全 文 ：响应面法优化覆盆子浆果果酒发酵工艺研究
吴瑞红1，李慧杰2，孙金旭1，任耀宗1，归丙晶1，邹笑然1
（1.衡水学院，河北衡水 053000；2.衡水市食品药品监督管理局稽查局，河北衡水 053000）
摘 要：根据单因素实验研究结果，利用响应面法对覆盆子浆果果酒发酵条件进行优化研究，通过响应面实验分析
建立了以上四因素（酵母菌接种量、初始糖浓度、发酵温度、初始 pH）和覆盆子果酒酒精度之间的回归方程模型，确立
了覆盆子果酒发酵的适宜工艺条件为，酵母菌接种量 1.3 g/L；初始糖浓度 19.5°Bx；发酵温度 25 ℃；初始 pH3.3，此条
件下，覆盆子果酒酒精度为 11.6 %（体积比），经验证，该工艺切实可行，适宜于工业生产。
关键词：响应面；覆盆子；果酒
The Response Surface Optimization Research for Raspberry Berry Wine
WU Rui-hong1，LI Hui-jie2，SUN Jin-xu1，REN Yao-zong1，GUI Bing-jing1，ZOU Xiao-ran1
（1. Hengshui College，Hengshui 053000，Hebei，China；2. Hengshui municipal food and drug inspection and
testing center，Hengshui 053000，Hebei，China）
Abstract：On the basis of experimental study of single factor， the multiple regression model was researched
between inoculating amount， fermentation temperature， initial sugar density， initial pH and the alcohol degree
for raspberry wine by response surface analysis， and the equation that could calculate the alcohol degree.The
results through analysis showed that the alcohol degree 11.6 % （v/v）， the optimization conditions of which
inoculating amount ， the initial sugar density， fermentation temperature， initial pH were optimized as follows：
1.3 g/L， 19.5 °Bx， 25℃， and pH3.3 respectively.
Key words：response surface； raspberry； wine
食品研究与开发
Food Research And Development
2015年 6月
第 36卷第 11期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.11.025
基金项目：衡水学院大学生创新课题项目编号：150107006
作者简介：吴瑞红（1977—），女（汉），副教授，硕士研究生，研究方
向：学校体育。
覆盆子（Raspberry）、大号角公，蔷薇科悬钩子属
浆果植物，其果实含有丰富的营养物质，除常规的营
养成分之外，覆盆子浆果还是高钾低钠的水果，矿物
质，花青素、黄酮及挥发油、萜类、酚酸等有效成分含量
丰富，SOD、VE含量具各种水果之首，使覆盆子果实具有
抗氧化、预防衰老、抗辐射损伤、防癌、抗癌等功效 [1]。
覆盆子为浆果类，保质期较短，不耐储藏，因此，以覆盆
子浆果为原料，开发覆盆子果酒，对覆盆子的种植，农
产品附加值的提高，开发果酒新品种，丰富果酒市场
具有重要意义。本研究以覆盆子浆果为主要原料，利
用响应面法对覆盆子浆果果酒的发酵条件进行优化
研究。
1 材料与方法
1.1 材料
覆盆子：购自白山市浑江区江北，品种为海尔特兹；
白砂糖：市场购置（国家一级）。
1.2 仪器与设备
分光光度计：UV-250日本岛津；XA-1组织捣碎
机：金坛市开发区吉特实验仪器厂；Agilent 110高效液
相色谱仪：大连三杰科技发展有限公司；7230G紫外可
见分光光度计、JL-60DTH超声波清洗仪：上海天普分
析仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 覆盆子果酒酿造工艺流程
覆盆子果酒酿造工艺流程如下：
覆盆子浆果→组织破损→果胶酶酶解处理→酵前成分调整
↓
陈酿←倒桶←后酵←分离←前发酵
工艺技术
102
1.3.2 覆盆子果酒酒精含量测定
发酵酒酒精度测定：国标法[2]GB/T 15038-2006《葡
萄酒、果酒通用分析方法》。
1.3.3 覆盆子果酒发酵工艺响应面优化试验
在单因素试验研究的基础上，采用 Box-Behnken
中心组和实验设计方法，分别选择对覆盆子果酒发酵
由影响的条件 X1（酵母菌接种量）、X2（初始糖度）、X3
（发酵温度）、X4（初始 pH）为影响因素，以覆盆子果酒
发酵后酒精浓度为响应值，进行响应面实验分析 [3-4]，
对覆盆子果酒发酵工艺条件进行优化研究，响应面实
验设计如表 1所示。
2 结果与讨论
2.1 响应面优化实验结果
在单因素实验研究的基础上，按照响应面实验设
计，选择酵母菌接种量（X1）、初始糖度（X1）、发酵温度
（X3）、初始 pH（X4）为实验因子，以覆盆子果酒酒精度
为响应，进行响应面法优化覆盆子果酒工艺条件优
化，结果如表 2。
2.2 响应面模型建立及显著性分析
根据覆盆子果酒响应面分析优化实验结果，采用
Design Expert实验设计及分析进行拟合回归，方程及
分析结果如下：
Y1=11.333 33+0.341 667X1－0.325X2+0.541 667X3+
0.741 667X4－1.787 5X12－0.25X1X2－0.175X1X3+0.05X1X4－
1.262 5X22－0.25X2X3－0.225X2X4－1.062 5X32+0.25X3X4－
1.787 5X42
回归模型方差分析如表 3所示
表 1 响应面试验设计因素水平编码表
Table 1 The factor and lecel for Response surface experimental
design
编码值
X1酵母菌
接种量/（g/L）
X2初始
糖度/°Bx
X3发酵
温度/℃
X4初始 pH
-1 0.8 18 22 3
0 1.2 20 24 3.2
+1 1.6 22 26 3.4
表 2 覆盆子果酒发酵响应面实验设计和结果
Table 2 The scheme and results of response surface design for
raspberry wine
实验号
X1酵母菌
接种量
X2初始
糖度
X3发酵
温度
X4初始
pH
覆盆子果酒
酒精度（%，体积比）
1 -1 -1 0 0 7.7
2 -1 1 0 0 7.9
3 1 -1 0 0 9.1
4 1 1 0 0 8.3
5 0 0 -1 -1 7.5
6 0 0 -1 1 8.4
7 0 0 1 -1 8.0
8 0 0 1 1 9.9
9 -1 0 0 -1 6.6
10 -1 0 0 1 8.2
11 1 0 0 -1 7.2
12 1 0 0 1 9.0
13 0 -1 -1 0 8.7
14 0 -1 1 0 10.2
15 0 1 -1 0 8.3
16 0 1 1 0 8.8
续表 2 覆盆子果酒发酵响应面实验设计和结果
Continue table 2 The scheme and results of response surface
design for raspberry wine
实验号
X1酵母菌
接种量
X2初始
糖度
X3发酵
温度
X4初始
pH
覆盆子果酒
酒精度（%，体积比）
17 -1 0 -1 0 7.5
18 -1 0 1 0 9.1
19 1 0 -1 0 8.3
20 1 0 1 0 9.2
21 0 -1 0 -1 7.8
22 0 -1 0 1 9.6
23 0 1 0 -1 7.5
24 0 1 0 1 8.4
25 0 0 0 0 11.3
26 0 0 0 0 11.5
27 0 0 0 0 11.2
表 3 回归模型方差分析表
Table 3 The variance analysis of regression model for alcohol
degree
方差来源 自由度 平方和 均方 F Pr > F 显著性
X1 1 1.400 833 1.400 833 35.020 83 0.000 1 **
X2 1 1.267 5 1.267 5 31.687 5 0.000 111 **
X3 1 3.520 833 3.520 833 88.020 83 0.000 1 **
X4 1 6.600 833 6.600 833 165.020 8 0.000 1 **
X12 1 17.040 83 17.040 83 426.020 8 0.000 1 **
X1X2 1 0.25 0.25 6.25 0.027 915 *
X1X3 1 0.122 5 0.122 5 3.062 5 0.105 62
X1X4 1 0.01 0.01 0.25 0.626 117
X22 1 8.500 833 8.500 833 212.520 8 0.000 1 **
X2X3 1 0.25 0.25 6.25 0.027 915 *
X2X4 1 0.202 5 0.202 5 5.062 5 0.043 997 *
X32 1 6.020 833 6.020 833 150.520 8 0.000 1 **
X3X4 1 0.25 0.25 6.25 0.027 915 *
X42 1 17.040 83 17.040 83 426.020 8 0.000 1 **
模型 14 40.686 67 2.883 333 72.083 33 0.000 1 **
线性回归 4 12.79 3.197 5 79.937 5 0.000 1 **
平方项 4 26.491 67 6.622 917 165.572 9 0.000 1 **
交互项 6 1.085 0.180 833 4.5208 33 0.012 698 *
误差 12 0.48 0.04
失拟项 10 0.433 333 0.043 333 1.857 143 0.400 341
不显著
纯误差 2 0.046 667 0.023 333
总和 26 40.846 67
R2 0.992 2
注：“**”（P<0.01）差异极显著；“*”（0.01吴瑞红，等：响应面法优化覆盆子浆果果酒发酵工艺研究工艺技术
103
由表 3可知，该回归方程模型差异极显著，失拟
项 P值=0.400 341>0.05，失拟项差异不显著，表明所得
到的回归方程模型拟合度很好，一次项 X1、X2、X3、X4和
二次项 X12、X42、X32、X22影响极为显著，表明其影响较
大；R2值为 0.992 2，方程拟合度良好，因此此方程模型
能够对覆盆子果酒的酒精产量进行预测。根据 P值几
种因素对覆盆子果酒酒精生成量影响的强弱顺序为：
初始 pH（X4）>发酵温度（X3）>酵母菌接种量（X1）>初始
糖浓度（X2）。采用 SAS9.0中 Design-Expert软件分析最
佳组合条件为：0.092 20X1、-0.170 47X2、0.267 82X3、
0.225 19X4。此时覆盆子果酒的酒精度值为 11.55 %（体
积比），根据回归模型方程预测此条件下酒精产量为
11.93 %（体积比）。从实际操作的可能性出发，经优化
后的发酵条件修正为如下：酵母菌接种量 1.3 g/L；初始
糖浓度 19.5 °Bx；发酵温度 25℃；初始 pH3.3。
2.3 响应面优化条件验证试验
根据修正后的覆盆子果酒工艺条件进行覆盆子
果酒的发酵试验，经三次重复后得到的覆盆子果酒的
酒精度为（11.6±0.2）%（体积比），和理论预测相差
0.33 %，表明该数学模型回归可拟良好，能够较为准确
的预测覆盆子果酒酒精产量和发酵工艺条件之间的
关系，此次优化修正后的发酵工艺条件可以作为工业
生产依据。
3 讨论
1）菌种是酒类发酵的关键性因素之一，葡萄酒酵
母菌为果酒发酵常用菌种，部分学者利用多菌种混合
发酵[5-6]，效果明显优于单菌株发酵，且发酵周期较短，
本研究采用单菌株发酵（高活性葡萄酒酵母），和混合
菌株发酵相比较，发酵后的香气成分和发酵效果存在
不足，但总体影响不是很大，以后的研究中混合发酵
可以作为覆盆子果酒发酵的尝试。
2）果酒酿造的工艺条件（接种量、初始糖浓度、初
始 pH，发酵温度、发酵时间）为果酒发酵效果的关键性
因素，直接影响到果酒的品质和风味，因此，工艺条件
的优化研究尤为重要，在单因素研究的基础上，进行
综合分析和实验研究，以确定几种因素的最佳组合，
最佳组合的设计常采用的正交试验设计，正交试验设
计虽然克服了全实验法试验次数多、费时、费力，当因
素水平较多时试验无法进行的难题，但其试验次数较
少，试验点不具代表性，考查的因素水平仅仅限于局
部，未能全面反映因素的全面情况，因此存在很大局
限性，本研究工艺优化采用响应面实验设计，克服了
此方面的缺陷，能够较为全面的反映因素水平的全面
情况，实验结果真实、准确。
参考文献：
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食品科学,2005,33(10):151-154
收稿日期：2015-01-15
吴瑞红，等：响应面法优化覆盆子浆果果酒发酵工艺研究 工艺技术
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