半干型菠蘿果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

鐘姝霞，李　覓，鄧　杰，羅惠波，衛(wèi)春會(huì)*，萬(wàn)世旅，謝　軍，劉嘉蕙，鄒　琴（四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院，釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川自貢643000）

半干型菠蘿果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

鐘姝霞，李覓，鄧杰，羅惠波，衛(wèi)春會(huì)*，萬(wàn)世旅，謝軍，劉嘉蕙，鄒琴
（四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院，釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川自貢643000）

以菠蘿為原料發(fā)酵生產(chǎn)半干型菠蘿果酒。通過(guò)單因素試驗(yàn)考察了不同的初始糖度、酵母接種量、發(fā)酵液pH值及發(fā)酵時(shí)間對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件，通過(guò)驗(yàn)證得出最佳工藝條件：初始糖度為22%，初始pH值為4.0，接種量為9%，發(fā)酵時(shí)間為8 d，發(fā)酵溫度控制在25～29℃。菠蘿酒中檢測(cè)分析出18種香味成分，其中酯類6種、醇類5種、烷類4種，酚類1種，喹啉類1種，呋喃類1種。在此最佳工藝下釀制而成的菠蘿果酒酒精度達(dá)14%vol，含糖量7.4 g/L，成品酒澄清透亮，酒體豐滿，口感醇厚，酸甜適中，具有濃郁的菠蘿果香和獨(dú)特的酒香。

菠蘿；半干型；果酒；發(fā)酵工藝

菠蘿（Ananas conous［L.］Merr.）屬單子葉植物鳳梨科（Bromeliaceae）風(fēng)梨屬（Ananas）的一種重要的多年生草本果樹，它具有食用和栽培價(jià)值［1］，其維生素C含量是蘋果的5倍，并含有豐富的果糖、葡萄糖、氨基酸、及多種維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可廣泛用于果酒釀制，果膠提取，膳食纖維制備等多種產(chǎn)品加工。菠蘿中的“菠蘿朊酶”能分解蛋白質(zhì)，幫助消化，消除炎癥和水腫，能夠促進(jìn)血循環(huán)等［2］。此外，菠蘿中所含的糖、酶有一定的利尿作用，對(duì)腎炎和高血壓者有益，對(duì)支氣管炎也有輔助療效［3］。我國(guó)雖然是世界水果大國(guó)，但限于倉(cāng)儲(chǔ)能力，儲(chǔ)藏量只有總產(chǎn)量的20%，果汁、果酒等加工制品也只占水果總產(chǎn)量的10%左右。因此對(duì)于我國(guó)水果產(chǎn)業(yè)，開發(fā)加工水果產(chǎn)品是消化水果的最好出路，潛力巨大［4］。

新鮮菠蘿個(gè)體較大，難去皮，給消費(fèi)者食用帶來(lái)很多不便。且由于菠蘿在夏季上市，氣候炎熱，不耐貯藏，貯藏運(yùn)輸中腐爛率較高［5］，造成了極大的資源浪費(fèi)，也給果農(nóng)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，菠蘿的加工利用已成為我國(guó)果業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。近年來(lái)，雖出現(xiàn)了不少關(guān)于菠蘿深加工產(chǎn)品的研究，例如天然低度菠蘿酒、全果菠蘿白蘭地、等許多菠蘿產(chǎn)品被開發(fā)并推向市場(chǎng)［6］，但并未完全解決資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失這一問(wèn)題。果酒是果品加工的一個(gè)重要方向，其特殊的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)被越來(lái)越多的消費(fèi)者接受和喜愛(ài)。果酒［7］是以各種人工種植的果品或野生的水果為原料經(jīng)過(guò)破碎、壓榨取汁或帶皮籽發(fā)酵、浸泡或調(diào)配等工藝釀造而成的低度飲料酒［8］。除乙醇外，還有糖、有機(jī)酸、酚類及維生素等，因而也具有保健功能。本課題采用海南菠蘿為主要原料，針對(duì)影響菠蘿果酒發(fā)酵的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究探索，通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵工藝，確定最佳發(fā)酵條件，得到色、香、味、澄清度俱佳的半干型菠蘿果酒，大力發(fā)展菠蘿酒產(chǎn)業(yè)，減少生產(chǎn)酒類的糧食消耗，滿足消費(fèi)者的需求，促進(jìn)資源的開發(fā)利用，大大提升菠蘿的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

海南菠蘿、白砂糖：市售；葡萄酒高活性干酵母：釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供；抗壞血酸、偏重亞硫酸鉀、葡萄糖、檸檬酸均為分析純、果膠酶（70000U/g）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2儀器與設(shè)備

7890A-5975B氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)Agilent公司；WYT-ⅡA手持式糖量?jī)x：成都格納絲商貿(mào)有限公司；HF1500酶標(biāo)儀：美國(guó)Thermo公司；LS55分光光度計(jì)：美國(guó)PE公司；DM3000正置生物顯微鏡德國(guó)徠卡；BioFlo310發(fā)酵罐：德國(guó)Eppendorf公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1半干型菠蘿果酒生產(chǎn)工藝流程

菠蘿→分選→洗滌、去皮、去芯→切塊、護(hù)色→榨汁→前處理（抑菌、酶解）→成分調(diào)整→接種酵母→主發(fā)酵→過(guò)濾、倒罐→后發(fā)酵→陳釀→澄清→調(diào)配→裝瓶殺菌［9］→成品。

1.3.2半干型菠蘿果酒工藝操作要點(diǎn)

原料預(yù)處理：挑選成熟度高的菠蘿作為原料［10］，用清水洗去菠蘿表皮的泥砂和雜物，然后削皮，剔除果眼，去芯，榨汁。向容器中加入0.1%檸檬酸+0.04%抗壞血酸對(duì)果肉進(jìn)行護(hù)色［11］；向果汁中添加偏重亞硫酸鉀，進(jìn)行SO2處理；再添加果膠酶［12］，提高菠蘿出汁率。

成分調(diào)整：菠蘿汁發(fā)酵的糖度應(yīng)調(diào)整在20%～22%為宜，具體應(yīng)由成品酒酒精度的要求而定。用pH計(jì)測(cè)量果汁的pH，分別利用乳酸和碳酸鈣來(lái)調(diào)節(jié)pH，使之成為酵母適宜生長(zhǎng)的環(huán)境。

主發(fā)酵：將種子液按8%～10%的比例加入發(fā)酵液，搖勻，密封，靜置發(fā)酵，溫度控制在25～29℃。發(fā)酵期間，每天振蕩1次，使發(fā)酵液溫度均勻，并定時(shí)測(cè)定糖度和酒精度。

后發(fā)酵：將過(guò)濾換罐后的菠蘿果酒置于陰涼通風(fēng)處（15～20℃）進(jìn)行后發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為8 d左右。

滅菌、陳釀：后發(fā)酵結(jié)束后，將菠蘿果酒以65℃滅菌30min，滅菌后靜置冷卻至室溫。過(guò)濾后轉(zhuǎn)入貯酒容器中進(jìn)行陳釀，陳釀期間品溫控制在6～8℃，陳釀時(shí)間為15d左右。

澄清、調(diào)配：采用沉淀法進(jìn)行澄清。

裝瓶、殺菌：將調(diào)配好的菠蘿果酒裝入帶塞子的果酒瓶中，采用巴氏殺菌的方法對(duì)其進(jìn)行殺菌。

1.3.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)［13］

（1）單因素試驗(yàn)

分別考察初始糖度16%、18%、20%、22%、24%，酵母接種量7%、8%、9%、10%、11%，發(fā)酵時(shí)間5d、6 d、7 d、8 d、9 d及初始pH 3.5（自然）、4.0、4.5、5.0、5.5等4個(gè)因素對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響，以菠蘿果酒的酒精度、殘?zhí)呛繛闄z測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合感官評(píng)分，確定出各因素較優(yōu)的工藝條件。

（2）正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)（表1），研究初始糖度、酵母接種量、發(fā)酵時(shí)間對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響，從而篩選出較優(yōu)的半干型菠蘿果酒發(fā)酵工藝條件。

表1　發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.4菠蘿果酒的質(zhì)量指標(biāo)

（1）菠蘿果酒的感官評(píng)價(jià)

（2）菠蘿果酒的理化指標(biāo)檢測(cè)

采用國(guó)標(biāo)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》對(duì)菠蘿果酒的酒精度、總酸進(jìn)行檢測(cè)，采用二硝基水楊酸法對(duì)還原糖進(jìn)行檢測(cè)。

（3）菠蘿果酒的香氣成分檢測(cè)

采用氣相-質(zhì)譜（gaschromatography-massspectrometer，GC-MS）聯(lián)用儀對(duì)菠蘿果酒的香味成分進(jìn)行分析。

氣相色譜（GC）條件：DB-WAX毛細(xì)管色譜柱（60.0 m× 0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度230℃；分流比20∶1；程序升溫：50℃保持1 min，8℃/min升到200℃，再以10℃/min升到230℃保持1 min；載氣：99.999%氦氣，載氣流速：1 mL/min。

質(zhì)譜（MS）檢測(cè)條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，四極桿150℃，傳輸線溫度230℃，全掃描模式，掃描質(zhì)量范圍為25～500 amu，溶劑延遲3 min。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

2.1.1初始糖度對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響

圖1　初始糖度對(duì)酒精度和殘?zhí)橇康挠绊慒ig.1 Effect of initial sugar content on alcohol content and residual sugar content

由圖1可知，酒精度和殘?zhí)橇烤S著初始糖度的增加逐漸升高，酒精度最高達(dá)到13.5%vol，殘?zhí)橇繛?.79g/100mL。初始糖度的大小直接影響到菠蘿果酒酒精度的高低，但同時(shí)也影響了菠蘿果酒的風(fēng)味。綜合考慮，在初始糖度為22%時(shí)，酒精度13.1%vol，殘?zhí)橇?.33 g/100 mL，風(fēng)格突出，菠蘿果香和酒香味濃郁。

2.1.2酵母接種量對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響

圖2　酵母接種量對(duì)酒精度和殘?zhí)橇康挠绊慒ig.2 Effect of yeast inoculum on alcohol content and residual sugar content

由圖2可知，酵母接種量對(duì)產(chǎn)品的酒精度、殘?zhí)橇恳约帮L(fēng)味都有影響。在前期，隨著酵母接種量的增加，酒精發(fā)酵狀況好，殘?zhí)呛恳仓挥?.41 g/100 mL；但后期，酵母接種量增加后，酒精度不升反降，且基本維持在9.7%vol的范圍，殘?zhí)橇恳不揪S持在1.95 g/100 mL，但依然少于接種量較小的前期。前期酵母接種量少時(shí)，發(fā)酵液中的酵母不足以將糖都轉(zhuǎn)換為酒精，故當(dāng)接種量增加時(shí)，酒精度就相應(yīng)地升高了；后期酵母接種量增大時(shí)，發(fā)酵液中的糖主要是滿足酵母的生存需求而直接被其利用，這部分糖并未轉(zhuǎn)換成酒精，故在接種量＞9%時(shí)，酒精度不升反降。風(fēng)味方面，接種量為9%時(shí)，成品酒酒精度最高，為10.8%vol，且諸味協(xié)調(diào)，酒體豐滿。故確定最佳酵母接種量為9%。

2.1.3初始pH值對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響

圖3初始pH值對(duì)酒精度和殘?zhí)橇康挠绊?br/>Fig. 3 Effect of initial pH on alcohol content and residual sugar content

由圖3可知，初始pH值較低或較高，都對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)繁殖有抑制作用，酒精度也偏低，僅有9.8%vol～9.9%vol；同時(shí)，初始pH值越高，發(fā)酵過(guò)程中菠蘿果汁的色澤也越暗，最終產(chǎn)品的色澤不夠清亮，口感酸澀。初始pH值為3.5～4.5時(shí)，適合酵母菌的生長(zhǎng)和代謝，酒精度最高達(dá)到了11.7%vol，殘?zhí)呛窟_(dá)到最低值1.59 g/100 mL。特別是初始pH值為4.0時(shí)，酒精度11.7%vol，殘?zhí)呛?.84 g/100 mL，成品酒酸甜適中，口感醇和，風(fēng)格突出。故確定最佳初始pH值為4.0。

2.1.4發(fā)酵時(shí)間對(duì)菠蘿果酒品質(zhì)的影響

圖4　發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精度和殘?zhí)橇康挠绊慒ig.4 Effect of fermentation time on alcohol content and residual sugar content

由圖4可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，酒精度呈現(xiàn)先上升后平緩下降的趨勢(shì)，殘?zhí)橇砍氏陆档内厔?shì)，達(dá)到最低值0.95g/100mL。第8天，酒精度達(dá)到最高值13.8%vol，果香及酒香都很濃郁，口感醇厚，酒體協(xié)調(diào)；第9天，酒精度下降到13.7%vol，殘?zhí)呛繛?.96g/100mL，發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，酵母老化嚴(yán)重，影響口感。因此，綜合考慮，發(fā)酵時(shí)間確定為8 d。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，固定初始pH值為4.0，選擇了初始糖度、酵母接種量和發(fā)酵時(shí)間3個(gè)因素，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

表3　發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

由表3可知，極差分析為RA＞RB＞RC，即影響菠蘿果酒發(fā)酵的因素主次順序?yàn)槌跏继嵌龋窘臃N量＞發(fā)酵時(shí)間。因此綜合分析后得到實(shí)際最優(yōu)組合為A2B2C2，即初始糖度為22%，酵母接種量為9%，發(fā)酵時(shí)間為8 d。由表4可知，初始糖度對(duì)感官評(píng)分結(jié)果有極顯著的影響（P＜0.01）；接種量對(duì)感官評(píng)分有較顯著影響（P＜0.05）；發(fā)酵時(shí)間對(duì)成品酒的質(zhì)量影響非常小。

表4　菠蘿果酒發(fā)酵正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

2.3菠蘿果酒香味成分分析結(jié)果

利用GC-MS聯(lián)用法對(duì)菠蘿果酒香味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，GC-MS總離子色譜圖結(jié)果見(jiàn)圖5，各香味成分鑒定結(jié)果見(jiàn)表5。

圖5　菠蘿果酒香味物質(zhì)成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.5 Total ion chromatogram of aroma compounds in pineapple wine by GC-MS

表5　GC-MS法分析菠蘿果酒中香味成分的結(jié)果Table 5 GC-MS analytical results of aromatic compounds in pineapple wine

由表5可知在菠蘿果酒中檢測(cè)分析出18種香味成分，其中酯類6種、醇類5種、烷類4種，酚類1種，喹啉類1種，呋喃類1種。酯類、醇類、烷類分別占香味成分總數(shù)的1.567%、97.265%、0.350%。乙醇、異戊醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯等10種物質(zhì)基本構(gòu)成了菠蘿果酒的主體香味成分，其中癸酸乙酯、辛酸乙酯屬于菠蘿的特征香氣成分。

2.4菠蘿果酒產(chǎn)品指標(biāo)

（1）感官指標(biāo)

菠蘿果酒色澤清澈透明，具有濃郁的菠蘿果香和馥郁的酒香味，酒體協(xié)調(diào)，口感柔和爽口，酸甜適中，回味悠長(zhǎng)。符合中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T1508—2007《綠色食品果酒》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）理化指標(biāo)

酒精度：14.5%vol；殘?zhí)橇浚?.4 g/L，可說(shuō)明此酒為半干型果酒。

（3）微生物指標(biāo)

細(xì)菌總數(shù)≤40CFU/mL；大腸菌群數(shù)≤3MPN/100mL；致病菌：不得檢出。

3　結(jié)論

本研究通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，得出制備半干型菠蘿果酒的最佳工藝條件為：初始糖度為22%，初始pH值為4.0，接種量為9%，發(fā)酵溫度25～29℃，發(fā)酵時(shí)間為8 d。在此工藝下菠蘿果酒在色、香、味、澄清度等方面為最佳，酒精度達(dá)14%，含糖量7.4 g/L，成品酒澄清透亮，酒體豐滿，口感醇厚，酸甜適中，具有濃郁的菠蘿果香和獨(dú)特的酒香。

香氣成分是影響發(fā)酵型菠蘿果酒風(fēng)味、質(zhì)量和特性的因素，各香氣成分相互協(xié)同才形成了其獨(dú)特風(fēng)味。本研究雖然通過(guò)GC-MS分析初步檢測(cè)出菠蘿果酒中含有的18種香味物質(zhì)及乙醇、異戊醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯等10種物質(zhì)的主體香氣，但菠蘿經(jīng)發(fā)酵后，大量香氣成分難以定性其香氣閾值、呈香特征等，因而難以確定它們對(duì)菠蘿果酒香氣的影響性質(zhì)，給菠蘿果酒香氣的研究帶來(lái)了很多困難。今后應(yīng)該對(duì)菠蘿果酒主要香氣成分的形成機(jī)理進(jìn)行深入的研究，以期更好的控制香氣形成的主要因素，生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的半干型菠蘿果酒。

［1］匡鈺.優(yōu)良菠蘿果酒酵母的選育及其在菠蘿果醋發(fā)酵中的應(yīng)用研究［D］.廣東：海洋大學(xué)碩士論文，2012.

［2］羅惠波，衛(wèi)春會(huì)，王毅，等.菠蘿果酒釀造工藝條件的優(yōu)化［J］.食品與發(fā)酵科技，2012，48（3）：94-96.

［3］鄭靜.菠蘿果酒釀造工藝的研究［J］.釀酒，2006，33（5）：105-107.

［4］舒肇甦，韓廣勇，鄧光仙.我國(guó)菠蘿加工與綜合利用現(xiàn)狀［J］.保鮮與加工，2006，6（3）：4-7.

［5］李濤，仲惟.菠蘿果酒的發(fā)酵工藝研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2011，27（9）：1123-1125.

［6］陳文學(xué)，胡月英，林俊芳，等.菠蘿酒釀造工藝研究［J］.食品科學(xué)，2010，31（19）：259-262.

［7］孫德坤.藍(lán)莓果酒發(fā)酵工藝的研究［D］.合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2013.

［8］李華.葡萄酒化學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［9］林奇，樊愛(ài)萍，白潔.菠蘿果酒的研制［J］.食品工業(yè)科技，2004，25（5）：106-107.

［10］吳惠嬋，王秀杏，寧正祥，等.發(fā)酵菠蘿酒的風(fēng)味及其穩(wěn)定性研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2012，28（2）：191-194.

［11］陳智理，楊昌鵬，元德艷，等.龍眼菠蘿復(fù)合果酒褐變抑制的研究［J］.中國(guó)釀造，2011，30（8）：138-141.

［12］陳智理，楊昌鵬，郭靜婕，等.果膠酶處理對(duì)香蕉菠蘿復(fù)合果酒得率和澄清度的影響［J］.食品研究與開發(fā)，2010，31（12）：23-26.

［13］劉芳，楊躍寰，楊王霖.當(dāng)歸總黃酮提取方法比較及工藝條件優(yōu)化［J］.四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，27（6）：5-8.

［14］潘嫣麗，覃海元，黃友琴，等.固定化酵母發(fā)酵雪蓮果-西番蓮復(fù)合果酒工藝的研究［J］.中國(guó)釀造，2011，30（2）：178-182.

［15］周濃，曹湛慧.菠蘿果酒品質(zhì)的研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2008（6）：85-86.

［16］呂孫忠.葡萄酒評(píng)分優(yōu)化模型［J］.四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，26（1）：90-94.

Optimization of fermentation conditions of semi-dry pineapple wine

ZHONG Shuxia，LI Mi，DENG Jie，LUO Huibo，WEI Chunhui*，WAN Shilv，XIE Jun，LIU Jiahui，ZOU Qin
（Liquor Making Bio-Technology&Application of Key Laboratory of Sichuan Province，College of Bioengineering，Sichuan University of Science&Engineering，Zigong 643000，China）

Pineapple was used as the raw material to ferment semi-dry pineapple fruit wine.By single factor experiments，the effect of initial sugar content，yeast inoculum，pH and fermentation time on the quality of pineapple wine was studied.The optimum process optimized by orthogonal test was as follows：initial sugar content 22%，initial pH 4.0，and yeast inoculum 9%，fermentation temperature 25-29℃and time 8 d.18 kinds of aroma compounds were found in the wine，including 6 esters，5 alcohols，4 alkanes，1 phenol，1 quinolines and 1 furans.The alcohol content of pineapple fruit wine fermentated by optimum process was 14%vol，sugar content was 7.4 g/L，the product was clear bright，full-bodied，soft taste，moderate sweet and sour，rich in pineapple flavor and unique aroma.

pineapple；semi-dry；fruit wine；fermentation process

TS262.7

A

0254-5071（2015）11-0162-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.11.037

2015-09-14

2015年度四川省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201510622057）

鐘姝霞（1990-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

衛(wèi)春會(huì)（1980-），女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。