中国是世界第二大香蕉种植国，也是香蕉的源产地之一，种质资源丰富，占栽培总面积88%以上的品种为香芽蕉（Cavendish，AAA）[1]。香蕉肉质软滑、香甜可口，营养丰富，富含矿物质、多糖、多酚、抗性淀粉、儿茶酚胺等活性成分，具有抗溃疡、治腹泻、降血压、降血糖、抗肿瘤、抗菌、抗抑郁等功效[2-3]。香蕉是呼吸跃变型水果，货架期短，国产香蕉上市期相对集中，容易造成腐坏浪费，亟需提升香蕉的深加工能力[1]。随着人们健康意识的提高，果酒的营养价值越来越受消费者重视。将香蕉加工成果酒是香蕉深加工的有效手段之一，将成熟的香蕉去皮酶解后酿制果酒的报道较多，尽管在菌种、酶解、料水比和发酵条件上的报道各异，但工艺实质是依靠香蕉自身酶系将果肉淀粉转化成可发酵糖后进行发酵[4-9]。
香蕉果皮占香蕉鲜重的三分之一，其活性营养成分含量和功效较果肉更高，但在工业加工中常被废弃，造成资源浪费[10-12]。青香蕉皮中含有大约2%～3.6%的淀粉，可以作为发酵糖的来源[13-14]。香蕉皮中单宁物质的多量存在以及相对低的糖源，制约了人们对香蕉全果发酵的技术探讨。张兆朵等报道国外科学家采用外加淀粉酶分解青香蕉中淀粉进行果酒发酵[14]。周智会采用类似白酒生产工艺，利用酒曲中的霉菌部分分解青香蕉全果中的淀粉成为可发酵糖后，通过酒曲中的酵母发酵然后蒸馏获得酱香型香蕉果酒，并有产品面市[15]。Byarugaba-Bazirake等采用重组了可降解淀粉成为可发酵糖的基因的改良酵母，进行了香蕉全果果酒酿造的探讨[16]。廖芬等发明了对成熟度4～5级的香蕉进行果胶酶解然后发酵果酒的专利[17]。邓红梅等报道了利用成熟香蕉进行全果果胶酶酶解发酵的探讨，并基于酒精得率进行了发酵条件的优化[18]。由于香蕉果实的特殊性，尚没有理想的香蕉去皮机或皮汁分离设备，香蕉酿酒多靠人工去皮进行原料处理。本研究对不同成熟度的香蕉进行质构、单宁等指标的跟踪测定，以期确定适合酿造果酒的最佳香蕉成熟度；利用正交试验对全果发酵的最佳取汁条件和发酵工艺进行优化，以探讨带皮香芽蕉酿造果酒的优化工艺。相关研究成果将有助于去除香蕉生产的人工剥皮环节，提高香蕉酿酒的效率和感官。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
香蕉：钦州市售Cavendish香芽蕉，成熟度5级；果胶酶 X（20万 U/g）、纤维素酶（10万 U/g）：云南睿丹生物科技有限公司；果酒专用酵母、焦亚硫酸钾（食品级）：烟台帝伯仕自酿有限公司；福林酚（分析纯）、无水碳酸钠（分析纯）、葡萄糖（分析纯）、活性炭颗粒（分析纯）：上海麦克林生化科技有限公司；浓硫酸（分析纯）：成都市克隆化学品有限公司。
1.2 仪器与设备
CT3质构仪：美国BROOKFIELD公司；UV-1800紫外可见光分光光度计：岛津仪器（苏州）有限公司；4.0L-GLF果立方打浆机：佛山市润物电器有限公司；DK-98-II电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；INNOVA43R落地式低温摇床：上海巴玖实业有限公司；WYT-J手持式折光仪：成都豪创光电仪器有限公司；H1850高速离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；HE53水分测定仪、ME204E电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。
1.3 方法
1.3.1 酿造香蕉成熟度等级的确定
从钦州蕉农处获得成熟度1级的香芽蕉（AAA，Cavendish），室温28℃～35℃存放，跟踪其成熟过程质构指标和单宁指标的变化，结合感官品尝，确定适合酿造果酒的香蕉成熟度等级。
1.3.2 香蕉质构的分析
在25℃下测定，将香蕉水平摆在质构仪载物台上，径向穿刺，测定香蕉的硬度、咀嚼性、弹性，重复测定5次。参数设置：测试类型为全质构分析（texture profileanalysis，TPA），夹具为 TA-PA，探头类型为TA39，测试速度为0.50 mm/s，返回速度为0.50 mm/s，触发点负载为4 g，测试距离为20 mm。
1.3.3 果酒加工的工艺及操作要点
工艺流程：全果（去皮）→称量→热烫→护色→打浆→酶解、过滤→果汁→成分调整→接种→发酵→过滤→澄清→杀菌→陈化。
酿造用香蕉为市售成熟度5级的香蕉。热烫：将香蕉洗净，剪去头尾，香蕉全果在95℃水中烫3 min；护色：将热烫之后的香蕉放入100 mg/L焦亚硫酸钾的溶液中护色1 h；打浆：加入80 mg/L焦亚硫酸钾在打浆机中破碎；酶解：按料液体积比1∶3加入蒸馏水，pH值调到4.0；过滤：用300目网式滤布分离香蕉汁的果汁和果渣；成分调整：通过加入白砂糖提高或加水稀释降低的方式，使糖度达到要求的初始糖度；发酵：根据初始发酵条件加入不同的酵母量，置于低温培养箱中恒温培养；过滤：将果酒进行抽滤以分离酵母；陈化：装瓶后室温28℃～35℃放置1个月。相关试验均进行5次平行，检测结果以平均数加减标准偏差的形式表示。
1.3.4 全果香蕉汁收得率的单因素和正交试验
分别取600g全果香蕉浆，进行香蕉汁收得率试验。在酶解时间2 h、酶解温度50℃、纤维素酶1 000 mg/L的条件下，考察果胶酶 X 40、60、80、100、120 mg/L 对全果香蕉汁收得率的影响；在酶解时间2 h、酶解温度50℃、果胶酶X100 mg/L的条件下，考察纤维素酶添加250、500、1 000、1 500、2 000 mg/L 对全果香蕉汁收得率的影响；在果胶酶X和纤维素酶添加量为100、500 mg/L、酶解时间2 h的条件下，考察酶解温度40、45、50、55、60℃对全果香蕉汁收得率的影响；在果胶酶X和纤维素酶添加量为100、500 mg/L、酶解温度50 ℃的条件下，考察酶解时间 1、1.5、2、2.5、3 h对全果香蕉汁收得率的影响；根据单因素结果，设计三因素三水平正交试验。使用纤维素的目的是为了协助果胶酶适度释放果胶网格中的糖类物质，提高出汁率。
1.3.5 全果发酵感官的单因素和正交试验
分别取1 000 g调整后的全果香蕉浆，进行单因素对香蕉酒感官品评得分影响的评价：在接种量0.02%，初始糖度20 g/100 mL的条件下，考察发酵温度16、18、20、22、24℃对感官品评得分的影响；在发酵温度20℃，接种量0.02%的条件下，考察初始糖度14、16、18、20、22 g/100 mL对果酒感官品评得分的影响；在发酵温度20℃，初始糖度20 g/100 mL的条件下，考察接种量0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%对果酒感官品评得分的影响；根据单因素结果，设计三因素三水平正交试验。
1.3.6 香蕉汁收得率的测定
香蕉汁收得率为香蕉中可溶性固形物含量与对应香蕉干重的比值。测定香蕉汁的固形物含量时，将香蕉汁8 000 r/min离心15 min，倒出上清液，测定其浓度Ci和质量Mi；在离心沉淀中加一定量的蒸馏水涡旋振荡2 min，再次离心，并测定上清液的浓度和质量；重复操作，直至上清液的浓度低于2.5°BX。通过水分测定仪测定水分，求出香蕉的干物质百分比，并据此计算出对应离心香蕉汁的香蕉干重m干。按公式进行香蕉汁收得率的计算。
1.3.7 香蕉酒的理化指标检测
总酸（直接滴定法）、总糖（蒽酮硫酸法）、酒精度（蒸馏法）的测定，参见国标GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[19]；单宁的测定，参见NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中单宁含量的测定分光光度法》[20]。
1.3.8 香蕉酒的风味感官品评标准
12名经培训的品评员对香蕉酒进行感官评分。评分采用百分值，相关评分标准见表1。
表1 香蕉酒感官评价的评分表
Table 1 Sensory evaluation of banana wine rating scale
项 目分值与等级完美 很好 一般 不好色泽分析（20分） 18分～20分澄清透明、有光泽、淡黄色10分以下有明显悬浮物、颜色不清亮香气分析（25分） 22分～25分具有明显的果香和酒香、浓郁诱人15分～17分澄清透明、浅黄色11分～14分有少许悬浮物、浅黄色17分～21分果香、酒香较多13分～16分果香酒香较少，无异香12分以下香气不足，存在异香口感分析（35分） 31分～35分爽口舒适、酸甜适度、醇酯协调、回味绵长20分以下过于酸涩或有异味、高级醇味突兀总喜好度（20分） 20分～18分协调、可饮性强、喜好度高26分～30分柔和适口、酒体协调、酸涩不明显21分～25分酒体较协调、酸涩感明显15分～17分较协调、易饮、喜好度较高11分～14分可饮性一般、喜好度一般10分以下可饮性差，喜好度差
2 结果与讨论
2.1 香蕉成熟度的确定
采摘后的香蕉可以根据香蕉皮颜色进行成熟度等级划分[21]，图1显示的是包括香蕉成熟和过熟过程在内的香蕉7等级成熟分类法。文献报道，在香蕉的成熟过程中发生诸多生理变化，如硬度变软、淀粉分解成可发酵糖、可溶性果胶增加、单宁减少等[21-22]。
对钦州地区成熟度 1级的香芽蕉（AAA，Cavendish）自然存放成熟过程中硬度、弹性、咀嚼性、单宁、总糖含量指标进行跟踪，结果见表2。
图1 香蕉的成熟度分级示意图
Fig.1 Schematic diagram of banana ripen grading
1.成熟度1级，外表皮全绿；2.成熟度2级，绿中略带黄；3.成熟度3级，蕉身黄中带绿、两端较绿；4：成熟度4级，全黄；5.成熟度5级，黄色遍布棕色斑点、蕉皮亮润；6.成熟度6级，斑点交联、部分区域呈黑色片状；7.成熟度7级，黑色连片的比例较大、蕉皮脱水发暗变软。所描述的颜色为香蕉的实际所见颜色，与图片显示无关。
表2 香蕉成熟过程中质构、单宁和总糖指标的变化情况
Table 2 The changes of texture，tannin and total sugar during the process of banana ripening
成熟级别硬度/g弹性/mm咀嚼性/mJ单宁/（mg/g干重）总糖/（mg/100 mL）1 1 517.88±0.17 16.12±0.27 52.17±0.87 8.71±0.09 0.1±0.01 2 1 397.31±0.16 15.41±0.17 45.67±0.47 5.60±0.07 1.4±0.01 3 1 171.43±0.14 14.87±0.19 35.79±0.38 3.69±0.06 3.4±0.03 4 649.23±0.15 13.47±0.22 12.60±0.29 2.15±0.05 12.7±0.11 5 320.01±0.11 13.12±0.17 8.71±0.25 1.21±0.04 17.8±0.13 6 136.72±0.13 12.56±0.16 6.52±0.21 1.18±0.03 16.14±0.13 7 110.34±0.10 12.78±0.21 3.77±0.12 1.01±0.02 14.23±0.11
由表2可以发现，成熟过程中3个质构指标均呈下降趋势；单宁指标在成熟度1～5级的变化过程中下降明显、成熟度5级后趋稳[23]；总糖指标在1～5级的成熟过程呈突变式升高，成熟度5级后下降，与香蕉是呼吸跃变型水果有关[1，21-23]；品尝发现，香蕉的风味在1～5级的成熟过程中突变式上升，成熟度5级后可能因香蕉染菌腐烂而香气下降并伴有不悦的烂果味。考虑到果肉和果皮在成熟过程中呈同步性，从提升风味和收得率的角度，结合考虑单宁和总糖指标，确定使用成熟度5级的香蕉进行全果酿造。
2.2 全果香蕉汁收得率试验
2.2.1 酶添加量的单因素试验
酶添加量对香蕉汁收得率的影响见表3。
表3 酶添加量对香蕉汁收得率的影响
Table 3 Effect of enzyme additive amount on the yield ratio of banana juice
试验序号酶种类酶用量/（mg/L）收得率/%1 果胶酶X+纤维素酶 40+1 000 61.19±0.19 2 果胶酶X+纤维素酶 60+1 000 63.85±0.17 3 果胶酶X+纤维素酶 80+1 000 64.32±0.15 4 果胶酶X+纤维素酶 100+1 000 67.34±0.19 5 果胶酶X+纤维素酶 120+1 000 67.20±0.18 6 果胶酶X+纤维素酶 100+250 66.65±0.15 7 果胶酶X+纤维素酶 100+500 67.12±0.14 8 果胶酶X+纤维素酶 100+1 500 67.35±0.13 9 果胶酶X+纤维素酶 100+2 000 67.31±0.11
在酶解时间2 h、酶解温度50℃、纤维素酶1000mg/L的条件下，考察果胶酶X 40 mg/L～120 mg/L 5个梯度对全果香蕉汁收得率的影响，结果发现：果胶酶X的含量在40 mg/L～100 mg/L，收得率上升；在120 mg/L时，略有下降。在酶解时间2h、酶解温度50℃、果胶酶X为100 mg/L的条件下，考察纤维素酶添加250 mg/L～2 000 mg/L 5个梯度对全果香蕉汁收得率的影响，发现：纤维素酶加入量250 mg/L至1 000 mg/L，香蕉汁收得率呈上升趋势；继续增加纤维素酶的量，收得率变化不大。香蕉皮中含有较多的纤维成分，在果胶酶X与纤维素酶混合加入时，随着酶用量的增加，收得率一直在增加直至稳定[24]。为提高酶利用率，选取100mg/L+500 mg/L（果胶酶X+纤维素酶）进行正交设计。
2.2.2 酶解温度的单因素试验
在果胶酶X+纤维素酶添加量100 mg/L+500 mg/L、酶解时间2 h的条件下，考察酶解温度40、45、50、55、60℃对全果香蕉汁收得率的影响，结果见图2。
图2 酶解温度对香蕉汁收得率的影响
Fig.2 Effect of the enzymatic hydrolysis temperature on the yield ratio of banana juice
发现温度在40℃～50℃升高时香蕉汁收得率增加，55、60℃得率降低。该趋势与邓红梅等研究结果相似[18]，选取50℃进行正交设计。
2.2.3 酶解时间的单因素试验
在果胶酶X+纤维素酶添加量100 mg/L+500 mg/L、酶解温度50℃的条件下，考察酶解时间 1、1.5、2、2.5、3 h对全果香蕉汁收得率的影响，结果见图3。
图3 酶解时间对香蕉汁收得率的影响
Fig.3 Effect of the enzymatic hydrolysis time on the yield ratio of banana juice
发现酶解时间越长，香蕉汁收得率越高，2.5 h后收得率趋于稳定，选取2.5 h进行正交设计。
2.2.4 全果香蕉汁收得率正交试验
依据酶解时间（A）、酶解温度（B）、酶添加量（C）的单因素结果，构建全果香蕉汁收得率酶解的L9（34）正交表，见表4，所得结果见表5。
表4 全果酶解正交试验因素水平表
Table 4 Orthogonal factor level table of whole fruit enzymatic hydrolysis of banana
水平A酶解时间/hB酶解温度/℃C酶添加量/（mg/L）1 2.3 48 90+400 2 2.5 50 100+500 3 2.7 52 110+600
表5 全果香蕉汁收得率正交试验结果与分析
Table 5 Orthogonal test results and analysis of banana juice yield of whole fruit
添加量 空列 香蕉汁收得率/%1 1 1 1 1 65.23±0.09 2 1 2 2 2 66.90±0.14 3 1 3 3 3 67.89±0.15 4 2 1 2 3 66.90±0.13 5 2 2 3 1 66.69±0.12 6 2 3 1 2 67.44±0.18 7 3 1 3 2 66.75±0.08 8 3 2 1 3 67.54±0.16 9 3 3 2 1 67.02±0.12 K1 200.02 198.88 200.21 200.24 K2 202.33 202.43 200.82 201.09 K3 201.31 202.35 202.63 202.33 k1 66.67 66.29 66.74 66.75 k2 67.44 67.48 66.94 67.03 k3 67.10 67.45 67.54 67.44 R 2.31 3.55 2.42 2.09因素主次 B＞C＞A优方案 B2C3A2试验号 A酶解时间B酶解温度C酶的
由表5得出因素的主次顺序为B＞C＞A，香蕉全果酶解的最优组合为B2C3A2，同时也为正交试验第5组，即酶解时间2.5 h、酶解温度50℃，果胶酶X和纤维素酶的用量分别为110 mg/L和600 mg/L。
2.2.5 验证和对照试验
酶解时间2.5 h、酶解温度50℃，果胶酶X和纤维素酶的用量110 mg/L+600 mg/L的条件下分别对全果和纯果肉香蕉汁收得率进行5次平行试验，平均值分别为68.23%和65.61%，相差2.62%，这与香蕉皮中所含淀粉转化成可发酵性糖相对应[13-14]。
2.3 香蕉全果发酵工艺的研究
食品感官指标是重要质量指标，感官品评是利用视觉、嗅觉和味觉对产品进行观察、分析、描述、定义和分级进而判定质量优劣的科学方法[25-26]。为研究不同条件下，香蕉全果发酵酒的感官品评差异，在单因素试验基础上，进行了三因素三水平正交试验。
2.3.1 发酵温度对香蕉全果发酵的影响
接种量0.02%，初始糖度20 g/100 mL的条件下，考察发酵温度 16、18、20、22、24 ℃对感官品评得分的影响，结果见表6。
表6 不同发酵温度对感官和主要理化指标的影响
Table 6 Effect of fermentation temperature on sensory and physicochemical indicators
发酵温度/℃感官品评得分16 74.10±0.10 4.33±0.04 7.86±0.25 420.96±0.63 75.8 18 83.20±0.19 5.33±0.09 6.22±0.27 438.21±0.59 78.3 20 90.34±0.15 5.16±0.08 3.38±0.19 403.84±0.61 82.7 22 92.11±0.13 4.57±0.06 2.47±0.17 437.91±0.38 82.9 24 91.50±0.11 5.15±0.05 1.44±0.09 422.27±0.74 78.6澄清度/%总酸/（g/L）总糖/（g/100 mL）单宁/（mg/L）
发酵温度会通过影响酵母发酵的剧烈程度而改变醇酯、甘油、总酸、残糖、单宁含量等，进而影响酒体、风味、可饮性和感官得分。由表6可以看出22℃发酵果酒的感官评分高，但与所测指标无直接的对应关系，这与感官品评的复杂性有关。
2.3.2 初始糖度对香蕉全果发酵的影响
在发酵温度20℃，接种量0.02%条件下，考察初始糖度 14、16、18、20、22 g/100 mL 对感官得分的影响，结果见表7。
表7 不同初始糖度对感官和主要理化指标的影响
Table 7 Effect of initial fermentable sugar concentration on sensory and physicochemical indicators
初始糖度/（g/100 mL）感官品评得分14 83.40±0.24 4.77±0.05 0.498±0.04 326.88±0.53 79.3±0.1 16 84.20±0.23 4.83±0.09 0.38±0.03 612.84±0.49 80.5±0.3 18 87.30±0.24 4.47±0.03 0.63±0.04 492.38±0.67 81.9±0.3 20 88.60±0.14 4.32±0.09 2.44±0.09 425.88±0.36 83.1±0.3 22 84.60±0.23 5.38±0.07 4.24±0.13 441.02±0.58 82.7±0.2澄清度/%总酸/（g/L）总糖/（g/100 mL）单宁/（mg/L）
初始糖度通过物质组成差异和渗透压高低等影响酵母的发酵行为，从而导致风味物质和酒体的不同。由表7可以看出，初始糖度20 g/100 mL发酵果酒的感官评分高。
2.3.3 酵母接种量对香蕉全果发酵的影响
在发酵温度20℃，初始糖度20 g/100 mL的条件下，考察接种量0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%对果酒感官得分的影响，结果见表8。
酵母的活力和接种量多少直接决定了酵母的增殖倍数和发酵的剧烈程度，从而导致风味物质和酒体组成的差异。由表8可以看出，接种量0.025%发酵果酒的感官评分高。
表8 不同酵母接种量对感官和主要理化指标的影响
Table 8 Effect of inoculation ratio of yeast on sensory and physicochemical indicators
酵母接种量/%感官品评得分0.01 89.60±0.28 4.78±0.09 2.36±0.05 375.33±0.42 79.3±0.2 0.015 94.70±0.13 5.04±0.07 2.13±0.04 391.47±0.47 76.8±0.3 0.02 89.80±0.14 4.11±0.05 2.02±0.04 423.79±0.59 82.9±0.3 0.025 92.20±0.21 4.44±0.09 1.99±0.09 388.21±0.75 83.2±0.2 0.03 89.10±0.19 4.20±0.08 1.49±0.05 418.81±0.61 81.9±0.2澄清度/%总酸/（g/L）总糖/（g/100 mL）单宁/（mg/L）
2.3.4 香蕉全果主发酵最佳工艺的选择
依据发酵温度（D）、酵母接种量（E）、初始糖度（F）的单因素结果，构建全果香蕉酒感官品评得分的L9（34）正交表如表9，所得结果如表10。
表9 全果发酵正交试验因素水平表
Table 9 Orthogonal factor level table of whole fruit fermentation of banana
水平D发酵温度/℃E酵母接种量/%F初始糖度/（g/100 mL）1 21 0.023 19 2 22 0.025 20 3 23 0.027 21
表10 全果发酵正交试验结果与分析
Table 10 Orthogonal test results and analysis of fermentation performance of whole bana
列 感官评分1 1 1 1 1 83.0±0.2 2 1 2 2 2 77.0±0.1 3 1 3 3 3 80.0±0.3 4 2 1 2 3 81.0±0.2 5 2 2 3 1 82.0±0.2 6 2 3 1 2 78.0±0.3 7 3 1 3 2 85.0±0.1 8 3 2 1 3 84.5±0.2 9 3 3 2 1 84.0±0.2 K1 240.00 249.00 245.50 249.00 K2 241.00 243.50 242.00 240.00 K3 253.50 242.00 247.00 245.50 R 4.50 2.33 1.67 3.00因素主次 D＞E＞F优方案 D3E1F3试验号 D发酵温度E酵母接种量F初始糖度空
由表10正交试验结果分析得出全果发酵最佳组合是D3E1F3，即23℃、0.023%酵母接种量、21 g/100 mL初始糖度。在此条件下发酵的酒醇香浓郁，可饮性好，无明显的酸涩味和异味，酒液微黄澄清。
2.3.5 验证试验
对酵母接种量0.023%，初始糖度21 g/100 mL，发酵温度23℃进行5次全果发酵的平行试验，感官得分的平均得分为85.6；而在同样发酵条件下，香蕉果肉所酿果酒的平均得分为86.3，说明二者差异不明显。醇酯、有机酸、氨基酸、矿物质、多酚物质均是呈味物质，对香蕉果酒感官产生影响，故此处的感官得分仅为整体感受的初步研究。值得注意的是，果皮的引入并未对香蕉的涩味造成实质性的影响，只要香蕉成熟度选择得当，香蕉原料单宁含量少、所酿果酒无过度苦涩味风险。
3 结论与展望
基于单宁和总糖等指标，成熟度5级的香蕉从风味和收得率的角度适合酿造全果香蕉果酒。正交试验优化的酶解条件下，带皮全果酶解比香蕉果肉酶解的香蕉汁收得率提高了2.62%。在正交试验优化的发酵条件下，可酿造出感官风味接受度高的香蕉果酒，预示着香蕉全果发酵生产果酒具有工艺可行性。
影响感官品评的因素很多，带皮酿造香蕉酒的工艺尚需从如何优化风味组成和提高香蕉典型风味物质如乙酸异戊酯、异戊酸丁酯的含量以及优化相关功能物质组成如维生素、酚类物质、有机酸、矿物质等方面进行细化研究，以期满足生产优质香蕉全果果酒的技术需求。
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