發(fā)酵型苦水玫瑰花醬的制作工藝參數(shù)優(yōu)化

張冰晶，蔣玉梅*，米 蘭，李霽欣，梁 楷

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

玫瑰（Rosa rugosaThunb）系薔薇科薔薇屬灌木叢生植物，可供人觀賞、美化環(huán)境、食用，具有改善膚質(zhì)，促進(jìn)血液循環(huán)，和血散瘀，理氣解郁，治療肝胃氣痛、吐血、咯血、月經(jīng)不調(diào)、乳腺疾病、腫毒等效果[1]。現(xiàn)代藥理學(xué)分析表明，玫瑰花中含有揮發(fā)油、酚類、苯乙醇、有機(jī)酸、紅色素、黃色素、蠟質(zhì)、胡蘿卜素等具有較強(qiáng)抗氧化活性和自由基清除能力的物質(zhì)[2-5]。玫瑰提取物對(duì)艾滋病、白血病有明顯的抗病毒作用[6]。甘肅苦水玫瑰以花色鮮艷、香氣濃郁、出油率高、油質(zhì)上佳而聞名，目前對(duì)其的加工主要集中在玫瑰精油、干制玫瑰花蕾、玫瑰飲料等，產(chǎn)品類型較為單一，多樣化深加工產(chǎn)品開發(fā)不足[7]。本試驗(yàn)針對(duì)苦水玫瑰的可食性及保健功效，以苦水玫瑰鮮花為原料，分析糖酸配比及發(fā)酵時(shí)間、溫度等因素對(duì)發(fā)酵型玫瑰花醬的品質(zhì)影響，采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)進(jìn)行加工工藝參數(shù)優(yōu)化。以期為有效提高苦水玫瑰生產(chǎn)的附加值提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗(yàn)原料

苦水玫瑰鮮花：于上午10點(diǎn)前采于甘肅省永登縣苦水鎮(zhèn)上新村，于當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，真空包裝，冷凍保存。

1.1.2 試驗(yàn)試劑

偏重亞硫酸鈉：煙臺(tái)市雙雙化工有限公司；醋酸鋅、氯化銨、氨水：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；乙二胺四乙酸二鈉（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；鉻黑T：天津基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司；甲醛：天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉：天津市大陸化學(xué)試劑廠；白砂糖、檸檬酸：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-S恒溫水浴鍋：金壇市恒豐儀器制造有限公司；PHS-3C型pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；GZXGF101-Ⅱ電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、FA2204B電子天平：上海躍平科學(xué)儀器有限公司；220V-AV萬(wàn)用電爐：北京科偉永興儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 單因素試驗(yàn)

原料玫瑰花去凈花托及其他異物，花瓣含水量80%，以玫瑰干花質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，以糖花比、酸花比、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度為因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

糖花比的確定：玫瑰干花100 g（實(shí)際玫瑰花用量500 g）、檸檬酸添加量1 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發(fā)酵時(shí)間30 d、發(fā)酵溫度30 ℃，分別按照糖花比例為0.5∶1、0.8∶1、1.1∶1、1.4∶1、1.7∶1進(jìn)行白砂糖的添加，以發(fā)酵后產(chǎn)品的理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)確定糖花比。

酸花比的確定：玫瑰干花100 g、白砂糖添加量110 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發(fā)酵時(shí)間30 d、發(fā)酵溫度30 ℃，分別按照酸花比例為0.004∶1、0.007∶1、0.010∶1、0.013∶1、0.016∶1進(jìn)行檸檬酸的添加，以發(fā)酵后產(chǎn)品的理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)確定酸花比。

發(fā)酵時(shí)間的確定：玫瑰干花100 g、白砂糖添加量110 g、檸檬酸添加量1 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發(fā)酵溫度30 ℃，設(shè)置發(fā)酵時(shí)間分別為24 d、27 d、30 d、33 d、36 d，以發(fā)酵后產(chǎn)品的理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)確定發(fā)酵時(shí)間。

發(fā)酵溫度的確定：玫瑰干花100 g，白砂糖添加量110 g、檸檬酸添加量1 g、偏重亞硫酸鈉0.05 g、發(fā)酵時(shí)間30 d，設(shè)置發(fā)酵溫度分別為26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃，以發(fā)酵后產(chǎn)品的理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)確定發(fā)酵溫度。

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)

以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，將糖花比、酸花比、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度4個(gè)因素作為自變量，感官得分為應(yīng)變量，進(jìn)行Box-Behnken組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共29個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)做3個(gè)平行，取其平均值。因素水平編碼設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 中心旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)因素水平編碼Table 1 Factors and levels of central composite rotatable design

理化指標(biāo)和感官指標(biāo)分析：產(chǎn)品的單寧含量、酒精含量、總糖含量、總酸含量和總氨基酸含量的理化指標(biāo)測(cè)定分別采用EDTA絡(luò)合滴定法[8]，密度瓶法（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》），斐林試劑熱滴定法（GB/T 15038—2006），電位滴定法和電位滴定法[9]進(jìn)行。

感官試驗(yàn)采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判法[10-13]。以發(fā)酵型玫瑰花醬的色澤、風(fēng)味、口感、典型性為指標(biāo)，滿分100分，由8名評(píng)鑒人員組成的評(píng)鑒小組進(jìn)行感官綜合評(píng)分。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考表2。

表2 玫瑰花醬感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of rose jam

微生物指標(biāo)：菌落總數(shù)測(cè)定按照GB 4789.2—2010《菌落總數(shù)測(cè)定》的方法；大腸菌群測(cè)定按照GB 4789.3—2010《大腸菌群計(jì)數(shù)》的方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 糖花比例的優(yōu)化

圖1 不同初始糖花比例玫瑰花醬理化指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.1 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different initial sugar-rose ratio

優(yōu)化糖花比例發(fā)酵玫瑰花醬理化指標(biāo)分析（圖1）顯示，隨著糖花比例的升高，總酸、總氨基酸、單寧含量呈現(xiàn)先下降后緩慢上升的趨勢(shì)，糖花比為0.5∶1時(shí)產(chǎn)品中總酸、總氨基酸、單寧含量最高?？偺请S糖花比例的升高總體呈上升趨勢(shì)，糖花比為1.7∶1時(shí)最高；酒精含量隨糖花比例的升高呈先升高后下降趨勢(shì)，糖花比為1.4∶1時(shí)產(chǎn)品酒精含量達(dá)最高。在糖花比為0.5∶1～0.8∶1時(shí)，白砂糖比例較低，發(fā)酵速度快，但酵母菌能利用的糖分有限，發(fā)酵度低，產(chǎn)品單寧比例較高，酒精度較低，容易受雜菌污染。糖花比為1.7∶1時(shí)，白砂糖比例高，但產(chǎn)品酒精含量卻較糖花比1.4∶1時(shí)的產(chǎn)品低，這可能是因?yàn)檫^多的白砂糖會(huì)阻遏乙醇產(chǎn)生途徑中的乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH）Ⅱ和ADHⅢ酶活而抑制發(fā)酵，同時(shí)還會(huì)造成高滲透壓和低水分活性從而抑制酵母的生長(zhǎng)[14-17]。使得發(fā)酵速度緩慢，發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。而糖花比為1.1∶1～1.4∶1時(shí)，糖度適宜，酵母菌代謝活動(dòng)旺盛，酒精含量適宜。

圖2 不同初始糖花比例玫瑰花醬感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.2 Sensory evaluation of rose jam with different initial sugar-rose ratio

糖花比對(duì)感官評(píng)分影響結(jié)果（圖2）顯示，隨著糖花比例的升高，感官綜合得分呈現(xiàn)先上升后下降，隨后又緩慢上升的趨勢(shì)。當(dāng)糖花比為1.1∶1時(shí)，其感官綜合得分最高，為73分。當(dāng)糖花比為0.5∶1～0.8∶1時(shí)，糖度較低，發(fā)酵不充分，原料原有的苦澀的單寧口感未能得到充分調(diào)和；而糖花比為1.4∶1～1.7∶1時(shí)，糖度較高，不僅抑制雜菌的生長(zhǎng)，也影響了酵母的生長(zhǎng)繁殖，發(fā)酵緩慢，糖分利用不完全，滋味偏甜，影響了玫瑰花香，結(jié)合理化指標(biāo)分析試驗(yàn)選擇1.1∶1的糖花比例添加，此時(shí)玫瑰花醬氨基酸和酒精含量較高，單寧含量較低，達(dá)到最好的感官表現(xiàn)。

2.1.2 酸花比例的優(yōu)化

圖3 不同初始酸花比例玫瑰花醬理化指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different initial acid-rose ratio

酸花比優(yōu)化產(chǎn)品理化指標(biāo)（圖3）分析顯示，隨著酸花比的升高，總糖含量呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)；總酸、氨基酸含量緩慢升高；單寧、酒精含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。造成這一趨勢(shì)可能原因是酸花比為0.004∶1～0.007∶1時(shí)，發(fā)酵體系中總酸含量偏低則易染雜菌，影響了酵母的正常發(fā)酵。酸花比例為0.016∶1時(shí)，總酸含量過高則會(huì)產(chǎn)生較多的揮發(fā)酸，從而抑制細(xì)胞中的乙醇脫氫酶，使產(chǎn)酒精量減少。因此試驗(yàn)發(fā)酵過程的總酸比例應(yīng)該控制在0.007∶1～0.010∶1。

酸花比例對(duì)感官評(píng)分影響結(jié)果（圖4）顯示，隨著酸花比例的升高，感官綜合得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)酸花比例為0.013∶1時(shí)，其感官綜合得分最高，為75分。酸度過高，刺激感強(qiáng)，香氣不突出，影響了花醬的風(fēng)味。而酸度過低，發(fā)酵體系由于受到雜菌的污染，花醬香氣有雜味，不純正。且變色現(xiàn)象較嚴(yán)重。結(jié)合其理化指標(biāo)分析結(jié)果試驗(yàn)選擇0.010∶1的酸花比例。

圖4 不同初始酸花比例玫瑰花醬感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.4 Sensory evaluation of rose jam with different initial acid-rose ratio

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化

發(fā)酵時(shí)間優(yōu)化產(chǎn)品理化指標(biāo)分析（圖5）顯示，發(fā)酵型苦水玫瑰醬的各項(xiàng)理化指標(biāo)隨發(fā)酵時(shí)間改變總體變化趨勢(shì)不同，總糖含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)下降，總酸、氨基酸、酒精含量增加，這與XIA Q Y等的研究相符[18]。發(fā)酵過程時(shí)間越長(zhǎng)，酵母轉(zhuǎn)化的糖分越多，發(fā)酵產(chǎn)酸越多，因此產(chǎn)品總糖含量會(huì)隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)下降，總酸含量、酒精含量則上升。

圖5 不同發(fā)酵時(shí)間的玫瑰花醬理化指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.5 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different fermentation time

發(fā)酵時(shí)間對(duì)感官得分影響結(jié)果（圖6）顯示，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，感官得分呈現(xiàn)先升高后下降、后緩慢升高的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為30 d時(shí)，感官得分最高，為75分。發(fā)酵時(shí)間為24 d時(shí)，可能由于發(fā)酵不充分，產(chǎn)品澀味較重，發(fā)酵香不明顯。發(fā)酵時(shí)間為33～36 d時(shí)，發(fā)酵香又掩蓋了玫瑰的風(fēng)味，影響產(chǎn)品典型性。結(jié)合產(chǎn)品理化指標(biāo)試驗(yàn)選擇30 d的發(fā)酵條件，此時(shí)花醬綜合表現(xiàn)佳。

圖6 不同發(fā)酵時(shí)間玫瑰花醬的感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.6 Sensory evaluation of rose jam with different fermentation time

2.1.4 發(fā)酵溫度的優(yōu)化

圖7 不同發(fā)酵溫度的玫瑰花醬理化指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.7 Physicochemical indexes evaluation of rose jam with different fermentation temperature

發(fā)酵溫度優(yōu)化產(chǎn)品理化指標(biāo)分析（圖7）顯示，隨著發(fā)酵溫度的升高，總酸、總氨基酸、單寧含量均有有緩慢升高趨勢(shì)，但變化不明顯；總糖含量則整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)；酒精含量呈現(xiàn)先升高后下降趨勢(shì)。26 ℃時(shí)，樣品中酵母代謝不旺盛，發(fā)酵活力不足，酵母不能充分利用玫瑰花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，酒精含量較低。28～30 ℃產(chǎn)酒精率較高，色澤、口感較為突出。32～34 ℃范圍內(nèi)，發(fā)酵速度快，生成的副產(chǎn)物亦多，產(chǎn)酒精率降低。理化分析顯示產(chǎn)品發(fā)酵溫度在28～32 ℃范圍內(nèi)最為適宜。

感官分析（圖8）顯示，隨著發(fā)酵溫度的升高，感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。發(fā)酵溫度為30℃的產(chǎn)品感官得分最高，為73分。發(fā)酵溫度為32～34 ℃時(shí)，感官得分均＜60分，可能是溫度過高，酵母發(fā)酵速度快，產(chǎn)香不足。發(fā)酵溫度26～28℃時(shí)，酵母產(chǎn)酒精能力不高，發(fā)酵出來(lái)的玫瑰花醬風(fēng)味不理想。結(jié)合產(chǎn)品理化分析結(jié)果試驗(yàn)選擇30℃的發(fā)酵條件。

圖8 不同發(fā)酵溫度玫瑰花醬的感官評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.8 Sensory evaluation of rose jam with different fermentation temperature

2.2 Box-Behnken試驗(yàn)

2.2.1 Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及模型的建立

試驗(yàn)采用Design-Expert8.0.5中的Box-Behnken設(shè)計(jì)選項(xiàng)，發(fā)酵型苦水玫瑰醬工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)擬合所得感官得分的多元二次回歸方程：

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Response surface design and result

表4 感官綜合指標(biāo)回歸方程方差分析Table 4 Variance analysis of regression model for sensory evaluation optimization

感官綜合指標(biāo)回歸方程方差分析（見表4）顯示，感官綜合指標(biāo)模型P＜0.0001，模型顯著；失擬項(xiàng)P=0.0718＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著；決定系數(shù)（R2）為0.985 4，校正系數(shù)（AdjR2）為0.970 7。證明該回歸模型與實(shí)際值擬合較好，可充分體現(xiàn)各變量之間關(guān)系。且該回歸模型一次項(xiàng)、二次項(xiàng)及交互項(xiàng)中的A、C、AB、AC、A2、B2、C2、D2均表現(xiàn)出極顯著水平，B、D、AD、BC、BD則表現(xiàn)出顯著水平。各因素對(duì)發(fā)酵型苦水玫瑰醬的影響依次為發(fā)酵時(shí)間＞糖花比＞發(fā)酵溫度＞酸花比。

2.2.2 交互相對(duì)響應(yīng)值的影響分析

酸花比和發(fā)酵時(shí)間交互相對(duì)響應(yīng)值的影響分析（圖9）顯示，二者存在著協(xié)同作用，即在一定范圍內(nèi)，只有兩者同時(shí)升高才能提高感官綜合得分。當(dāng)二者分別在酸花比0.009～0.013，發(fā)酵時(shí)間29～33 d時(shí)，感官得分有極大值。

發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度交互相對(duì)響應(yīng)值的影響分析（圖10）顯示發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度之間存在協(xié)同作用，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在29～33 d，發(fā)酵溫度在28.3～31.5 ℃時(shí)，感官得分出現(xiàn)極大值。

發(fā)酵時(shí)間和糖花比對(duì)花醬感官交互相對(duì)響應(yīng)值的影響分析（圖11）顯示當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在27～33 d，糖花比在0.8～1.4時(shí)，感官得分出現(xiàn)極大值。

圖9 酸花比和發(fā)酵時(shí)間對(duì)花醬感官綜合得分影響的響應(yīng)曲面及等高線Fig.9 Response surface plot and contour line of interaction between acid-rose ratio and fermentation time on sensory evaluation

圖10 發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度對(duì)花醬感官綜合得分影響的響應(yīng)曲面及等高線Fig.10 Response surface plot and contour line of interaction between fermentation time and temperature on sensory evaluation

圖11 發(fā)酵時(shí)間和糖花比對(duì)花醬感官綜合得分影響的響應(yīng)曲面及等高線Fig.11 Response surface plot and contour line of interaction between a fermentation time and acid-rose ratio on sensory evaluation

通過Design Expert 8.0.6.1求解回歸方程，得到發(fā)酵型苦水玫瑰醬最佳工藝參數(shù)為：糖花比1.24∶1，酸花比0.0109∶1，發(fā)酵時(shí)間28.74 d，發(fā)酵溫度29.98 ℃，感官綜合得分理論值為73.177分。實(shí)際操作條件為糖花比為1.2∶1，酸花比0.011∶1，發(fā)酵時(shí)間29 d，發(fā)酵溫度30 ℃。在此條件下，感官綜合得分為73分。實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間差異不顯著，說明回歸模型擬合較好，可用于優(yōu)化發(fā)酵型苦水玫瑰醬工藝。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)

重復(fù)響應(yīng)面試驗(yàn)得到的最佳工藝條件制作的玫瑰花醬色澤為暗玫瑰紅色，具有天然濃郁的玫瑰花和發(fā)酵香味，酸甜適口，不結(jié)晶，不流湯，具有良好的典型性。測(cè)其理化指標(biāo)分別為總糖5.23%，總酸0.49%，氨基酸0.15%，單寧1.12%，乙醇5.62%vol。產(chǎn)品微生物檢測(cè)顯示符GB/T 22747—2008《果醬》標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

甘肅苦水玫瑰為原料加工優(yōu)化發(fā)酵型玫瑰花醬工藝參數(shù)，Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)擬合所得感官綜合得分的多元二次回歸方程Y=76.90+3.47A-0.34B+3.84C-1.53D+3.75AB+4.88AC-2.53AD-2.91BC+1.50BD-0.94CD-10.09A2-4.47B2-5.22C2-5.22D2?；貧w模型與實(shí)際值擬合較好，可充分體現(xiàn)各變量之間關(guān)系。各因素對(duì)發(fā)酵型苦水玫瑰醬的影響依次為發(fā)酵時(shí)間＞糖花比＞發(fā)酵溫度＞酸花比。驗(yàn)證得到的發(fā)酵型苦水玫瑰最佳工藝參數(shù)，糖花比1.2∶1，酸花比0.011∶1，發(fā)酵時(shí)間29 d，發(fā)酵溫度30 ℃，驗(yàn)證試驗(yàn)證明在此條件下，發(fā)酵的玫瑰花醬感官得分為73分。產(chǎn)品理化指標(biāo)分別為總糖5.23%，總酸0.49%，氨基酸0.15%，單寧1.12%，乙醇5.62%vol。

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