百香果（Passiflora edulis Sims）为西番莲科（Passifloraceae）西番莲属多年生藤本植物,因兼具芒果、荔枝等多种水果的浓郁复合香味而得名,在广东、广西等地均有种植[1],富含多酚、黄酮、生物碱等营养物质[2],具有抗焦虑、镇静、抗炎、降血糖等功效[3-5]。百香果是呼吸跃变型水果,采后易腐烂,保鲜期短,大面积种植后存在滞销风险[6],可加工成饮料、果脯、果醋等[1,7]。火龙果（Hylocereus undulates Britt）属仙人掌科量天尺属植物,因其外皮酷似龙鳞、果皮鲜红而得名,在广西、海南等地均有种植。火龙果可分红皮白心（Hylocereus undatus）、红皮红心（Hylocereus polyrhizus）和黄皮白心（Hylocereus megalanthus）3类,其中红皮红心火龙果的品质最佳[8]。火龙果富含黄酮、多酚、甜菜红素等,具有降血压、降血脂等功效[5,9-10]。火龙果虽不是呼吸跃变型水果,但采摘后呼吸旺盛,易出现皱缩和腐烂现象,大面积种植后存在滞销风险[11],可加工成果汁、果酒、果酱、果醋等 [12]。
果醋是第四代饮品,具有营养价值高、风味独特等特点,深受消费者的喜爱[13-14]。目前,百香果果醋[15-16]和火龙果果醋[17]已有开发,且出现复合化加工趋势,如百香果柿子果醋[18]、火龙果柚子果醋[19]、火龙果菠萝果醋[20]等,但目前尚未见二者复合果醋的研究。目前相关果醋的研究集中在菌种选育[16,21]、工艺优化[15,17,21]、稳定技术[22]和香气解析[20]等方面,相关研究的开展为果醋产业的稳步发展提供了支持。百香果和火龙果在广西均有种植,供给性强[23],为此开发一款营养丰富、色泽鲜红的复合果醋,以期拓宽其加工形式,降低滞销风险,促进广西果业的健康发展。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 主要材料与试剂
‘桂热1号’红心火龙果、‘台农一号’紫皮百香果：广西钦州玛氏火龙果农庄；果酒专用酵母（SY型）：宜昌安琪酵母股份有限公司；复合果胶酶X（20万U/g）：云南睿丹生物科技有限公司；活性干醋酸菌：成都曲赋生物科技有限公司。
磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、硫酸铵、碘化钾、甘氨酸、芦丁、氯化钾、亚硝酸钠、碘酸钾（均为分析纯）：天津市欧博凯化工有限公司；果糖、L-抗坏血酸、茚三酮、2,2-联苯基-1-苦基肼基（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH）（均为分析纯）：四川西陇科技有限公司；碳酸氢钠、焦亚硫酸钾（均为食品级）：河南中辰生物科技有限公司；乙腈、甲醇、草酸、葡萄糖酸、L-酒石酸、奎尼酸、甲酸、丙酮酸、L-苹果酸、抗坏血酸、L-乳酸、柠檬酸、富马酸、琥珀酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸（均为色谱纯）：上海麦克林生化科技股份有限公司。
1.1.2 主要仪器与设备
Waters Atlantis®T3色谱柱（4.6 mm×250 mm,5 μm）、Waters-2695高效液相色谱仪（配备2695 高效液相色谱分离单元、2996 光电二极管阵列检测器、Empower工作站）：美国 Waters 公司；Trace 1300-TSQ 8000 Evo型气质联用仪：美国Thermo-Fisher Scientific公司；DB-WAX毛细管色谱柱（0.25 mm×60 m,0.25 μm）：美国Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取纤维头：美国Supelco公司；DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅：天津市泰斯仪器有限公司；PAL-36S型酒精计：ATAGO（爱拓）中国分公司；ST 3100型pH计：北京赛百奥科技有限公司；UV-1800型紫外分光光度计：岛津仪器（苏州）有限公司；TG16型台式高速离心机：长沙英泰仪器有限公司；THZ-D型摇床培养箱：苏州培英实验设备有限公司；HES-011破壁料理机：中山市金为电器有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 复合果醋的制作流程
复合果醋的制作流程见图1。
图1 复合果醋的生产工艺流程
Fig.1 Flow diagram of the production process of compound fruit vinegar drink
1.2.2 原醋的酒精发酵过程操作要点
原醋的制作过程分为酒精发酵和醋酸发酵两步[22],酒精发酵过程参照前期开发的复合果酒的工艺[23],具体操作要点如下：
1）原料处理：选取成熟度较高、无虫害、果体均匀的百香果和红心火龙果,清洗、去皮后用破壁机破碎,按红心火龙果和百香果肉质量比10∶1的比例混合,同时加入100 mg/kg硫酸铵。
2）护色：每500 g果浆加入0.1 g焦亚硫酸钾,搅匀护色。
3）酶解：在果浆中加入0.03%复合果胶酶X于45 ℃的条件下水浴酶解3 h。
4）成分调整：通过添加白砂糖对初始发酵液糖度进行调整,调至初始糖度22 °Brix。
5）酵母菌活化：在5%灭菌蔗糖溶液接入0.04%活性酵母干粉,于36 ℃水浴活化30 min。
6）发酵：待初始发解液的温度降至24 ℃,接种0.04%活化酵母,用8层纱布覆盖罐口放置22 ℃的培养箱中进行3 d主发酵；倒罐后进行2 d后发酵,待酒精度达到9% vol终止发酵。得到火龙果百香果复合果酒的总酸含量为6.10 g/L,总糖含量为23.82 g/L,pH值为3.36,L*值为21.77,a*值为55.23,b*值为25.33,甜菜红素含量为102.53 mg/L。
1.2.3 原醋的醋酸发酵试验
1.2.3.1 醋酸发酵的单因素试验
灭菌后的果酒,用蒸馏水稀释至设定的酒精度,用碳酸氢钠调整初始pH值到设定值,在装液量250 mL、发酵温度30 ℃、摇床转速150 r/min的条件下,以发酵时间、初始pH值、初始酒精度为影响因素,以总酸含量、黄酮含量、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率为指标进行单因素试验。即在初始pH4.5和初始酒精度5% vol的基本条件下,考察发酵时间48、60、72、84、96 h对原醋总酸含量、黄酮含量、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率的影响；在发酵时间72 h、初始酒精度5% vol的条件下,考察初始pH3.5、4.0、4.5、5.0、5.5对原醋总酸含量、黄酮含量、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率的影响；在发酵时间72 h、初始pH4.5条件下,考察初始酒精度3% vol、4% vol、5% vol、6% vol、7% vol对原醋总酸含量、黄酮含量、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率的影响。
1.2.3.2 醋酸发酵的响应面试验
在装液量250 mL、发酵温度30 ℃、摇床转速150 r/min的条件下,根据发酵单因素试验结果,以复合果醋发酵时间（A）、初始pH值（B）、初始酒精度（C）为影响因素,以总酸含量（Y）为响应指标进行Box-Behnken 三因素三水平中心组合试验设计,响应面试验设计的因素与水平见表1。
表1 原醋醋酸发酵响应面试验
Table 1 Factors and levels of response surface design for optimizing the fermentation conditions of raw vinegar
水平-1因素C初始酒精度/% vol 0 1 A发酵时间/h 60 72 84 B 初始pH值3.5 4.0 4.5 4 5 6
1.2.4 红曲米粉的色素提取试验
将1.50 g红曲米粉放在500 mL的蒸馏水中,在80 ℃水浴中分别提取0、15、30、45、60 min,测定其在分光光度计520 nm波长下的吸光度变化。
1.2.5 果醋的调配试验
1.2.5.1 果醋调配的单因素试验
以原醋添加量、白砂糖添加量、红曲米粉提取液添加量为影响单因素,以感官评分、色价、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率为指标进行单因素比对试验。即在白砂糖添加量80 g/L、红曲米粉提取液添加量60%的条件下,考察原醋添加量5%、7%、9%、11%、13%对果醋感官评分、色价、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率的影响；在原醋添加量9%、红曲米粉提取液添加量60%的条件下,考察白砂糖添加量40、60、80、100、120 g/L对果醋感官评分、色价、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率的影响；在原醋添加量9%、白砂糖添加量80 g/L的条件下,考察红曲米粉提取液添加量40%、50%、60%、70%、80%对果醋感官评分、色价、甜菜红素含量、DPPH自由基清除率的影响。
1.2.5.2 果醋调配的单因素试验
根据调配单因素试验结果,以原醋添加量（A）、白砂糖添加量（B）、红曲米粉提取液添加量（C）为影响因素,以感官评分（Y）为响应指标,用Design-Expert 10.0.8的Box-Behnken试验设计三因素三水平响应面试验优化。对应的试验因素与水平见表2。
表2 果醋调配优化响应面试验设计因素与水平
Table 2 Factors and levels of response surface design for optimizing the formula of the fruit vinegar drink
水平因素A原醋添加量/%-1 0 1 5 7 9 B白砂糖添加量/（g/L）80 100 120 C红曲米粉提取液添加量/%50 60 70
1.2.6 复合果醋的感官评价
参考NY/T 2987—2016《绿色食品 果醋饮料》,由10 名经过专门培训的大学生品评员（5男、5女）对红心火龙果百香果复合果醋进行评分,品评得分以平均值计。感官评分标准总分100,包括色泽（30）、气味（30）、口感（30）、风格（10）。复合果醋的感官评价标准见表3。
表3 复合果醋产品感官评分标准
Table 3 Sensory scoring criteria for the compound fruit vinegar drink
项目名称色泽（30）香气（30）口感（30）风格（10）评分标准色泽鲜红,透明澄清有光泽、无沉淀色泽较鲜红,较透明有光泽,无明显浑浊色泽暗红或呈深橘色、有浑浊、失光,有明显沉淀浓郁的果香,明显的醋香,果香醋香协调平衡果香或醋香较浓郁,果香和醋香较协调果香不足,酸味过冲,有异味酸甜柔和,绵软爽口,口味清爽,醋体饱满酸味较突出,柔和度不够,醋体不够饱满酸味刺激、回味刺喉苦涩,有异味具有复合果醋的独特风格,协调平衡,典型性好具有一定的复合果醋的风格,较协调平衡,典型性不够无明显果醋风格,口感不协调,无典型性分值20～30 10～<20 0～<10 20～30 10～<20 0～<10 20～30 10～<20 0～<10 8～10 4～<8 0～<4
1.2.7 品质分析
1.2.7.1 理化指标的测定
酒精度、总酸、总糖含量的测定参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的方法。色价的测定参照Rodríguez-Solana等[24]的方法。L*值、a*值、b*值的测定参照美国酿造家协会推荐的方法[25]。甜菜红素含量的测定参照Siow等[10]的方法,黄酮含量的测定参照Boondaeng等[20]的方法。DPPH自由基清除率的测定参照丁一东[26]的方法。
1.2.7.2 高效液相色谱（high performance liquid chromatography,HPLC）测定有机酸
利用Atlantis®T3 色谱柱（4.6 mm×250 mm,5 μm）,参考文献[27-28]的方法进行检测。
1.2.7.3 挥发性风味物质的气相色谱质谱联用仪（gas chromatography mass spectrometry,GC-MS）测定
顶空固相微萃取条件：取8 mL稀释酒样置于20 mL顶空瓶中,加入5 g NaCl至饱和,在50 ℃恒温水浴磁力搅拌器中预热15 min。经50/30 μm DVB/CAR/PDMS纤维头50 ℃萃取50 min,再将纤维头插入进样口解吸2 min。
气相条件：DB-WAX毛细管色谱柱（0.25 mm×60 m,0.25 μm）,高纯度氦气流速1 mL/min,不分流进样,进样口温度250 ℃,升温程序：起始温度30 ℃保持10 min,以1.4 ℃/min升温至90 ℃保持8 min,以2.5 ℃/min升温至145 ℃保持2 min,以3.5 ℃/min升温至160 ℃保持1 min,以10 ℃/min升温至250 ℃保持3 min。
质谱条件：电子电离（electron impact,EI）离子源,电离电压70 eV,离子源温度230 ℃,传输线温度250 ℃,质量扫描范围35～400 aum。定性与定量：通过与NIST2.3谱库检索比对进行定性,将可能性大于80%的物质进行峰面积归一法相对定量。
1.3 数据处理
所有试验重复3 次,样品数据以平均值±标准差形式表示。采用Origin 2018软件进行数据分析和作图,采用Design-Expert 10.0.8软件进行响应面试验设计和结果分析。
2 结果与分析
2.1 红曲米粉提取液试验结果
红曲米粉在80 ℃热水中提取液的吸光度随时间变化的结果见表4。
表4 红曲米粉提取试验结果
Table 4 Extraction test results of red yeast rice powder
提取时间/min 0 15 30 45 60吸光度0.42 0.46 0.48 0.45 0.42
由表4可知,随着提取时间的延长,吸光度呈先上升后下降的趋势,试验结果与红曲米粉提取色素的研究结果一致[29-30]。由于30 min 时吸光度最大且红色最深,因此确定30 min为最佳提取时间。
2.2 原醋醋酸发酵的单因素试验
2.2.1 发酵时间对原醋的影响
发酵时间对原醋的影响见图2。
图2 发酵时间对原醋的影响
Fig.2 Effect of fermentation time on raw vinegar
由图2可知,随着发酵时间的延长,黄酮含量、甜菜红素含量和DPPH自由基清除率呈下降趋势,而总酸含量呈先上升后下降趋势。发酵时间达到72 h时,原醋总酸含量达到最高,为40.62 g/L。发酵时间不仅影响微生物的生长速率和生长数量,还影响微生物的代谢强度；菌种在繁殖初期数量少、产酸慢；随着醋酸菌的繁殖,乙酸增速变快,直至出现总酸峰值；发酵后期,由于乙酸的挥发和被醋酸菌的分解利用引起总酸含量下降[17]。
2.2.2 初始pH值对原醋的影响
初始pH值对原醋的影响见图3。
图3 初始pH值对原醋的影响
Fig.3 Effect of initial pH on raw vinegar
由图3可知,随着初始pH值的升高,黄酮含量、甜菜红素含量以及DPPH自由基清除率的变化不明显,但总酸含量呈先上升后下降的趋势,原醋总酸含量在初始pH4.0时达到最高,即41.51 g/L。不同醋酸菌种的最适合的初始pH值不同,初始pH值过高或过低都会抑制醋酸菌的生长和代谢[17]。
2.2.3 初始酒精度对原醋的影响
初始酒精度对原醋的影响见图4。
图4 初始酒精度对原醋的影响
Fig.4 Effect of initial alcohol content on raw vinegar
由图4可知,随着初始酒精度的升高,黄酮含量、甜菜红素含量以及DPPH自由基清除率呈先上升后趋于稳定的趋势,而总酸含量则呈先上升后下降的趋势,原醋总酸含量在初始酒精度为5% vol时达到最高,即39.04 g/L。不同初始酒精度不仅影响总酸的产量,还会影响到醋酸菌的生长繁殖,同时酒精度过高会抑制醋酸发酵[16]。
2.3 原醋醋酸发酵响应面试验
2.3.1 响应面模型建立和方差分析
在单因素试验结果的基础上,以发酵时间（A）、初始pH值（B）、初始酒精度（C）为自变量,以总酸含量（Y）为响应值,进行响应面优化试验。响应面试验设计及结果见表5。
表5 原醋醋酸发酵响应面试验结果
Table 5 Response surface test design and results of the fermentation conditions of raw vinegar
序号C初始酒精度/% vol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A发酵时间/h 72 84 72 60 72 84 72 84 72 72 60 60 72 84 72 60 72 B初始pH值4.0 4.5 4.0 4.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.5 3.5 4.5 4.0 4.5 4.0 4.0 3.5 4.0 5 5 5 4 4 6 5 5 4 6 5 6 6 4 5 5 5总酸含量/（g/L）42.81 35.42 42.53 24.31 23.82 37.25 41.63 29.54 27.33 28.81 27.23 32.25 35.31 29.32 43.01 28.21 41.91
利用Design-Expert 10.0.8软件对表5的试验结果进行二次多项回归拟合,得到回归方程Y=42.38+2.44A+0.99B+3.61C+1.71AB-2.500×10-3AC+2.50BC-5.16A2-7.12B2-6.44C2。
该模型的方差分析结果见表6。
表6 发酵工艺回归模型方差分析
Table 6 Analysis of variance of the regression model of the fermentation conditions
注：**表示影响极显著（P<0.01）。
方差来源模型平方和753.74 47.68 7.78 103.97 11.76 2.50×10-5 25.05 111.96 213.54 174.57 2.92 1.54 1.39 756.66自由度A B C AB显著性**********AC BC A2 B2 C2 F值200.43 114.10 18.62 248.82 28.16 5.983×10-5 59.95 267.93 511.04 417.78 P值<0.000 1<0.000 1 0.003 5<0.000 1 0.001 1 0.994 0 0.000 1<0.000 1<0.000 1<0.000 1********残差失拟项纯误差总和9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 3 4 16均方83.75 47.68 7.78 103.97 11.76 2.50×10-5 25.05 111.96 213.54 174.57 0.42 0.51 0.35 1.45 0.347 8不显著
由表6可知,模型P<0.01,模型极显著,表明所得模型可靠具有统计学意义；失拟项P>0.05,不显著,说明所拟合方程可靠性较高；决定系数R2=0.996 1,调整决定系数R2Adj=0.991 2,表明该模型的预测值与实际值拟合较好,可较好地预测试验结果。由F值可知,对总酸含量影响的大小顺序为C>A>B,一次项A、B、C、二次项AB、BC、A2、B2、C2对总酸含量的影响极显著（P<0.01）。
2.3.2 各因素间交互作用分析
通过响应曲面的陡峭性状和等高线的形状及稀疏程度,可以反映出各个因素之间交互作用对感官评分的影响[22]。利用Design-Expert 10.0.8软件对表6数据进行二元多次回归拟合,由方差分析可知AC对原醋的影响不显著（P>0.05）,故只对AB、BC做交互作用分析,AB、BC对感官评分（Y）的影响结果见图6。
由图5可知,发酵时间（A）与初始pH值（B）以及初始pH值（B）与初始酒精度（C）交互作用的等高线图接近椭圆形,说明发酵时间、初始酒精度对感官评分的影响大于初始pH值的影响。
图5 发酵时间和初始pH值、初始pH值和初始酒精度间交互作用对总酸影响的响应面曲线和等高线
Fig.5 Response surfaces and contour plots of the effects of fermentation time and initial pH，initial pH and initial alcohol content interactions on total acids in raw vinegar
2.3.3 验证结果
Design-Expert 10.0.8软件推荐的原醋优化发酵条件为发酵时间73.33 h、初始pH值4.14、初始酒精度5.33% vol,根据实际的可操作性,将最终原醋发酵条件调整为发酵时间73 h、初始pH值4.0、初始酒精度5%vol,在该条件下,原醋的总酸含量所对应的预测值为43.07 g/L。3 次平行验证试验的原醋总酸含量为43.35 g/L,与预测值接近,说明该预测模型准确可靠。原醋的总酸含量、色价、总糖含量、甜菜红素含量等指标的测定结果见表7。
表7 原醋指标测定结果
Table 7 Indexes of raw vinegar
总酸含量/（g/L）总糖含量/（g/L）L*值a*值b*值色价/（U/mL）黄酮含量/（mg/L）43.35±0.28 13.69±0.03 67.78±0.58 31.40±0.29 33.32±0.31 3.13±0.04甜菜红素含量/（mg/L）31.41±0.03 19.30±0.17 DPPH自由基清除率/%76.81±0.53
2.4 果醋调配单因素试验
2.4.1 原醋添加量对果醋的影响
原醋添加量对果醋的影响见图6。
图6 原醋添加量对果醋的影响
Fig.6 Effect of raw vinegar addition on fruit vinegar drink
由图6可知,随着原醋添加量的逐渐增加,色价、甜菜红素含量和DPPH自由基清除率呈上升趋势,而感官评分呈先上升后下降的趋势。原醋添加量在7%时对应的感官评分最高,达到87.4。若原醋添加量过低,果香不足,口感略甜腻；若添加量过高,则口感过酸、甜味不足。因此,选择原醋添加量为7%进行后续响应面试验。
2.4.2 白砂糖添加量对果醋的影响
白砂糖添加量对果醋的影响见图7。
图7 白砂糖添加量对果醋的影响
Fig.7 Effect of white granulate sugar addition on fruit vinegar drink
由图7可知,随着白砂糖添加量的增加,色价、甜菜红素含量和DPPH自由基清除率基本保持不变,而感官评分呈先上升后下降的趋势。白砂糖添加量在100 g/L对应的感官评分最高,达到87.8。若白砂糖添加量过低,果醋口感偏酸,甜度不足；若白砂糖添加量过高,则口感过甜腻、酸爽不足。因此,选择白砂糖添加量在100 g/L进行后续响应面试验。
2.4.3 红曲米粉提取液添加量对果醋的影响
红曲米粉提取液添加量对果醋的影响见图8。
图8 红曲米粉提取液添加量对果醋的影响
Fig.8 Effect of red yeast rice powder extract addition on fruit vinegar drink
由图8可知,随着红曲米粉提取液添加量的增加,色价、DPPH自由基清除率呈上升趋势,而甜菜红素含量基本保持不变,感官评分呈先上升后下降的趋势。当红曲米粉提取液添加量60%时,感官评分最高,达到85.5,此时果醋呈鲜红色。红曲米粉自身有苦味,若添加量过低时,果醋的红色不足；若红曲米粉提取液添加量过高时,果醋产生不悦的后苦和不协调的口味[29]。红曲作为安全的传统食用色素,可以有效弥补原醋大比例稀释成果醋产品时引发红色损失,使果醋获得悦人的鲜红色[30]。因此,选择红曲米分提取液添加量为60%进行后续响应面试验。
2.5 果醋调配响应面优化试验
2.5.1 模型建立和方差分析
在单因素试验结果的基础上,以原醋添加量（A）、白砂糖添加量（B）、红曲米粉提取液添加量（C）为自变量,以感官评分（Y）为响应值,进行果醋调配响应面优化试验。响应面的试验设计及结果见表8。
表8 果醋调配的响应面试验设计及结果
Table 8 Response surface test design and results of compound fruit vinegar drink formulation
编号A原醋添加量/%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 5 7 7 7 7 5 7 9 7 9 7 7 7 5 9 5 9 B白砂糖添加量/（g/L）80 100 80 100 80 120 100 120 120 100 120 100 100 100 100 100 80 C红曲米粉提取液添加量/%60 60 50 60 70 60 60 60 50 50 70 60 60 70 70 50 60感官评分84.2 88.1 79.2 87.1 83.9 81.3 87.7 84.8 82.2 80.5 84.3 88.0 87.7 86.3 82.1 82.7 75.8
利用Design-Expert 10.0.8软件对表8的试验结果进行二项多次回归拟合,获得回归方程Y=87.78-1.41A+1.19B+1.50C+2.97AB-0.51AC-0.66BC-2.87A2-3.37B2-2.00C2。
该模型的方差分析见表9。
表9 果醋调配回归模型方差分析
Table 9 Analysis of variance of the regression model of compound fruit vinegar drink formulation
注：**表示影响极显著（P<0.01）。
方差来源模型自由度A B C AB显著性**********AC BC A2 B2 C2 F值66.42 49.34 34.87 55.64 109.44 3.09 5.22 107.02 147.60 51.67 P值<0.000 1 0.000 2 0.000 6 0.000 1<0.000 1 0.122 1 0.056 2<0.000 1<0.000 1 0.000 2******残差失拟项纯误差总和平方和193.39 15.96 11.28 18.00 35.40 1.00 1.69 34.62 47.75 16.72 2.26 1.51 0.75 195.66 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 3 4 16均方21.49 15.96 11.28 18.00 35.40 1.00 1.69 34.62 47.75 16.72 0.32 0.50 0.19 2.68 0.182 2不显著
由表9可知,该回归模型P<0.01,极显著,表明所得模型具有统计学意义；失拟项P>0.05,不显著,说明所拟合方程可靠性较高；决定系数R2=0.988 4,R2Adj=0.973 5,表明该模型的预测值与实际值拟合较好,可较好地预测试验结果。由F值可知,对感官评分影响的大小顺序依次为C>A>B,一次项A、B、C,二次项AB、A2、B2、C2对感官评分影响极显著（P<0.01）。
2.5.2 交互作用分析
利用Design-Expert 10.0.8软件对表9数据进行二元多次回归拟合,A、B两个因素对感官评分（Y）影响的交互作用关系见图9。
图9 原醋添加量和白砂糖添加量交互作用对复合果醋感官评分影响的响应曲面和等高线
Fig.9 Response surface and contour plot of the effect of raw vinegar addition and white granulate sugar addition interaction on the sensory score of fruit vinegar drink
由方差分析可知AC、BC对感官评分影响均不显著（P>0.05）,故只对AB做交互作用分析。由图9可知,原醋添加量（A）与白砂糖添加量（B）交互作用的等高线图接近椭圆形,根据3D曲面的倾斜程度,可以判定白砂糖添加量（B）较原醋添加量（A）对感官评分的影响更大[22]。
2.5.3 验证结果
软件给出最优果醋配方为原醋添加量为6.33%、白砂糖添加量为98.70 g/L、红曲米粉提取液添加量为64.41%,该条件下果醋感官评分的预测值为88.3。根据实际的可操作性,将最终果醋配方调整为原醋添加量6%、白砂糖添加量99 g/L、红曲米粉提取液添加量64%,在此条件下进行3 次平行验证试验,感官评分为88.5,与预测值接近。
2.5.4 复合果醋产品的常规指标测定
优化复合果醋的总酸含量、色价、总糖含量、甜菜红素含量、黄酮含量等常规理化指标的检测结果见表10。
表10 复合果醋的常规指标测定结果
Table 10 Measured indexes of compound fruit vinegar drink
总酸含量/（g/L）2.81±0.02总糖含量/（g/L）101.78±1.07 L*值63.89±0.53 a*值16.63±0.11 b*值22.75±0.21色价/（U/mL）0.36±0.01甜菜红素含量/（mg/L）2.02±0.02黄酮含量/（mg/L）1.00±0.01 DPPH自由基清除率/%62.31±0.58
由表10可知,最终得到的复合果醋饮料酸甜可口、果香浓郁、柔顺协调、色泽鲜红,其黄酮含量为1.00 mg/L,DPPH自由基清除率为62.31%。
2.5.5 HPLC测定有机酸
复合果醋产品的有机酸测定结果见表11。
表11 复合果醋的有机酸分布
Table 11 Organic acids in the compound fruit vinegar drink mg/L
葡萄糖酸含量248.86±4.13酒石酸含量11.79±0.41甲酸含量7.16±0.31乳酸含量6.88±0.24乙酸含量398.54±8.87柠檬酸含量72.90±2.11琥珀酸含量12.98±0.34丙酸含量11.05±0.36异丁酸含量9.94±0.31正丁酸含量27.31±0.81正戊酸含量1.89±0.03异戊酸含量23.14±0.67
由表11可知,复合果醋中12 种有机酸均有检出,其总量为832.44 mg/L。含量前三的有机酸依次为乙酸、葡萄糖酸、柠檬酸,分别占总有机酸的47.87%、29.89%、8.76%。有机酸的组成复杂,丰富了果醋的味觉层次[12,27-28]。
2.5.6 GC-MS测定挥发性风味物质
果醋挥发性风味物质成分测定结果见表12。
表12 果醋挥发性风味物质成分测定
Table 12 Volatile flavor substances in the compound fruit vinegar drink
分类醇类酯类醛类酸类酮类烷类其他CAS号123-51-3 71-41-0 78-70-6 98-55-5 1117-61-9 60-12-8 126-30-7 104-76-7 110-19-0 123-92-2 109-95-5 554-12-1 106-32-1 22717-57-3 622-46-8 100-52-7 4744-8-5 124-19-6 503-74-2 111-14-8 70-26-8 142-62-1 334-48-5 107-92-6 110-93-0 4906-24-5 589-90-2 536-16-6 638-040-0 13423-15-9 629-82-3化合物异戊醇正戊醇芳樟醇alpha-松油醇香茅醇苯乙醇新戊二醇异辛醇乙酸异丁酯乙酸异戊酯亚硝酸乙酯丙酸甲酯辛酸乙酯5-甲基水杨酸甲酯苯氨基甲酸酯苯甲醛丙醛二乙基乙缩醛壬醛异戊酸正庚酸2,5-二氨基戊酸正己酸癸酸丁酸甲基庚烯酮3-乙酰基-2-丁酮1,4-二甲基环已烷3,3-二甲基已烷顺-1,3-二甲基环己烷3-甲基四氢呋喃正辛基醚相对含量/%8.15 1.17 3.51 1.62 4.42 4.28 10.94 6.25 0.59 0.56 1.53 1.09 1.13 1.17 2.42 4.88 1.20 3.21 4.05 3.63 4.73 6.61 1.93 2.48 1.46 1.65 0.54 3.72 2.06 0.60 2.12
由表12可知,从复合果醋中共测定出31 种挥发性风味物质。其中,醇类物质8 种、酯类物质7 种、醛类物质3 种、酸类物质6 种、酮类物质2 种、烷类物质3 种、其他物质2 种。丰富的挥发性风味物质的存在,是果醋香气浓郁诱人的物质基础[3,5]。
3 结论
本研究以红心火龙果和百香果为主要原料,通过优化原醋的醋酸发酵工艺和果醋的调配配方,得到醋酸发酵工艺条件为发酵时间 73 h、初始pH值4.0、初始酒精度5% vol。果醋调配配方为原醋添加量6%、白砂糖添加量99 g/L、红曲米粉提取液添加量64%。所得的果醋感官评分为88.5,总酸含量为2.81 g/L,总糖含量为101.78 g/L,色价为0.36 U/mL,含12 种有机酸和31 种挥发性风味物质。最终开发出一款酸甜可口、果香浓郁、柔顺协调、色泽鲜红、深受年轻人喜欢的红心火龙果百香果复合果醋产品。
复合果醋中多种有机酸和风味物质的检出,从侧面诠释了复合果醋香气浓郁、酸味可口的物质基础。红曲米粉提取液的添加,成功解决了将色泽鲜红的原醋经大比例稀释所得果醋红色损失明显的问题。该产品的开发,拓宽了红心火龙果和百香果的深加工形式,如能在工业实践中生产,将大幅降低百香果和火龙果大面积推广种植后带来的滞销风险,推动广西百香果和火龙果产业的健康发展。
[1]胡德辉, 赵莉娜, 谢文佩, 等.百香果加工工艺研究进展[J].农产品加工, 2018(11): 65-67.HU Dehui, ZHAO Lina, XIE Wenpei, et al.Advances in the study of passion fruit processing technology[J].Farm Products Processing, 2018(11): 65-67.
[2]HE X R, LUAN F, YANG Y, et al.Passiflora edulis: An insight into current researches on phytochemistry and pharmacology[J].Frontiers in Pharmacology, 2020, 11: 617.
[3]SHANMUGAM S, SANDES R D D, RAJAN M, et al.Volatile profiling and UHPLC-QqQ-MS/MS polyphenol analysis of Passiflora leschenaultii DC.fruits and its anti-radical and anti-diabetic properties[J].Food Research International, 2020, 133: 109202.
[4]DO ROSÁRIO R C, SOARES S D, MARTINS M G, et al.Bioactive,technological-functional potential and morphological structures of passion fruit albedo (Passiflora edulis)[J].Food Science and Technology, 2022, 42: e22222.
[5]LIU Q, TANG G Y, ZHAO C N, et al.Antioxidant activities, phenolic profiles, and organic acid contents of fruit vinegars[J].Antioxidants, 2019, 8(4): 78.
[6]陈果, 林育钊, 郭欣, 等.西番莲采后品质劣变及贮藏保鲜技术研究进展[J].亚热带植物科学, 2020, 49(4): 323-328.CHEN Guo, LIN Yuzhao, GUO Xin, et al.Research advances in quality deterioration and storage technologies of harvested passion fruit[J].Subtropical Plant Science, 2020, 49(4): 323-328.
[7]洪佳敏, 何炎森, 林宝妹, 等.西番莲加工技术研究进展[J].热带作物学报, 2018, 39(11): 2321-2329.HONG Jiamin, HE Yansen, LIN Baomei, et al.Research progress of processing technology for passion fruit[J].Chinese Journal of Tropical Crops, 2018, 39(11): 2321-2329.
[8]KIM H, CHOI H K, MOON J Y, et al.Comparative antioxidant and antiproliferative activities of red and white pitayas and their correlation with flavonoid and polyphenol content[J].Journal of Food Science, 2011, 76(1): C38-C45.
[9]LIN X E, GAO H M, DING Z L, et al.Comparative metabolic profiling in pulp and peel of green and red pitayas (Hylocereus polyrhizus and Hylocereus undatus) reveals potential valorization in the pharmaceutical and food industries[J].BioMed Research International,2021, 2021(1): 6546170.
[10]SIOW L F, WONG Y M.Effect of juice concentration on storage stability, betacyanin degradation kinetics, and sensory acceptance of red-fleshed dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) juice[J].International Journal of Food Properties, 2017, 20(3): 623-632.
[11]陈岚, 谷会, 李娅, 等.赤霉素复合壳聚糖处理后火龙果贮藏品质及内源激素的变化[J/OL].现代食品科技, 2024: 1-9, (2024-03-09)[2024-05-13].https: //doi.org/10.13982/j.mfst.1673-9078.2024.12.1451.CHEN Lan, GU Hui, LI Ya, et al.Changes in storage quality and endogenous hormones of dragon fruit after gibberellin compound chitosan treatment[J/OL].Modern Food Technology, 2024: 1-9,(2024-03-09) [2024-05-13].https: //doi.org/10.13982/j.mfst.1673-9078.2024.12.1451.
[12]YU Z H, LI J Q, HE S C, et al.Winemaking characteristics of redfleshed dragon fruit from three locations in Guizhou Province,China[J].Food Science & Nutrition, 2021, 9(5): 2508-2516.
[13]PERUMPULI B, DILRUKSHI N.Vinegar: A functional ingredient for human health[J].International Food Research Journal, 2022, 29(5): 959-974.
[14]HUTCHINSON U F, JOLLY N P, CHIDI B S, et al.Vinegar engineering: A bioprocess perspective[J].Food Engineering Reviews,2019, 11(4): 290-305.
[15]霍丹群, 蒋兰, 王霜, 等.响应面法优化百香果醋的发酵条件[J].食品工业科技, 2013, 34(1): 145-149.HUO Danqun, JIANG Lan, WANG Shuang, et al.Optimization of fermentation conditions for Passiflora edulis vinegar by response surface methodology[J].Science and Technology of Food Industry,2013, 34(1): 145-149.
[16]苏龙, 庄明川, 梁广波, 等.醋酸高产菌株的筛选及百香果果醋发酵条件的优化[J].食品科技, 2017, 42(4): 33-37.SU Long, ZHUANG Mingchuan, LIANG Guangbo, et al.Screening of acetic acid producing strain and optimization on fermentation conditions of passion fruit vinegar[J].Food Science and Technology, 2017, 42(4): 33-37.
[17]陆敏, 肖敏, 周景瑞, 等.红心火龙果醋发酵工艺的研究[J].中国酿造, 2018, 37(2): 184-188.LU Min, XIAO Min, ZHOU Jingrui, et al.Optimization of fermentation technology of red pitaya vinegar[J].China Brewing, 2018, 37(2): 184-188.
[18]王从从, 石磊, 万守朋, 等.百香柿子果醋饮料的研制[J].食品研究与开发, 2018, 39(12): 87-93.WANG Congcong, SHI Lei, WAN Shoupeng, et al.A blending fruit vinegar beverage prepared with persimmon and passion fruit[J].Food Research and Development, 2018, 39(12): 87-93.
[19]熊亚, 李敏杰.红心火龙果柚子复合果醋发酵工艺条件优化[J].中国调味品, 2019, 44(6): 134-139.XIONG Ya, LI Minjie.Optimization of fermentation technology of red pitaya and pomelo compound vinegar[J].China Condiment,2019, 44(6): 134-139.
[20]BOONDAENG A, KASEMSUMRAN S, NGOWSUWAN K, et al.Comparison of the chemical properties of pineapple vinegar and mixed pineapple and dragon fruit vinegar[J].Fermentation, 2022, 8(11): 597.
[21]YILDIZ E.Characterization of fruit vinegars via bioactive and organic acid profile using chemometrics[J].Foods, 2023, 12(20): 3769.
[22]卢珍兰, 庞永慧, 庞情, 等.响应面法优化百香果果醋澄清的酶解工艺[J].中国调味品, 2023, 48(4): 137-142.LU Zhenlan, PANG Yonghui, PANG Qing, et al.Optimization of enzymatic hydrolysis process for clarification of passion fruit vinegar by response surface methodology[J].China Condiment, 2023,48(4): 137-142.
[23]梁振荣, 郝俊光, 叶静萱, 等.红心火龙果百香果复合果酒发酵工艺优化[J].中国酿造, 2023, 42(4): 221-227.LIANG Zhenrong, HAO Junguang, YE Jingxuan, et al.Optimization of fermentation technology for compound fruit wine of red pitaya and passion fruit[J].China Brewing, 2023, 42(4): 221-227.
[24]RODRÍGUEZ-SOLANA R, VÁZQUEZ-ARAÚJO L, SALGADO J M, et al.Optimization of the process of aromatic and medicinal plant maceration in grape marc distillates to obtain herbal liqueurs and spirits[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2016, 96(14): 4760-4771.
[25]郝俊光, 莫小丹, 陈静, 等.三个焙烤温度焦香麦芽焙烤过程的L*a*b*变化[J].食品与发酵工业, 2020, 46(13): 160-165.HAO Junguang, MO Xiaodan, CHEN Jing, et al.Color change of caramel malt during roasting process at three low roast temperatures[J].Food and Fermentation Industries, 2020, 46(13): 160-165.
[26]丁一东.树莓果醋最适发酵条件及抗氧化性的研究[D].延吉:延边大学, 2020.DING Yidong.Study on optimum fermentation conditions and antioxidant activity of raspberry vinegar[D].Yanji: Yanbian University,2020.
[27]郝俊光, 柯锋, 梁振荣, 等.液相法测定米香型白酒发酵液中18 种有机酸[J].食品工业科技, 2021, 42(19): 283-290.HAO Junguang, KE Feng, LIANG Zhenrong, et al.Determination of 18 organic acids in rice flavored liquor fermentation broth by high pressure liquid chromatography[J].Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(19): 283-290.
[28]OUSAAID D, MECHCHATE H, LAAROUSSI H, et al.Fruits vinegar: Quality characteristics, phytochemistry, and functionality[J].Molecules, 2021, 27(1): 222.
[29]王海琪, 项炯华, 崔冬月, 等.红曲色素的提取工艺比较研究及性质探讨[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版), 2018, 33(5):369-375.WANG Haiqi, XIANG Jionghua, CUI Dongyue, et al.Comparative study on extraction technology and properties of Monascus pigment[J].Journal of Inner Mongolia University for Nationalities (Natural Sciences), 2018, 33(5): 369-375.
[30]代文婷, 吴宏, 郭安民, 等.红曲霉在酿酒行业中的应用研究进展[J].食品与发酵工业, 2018, 44(1): 280-284.DAI Wenting, WU Hong, GUO Anmin, et al.The research progress in the wine industry of Monascus[J].Food and Fermentation Industries, 2018, 44(1): 280-284.