沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵工藝初探

蔡文超，唐鳳仙，單春會，寧 明，魏長慶*

（石河子大學 食品學院，新疆石河子 832000）

沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵工藝初探

蔡文超，唐鳳仙，單春會，寧 明，魏長慶*

（石河子大學 食品學院，新疆石河子 832000）

以沙棘與葡萄為原料，采用單因素和響應(yīng)面試驗分析沙棘與葡萄復(fù)合比例、初始糖度、發(fā)酵溫度、酵母添加量對沙棘葡萄復(fù)合飲料品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，沙棘葡萄復(fù)合飲料最佳發(fā)酵工藝條件確定為沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例7∶3（V/V），初始糖度12.6°Bx，發(fā)酵溫度25℃，酵母添加量為0.03%。在此條件下，發(fā)酵所得復(fù)合飲料口感柔和、香氣濃郁，爽口，感官評分為93分。

沙棘；葡萄；復(fù)合飲料；響應(yīng)面法；發(fā)酵工藝

沙棘（HippophaerhamnoidesLinn.）為胡頹子科酸刺屬植物[1]，是一種落葉性灌木，又名醋柳、酸刺。沙棘果實營養(yǎng)豐富，維生素C（vitaminC，VC）含量達（800～1000）mg/100g，是獼猴桃的3倍，西紅柿的20倍，葡萄的200倍，因此被稱為“VC之王”[2]。此外，沙棘還具有獨特的藥用價值，其根、莖、葉、花、果、籽均可入藥，可用于治療燒傷、燙傷、心臟病、心血管疾病等[3-4]。1977年沙棘作為中藥被衛(wèi)生部列入《中華人民共和國藥典》，1987年被列為藥食同源植物之一[5-6]。沙棘被稱為世界第三代水果，其營養(yǎng)豐富，可加工成各種高級飲料和營養(yǎng)保健食品。近年來國內(nèi)外對沙棘產(chǎn)品的開發(fā)研究越來越熱，其營養(yǎng)價值及營養(yǎng)價值也越來越被社會公眾所認同和接受[7-9]。目前國內(nèi)對沙棘飲料的研究僅有沙棘果汁、沙棘果醋等的報道[10-11]，利用沙棘葡萄復(fù)合制輕度成發(fā)酵飲料還鮮見文獻報道。

新疆沙棘資源豐富，產(chǎn)量極高，但沙棘含酸量達到了12.91 g/L（以檸檬酸計），直接食用會讓人感到不適[12-13]。因此需要與成本低廉、味道甜美、便于加工的葡萄復(fù)合，以改善其風味，掩蓋不愉快的味道。

本研究將沙棘與葡萄復(fù)合發(fā)酵配制成一種沙棘葡萄復(fù)合飲料，在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合飲料發(fā)酵工藝參數(shù)，確定最佳的發(fā)酵飲料配方及加工工藝條件，以期為沙棘飲料的開發(fā)提供新的途徑與理論依據(jù)，拓寬了沙棘的市場，對新疆沙棘資源的開發(fā)，提高農(nóng)民收入有著重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

優(yōu)質(zhì)沙棘原漿：新疆阿勒泰青河縣；新鮮白玉霓葡萄：中信國安酒莊；蔗糖（食品級）：市售；果膠酶（30 000 U/g）：肇東日成酶制劑有限公司；釀酒活性干酵母（食品級）：上海康禧食品飲業(yè)有限公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

S-3C型pH計：上海精密科學儀器有限公司；0～10酒精計：河北省滄州地區(qū)醫(yī)藥公司；MC202231型手持糖度計：成都泰華光學有限公司；HH-42快速恒溫數(shù)顯水箱：常州國華電器有限公司；SL2002N電子天平：上海民橋精密科學儀器有限公司；JJ-2型組織搗碎機：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；ZXSR-1430生化培養(yǎng)箱：上海智城分析儀器制造有限公司醫(yī)療器械廠；Niro-Soavi高壓均機：北京同和友德科技有限公司；JM-80膠體磨：廊坊通用機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 沙棘葡萄復(fù)合飲料制作工藝流程及操作要點

沙棘原漿、葡萄→預(yù)處理→復(fù)合→成分調(diào)整→巴氏殺菌→接種酵母菌發(fā)酵→離心澄清→均質(zhì)→灌裝、殺菌→成品飲料

操作要點：

原料處理：沙棘原漿在儲藏過程中會出現(xiàn)下層沉淀，上層浮油的現(xiàn)象，影響果汁的品質(zhì)，因此需要離心去油，離心條件為5 000 r/min、15 min，即得到沙棘汁；新鮮白玉霓葡萄破碎后榨汁并用8層紗布過濾得到葡萄汁。

成分調(diào)整：取上述沙棘汁和葡萄汁按不同比例復(fù)合，復(fù)合果汁飲料固形物含量在5%左右，按照預(yù)計酒精度（控制在1%vol以下）加入蔗糖[14]，調(diào)整果汁初始糖度，pH調(diào)整到4.0，隨后加入30 mg/L偏重亞硫酸鉀以起殺菌作用并提高果汁穩(wěn)定性，使飲料香氣濃郁[15]。

巴氏殺菌：將復(fù)合果汁放在65℃恒溫水箱中，保持20 min，再冷卻至30 ℃左右[16]。

酵母的活化：在5%的葡萄糖溶液中加入釀酒活性干酵母，混合均勻，置于37℃的水浴溫度活化30 min[17]。

發(fā)酵：對復(fù)合果汁接種活化后的酵母菌，隨后在恒溫培養(yǎng)箱中進行發(fā)酵，在發(fā)酵18 h之后，每隔2 h觀察發(fā)酵液糖度的變化，當糖度下降1.5°Bx時，終止發(fā)酵。

均質(zhì)、殺菌：將飲料進行均質(zhì)處理，以確保其能維持較好的穩(wěn)定性[18]。控制一次均質(zhì)壓力為20 MPa，二次均質(zhì)壓力為4 MPa。沙棘發(fā)酵飲料灌裝后采用巴氏殺菌，然后冷卻至室溫即成品。

1.3.2 沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵條件優(yōu)化的單因素試驗

選取沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例（9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5（V/V））、初始糖度（10 °Bx、11°Bx、12 °Bx、13 °Bx、14 °Bx）、發(fā)酵溫度（20℃、22℃、24℃、26℃、28℃）、酵母添加量（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%）進行單因素發(fā)酵試驗，以感官評分為評價標準，確定各因素對沙棘復(fù)合飲料的影響。

1.3.3 沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用響應(yīng)面法對葡萄與沙棘復(fù)合果汁的復(fù)合比例（A）、初始糖度（B）、發(fā)酵溫度（C）、酵母添加量（D）4個工藝參數(shù)進行優(yōu)化，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，采用4因素3水平的響應(yīng)面法對沙棘葡萄復(fù)合飲料的發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，響應(yīng)面試驗因素與水平如表1所示。

表1 沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation process conditions optimization of sea-buckthorn and grape compound beverage

1.3.4 感官評定標準[19]

選擇10名食品專業(yè)人員對沙棘葡萄復(fù)合飲料的色澤、香氣、口感、狀態(tài)進行評分，最后取平均值，滿分為100分。感官評分標準如表2所示。

表2 沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of sea-buckthorn and grape compound beverage

1.3.5 理化指標檢測方法

糖度：手持測糖儀；酒精度：采用蒸餾比重法[20]；總酸含量（以檸檬酸計）：采用酸堿滴定法[21]；二氧化硫：按照參考文獻[22]的方法進行測定；菌落總數(shù)：按照參考文獻[23]的方法進行測定；大腸桿菌群：按照參考文獻[24]的方法進行測定；致病菌：按照參考文獻[25]的方法進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例對復(fù)合飲料感官評分的影響

圖1 沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例對沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.1 Effect of compound proportion of sea buckthorn juice and grape juice on sensory score of sea-buckthorn and grape compound beverage

由圖1可知，隨著葡萄汁比例的增加，復(fù)合飲料感官評分呈先上升后下降的趨勢，當沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例為7∶3（V/V）時，復(fù)合飲料感官評分達到最高，為88分。原因可能是添加一定量的葡萄汁能夠掩蓋沙棘汁不愉快的酸味，使果汁風味更和諧。繼續(xù)增加葡萄汁的比例，則會使果汁變得甜膩，導(dǎo)致感官評分有所下降。因此，選擇沙棘汁與葡萄汁最佳復(fù)合比例為7∶3（V/V）。

2.1.2 初始糖度對復(fù)合飲料感官評分的影響

圖2 初始糖度對沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.2 Effect of initial sugar content on sensory score of sea-buckthorn and grape compound beverage

由圖2可知，隨著初始糖度的增加，復(fù)合飲料感官評分呈先增加后減少的趨勢，當初始糖度＜12°Bx時，飲料甜味較淡，酸味突出，酸甜失調(diào)，感官評分較低；當初始糖度為12°Bx時，飲料酸甜和諧，口感最好，感官評分達到最高，為87分；繼續(xù)增加初始糖度，飲料口感變膩，沙棘香氣不明顯。因此，沙棘葡萄復(fù)合飲料最佳初始糖度為12°Bx。

2.1.3 發(fā)酵溫度對復(fù)合飲料感官評分的影響

圖3 發(fā)酵溫度對沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on sensory score of sea-buckthorn and grape compound beverage

由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度的逐漸升高，復(fù)合飲料的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當發(fā)酵溫度為26℃時，復(fù)合飲料感官評分達到最高，為88分；繼續(xù)升高發(fā)酵溫度，復(fù)合飲料香味越來越不明顯，口感變得不太突出，感官評分也有所下降，這可能是因為發(fā)酵溫度過高會導(dǎo)致飲料中易揮發(fā)性香氣的流失。因此，選擇發(fā)酵溫度26℃為宜。

2.1.4 酵母添加量對復(fù)合飲料感官評分的影響

圖4 酵母添加量對沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分的影響Fig.4 Effect of yeast addition on sensory score of sea-buckthorn and grape compound beverage

由圖4可知，隨著酵母添加量的增大，發(fā)酵速度逐漸增快，復(fù)合飲料的口感風味也越來越豐富，感官評分也隨之升高，當酵母添加量為0.03%時，復(fù)合飲料感官評分最高，為86分；繼續(xù)增加酵母添加量，復(fù)合飲料感官評分在86分左右趨于穩(wěn)定。因此，從生產(chǎn)成本角度考慮，選擇最適宜酵母添加量為0.03%。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果

在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用Design-ExpertV8.0.6的Box-Behnken設(shè)計計了4因素3水平響應(yīng)面試驗優(yōu)化沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵條件，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果見表3。

表3 沙棘葡萄復(fù)合飲料發(fā)酵工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments for fermentation process conditions optimization of sea-buckthorn and grape compound beverage

續(xù)表

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

以DesignExpert8.0.6軟件對試驗進行回歸分析，對表3試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析及方差分析，方差分析結(jié)果見表4，并且得到感官評價（Y）的多元二次回歸方程：

由表4可知，對模型方程進行顯著性檢驗，回歸模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項不顯著（P=0.226 4＞0.05），說明回歸模型擬合度良好，失擬項對方程干擾較小。方程決定系數(shù)R2=0.923 8，表明實際試驗與預(yù)測值具有高度相關(guān)性，該模型可信度高，可以對沙棘復(fù)合飲料的感官評分進行準確預(yù)測。一次項B達到極顯著水平（P＜0.001），A、C達到顯著水平（P＜0.05），D不顯著（P＞0.05）；交互項AB、AD顯著（P＜0.05）；二次項A2、B2、C2、D2均表現(xiàn)為極顯著（P＜0.001）。表明各因素對復(fù)合飲料感官評分的影響不是簡單的線性關(guān)系。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

2.2.2 響應(yīng)面分析及優(yōu)化

為進一步研究相關(guān)變量之間的交互作用，通過Design Expert 8.0.6統(tǒng)計軟件對回歸模型進行分析沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例、初始糖度、發(fā)酵溫度、酵母添加量4個因素交互作用對沙棘汁葡萄汁復(fù)合飲料感官評價影響的響應(yīng)面和等高線，結(jié)果見圖5。響應(yīng)面圖的曲面程度表示對感官評分的影響程度，曲面程度越大表明影響越大，反之則越??；而等高線反⒊了因素間的交互作用顯著程度，等高線呈現(xiàn)橢圓形表示兩影響因素之間的交互作用較顯著，等高線呈現(xiàn)圓形則表示兩者交互作用不顯著。

圖5 沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例、初始糖度、發(fā)酵溫度和酵母添加量交互作用對沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分影響的響應(yīng)面及等高線Fig．5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between compound proportion of sea-buckthorn juice and grape juice，initial sugar content，fermentation temperature and yeast addition on sensory score of sea-buckthorn and grape compound beverage

由圖5可知，感官評分隨著沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例的變化呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，初始糖度對感官評分的影響是先上升后下降，二者等高線圖趨向于橢圓，兩者的交互作用顯著；沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例和溫度對飲料感官評分的影響均為先上升后下降的趨勢，兩者的等高線趨向于橢圓，因此兩者交互作用較顯著；沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例對感官評分的影響趨勢是先上升后下降，酵母添加量對感官評分的影響是先緩慢上升，后下降明顯，兩者的等高線圖呈現(xiàn)橢圓，兩者交互作用較顯著；初始糖度對飲料感官評分的影響是先上升后緩慢下降，發(fā)酵溫度對感官評分的影響是先上升后下降，但初始糖度的影響變化更明顯，兩者等高線圖呈現(xiàn)橢圓形，兩者交互作用較顯著；初始糖度和酵母添加量對飲料感官評分的影響均是先上升后下降，兩者等高線圖趨于橢圓，交互作用明顯；發(fā)酵溫度和酵母添加量對飲料感官評分的影響均是先上升后下降，兩者等高線圖趨于圓，交互作用不顯著。

根據(jù)Design Expert 8.0.6軟件對模型進行分析，得到沙棘葡萄復(fù)合飲料最佳發(fā)酵條件條件為沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例為7.24∶2.76，初始糖度為12.57 °Bx，發(fā)酵溫度為25.42℃，酵母添加量為0.03%，在此條件下，預(yù)測沙棘葡萄復(fù)合飲料感官評分為90.72分。

2.2.3 驗證試驗

為了便于實際操作，將最佳發(fā)酵條件修正為沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例7∶3（V/V），初始糖度12.6 °Bx，發(fā)酵溫度25℃，酵母添加量0.03%，在此工藝條件下，進行3次重復(fù)驗證試驗，得到沙棘葡萄復(fù)合飲料的感官評分為93分，與理論值基本一致，表明通過此模型優(yōu)化的沙棘復(fù)合飲料的加工工藝條件準確可靠，具有一定的參考價值。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量指標

在響應(yīng)面分析法優(yōu)化后的最佳發(fā)酵條件下得到的沙棘葡萄復(fù)合飲料，對其各項指標進行檢測后，沙棘葡萄復(fù)合飲料的總酸含量為0.35%，總二氧化硫含量為55 mg/L，酒精度（20℃）為0.7%vol。細菌總數(shù)≤100 CFU/mL；大腸桿菌≤3 MPN/100 mL；致病菌未檢出。產(chǎn)品各項指標均符合國家標準。

3 結(jié)論

本試驗在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了沙棘葡萄復(fù)合飲料的工藝條件，結(jié)果表明，沙棘葡萄復(fù)合飲料的最佳工藝條件為沙棘汁與葡萄汁復(fù)合比例7∶3（V/V），初始糖度12.6 °Bx，發(fā)酵溫度25 ℃，酵母添加量為0.03%。在此最佳工藝條件下，獲得的沙棘葡萄復(fù)合飲料口感柔和、香氣濃郁，感官評分為93分，是一種具有廣闊市場前景的復(fù)合飲料。本研究對于拓寬沙棘、葡萄的深加工渠道有著深遠的意義。

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Exploration on fermentation process of sea-buckthorn and grape compound beverage

CAI Wenchao,TANG Fengxian,SHAN Chunhui,NING Ming,WEI Changqing*
（College of Food Science,Shihezi University,Shihezi 832000,China）

Using sea-buckthorn and grape as raw materials,the effects of compound proportion of sea-buckthorn and grape,initial sugar content,fermentation temperature and yeast addition on quality of sea-buckthorn and grape compound beverage were analyzed by single factor experiments and response surface method.The results showed that the optimum fermentation conditions of the beverage were identified as compound proportion of sea-buckthorn juice and grape juice 7∶3 （V/V）,initial sugar content 12.6 °Bx,fermentation temperature 25 ℃,and yeast addition 0.03%.Under the conditions,the compound beverage had soft and refreshing taste and rich fragrance,the sensory score was 93.

sea-buckthorn;grape;compound beverage;response surface method;fermentation process

TS262.7

0254-5071（2017）12-0176-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.037

2017-09-03

蔡文超（1991-），男，碩士研究生，研究方向為果蔬加工與貯藏。

*通訊作者：魏長慶（1981-），男，副教授，博士，研究方向為糧油加工。