刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒的研制

张卓睿，孙冰瑶，夏明钰，高慧华，程兴月，杨海龙，姜贵全*

（北华大学 林学院，吉林 吉林 132013）

刺玫果（Rosa davuricaPall.）是蔷薇科蔷薇属野蔷薇种山刺玫的果实，主要分布在我国的东北、华北及内蒙古等地区[1]。刺玫果中含有多糖、黄酮、维生素、三萜、皂苷等多种活性成分[2]，具有抗衰老[3]、抗疲劳[3]、降血脂[4]、消炎[5]等生理功效。目前已报道的关于刺玫果开发利用方面的研究主要包括果汁、果醋、果酒、果茶等刺玫果饮品，以及具有一定药用功效的保健品，如刺玫果萃取物胶囊、刺玫果复合营养品、刺玫果注射液等[6]。山荆子（Malus baccata（L.）Borkh）是蔷薇科苹果属落叶禾木，主要分布于我国内蒙古、东北以及山西等地区[7]。山荆子果实营养价值较高，富含微量元素、萜类、酯类、烯烃类、多酚类等成分[8]，具有降血脂[9]、保肝[10]、抗氧化[11]、抗癌[11]等作用。成熟的山荆子果实可直接食用，但口感偏酸，加上质地软、不利于贮运等特点，因此更适宜将其加工成果脯、蜜饯、果酱、清凉饮料、野荆子果酒[12]、山荆子复合饮料[13]、山荆子果啤[14]等食品。桤叶唐棣（Amelanchier alnifoliaNutt）是蔷薇科唐棣属落叶灌木植物，每100 g桤叶唐棣鲜果中约含88 mg钙，也被称为高钙唐棣[15]。桤叶唐棣果实中富含多糖、花青素、酚酸、绿原酸等多种活性成分[16]，具有降血糖[17]、抗炎[18]、抗氧化[19]等功效。目前桤叶唐棣果实深加工的研究主要包括高钙果酱[20]、米酒[21]、果酒[22]、果醋[23]等。虽然现在已有刺玫果、山荆子和桤叶唐棣为单一原料酿造果酒的相关报道[6，12，22]，但还鲜见将三者复合开发果酒的研究，而将三者复配，不仅可以增加果酒中钙、花青素等营养成分的含量，还可以丰富果酒的感官品质，使其兼具桤叶唐棣鲜艳的色泽、刺玫果清甜的香气和山荆子清爽的口感。因此，本研究以刺玫果、山荆子和桤叶唐棣为原料，混合发酵制备刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒，并通过单因素试验和响应面试验优化刺玫果-山荆子-桤叶唐棣复合果酒的发酵工艺条件，研发一种钙含量高、营养丰富的新型复合果酒，不仅可以满足人们对健康饮食的需求，还能为三种水果的开发利用提供新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

桤叶唐棣、山荆子：采于吉林市北华大学二道试验基地；刺玫果：市售。桤叶唐棣、山荆子、刺玫果均在-20 ℃条件下贮藏。

1.1.2 试剂

RW果酒专用酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；蔗糖（食品级）：市售；钙标准品（质量浓度100 μg/mL）：北京有色金属研究总院；乙酸、氢氧化钠、盐酸、乙酸钠（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SPX-2500S-Ⅱ型生化培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；精密酒精计（精度0.1）：河间市振岩仪器仪表厂；311WCN破壁料理机：博西家用电器（中国）有限公司；AA-7000原子吸收分光光度计：岛津企业管理（中国）有限公司；JH722S型可见分光光度计：上海菁华仪器有限公司；JC523A分析天平：北京金科利达电子科技有限公司；pHS-3C型pH计：北京京海佳业科贸有限公司；WYT-G型手持糖度计：成都豪创光电仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒加工工艺流程及操

作要点

操作要点：

刺玫果的预处理：挑选无病虫害、无霉烂的刺玫果，冲洗干净、沥去水分后，去除刺玫果内部的毛刺和果核。

山荆子和桤叶唐棣的预处理：除去有虫蛀和腐烂的坏果，将山荆子、桤叶唐棣果实冲洗干净，沥去水分，去核。

混合、破碎：将预处理后的刺玫果、山荆子和桤叶唐棣按质量比1∶1∶1混合，在破壁料理机中充分破碎并搅拌均匀，混合果浆的糖度为8.6°Bx，总酸为5.71 g/L，pH为3.65。

成分调整、灭菌：按照果浆总量20%添加蔗糖至混合果浆中，搅匀；同时，为了在发酵初始阶段能较好的抑制杂菌生长，按果浆总量0.03%加入焦亚硫酸钾，并在65 ℃杀菌30 min[22，24]。

发酵：将活化好的果酒酵母按0.07%接种量接种到杀菌后的刺玫果、山荆子和桤叶唐棣混合果浆中，充分搅拌，在25 ℃条件下发酵13 d，每隔24 h检测发酵液糖度，当糖度降至6%以下时，停止发酵。

酒渣分离、澄清：将发酵液用200目滤布过滤，滤出的酒液按0.5 g/L的质量浓度添加壳聚糖，在4 ℃条件下冷藏72 h后，1 000 r/min离心10 min[24]，即得刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒成品。

1.3.2 复合果酒发酵工艺优化单因素试验

分别考察刺玫果、山荆子、桤叶唐棣质量比（1∶1∶1、2∶1∶1、1∶2∶1、1∶1∶2），蔗糖添加量（13%、15%、17%、19%、21%），酵母接种量（0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%）[22，24-25]，发酵温度（16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃、28 ℃）和发酵时间（8 d、10 d、12 d、14 d、16 d）对复合果酒品质的影响。

1.3.3 复合果酒发酵工艺优化响应面试验

在单因素的基础上，以蔗糖添加量（A），发酵温度（B）和发酵时间（C）为自变量，以酒精度（Y）为响应值，进行3因素3水平的响应面试验设计，响应面试验因素与水平见表1。

表1 发酵工艺优化响应面试验设计因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation process optimization

1.3.4 分析检测

酒精度、总酸测定：分别采用国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的酒精计法和电位滴定法[26]；钙含量测定：采用国标GB/T 5009.92—2016《食品中钙的测定》中的原子吸收分光光度法[27]；花青素含量测定：依据pH示差法[28]；糖度测定：采用手持糖度仪；pH值测定：采用pH计。

依据刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒的特点，设定感官评分标准见表2。参照国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的感官检验要求，请10位专业人员根据评分标准从外观、香气、口感几个方面对复合果酒进行打分，满分100分。

表2 复合果酒感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standards of compound fruit wine

1.3.5 数据处理

单因素试验结果平行测定3次，使用Excel 2010进行处理，以“平均值±标准差”表示；响应面试验结果利用Design-Expert 8.0.6软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 发酵工艺优化单因素试验

2.1.1 刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比的确定

固定蔗糖添加量17%，酵母接种量0.07%，发酵温度22℃，发酵时间为10 d，考察刺玫果、山荆子和桤叶唐棣不同质量比对复合果酒品质的影响，结果见表3。

表3 刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比对复合果酒品质的影响Table 3 Effect of mass ratio of Rosa davurica, Malus baccata and Amelanchier alnifolia on the quality of compound fruit wine

由表3可知，刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比为2∶1∶1时，复合果酒酒精度最高，为（9.80±0.27）%vol，有明显的清甜香气，酸甜适中，感官评分最高，为（73.90±1.08）分，但酒体颜色偏淡，钙离子含量和花青素含量偏低；刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比为1∶2∶1时，复合果酒酸味重，有苦涩感，颜色淡，感官评分及酒精度最低，分别为（62.30±0.22）分、（8.70±0.14）%vol，钙离子含量和花青素含量均较低；刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比为1∶1∶2时，复合果酒中钙离子含量和花青素含量高，分别为（55.08±0.25）mg/100 mL和（71.54±0.79）mg/100 mL，但香气及口感均稍逊色于刺玫果添加量较高时的复合果酒；整体而言，刺玫果、山荆子和桤叶唐棣的质量比为1∶1∶1时，复合果酒的各项指标均处于较佳状态，酒精度为（9.5±0.23）%vol，感官评分为（72.5±0.51）分，钙离子含量为（47.86±0.21）mg/100 mL，花青素含量为（60.79±0.36）mg/100 mL，残糖量为（3.97±0.09）°Bx，总酸含量为（6.19±0.23）g/L。因此，确定刺玫果、山荆子和桤叶唐棣的最适质量比为1∶1∶1。

2.1.2 蔗糖添加量的确定

固定刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比1∶1∶1，酵母接种量0.07%，发酵温度22 ℃，发酵时间为10 d，考察不同蔗糖添加量对复合果酒品质的影响，结果见表4。

表4 蔗糖添加量对复合果酒品质的影响Table 4 Effect of sugar addition on the quality of compound fruit wine

蔗糖是果酒酵母的发酵底物，理论上提高其含量可以增加果酒的酒精度，但蔗糖含量过高，又会导致发酵液中渗透压增大，抑制酵母的活性，不利于发酵。由表4可知，蔗糖添加量为19%时，复合果酒的酒精度最高，为（10.10±0.21）%vol，此时果酒中的感官评分及花青素含量都达到最大值，分别为（74.20±0.64）分和（63.29±0.31）mg/100 mL；另外，在蔗糖添加量的考察水平范围内，复合果酒中钙离子质量浓度变化量≤2.8 mg/100 mL，且无明显规律，可以认为蔗糖添加量对刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒中的钙离子含量无相关性影响。因此，确定蔗糖最适添加量为19%，此条件下复合果酒的残糖量为（4.27±0.17）°Bx，总酸含量为（6.29±0.18）g/L。

2.1.3 酵母接种量的确定

固定刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比1∶1∶1，蔗糖添加量19%，发酵温度22 ℃，发酵时间为10 d，考察不同酵母接种量对复合果酒品质的影响，结果见表5。

表5 酵母接种量对复合果酒品质的影响Table 5 Effect of yeast inoculum on the quality of compound fruit wine

随着果酒酵母添加量的增加，底物中的糖分逐渐被充分发酵分解，果酒酒精度不断提高。由表5可知，酵母添加量从0.03%增加到0.07%，酒精度由（7.30±0.34）%vol提升到（10.20±0.21）%vol，之后继续提高酵母添加量，酒精度、花青素含量和钙离子含量皆呈下降趋势，分析其原因可能是发酵过程中，过多的菌种使糖分等营养物质都用于微生物的生长繁殖，反而不利于酒精的生成和营养成分的浸出。酵母添加量为0.09%时，复合果酒因后味略带涩味而口感更丰富，感官评分最高，为（74.10±1.08）分，但花青素含量和钙离子含量比酵母添加量0.07%时稍偏低。因此，确定果酒酵母最适添加量为0.07%，此条件下复合果酒的残糖量为（4.10±0.16）°Bx，总酸含量为（6.31±0.15）g/L。

2.1.4 发酵温度的确定

固定刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比1∶1∶1，蔗糖添加量19%，酵母接种量0.07%，发酵时间为10 d，考察不同发酵温度对复合果酒品质的影响，结果见表6。

表6 发酵温度对复合果酒品质的影响Table 6 Effect of fermentation temperature on the quality of compound fruit wine

由表6可知，随着发酵温度由16 ℃升高到28 ℃，复合果酒的酒精度逐渐增大，发酵温度为25 ℃时，酒精度为（10.90±0.32）%vol，但发酵温度＞25 ℃以后，酒精度增加幅度趋于平缓；发酵温度在16～28 ℃范围内，低温发酵所得果酒口感偏甜，更类似于酒精饮料，而高温发酵的果酒有明显的苦涩味，且果香较淡，整体而言，发酵温度为25 ℃时的复合果酒果味和酒香协调，口感清爽，后味甘甜，感官评分最高，为（77.40±0.35）分，而此时酒液中的钙离子含量和花青素含量也较高，分别为（52.46±0.88）mg/100 mL、（65.25±0.45）mg/100 mL。因此，确定最适发酵温度为25 ℃，此条件下复合果酒的残糖量为（2.90±0.28）°Bx，总酸含量为（6.76±0.23）g/L。

2.1.5 发酵时间的确定

固定刺玫果、山荆子和桤叶唐棣质量比1∶1∶1，蔗糖添加量19%，酵母接种量0.07%，发酵温度为25 ℃，考察不同发酵时间对复合果酒品质的影响，结果见表7。

表7 发酵时间对复合果酒品质的影响Table 7 Effect of fermentation time on the quality of compound fruit wine

由表7可知，在刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒发酵过程中，前12 d是生成酒精的旺盛时期，酒精度急剧增加，发酵时间为12 d时，感官评分、花青素含量、钙离子含量最高，分别为（82.10±0.37）分、（65.77±0.33）mg/100 mL、（52.97±0.45）mg/100 mL，复合果酒酒精度达到（11.8±0.82）%vol。发酵时间＞12 d之后，酒精度增加幅度变缓，感官评分、花青素含量和钙离子含量均呈下降趋势。因此，确定适宜发酵时间为12 d，此条件下复合果酒残糖量为（2.00±0.24）°Bx，总酸含量为（6.91±0.22）g/L。

2.2 发酵工艺优化响应面试验

2.2.1 响应面试验结果及方差分析

单因素试验基础上，以蔗糖添加量（A），发酵温度（B）和发酵时间（C）为自变量，酒精度（Y）为响应值，利用响应面试验优化刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒发酵工艺条件，响应面试验结果见表8，方差分析结果见表9。

表8 发酵工艺优化响应面试验设计及结果Table 8 Design and results of response surface experiments for fermentation process optimization

表9 回归模型方差分析Table 9 Variance analysis of regression model

利用Design-Expert 8.0.6软件对表8结果进行回归拟合，得到刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒的酒精度（Y）对蔗糖添加量（A），发酵温度（B）和发酵时间（C）的二次多项回归方程为：

由表9可知，所得回归模型差异极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P=0.232 1＞0.05），说明试验结果受到的干扰极小，用回归方程替代真实点对结果进行分析在统计学上是有意义的；决定系数R2=0.990 9，调整决定系数R2adj=0.979 1，预测决定系数R2pre=0.903 8，说明方程的可信度和拟合度均较高[29]，可利用该模型分析和预测刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒的发酵工艺条件。由P值可知，一次项A、B，交互项AB、BC，二次项A2、B2、C2对结果影响极显著（P＜0.01），一次项C，交互项AC对结果影响显著（P＜0.05）。由F值可知，3个因素对复合果酒酒精度影响顺序为蔗糖添加量（A）＞发酵温度（B）＞发酵时间（C）。

2.2.2 响应面交互作用分析

蔗糖添加量（A），发酵温度（B）和发酵时间（C）交互作用对酒精度影响的响应面及等高线见图1。

图1 各因素间交互作用对复合果酒酒精度影响的响应曲面及等高线Fig.1 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between various factors on the alcohol content of compound fruit wine

由图1可知，各因素交互作用的响应值Y都出现了极大值，说明各因素设计的水平范围合理，能反映各因素间交互作用对复合果酒酒精度的影响趋势。其中蔗糖添加量（A）和发酵温度（B）交互作用的响应曲面、发酵温度（B）和发酵时间（C）交互作用的响应曲面很陡峭，等高线呈椭圆形，说明AB、BC交互作用对复合果酒酒精度有极显著影响（P＜0.01）；蔗糖添加量（A）与发酵时间（C）交互作用的响应面曲线比较陡峭，说明AC交互作用对酒精度的影响显著（P＜0.05）。这与回归模型方差分析结果一致。

2.2.3 响应面模型验证试验

Design-Expert 8.0.6软件分析得出的刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒最佳发酵工艺条件为蔗糖添加量20.36%，发酵温度24.62 ℃，发酵时间12.53 d，在此条件下酒精度预测值为12.3%vol。为方便实际操作，将发酵工艺参数修正为蔗糖添加量20%，发酵温度25 ℃，发酵时间13 d，在此优化发酵工艺条件下进行3次平行验证试验，得到复合果酒酒精度实际值为（12.2±0.23）%vol，实际值与预测值相差不大，表明建立的数学模型可行。

2.3.4 刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒品质指标测定

在最佳发酵工艺条件下，刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒澄清透明，颜色为石榴红色，富有光泽，无悬浮物及沉淀，感官评分为（81.70±0.46）分，酒精度为（12.2±0.23）%vol，花青素含量为（65.39±0.14）mg/100mL，钙离子含量为（54.15±0.23）mg/100 mL，残糖量为（1.62±0.33）°Bx，总酸含量为（5.90±0.56）g/L，致病菌（沙门氏菌、金黄色葡萄球菌）未检出，菌落总数≤30CFU/mL，大肠菌群数≤2 MPN/100 mL，符合GB 2758—2012《食品安全国家标准发酵酒及其配制酒》中相关要求[30]。

3 结论

本研究通过单因素试验及响应面试验确定刺玫果山荆子桤叶唐棣复合果酒的最佳发酵工艺条件为刺玫果、山荆子和桤叶唐棣的质量比为1∶1∶1，果酒酵母添加量为0.07%，蔗糖添加量20%，发酵温度25 ℃，发酵时间13 d。在此条件下，复合果酒酒精度为（12.2±0.23）%vol，花青素含量为（65.39±0.14）mg/100 mL，钙离子含量为（54.15±0.23）mg/100 mL，感官评分为（81.70±0.46）分，酒体呈石榴红色，澄清透明，气味清晰，口味醇厚，理化指标和微生物指标符合相关标准。