新疆农业科学 ›› 2022, Vol. 59 ›› Issue (3): 634-644.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2022.03.013
收稿日期:
2021-07-10
出版日期:
2022-03-20
发布日期:
2022-03-28
通信作者:
杨璐
作者简介:
杨璐(1985-),女,副研究员,硕士,研究方向为植物资源化学与生物活性物质,(E-mail) lycszx_article@163.com
基金资助:
YANG Lu(), FAN Shaoli, LI Hong, CHENG Ping, ZHANG Zhigang
Received:
2021-07-10
Online:
2022-03-20
Published:
2022-03-28
Correspondence author:
YANG Lu
Supported by:
摘要:
【目的】基于响应面法研究对桑葚果酒的主发酵工艺,评价其品质,为新疆桑葚果酒的工业化生产提供科学依据。【方法】以新疆桑葚品种仟格丽桑葚果为原材料,在单因素试验的基础上进行Box-Behnken响应面优化试验,确定桑葚果酒最优主发酵工艺参数:酵母添加量0.22 g/kg、发酵温度21~23℃、二氧化硫(SO2)添加量为80 mg/kg。并对最优主发酵工艺酿造出的桑葚果酒理化指标、感官风味、挥发性香气进行分析。【结果】桑葚果酒不仅口感佳,且富含总黄酮(2.66 g/L)、花色苷(0.34 g/L)等活性物质,鉴定出桑葚果酒中24种挥发性香气化合物主要挥发性香气化合物,其中酯类物质含量占总香气物质含量的77.86%,其次是醇类物质占19.07%。【结论】桑葚果酒最优主发酵工艺参数:酵母添加量0.22 g/kg、发酵温度21~23 ℃、二氧化硫添加量为80 mg/kg。
中图分类号:
杨璐, 范少丽, 李宏, 程平, 张志刚. 基于响应面法优化桑葚果酒主发酵工艺及其品质评价[J]. 新疆农业科学, 2022, 59(3): 634-644.
YANG Lu, FAN Shaoli, LI Hong, CHENG Ping, ZHANG Zhigang. Optimization of Chief Fermentation Process and Quality Evaluation of Mulberry Wine Based on Response Surface Method[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2022, 59(3): 634-644.
水平编码 Horizontal coding | A | B | C |
---|---|---|---|
发酵温度 Fermentation temperature (℃) | 酵母浓度 Yeast concentration (g/kg) | SO2添加量 SO2 addition (mg/kg) | |
-1 | 16~18 | 0.1 | 30 |
0 | 20~22 | 0.2 | 50 |
1 | 24~26 | 0.3 | 80 |
表1 Box-Behnken 设计实验因素水平表及编码
Table 1 factors of box-behnken scheme design and horizontal coding
水平编码 Horizontal coding | A | B | C |
---|---|---|---|
发酵温度 Fermentation temperature (℃) | 酵母浓度 Yeast concentration (g/kg) | SO2添加量 SO2 addition (mg/kg) | |
-1 | 16~18 | 0.1 | 30 |
0 | 20~22 | 0.2 | 50 |
1 | 24~26 | 0.3 | 80 |
升温速率 Heating rate (℃/min) | 温度 Temperature (℃) | 保持时间 Holding time (min) |
---|---|---|
/ | 50 | 2 |
5 | 120 | 2 |
6 | 250 | 10 |
表2 色谱条件:升温程序
Table 2 Chromatographic conditions: heating procedure
升温速率 Heating rate (℃/min) | 温度 Temperature (℃) | 保持时间 Holding time (min) |
---|---|---|
/ | 50 | 2 |
5 | 120 | 2 |
6 | 250 | 10 |
图1 不同酵母品种下桑葚果酒酒精度、pH、还原糖、残糖量、可滴定酸变化 注:不同小写字母表示具有显著性差异(P<0.05),下同
Fig.1 Effect of yeast varieties on the alcohol content, pH value, reducing sugar, residual sugar content, total acid of mulberry wine Note: There are significant differences in the expression of different lowercase letters (P < 0.05), the same as below
图2 不同酵母浓度下桑葚果酒酒精度、pH、还原糖、残糖量、可滴定酸变化
Fig.2 Effect of yeast concentration on the alcohol content, pH value, reducing sugar, residual sugar content, total acid, of mulberry wine
图3 不同发酵温度下桑葚果酒酒精度、pH、还原糖、残糖量、可滴定酸变化
Fig.3 Effect of fermentation temperature on the alcohol content, pH value, reducing sugar, residual sugar content, total acid of mulberry wine
序号 No. | A酵母浓度 Yeast concentration (g/kg) | B发酵温度 Fermentation temperature(℃) | CSO2添加量 SO2 dosage (mg/kg) | 酒精度 Alcohol content (%vol) |
---|---|---|---|---|
1 | -1 | 0 | -1 | 10.2 |
2 | 1 | 0 | 1 | 10.9 |
3 | 1 | -1 | 0 | 9.8 |
4 | -1 | 1 | 0 | 10.6 |
5 | 0 | 0 | 0 | 11.2 |
6 | 0 | -1 | 1 | 10.3 |
7 | 0 | 0 | 0 | 11.4 |
8 | 0 | 1 | 1 | 11.1 |
9 | 1 | 0 | -1 | 10.7 |
10 | -1 | -1 | 0 | 9.6 |
11 | 0 | 1 | -1 | 11.5 |
12 | -1 | 0 | 1 | 11.5 |
13 | 0 | 0 | 0 | 11.2 |
14 | 0 | 0 | 0 | 11.3 |
15 | 1 | 1 | 0 | 11.0 |
16 | 0 | -1 | -1 | 9.8 |
17 | 0 | 0 | 0 | 11.3 |
表3 响应面试验设计及结果
Table 3 Design and results of response interview experiments
序号 No. | A酵母浓度 Yeast concentration (g/kg) | B发酵温度 Fermentation temperature(℃) | CSO2添加量 SO2 dosage (mg/kg) | 酒精度 Alcohol content (%vol) |
---|---|---|---|---|
1 | -1 | 0 | -1 | 10.2 |
2 | 1 | 0 | 1 | 10.9 |
3 | 1 | -1 | 0 | 9.8 |
4 | -1 | 1 | 0 | 10.6 |
5 | 0 | 0 | 0 | 11.2 |
6 | 0 | -1 | 1 | 10.3 |
7 | 0 | 0 | 0 | 11.4 |
8 | 0 | 1 | 1 | 11.1 |
9 | 1 | 0 | -1 | 10.7 |
10 | -1 | -1 | 0 | 9.6 |
11 | 0 | 1 | -1 | 11.5 |
12 | -1 | 0 | 1 | 11.5 |
13 | 0 | 0 | 0 | 11.2 |
14 | 0 | 0 | 0 | 11.3 |
15 | 1 | 1 | 0 | 11.0 |
16 | 0 | -1 | -1 | 9.8 |
17 | 0 | 0 | 0 | 11.3 |
方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
---|---|---|---|---|---|---|
模型 Model | 6.05 | 9 | 0.67 | 13.62 | 0.001 2 | |
A-酵母浓度Yeast concentration | 0.031 | 1 | 0.031 | 0.63 | 0.452 3 | |
B-发酵温度Fermentation temperature | 2.76 | 1 | 2.76 | 55.94 | 0.000 1 | |
C-SO2添加量Content of SO2 | 0.32 | 1 | 0.32 | 6.48 | 0.038 3 | * |
AB | 1.00E-02 | 1 | 1.00E-02 | 0.2 | 0.666 2 | |
AC | 0.3 | 1 | 0.3 | 6.13 | 0.042 5 | * |
BC | 0.2 | 1 | 0.2 | 4.1 | 0.082 5 | |
A^2 | 0.82 | 1 | 0.82 | 16.52 | 0.004 8 | |
B^2 | 1.47 | 1 | 1.47 | 29.7 | 0.001 | |
C^2 | 9.47E-04 | 1 | 9.47E-04 | 0.019 | 0.893 7 | |
残差 Residual | 0.35 | 7 | 0.049 | |||
失拟项 Lack of Fit | 0.32 | 3 | 0.11 | 15.12 | 0.012 | * |
纯误差Pure Error | 0.028 | 4 | 7.00E-03 | |||
总和Cor Total | 6.4 | 16 |
表4 实验结果回归模型方差
Table 4 Experimental results regression model variance analysis
方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
---|---|---|---|---|---|---|
模型 Model | 6.05 | 9 | 0.67 | 13.62 | 0.001 2 | |
A-酵母浓度Yeast concentration | 0.031 | 1 | 0.031 | 0.63 | 0.452 3 | |
B-发酵温度Fermentation temperature | 2.76 | 1 | 2.76 | 55.94 | 0.000 1 | |
C-SO2添加量Content of SO2 | 0.32 | 1 | 0.32 | 6.48 | 0.038 3 | * |
AB | 1.00E-02 | 1 | 1.00E-02 | 0.2 | 0.666 2 | |
AC | 0.3 | 1 | 0.3 | 6.13 | 0.042 5 | * |
BC | 0.2 | 1 | 0.2 | 4.1 | 0.082 5 | |
A^2 | 0.82 | 1 | 0.82 | 16.52 | 0.004 8 | |
B^2 | 1.47 | 1 | 1.47 | 29.7 | 0.001 | |
C^2 | 9.47E-04 | 1 | 9.47E-04 | 0.019 | 0.893 7 | |
残差 Residual | 0.35 | 7 | 0.049 | |||
失拟项 Lack of Fit | 0.32 | 3 | 0.11 | 15.12 | 0.012 | * |
纯误差Pure Error | 0.028 | 4 | 7.00E-03 | |||
总和Cor Total | 6.4 | 16 |
序号 No. | 香气化合物 Aroma compounds | 保留时间 Retention time (min) | 含量 Content (%) | 气味描述 Odor description |
---|---|---|---|---|
A | 酯类 | |||
1 | 己酸乙酯 | 9.311 | 8.483 | 果香、草莓香[ |
2 | 琥珀酸氢乙酯 | 14.350 | 0.477 | / |
3 | 丁二酸二乙酯 | 14.678 | 4.786 | / |
4 | 辛酸乙酯 | 15.185 | 9.659 | 果香、奶油味[ |
5 | 甘油1,2-二乙酸酯 | 16.436 | 0.343 | / |
6 | 苯乙酸乙酯 | 16.488 | 0.304 | 蜂蜜香[ |
7 | 乙酸苯乙酯 | 16.835 | 0.459 | 玫瑰、茉莉花香[ |
8 | 壬酸乙酯 | 17.963 | 0.602 | 酒心巧克力香味 |
9 | 苯丙酸乙酯 | 19.417 | 8.291 | 草莓香、奶酪味[ |
10 | 癸酸乙酯 | 20.657 | 20.163 | 奶油味、果香[ |
12 | 月桂酸乙酯 | 25.560 | 16.716 | 甜香、蜂蜡香[ |
13 | 苯甲酸乙基己酯 | 28.139 | 0.224 | / |
14 | 肉豆蔻酸乙酯 | 29.970 | 4.423 | 椰子、蜂蜡香[ |
15 | 棕榈酸乙酯 | 34.001 | 2.705 | 水果味、奶油味[ |
序号 No. | 香气化合物 Aroma compounds | 保留时间 Retention time (min) | 含量 Content (%) | 气味描述 Odor description |
16 | 亚油酸乙酯 | 37.084 | 0.226 | / |
B | 醇类 | |||
17 | 乙醇 | 1.133 | 17.972 | / |
18 | 苯乙醇 | 12.717 | 1.094 | 玫瑰花香、甜香[ |
C | 酸类 | |||
19 | 己酸 | 8.823 | 0.777 | 乳酪、甜香[ |
20 | 辛酸 | 14.457 | 0.603 | 脂肪味、奶油味[ |
F | 其他 | |||
21 | 2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮 | 13.574 | 0.574 | / |
22 | 丁香酚 | 19.502 | 0.433 | 丁香香气[ |
23 | 二氢大马酮 | 20.234 | 0.354 | / |
24 | 4-羟基-4-甲基-4H-萘-1-酮 | 20.391 | 0.331 | / |
表5 各处理酒样中挥发性香气化合物的 GC-MS 分析
Table 5 GC-MS analysis of volatile aroma compounds
序号 No. | 香气化合物 Aroma compounds | 保留时间 Retention time (min) | 含量 Content (%) | 气味描述 Odor description |
---|---|---|---|---|
A | 酯类 | |||
1 | 己酸乙酯 | 9.311 | 8.483 | 果香、草莓香[ |
2 | 琥珀酸氢乙酯 | 14.350 | 0.477 | / |
3 | 丁二酸二乙酯 | 14.678 | 4.786 | / |
4 | 辛酸乙酯 | 15.185 | 9.659 | 果香、奶油味[ |
5 | 甘油1,2-二乙酸酯 | 16.436 | 0.343 | / |
6 | 苯乙酸乙酯 | 16.488 | 0.304 | 蜂蜜香[ |
7 | 乙酸苯乙酯 | 16.835 | 0.459 | 玫瑰、茉莉花香[ |
8 | 壬酸乙酯 | 17.963 | 0.602 | 酒心巧克力香味 |
9 | 苯丙酸乙酯 | 19.417 | 8.291 | 草莓香、奶酪味[ |
10 | 癸酸乙酯 | 20.657 | 20.163 | 奶油味、果香[ |
12 | 月桂酸乙酯 | 25.560 | 16.716 | 甜香、蜂蜡香[ |
13 | 苯甲酸乙基己酯 | 28.139 | 0.224 | / |
14 | 肉豆蔻酸乙酯 | 29.970 | 4.423 | 椰子、蜂蜡香[ |
15 | 棕榈酸乙酯 | 34.001 | 2.705 | 水果味、奶油味[ |
序号 No. | 香气化合物 Aroma compounds | 保留时间 Retention time (min) | 含量 Content (%) | 气味描述 Odor description |
16 | 亚油酸乙酯 | 37.084 | 0.226 | / |
B | 醇类 | |||
17 | 乙醇 | 1.133 | 17.972 | / |
18 | 苯乙醇 | 12.717 | 1.094 | 玫瑰花香、甜香[ |
C | 酸类 | |||
19 | 己酸 | 8.823 | 0.777 | 乳酪、甜香[ |
20 | 辛酸 | 14.457 | 0.603 | 脂肪味、奶油味[ |
F | 其他 | |||
21 | 2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮 | 13.574 | 0.574 | / |
22 | 丁香酚 | 19.502 | 0.433 | 丁香香气[ |
23 | 二氢大马酮 | 20.234 | 0.354 | / |
24 | 4-羟基-4-甲基-4H-萘-1-酮 | 20.391 | 0.331 | / |
项目 Project | 测定结果 Determination results | |
---|---|---|
pH | 4.11±0.02 | |
色差 Chromatic aberration | L值 | 22.3±0.6 |
a值 | 3.3±2.1 | |
b值 | -6.3±1.5 | |
可溶性固形物 Soluble solids (%) | 12.27±0.06 | |
总糖 Total sugar (g/L) | 20.22±0.77 | |
可滴定酸 Total acid (g/L) | 13.26±0.03 | |
酒精度 Alcohol content (%vol) | 11.3±0.29 | |
总酚 Total phenols (g GAE/L) | 17.29±0.22 | |
总黄酮 Total flavonoids (g/L) | 2.66±0.06 | |
花色苷 Anthocyanins (g/L) | 0.34±0.04 |
表6 桑葚果酒理化指标
Table 6 Results of physical and chemical indexes of mulberry wine
项目 Project | 测定结果 Determination results | |
---|---|---|
pH | 4.11±0.02 | |
色差 Chromatic aberration | L值 | 22.3±0.6 |
a值 | 3.3±2.1 | |
b值 | -6.3±1.5 | |
可溶性固形物 Soluble solids (%) | 12.27±0.06 | |
总糖 Total sugar (g/L) | 20.22±0.77 | |
可滴定酸 Total acid (g/L) | 13.26±0.03 | |
酒精度 Alcohol content (%vol) | 11.3±0.29 | |
总酚 Total phenols (g GAE/L) | 17.29±0.22 | |
总黄酮 Total flavonoids (g/L) | 2.66±0.06 | |
花色苷 Anthocyanins (g/L) | 0.34±0.04 |
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DOI URL |
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