洪 冰

（1.鄭州市糧食科學研究所，河南鄭州 450000；2.鄭州市糧油質量監(jiān)測中心，河南鄭州 450000）

火龍果又稱紅龍果、仙人果，多汁味甜，含豐富的膳食纖維、維生素、花青素等，具有清熱降火、預防心腦血管疾病等功效[1-2]。火龍果果肉主要有紅色和白色兩種，研究表明，相比白肉火龍果，紅肉火龍果的總糖、粗脂肪、粗蛋白含量及對油脂的抗氧化能力、自由基的清除率及還原能力更高，VC、多酚和黃酮含量更豐富[3-4]。米酒是以大米或糯米作為碳源，經酒曲或酵母等發(fā)酵成的低度酒精飲品，具有酒精含量低、營養(yǎng)豐富、釀造工藝簡單、發(fā)酵周期短等特點，深受廣大消費者喜愛[5-7]。

模糊數(shù)學綜合評判是一種基于模糊變換原理，通過模糊矩陣將評價信息數(shù)值化，消除感官評價的主觀性和模糊性，進而對產品的綜合感官品質做出科學、準確、公正的判斷，以進行定量評價的方法[8-10]。相較于傳統(tǒng)感官評價，模糊數(shù)學綜合評判能有效消除主觀情感、年齡性別等因素影響，通過模糊矩陣將信息量化，進而對產品的感官品質做出判斷[11]。

目前有關火龍果食品的開發(fā)研究，主要集中于火龍果飲料、火龍果醋和火龍果果酒等方面[12-15]，火龍果米酒的相關研究鮮見報道。

本試驗基于正交試驗設計方案和模糊數(shù)學綜合評判法，以紅肉火龍果和糯米為原料進行混合發(fā)酵制備火龍果米酒，使制得的火龍果米酒同時具有火龍果和米酒的營養(yǎng)價值和保健功效，為火龍果的深加工與開發(fā)提供理論依據(jù)和技術基礎。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

紅肉火龍果、糯米，市購；安琪甜酒曲，安琪酵母股份有限公司；SY 果酒專用酵母，安琪酵母股份有限公司；果膠酶，山東隆科特酶制劑有限公司；白砂糖，市售食品級。

潔凈工作臺SW-CJ-2F，蘇州凈化設備有限公司；恒溫培養(yǎng)箱DHP-9082，上海一恒科學儀器有限公司；電子恒溫水浴鍋DZKW-4，北京中興偉業(yè)儀器。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程[16-17]（圖1）

圖1 試驗工藝流程圖

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 甜酒釀發(fā)酵

將糯米淘凈、除雜后用23 ℃左右的溫水浸泡24 h，至米粒吸水充足，手搓成粉末狀，內無夾心即可，再蒸飯約35 min至米熟而不爛，內無白心，質地柔軟且不黏手，自然冷卻至30～35 ℃，加入酒曲，攪拌均勻發(fā)酵，制取甜酒釀。

1.2.2.2 酵母活化

取少量甜酒釀與火龍果混合汁液，以混合汁液質量為基準，加入果酒專用酵母，混勻后于30～40 ℃水浴10 min，進行酵母活化。

1.2.2.3 果膠酶處理

以火龍果果漿質量為基準，加入0.1 %酶活性30000 U/g的果膠酶到混合發(fā)酵液中，攪拌均勻。

1.2.2.4 調整糖度

測定混合發(fā)酵液的含糖量，然后添加白砂糖，將糖度調整到適宜的發(fā)酵要求。

1.2.2.5 滅菌

將過濾、檢驗完成的火龍果米酒裝瓶，80 ℃滅菌15 min，即得到成品。

1.2.3 甜酒釀發(fā)酵工藝優(yōu)化

在單因素試驗的基礎上，選取對甜酒釀發(fā)酵影響最大的三個因素甜酒曲用量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間進行正交試驗，以成品感官評分為考察指標，進行L9（33）正交試驗，優(yōu)化甜酒釀的發(fā)酵工藝參數(shù)。試驗因素與水平見表1。

表1 正交試驗L9(33)因素水平表

1.2.4 火龍果米酒發(fā)酵工藝優(yōu)化

單因素試驗：實驗前進行預實驗，得初始發(fā)酵適宜條件為糖度22 %、酵母用量0.3 %、發(fā)酵溫度26 ℃、火龍果與甜酒釀添加量之比1∶2、發(fā)酵時間6 d。考察酵母用量（0.1 %、0.2 %、0.3 %、0.4 %、0.5 %）、發(fā)酵溫度（22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃）、火龍果與甜酒釀添加量之比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）和發(fā)酵時間（2 d、4 d、6 d、8 d、10 d）對火龍果米酒酒精度和感官評分的影響。

正交試驗：在單因素試驗基礎上，以酵母用量（A）、發(fā)酵溫度（B）、火龍果與甜酒釀添加量之比（C）和發(fā)酵時間（D）為考察變量，以產品的感官評分為評價指標，應用L9（34）正交試驗設計方案和模糊數(shù)學評判確定火龍果米酒的最佳配方參數(shù)。試驗因素與水平見表2。

表2 正交試驗L9(34)因素水平表

采用L9（34）正交試驗方案，得火龍果米酒1～9號，設計方案見表3。

表3 火龍果米酒正交試驗方案

1.2.5 感官評價

甜酒釀的感官評價組由10 位具有相關經驗的專家組成，從色澤、香氣、滋味3 個方面對甜酒釀綜合評價，色澤（質地均勻、有光澤）2 分、香氣（有糯米發(fā)酵香氣）4分、滋味（風味爽口、口感好）4分。

火龍果米酒的感官評價組由10 位具有相關經驗的專家組成，從色澤、香氣、滋味和典型性4 個方面對火龍果米酒綜合評價。單因素實驗中的感官評分，取其平均值作為評分結果。

基于火龍果米酒發(fā)酵單因素實驗結果，設計L9（34）正交試驗方案，采用模糊綜合評價方法評價火龍果米酒最佳配方參數(shù)。參考文獻中火龍果復合發(fā)酵產品的感官評價標準[18-20]，并作適當改動，火龍果米酒感官品評標準見表4。

表4 火龍果米酒感官品評標準

1.3 模糊數(shù)學綜合評判模型的構建

以色澤、香氣、滋味、典型性建立因素集U={色澤u1，香氣u2，滋味u3，典型性u4}。

以優(yōu)、良、中、差建立評語集V={優(yōu)V1，良V2，中V3，差V4}。

根據(jù)色澤、香氣、滋味、典型性在火龍果米酒感官評價中的作用，確定火龍果米酒各感官指標的權重為色澤0.2、香氣0.3、滋味0.4、典型性0.1，總和為1，即：

火龍果米酒感官指標綜合評判集Y=XR，其中X為權重集，R為模糊矩陣。

2 結果與分析

2.1 甜酒釀主要工藝參數(shù)優(yōu)化

選擇對甜酒釀發(fā)酵影響最大的三個因素——酒曲添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間進行正交試驗，結果見表5。

表5 優(yōu)化米酒發(fā)酵條件的正交試驗結果表

由表5 可知，通過極差分析，影響甜酒釀發(fā)酵的主次因素為A（酒曲添加量）＞C（發(fā)酵時間）＞B（發(fā)酵溫度），試驗最優(yōu)工藝組合為A2B1C2，即酒曲添加量為0.6%，發(fā)酵時間為48 h，發(fā)酵溫度30 ℃。

酒曲添加量對甜酒釀發(fā)酵至關重要，隨著添加量的增加，甜酒釀的酒精度也會隨之增加，但當酒曲添加量過多時，酵母菌的生長和發(fā)酵會受到抑制，影響甜酒釀的酒精度和口感風味[21]，所以，最適添加量為0.6 %。發(fā)酵時間過長，會使甜酒釀中的酒味過重，且苦澀味增加，嚴重影響甜酒釀的香味及口感；發(fā)酵時間過短，甜酒釀中糖還未在酵母菌的作用下產生酒精，造成酒精度低，也會對其風味造成影響，因此，確定最佳發(fā)酵時間為48 h。發(fā)酵溫度過低，發(fā)酵周期延長，不利于生產；發(fā)酵溫度過高，會導致發(fā)酵產乙醇能力下降，酒精度降低[22]，所以，最適發(fā)酵溫度為30 ℃。

2.2 火龍果米酒發(fā)酵單因素實驗結果

2.2.1 酵母用量對火龍果米酒品質的影響

酵母是火龍果米酒發(fā)酵過程中最關鍵的物質，酵母菌在生長繁殖過程中會產生乙醇、酯類、氨基酸等物質影響火龍果米酒的口感和風味[23]。由圖2可知，當酵母用量在0.1 %～0.3 %范圍內時，隨著酵母用量增加感官評分值上升趨勢明顯，酵母用量0.3%時感官評分最高，達到83分，之后隨著酵母用量增加感官評分逐漸下降。酒精度也隨著酵母用量的增加呈先上升后下降的趨勢，這是因為當酵母用量較少時酵母菌繁殖較慢，發(fā)酵液中糖分無法被充分利用導致酒精度偏低，當酵母用量過高時，酵母自身需要大量糖分進行生長和繁殖，導致產乙醇能力下降[24]，火龍果米酒的酒精度降低。因此確定酵母用量在正交試驗中的因素水平為0.2 %、0.3%、0.4%。

圖2 不同酵母用量對火龍果米酒感官評分和酒精度的影響

2.2.2 發(fā)酵溫度對火龍果米酒品質的影響

溫度對酒類的發(fā)酵有重要影響，溫度過高會導致酵母繁殖速度加快使火龍果米酒的發(fā)酵過程過于劇烈，進而影響產品口感[25-26]，因此選擇合適的發(fā)酵溫度是火龍果米酒發(fā)酵工藝的關鍵。由圖3 可知，隨著發(fā)酵溫度的上升，火龍果米酒的感官評分值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當發(fā)酵溫度在28 ℃時口感最好，感官評分也達到最高82 分。隨著發(fā)酵溫度的提高火龍果米酒的酒精度不斷上升，這是因為溫度增加使得酵母代謝加快，產乙醇能力增強導致火龍果米酒的酒精度上升。因此發(fā)酵溫度在正交試驗中的因素水平為26 ℃、28 ℃、30 ℃。

圖3 發(fā)酵溫度對火龍果米酒感官評分和酒精度的影響

2.2.3 火龍果與甜酒釀添加量之比對火龍果米酒品質的影響

由圖4 可知，感官評分隨著甜酒釀比例逐漸增加呈先增加后降低的趨勢，當火龍果與甜酒釀添加量之比為1∶2 時，感官評分最高達到87 分，火龍果米酒口味純正香氣濃郁。整個發(fā)酵過程中，火龍果米酒酒精度保持在9.5%vol～10.5%vol，說明火龍果與甜酒釀添加量之比對火龍果米酒酒精度影響較小。綜上，火龍果與甜酒釀添加量之比在正交試驗中的因素水平為1∶1、1∶2、1∶3。

圖4 火龍果與甜酒釀添加量之比對火龍果米酒感官評分和酒精度的影響

2.2.4 發(fā)酵時間對火龍果米酒品質的影響

由圖5 可知，火龍果米酒在整個發(fā)酵過程中感官評分呈先上升后下降趨勢，當發(fā)酵時間6 d時，感官評分最高達到89 分。隨著發(fā)酵時間的延長，火龍果米酒的酒精度逐漸增加，在第6 天達到峰值，此時酒精度達到11.2 %vol，隨后酒精度基本保持穩(wěn)定。因此，火龍果米酒的發(fā)酵時間在正交試驗中的因素水平為4 d、6 d、8 d。

圖5 發(fā)酵時間對火龍果米酒感官評分和酒精度的影響

2.2.5 模糊數(shù)學綜合評判確定最佳配方參數(shù)

由10 人組成的綜合評判小組，以火龍果米酒的色澤、香氣、滋味和典型性為評價因素按照優(yōu)、良、中、差的評價等級統(tǒng)一對表3中9組試樣進行感官評定。感官評價結果見表6。

表6 火龍果米酒評價要素統(tǒng)計結果

將表6 中各樣品的評價等級所得票數(shù)折合成贊成比率，綜合各樣品評價因素的結果，得模糊矩陣Rj[27]。

式中：j=1，2，3……9 為樣品編號；ri1，ri2，ri3……ri9分別表示第i 個試樣評價因素各評價等級所得贊成票數(shù)的占比。

以1號樣品進行舉例計算：

依據(jù)模糊矩陣變換原理計算綜合隸屬度

各試樣組評價因素的評判等級所占的票數(shù)比例，通過模糊數(shù)學綜合評判一級模型Yj=X×Rj，并進行歸一化處理后可得模糊數(shù)學變換結果，如表7所示。

表7 模糊變換結果

根據(jù)表7 中9 組試樣感官評判的模糊變換結果，運用隸屬函數(shù)理論和最大隸屬度原則進行排序，結果見表8。

表8 模糊綜合評判排序結果

由表8 可見，試樣編號Y7（A3B1C3D2）為正交試驗組里最佳組合，即酵母用量0.4 %，發(fā)酵溫度26 ℃，火龍果與甜酒釀添加量之比1∶3，發(fā)酵時間6 d。在此組合下，發(fā)酵的火龍果米酒色澤清亮，香氣純正，口感凈爽，典型性好。

2.3 成品質量指標

2.3.1 感官指標

火龍果米酒色澤清亮，香氣純正，口感凈爽，典型性好。

2.3.2 理化指標

酒精度10 %vol～11 %vol；總糖（以葡萄糖計）≤4.0 g/L。

2.3.3 微生物指標

菌落總數(shù)≤50 CFU/mL；大腸菌群≤3.0 MPN/mL；致病菌未檢出。

3 結論

本試驗優(yōu)化甜酒釀發(fā)酵工藝，篩選酵母用量、發(fā)酵溫度、火龍果與甜酒釀添加量之比、發(fā)酵時間進行單因素實驗，結合L9（34）正交試驗方案，基于模糊數(shù)學綜合評判法優(yōu)化火龍果米酒發(fā)酵工藝，得到最佳關鍵工藝配方為酵母用量0.4 %，發(fā)酵溫度26 ℃，火龍果與甜酒釀添加量之比1∶3，發(fā)酵時間6 d。在此組合下，發(fā)酵的火龍果米酒色澤清亮，香氣純正，口感凈爽，典型性好。發(fā)酵的火龍果米酒兼具風味、營養(yǎng)與功效，大幅度提高了火龍果的商品價值與經濟附加值，對火龍果的深加工與開發(fā)提供了理論依據(jù)和技術基礎。對于火龍果米酒的穩(wěn)定性、抗氧化性、香氣成分分析等方面還有待進一步的研究探討。