通过客观赋值法得出,第3条工艺为最佳工艺,即苁蓉添加量为5 g/kg,酵母添加量为50 mg/kg,二氧化硫添加量为70 mg/L,发酵时间为8 d。

第3条工艺中,苁蓉添加量最小,表明苁蓉添加量越多,可能会引起酒品指标变异性和冲突性变小,进而导致用量增加而酒品并未变化的结果;酵母和二氧化硫添加量较大,表明两者添加量越大,对于发酵后各个指标的变异性均有较大的影响;发酵时间越长,对于酒品指标体系构成的柔顺指数影响越大。

通过柔顺指数分析发现,酒品较好工艺为第2、3、4条,柔顺指数均在9.5左右,由于第4条工艺苁蓉用量增加1倍,但柔顺指数并未显著增加,而在客观评价中第3条工艺综合得分高于第2条和第4条工艺。

因此CRITIC权重法和柔顺指数法得到较为一致的结果,即第3条酿造工艺最佳,可在生产中推广应用。