肖敏，周景瑞，吴拥军*

（1.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025；2.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳550025）

火龙果酒发酵影响因素研究及中试应用

肖敏1，周景瑞2，吴拥军2*

（1.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025；2.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳550025）

以红心火龙果为原料酿造果酒，通过单因素和正交试验研究影响火龙果酒发酵因素，在此基础上进行20 L小量试验，再以小量试验为基础进行8 t原料中试生产应用，发酵生产获得火龙果酒原酒5 t，获得适合中小型酒厂的火龙果酒酿造工艺流程及操作要点。结果表明，选用9成熟红心火龙果，调整果汁浓度至可溶性固形物为9°Bx、初始糖度23%、接种0.04%BV818安琪酵母，21℃发酵7 d，该条件下得到火龙果原酒酒精度为13.2%vol，酒体色泽紫红，口感柔和，澄清透明，具有突出的火龙果果香和酒香。

火龙果酒；发酵因素；酿造工艺；中试应用

XIAO Min1,ZHOU Jingrui2,WU Yongjun2*
(1.College of Liquor and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.College of Life Science,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

火龙果属仙人掌科（Cactaceae），有三角柱属（Hylocereus）和西施仙人柱属（Selenicereus）之分[1-2]，其中红龙果（pitaya）为三角柱属[3]。火龙果品系中，红皮红肉和黄皮白肉品质较佳[4]。很多研究测定证实了红心火龙果具有高营养、高膳食纤维、低热量[5-6]，氨基酸种类齐全[7]等优点，且含有丰富的植物性白蛋白、花青素及多酚物质，是抗氧化、抗衰老、美容养颜的天然水果[8-9]。此外，火龙果花、色素、茎都具有较高的研究和利用价值[10-12]。近年来，对火龙果的研究越来越多，高翔等[13]通过研究表明将火龙果汁调整糖度为17%，接种10%活性干酵母33℃发酵7 d可得色泽良好的7%vol～8%vol火龙果果酒；马菽浩等[14]也对火龙果果酒发酵工艺进行研究，除了发酵温度28℃和发酵时间6 d不同，其他发酵参数及结果与高翔研究结果一致。王新广等[15]研究确定火龙果果酒最佳发酵条件为柠檬酸5 g/L、接种量0.20g/L、糖度25%，所得果酒酒精度为（10±1）%vol。李阳[16]则对不同发酵条件对火龙果酒的发酵的影响进行了分析。谢国芳等[17]经过三级筛选和发酵性能对比试验，筛选出一株火龙果果酒发酵的优良菌株PW-3。

目前关于火龙果果酒发酵工艺研究多为实验室研究阶段，实际应用性未知。该研究以贵州地区红心火龙果进行果酒发酵试验，以果酒酒精度、色泽和香气等为评价指标，对主要影响因素进行单因素及正交试验，获得最佳工艺参数后进行20 L小量试验，在此基础上进行中试试验，摸索出适合中小型酿造酒厂的火龙果酒酿造工艺流程及参数，以期为红心火龙果酒工厂化生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜红心火龙果：贵州省关岭县火龙果种植基地采集；酿酒酵母RW、SY、安琪活性干酵母BV818、拉曼德酵母市售；果胶酶（30 000 U/g）：山东苏柯汉生物工程股份有限公司；蔗糖：市售食品级。

1.2 仪器与设备

Acculab电子分析天平：北京赛多利斯有限公司；GMSX-280高压灭菌锅：英国阿斯太欧（Astell）公司；SW-CJ-1FD标准型净化工作台：苏州净化设备有限公司；DNP-9082电热恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司；20 L小型实验室果酒发酵罐、CT-6000 L果酒发酵罐、JCT-6000 L储存罐：福建永春金春酿造有限公司；JCL1-100T/H中空纤维膜过滤机：绍兴海纳膜技术有限公司；BASB2/400-UN板式纸板过滤机：上海天立压滤机有限公司；QSP-18全自动灌装机：张家港市佳顺机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 火龙果酒小量发酵试验工艺流程

原料挑选→剥皮→打浆→过滤→果汁浓度调整→酶解→杀菌→过滤→糖度调整→冷却→接种→发酵→过滤→陈酿→调配→过滤→装瓶→杀菌→成品

1.3.2 操作步骤

（1）原料：挑选新鲜红心火龙果清洗灰尘和杂质、沥干后，剥皮切块打浆；

（2）过滤：采用双层医用纱布挤压过滤，去除种子和部分果胶，得到原果汁；

（3）果汁浓度调整：按比例添加一定量的饮用水调整果汁的可溶性固形物含量为9 °Bx；

（4）酶解：将调整浓度后的果汁加热至（50±1）℃，按体积的0.2%添加果胶酶，缓慢搅拌保温酶解（2.5±0.1）h；

（5）杀菌：升温至90℃，保温10 min；

（6）过滤：用200目滤布趁热搅拌过滤；

（7）糖度调整：添加蔗糖，调整滤汁初始糖度为23%，冷却至室温；

（8）酵母活化：称取果汁体积0.04%的酵母，加入10倍质量35～38℃的果汁，缓慢搅拌，活化15～25 min。

（9）接种：无菌环境下将活化后的酵母加入冷却至室温的果汁中，充分混匀；

（10）发酵：室温（21℃）条件下静置发酵（7±1）d；

（11）过滤：将发酵好的果酒，用300目滤布过滤，密封静置10～15 d，400目滤布过滤后得澄清酒液；

（12）陈酿：将酒液装罐密封，室温陈酿40～60 d；

（13）调配：将陈酿好的原果酒加入一定比例饮用水、白砂糖和冰糖调配成12%vol火龙果果酒；

（14）杀菌：将调配好的果酒装瓶封盖，巴氏杀菌（80℃，15 min）。

1.3.3 理化及卫生指标检测

感官评价：参照国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》进行10人感官综合打分评测，满分为100分，评分标准见表1。

可溶性固形物：采用手持折光仪法；酒精度、总糖、还原糖、总酸（以醋酸计g/100 mL）、感官评定：按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》规定的方法测定；细菌总数的测定：按GB/T 4789.2—2008《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》规定方法测定；大肠菌群的测定：按GB/T 4789.3—2008《食品卫生微生物学检测大肠菌落计数》规定方法测定。

表1 火龙果酒感官评分标准Table1 Sensory evaluation standards of pitaya fruit wine

1.3.4 单因素试验

选用4种不同商品酵母菌种，添加量为0.04%，调整果汁浓度至可溶性固形物为9°Bx、初始糖度23%，500 mL三角瓶21℃静置发酵7 d，过滤后进行酒精度和感官评价，确定适宜的发酵菌种。

以发酵液酒精度及感官评分为评价指标，考察不同成熟度（7成（花后27 d）、8成（花后29 d）、9成（花后31 d）、10成（花后33 d））的红心火龙果、不同果汁浓度（以可溶性固形物计：5°Bx、7°Bx、9°Bx、11°Bx、13°Bx）、不同初始糖度（17%、19%、21%、23%、25%、27%）对果酒酒精度和感官评分的影响。每组试验重复3次。

1.3.5 正交试验

根据单因素试验结果，以感官评分为评价指标，进行L9（33）正交试验，正交试验因素与水平见表2。

1.3.6 小量验证试验

以正交试验最优方案进行20 L果酒发酵验证试验，检测酒精度和感官评价，重复3次取平均值。

表2 火龙果酒发酵条件优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization of pitaya fruit wine

1.3.7 果酒稳定性试验[18]

室温条件下，将火龙果果酒分别静置1个月、2个月、3个月及6个月后，观察果酒色泽、品尝滋味、观察沉淀等指标来判断果酒的稳定性。

1.3.8 中试

以实验室试验确定的工艺流程及操作要点为基础，进行8 t原料中试生产试验，分析解决中试生产过程中遇到的实际问题对工艺流程方案进行修正。针对小量试验结果，对中试操作步骤不同点补充说明，未做说明的步骤同实验室操作要点。

（1）原料：挑选授粉日期起（31±1）d健康成熟的火龙果清洗沥干；

（2）打浆：调整投料速度2 500～3 000 kg/h进行打浆，控制排渣口渣籽水分含量，保证出浆率在（50±5）%；

（3）补加糖的方式：计算补加糖量，先将50%的白砂糖用70～80℃热水溶解，打入酶解罐并搅拌均匀，酒精发酵4 d后，将剩余50%的白砂糖用70～80℃热水溶解，打入发酵罐；

（4）果汁杀菌后过滤：果汁杀菌后快速降温至（40±1）℃，经80目布袋过滤器趁热过滤至果酒发酵罐；

（5）果酒调配后过滤：调配好的果酒经板式纸板过滤机过滤；

（6）灌装：四合一灌装线充硫无菌灌装即可。

2 结果与分析

2.1 不同酵母菌种对火龙果酒发酵的影响

图1 不同酵母菌种对火龙果酒发酵的影响Fig.1 Effects of different yeast strains on pitaya fruit wine fermentation

菌种是影响果酒发酵的重要因素，在菌种接种量为0.4%的条件下，不同菌种对果酒酒精度的影响见图1。由图1可知，菌种RW酒精转化率较高，但发酵速率不及菌种BV818；菌种SY起酵最慢，酒精度不高，易滋染杂菌；拉德曼菌种生成酒精度最低，果香淡，口感醇厚不佳；菌种BV818产气最多、起酵快、糖转化为酒精的效率最高、果香和酒香配比恰当，发酵的火龙果酒感官评定最佳，故后续单因素试验选择菌种BV818进行果酒发酵。

2.2 单因素试验

2.2.1 不同原料成熟度对火龙果酒发酵的影响

选择不同成熟度的火龙果原料进行研究，结果见图2。由图2可知，9成熟的火龙果原料发酵所得果酒酒精度和感官评分都最高，过熟或完全成熟的原料酒精度反而不佳。分析原因是由于火龙果成熟度不够，其糖度低、可滴定酸含量高、淀粉含量高，且果胶含量高，出汁率低，不利于果酒发酵；火龙果过熟，果实易腐烂，果汁易被氧化，最终酒体“不丰满”[15]。综合考虑，选用9成熟（花后31 d）的火龙果原料进行后续试验。

图2 不同原料成熟度对火龙果酒发酵的影响Fig.2 Effect of different pitaya maturity on pitaya fruit wine fermentation

2.2.2 不同果汁浓度对火龙果酒发酵的影响

图3 不同果汁浓度对火龙果酒发酵的影响Fig.3 Effect of different juice concentration on pitaya fruit wine fermentation

不同果汁浓度对发酵酒酒精度和感官评分的影响见图3。由图3可知，随着果汁浓度增加，对应发酵果酒酒精度呈现逐渐下降的趋势，分析可能原因是高浓度的果汁对应发酵液果胶含量也较高，不利于酵母菌的生长，导致发酵不理想。感官评分则呈现先上升后下降的趋势。果汁浓度低，果胶含量少，相同酶解条件时出汁率高，但果汁营养物质含量少，果酒风味物质少，感官评分较低；果汁浓度高，过于黏稠，果胶含量大，出汁率低，不利于过滤和发酵，成本增加，且果胶含量与甲醇含量呈正相关，影响果酒品质。当果汁浓度为9 °Bx时，酒精度达13.5%vol，感官评分最好，且考虑经济成本，确定果汁浓度调整至可溶性固形物含量为9 °Bx。

2.2.3 不同初始糖度对火龙果酒发酵的影响

不同初始糖度对果酒酒精度和感官评分的影响见图4。由图4可知，果汁初始糖度与果酒的酒精度呈现一定的正相关性。随着果汁初始糖度的增加，酵母可利用发酵性糖多，对应生成的酒精度高。具体表现为初始糖度低，对应的酒精度低，酒精度低会影响果酒风味，且不利于果酒后期贮藏；初始糖度高，所得果酒酒精度高，掩盖了果酒的果香，破坏酒体的风味平衡，导致果酒的风味单调，且延长了发酵时间。适宜的糖度是保证发酵果酒具有和谐的果香与醇和酒香的重要因素。综合考虑，确定果酒发酵初始糖度为23%。

图4 不同初始糖度对火龙果酒发酵的影响Fig.4 Effects of different initial sugar contents on pitaya fruit wine fermentation

2.3 正交试验

以果汁可溶性固形物含量、初始糖度、原料成熟度为评价因素，果酒的感官评分为评价指标进行正交试验，结果见表3，方差分析结果见表4。

由表3可知，影响火龙果酒发酵的因素顺序为A＞C＞B，即果汁浓度＞原料成熟度＞初始糖度。火龙果酒发酵最优方案为A2C2B2，即果汁浓度调整至可溶性固形物9°Bx，原料成熟度为9成（31 d），初始糖度为23%。在此最优方案条件下发酵所得火龙果酒感官评分为91分，酒精度为13.4%vol，色泽优良，口感柔和，具有典型的火龙果香和酒香。

表3 发酵工艺优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表4可知，果汁浓度对结果影响显著（P＜0.05），其余因素对结果影响不显著（P＞0.05）。

2.4 小量验证试验

火龙果20 L果酒发酵验证试验结果表明，3次验证试验所得火龙果果酒感官评分均为大于90分，平均值为90.7分，酒精度变化＜0.3%vol，平均值为13.2%vol，说明正交试验结果可行。

2.5 稳定性试验

表5 火龙果酒稳定性试验结果Table 5 Results of pitaya fruit wine stability tests

将小量验证试验所得酒精度为13.2%vol的火龙果果酒灌装密封后，于室温条件放置不同时间，观察其稳定性，结果见表5所示。

由表5可知，当放置时间少于6个月，果酒具有良好的稳定性，放置时间达6个月时，酒体色泽由紫红色变成褐红色，滋味正常，瓶底有少量酵母菌体蛋白沉淀，经过滤处理后酒体透亮。

2.6 工业中试应用

8 t火龙果原料进行中试生产试验，获得红心火龙果酒原酒5 t，根据中试生产过程实际出现的问题，对部分工艺环节及操作要点进行了调整。

（1）部分工艺调整

考虑到工业生产设备的衔接性和连续性、产品品质以及生产效率等因素，中试试验工艺环节针对实验室研究进行了部分工艺环节顺序调整及更换调整。

（2）操作要点调整

中试生产过程主要存在酶解罐升、降温速度较慢、杀菌后降温慢导致的果汁色泽损失，果汁过滤困难等问题，因此对过滤目数、补加糖等操作要点进行了调整。

综上所述，综合考虑过滤工艺参数、设备性能、经济成本等对工艺流程方案进行修正，最终确定火龙果酒工业酿造工艺流程。最佳工艺流程如下：

原料→清洗→剥皮打浆→果汁浓度调整→酶解→糖度调整→杀菌→过滤→冷却→酵母活化→接种→发酵→澄清→陈酿→原酒→调配→过滤→灌装（充硫）→检验→包装→成品

2.7 中试火龙果酒产品质量指标

发酵好的果酒静置6个月后，产品稳定性与小试结果一致，但色泽变成黄红褐色。取适量果酒于8 000 r/min离心10 min，沉淀无颗粒，有少量胶状沉淀，稳定性较好。

中试产品检测指标均达到GB 2758—2012《食品安全国家标准发酵酒及其配制酒》相应指标要求，具体如下：

2.7.1 感官指标

火龙果果酒色泽优良，口感柔和，透明清亮，无悬浮物及沉淀，无异味，酒性协调，酒体完整，具有典型的火龙果果香和酒香。

2.7.2 理化指标

酒精度（20℃）：12.0%vol；总糖（以葡萄糖计）：20.3g/L；总酸（以醋酸计）：6.9 g/L；干浸出物：50.8 g/L；铁：0.9 mg/L；总二氧化硫：0.12 g/L。

2.6.3 微生物指标

细菌总数＜50 CFU/mL；大肠菌群＜3 MPN/100 mL；沙门氏菌、金黄色葡萄球菌未检出；致病菌：未检出。

3 结论

以单因素试验为基础，正交优化后进行小量试验，通过产品指标检测和稳定性试验进行生产中试，初步确定了火龙果酒工业发酵工艺参数，即选用9成熟红心火龙果，调整果汁浓度至可溶性固形物为9°Bx、初始糖度23%、采用BV818安琪酵母、接种量为0.04%，21℃发酵7 d，在此条件下得到火龙果原酒酒精度为（13.2±0.2）%vol，果酒产品酒精度为（12.0±0.1）%vol。火龙果酒产品感官指标、理化指标及卫生指标检测结果均符合国家相关标准。研究结果对火龙果酒工业化生产奠定了基础。

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TS262.7

0254-5071（2017）05-0192-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.041

2017-02-14

贵州大学研究生创新基金（研理工2016058）

肖敏（1991-），女，硕士研究生，研究方向为食品科学。

*通讯作者：吴拥军（1971-），男，教授，博士，研究方向为食品生物技术。