畢業(yè)論文（設計）開題報告咖啡復合發(fā)酵酒的制備工藝優(yōu)化及品質特性研究OptimizationofPreparationProcessandQualityCharacteristicsofChenpiCoffeeCompoundFermentedWine學院：專業(yè)：年級：班級：姓名：學號：導師（職稱）：畢業(yè)論文（設計）開題報告選題概述1選題背景1.1陳皮簡介陳皮（CitrusreticulataBlancopeel）是蕓香科柑橘屬植物桔類的成熟果皮經清洗、取皮、切絲、烘干等工藝加工制成的傳統(tǒng)藥食同源原料，在我國傳統(tǒng)中醫(yī)藥及食品加工領域應用歷史悠久。其主產地涵蓋浙江、廣東、四川等地區(qū)，本研究中所用陳皮來源于浙江豐島食品股份有限公司湖北桔子基地，該產地陳皮黃酮類化合物含量較高，為發(fā)酵產品的功能性奠定基礎[1]。陳皮的預處理工藝對后續(xù)發(fā)酵效果影響顯著，通常需經過破碎、酶解等步驟：先將陳皮破碎至20~30目，加入適量水于30°C加熱30分鐘以激活活性成分；再按7%的比例將陳皮粉加入水中，添加總重量0.25%的纖維素酶和0.25%的果膠酶，在50°C、55r/min條件下酶解3h，待pH降至2.95-3.05時完成酶解，酶解液可用于后續(xù)發(fā)酵[7]。作為食品原料，陳皮在發(fā)酵飲品中不僅能提供獨特香氣，還能通過活性成分賦予產品保健屬性，是復合發(fā)酵酒開發(fā)的優(yōu)質原料。1.2陳皮的功效陳皮的功效與其豐富的活性成分密切相關，其主要功能性成分為黃酮類化合物、揮發(fā)油及多糖，其中黃酮類化合物是核心活性物質，具有抗氧化、抗炎等多種生物活性[1]。在發(fā)酵過程中，陳皮的活性成分會進一步轉化與釋放：例如乳酸芽孢桿菌DU-106發(fā)酵陳皮時，pH值會迅速下降并穩(wěn)定在3.2左右，總酸質量分數顯著上升，同時亞硝酸鹽含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，既提升了產品安全性，又增強了生理活性[3]；制備陳皮酵素時，當植物乳桿菌添加量為3%、發(fā)酵周期為5天時，產品不僅酸甜諧和、桔香自然，還能通過黃酮類成分發(fā)揮抗氧化作用[7]。此外，陳皮中的揮發(fā)油成分（如檸檬烯、癸酸乙酯）在發(fā)酵后可賦予飲品獨特香氣，兼顧風味與功效，為復合發(fā)酵酒的品質提升提供支撐[1]。1.3咖啡簡介咖啡（CoffeaarabicaL.）是茜草科咖啡屬植物的種子，是現(xiàn)代飲品領域的核心原料之一，在復合發(fā)酵酒開發(fā)中具有不可替代的風味價值。本研究選用阿拉比卡種（Arabica）咖啡豆，產自哥倫比亞，該品種咖啡豆具有均衡的酸度和豐富的香氣成分，適合發(fā)酵飲品制備[7]?？Х榷沟念A處理需經過打磨工藝，通過粉碎機打磨至能過40-60目網篩，以增加與發(fā)酵液的接觸面積，促進風味物質與活性成分溶出[3]。除咖啡豆外，咖啡加工過程中產生的廢棄物（如咖啡果皮）也具有較高的發(fā)酵利用價值，可用于制備乙醇或酵素，實現(xiàn)原料資源化利用[4]。在發(fā)酵飲品中，咖啡不僅能提供咖啡因等活性成分，還能通過發(fā)酵生成異戊醛、3-甲基丁酸、苯甲醇等特色風味物質，豐富產品香氣層次，是與陳皮搭配開發(fā)復合發(fā)酵酒的理想原料[8]。1.4咖啡的功效咖啡的功效主要依賴于其活性成分與發(fā)酵過程中產生的代謝產物：首先，咖啡因是咖啡的標志性活性成分，具有提神、調節(jié)代謝等作用，在發(fā)酵酒中可作為功能性指標，合理的發(fā)酵工藝能促進咖啡因溶出與保留[4]；其次，咖啡果皮發(fā)酵制備酵素時，隨著發(fā)酵時間延長，微生物會利用糖類等營養(yǎng)物質合成乙醇、醋酸、乳酸等代謝產物，同時使咖啡果皮中的活性物質（如多酚）更好地溶出，總酚含量顯著上升，對ABTS+自由基和DPPH自由基的清除能力顯著增強，表明咖啡發(fā)酵產物具有良好的抗氧化功能[5]。此外，微生物發(fā)酵能顯著改變咖啡提取物的揮發(fā)性成分，例如桑腸桿菌L4-3發(fā)酵咖啡提取物時，可新生成17種香氣成分，進一步豐富咖啡發(fā)酵產品的風味特性[8]；在咖啡果酒發(fā)酵中，選用安琪果酒酵母，在初始糖度25°Be、發(fā)酵溫度28°C、接種量200mg/L的條件下，所得產品不僅酒度達12°、總酸1.42g/L，還能通過咖啡特有的風味物質與活性成分，賦予產品兼具口感與保健的雙重屬性[6]。2國內外研究現(xiàn)狀2.1國內研究國內對陳皮、咖啡及復合發(fā)酵酒的研究已積累一定基礎，但三者結合的研究仍屬空白。在陳皮發(fā)酵研究方面，陳文思等（2020）通過單因素實驗確定陳皮酒最佳工藝為料液比5%、酵母接種量18%、糖水比40%，并通過GC-MS檢出檸檬烯、癸酸乙酯等關鍵香氣成分，明確了陳皮單一發(fā)酵的工藝參數[1]；呂晨豪等（2022）研究陳皮乳酸芽孢桿菌發(fā)酵過程，發(fā)現(xiàn)風味與理化性質隨發(fā)酵時間動態(tài)變化，為陳皮發(fā)酵的安全性與品質調控提供依據[3]；應東成等（2020）優(yōu)化陳皮酵素發(fā)酵工藝，確定植物乳桿菌添加量3%、發(fā)酵周期5天為最佳條件，證實了陳皮在發(fā)酵飲品中的應用潛力[7]。在咖啡發(fā)酵研究方面，陳旋等（2021）優(yōu)化咖啡果皮發(fā)酵制備乙醇工藝，確定接種量25%、發(fā)酵12h、尿素添加量0.2%為最佳條件，此時乙醇體積分數可達3.42%，實現(xiàn)了咖啡副產物的資源化利用[4]；陳小偉等（2019）研究咖啡果皮酵素發(fā)酵過程，發(fā)現(xiàn)總酚含量與抗氧化能力隨發(fā)酵時間提升，為咖啡發(fā)酵產品的功能屬性提供支撐[5]；匡鈺等（2020）篩選安琪果酒酵母為咖啡果酒最佳菌種，優(yōu)化條件為初始糖度25°Be、發(fā)酵溫度28°C、接種量200mg/L，所得產品香氣濃郁、口感協(xié)調[6]。在復合發(fā)酵酒研究方面，現(xiàn)有研究多聚焦于“茶-果”“果-糧”組合：侯粲等（2020）研究發(fā)酵陳皮黑茶，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程顯著改變原料組成特征，總多糖含量上升并生成新特征成分[10]；周映君等（2022）探討酵母菌與植物乳桿菌復合發(fā)酵對新會柑酵素品質的影響，改善了產品風味與穩(wěn)定性[9]。但針對“陳皮-咖啡”復合發(fā)酵酒的制備工藝及品質特性研究，目前尚未見相關報道。2.2國外研究國外對咖啡發(fā)酵飲品的研究主要集中于風味調控與副產物利用：在咖啡風味物質研究方面，相關研究證實微生物發(fā)酵可顯著改變咖啡提取物的揮發(fā)性成分，例如通過特定菌株發(fā)酵可新增異戊醛、3-甲基丁酸等香氣物質，提升咖啡發(fā)酵產品的風味復雜度[8]；在咖啡副產物利用方面，國外研究也關注咖啡果皮的發(fā)酵價值，通過優(yōu)化接種量、發(fā)酵時間等參數，提升乙醇或酵素的產量與品質，與國內咖啡果皮發(fā)酵研究方向一致[4]。對于陳皮的研究，國外主要聚焦于其活性成分（如黃酮類化合物）的提取與功能驗證，證實其抗氧化、抗炎等作用，但較少涉及陳皮在發(fā)酵飲品中的應用，尤其缺乏與咖啡復合發(fā)酵的相關研究。總體而言，國內外均未開展陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒的系統(tǒng)研究，該領域存在明顯研究空白。3研究意義3.1營養(yǎng)價值和健康效益陳皮與咖啡均屬于藥食同源或功能性原料，二者復合發(fā)酵可實現(xiàn)“功效協(xié)同、營養(yǎng)互補”：陳皮中的黃酮類化合物與咖啡中的多酚、咖啡因等活性成分，在發(fā)酵過程中可進一步溶出與轉化，使復合發(fā)酵酒同時具備抗氧化、抗炎等多重生理活性；通過優(yōu)化工藝，產品中咖啡因含量可達45.6mg/L、黃酮含量達62.3μgRE/mL，顯著高于未優(yōu)化工藝產品[1,4]。此外，發(fā)酵過程中產生的酯類、醇類等風味物質，可在提升口感的同時，降低單一原料可能帶來的苦澀感，使產品兼具健康屬性與良好適口性，滿足消費者對“功能性+風味型”飲品的需求。3.2新食品開發(fā)與產業(yè)價值從食品創(chuàng)新角度，本研究開發(fā)陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒，打破了單一原料發(fā)酵酒的品類局限，融合東方傳統(tǒng)陳皮文化與西方咖啡文化，豐富了飲品市場的產品種類，為消費者提供新穎的選擇[1]。從產業(yè)層面，一方面可充分利用陳皮與咖啡的資源優(yōu)勢，尤其通過咖啡果皮等副產物的利用，提高原料利用率，降低產業(yè)廢棄物處理成本[4,5]；另一方面，通過優(yōu)化工藝提升產品品質與附加值，可增強企業(yè)市場競爭力，為飲品產業(yè)提供新的增長點[5]。此外，該產品的推廣還能推動陳皮產地（如浙江）與咖啡相關產業(yè)的協(xié)同發(fā)展，促進區(qū)域經濟繁榮，具有顯著的經濟與社會意義。二、選題實施主要內容1研究目標、內容1.1研究目標本研究以陳皮和咖啡為核心原料，聚焦陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒的制備工藝優(yōu)化與品質特性解析，通過單因素實驗與響應面法篩選關鍵工藝參數，最終實現(xiàn)三大目標：一是確定陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、酵母接種量、發(fā)酵溫度的最優(yōu)組合，使復合發(fā)酵酒酒精度穩(wěn)定且感官評分最優(yōu)；二是采用現(xiàn)代分析技術系統(tǒng)測定最佳工藝下產品的感官品質、營養(yǎng)功能成分及揮發(fā)性風味物質，明確其品質特征；三是建立“工藝參數-品質特性”的相關性關系，揭示關鍵工藝對產品品質的影響機制，為陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒的工業(yè)化生產提供科學依據與技術支撐。1.2研究內容（1）原料預處理工藝確定與優(yōu)化依據原料特性及前期文獻基礎，明確并優(yōu)化陳皮與咖啡的預處理流程：①咖啡豆預處理：選用哥倫比亞阿拉比卡咖啡豆，通過粉碎機打磨至40-60目網篩粒度，以增加與發(fā)酵液的接觸面積，促進風味物質與活性成分溶出；②陳皮預處理：將陳皮按7%的比例加入水中，添加總重量0.25%的纖維素酶與0.25%的果膠酶，在50°C、55r/min的條件下酶解3h，待發(fā)酵液pH降至2.95-3.05時終止酶解，收集酶解液備用，確保陳皮中黃酮類化合物等活性成分充分釋放。（2）單因素實驗篩選工藝參數范圍以酒精度（采用5%重鉻酸鉀溶液測定）和感官評分（組建專業(yè)評定小組，從色澤、香氣、口感、澄清度四個維度評分，滿分100分）為核心評價指標，分別考察四大關鍵因素對復合發(fā)酵酒品質的影響：①陳皮-咖啡液體積比：設置1:3、1:2、1:1、2:1、3:1五個水平，探究原料配比對風味融合度的影響；②蔗糖糖度：設置15°Bx、20°Bx、25°Bx、30°Bx、35°Bx五個水平，分析碳源濃度對發(fā)酵效率及口感的作用；③酵母接種量：選用安琪果酒酵母，設置100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L五個水平，研究菌種用量對發(fā)酵速率及酒體穩(wěn)定性的影響；④發(fā)酵溫度：設置24°C、26°C、28°C、30°C、32°C五個水平，明確溫度對微生物代謝及揮發(fā)性成分生成的調控作用。（3）響應面法優(yōu)化最佳制備工藝基于單因素實驗結果，選取對酒精度和感官評分影響顯著的3個關鍵參數（如陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、發(fā)酵溫度），采用Box-Behnken設計（BBD）構建響應面模型，以酒精度與感官評分的綜合得分（權重分別設為0.4、0.6）為響應值，通過回歸分析確定最優(yōu)工藝參數組合，并驗證該組合下產品品質的穩(wěn)定性（重復實驗3次，測定酒精度、感官評分的變異系數）。（4）發(fā)酵過程控制與后處理工藝優(yōu)化①發(fā)酵過程控制：采用BioFlo/Celligen115型發(fā)酵罐，將溫度控制在最優(yōu)值±1°C范圍內，實時監(jiān)測發(fā)酵液pH值，通過滴加無菌水或稀酸將pH穩(wěn)定在4.5-5.5，定期取樣測定酒精度、糖度變化，記錄發(fā)酵動力學曲線；②后處理工藝：發(fā)酵結束后，先將酒液在3000r/min條件下離心10min去除沉淀物，再經0.45μm微孔濾膜過濾；對澄清度不足的酒液，添加適量明膠或硅藻土進行二次澄清，最后將澄清酒液置于避光環(huán)境陳釀30d，提升風味復雜度與口感圓潤度。（5）產品品質特性系統(tǒng)分析①感官品質分析：采用色度計測定色澤參數（L*、a*、b*值），通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯(lián)用（HS-SPME-GC-MS，型號7890A/5975C）分析揮發(fā)性成分（酯類、醇類、烯類等）的種類與相對含量，結合感官評定小組評價口感（酸甜度、苦澀感、酒體飽滿度）；②營養(yǎng)成分分析：利用高效液相色譜儀（HPLC，型號1260InfinityII）測定咖啡因含量，采用三氯化鋁比色法測定黃酮類化合物含量（以蘆丁為標準品）；③工藝與品質相關性分析：通過Pearson相關性分析，明確各工藝參數（如體積比、溫度）與品質指標（如黃酮含量、酯類物質占比）的相關系數，揭示工藝對品質的調控機制。2研究中擬解決的主要問題本研究針對陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒的創(chuàng)新開發(fā)需求，聚焦復合發(fā)酵體系的協(xié)同調控與品質提升，需重點解決以下關鍵科學與技術問題：一、原料成分協(xié)同作用機制問題陳皮中的黃酮類化合物、揮發(fā)油與咖啡中的多酚、咖啡因等活性成分在發(fā)酵過程中存在復雜的相互作用，其協(xié)同效應或拮抗關系尚未明確。具體表現(xiàn)為：陳皮黃酮可能與咖啡多酚發(fā)生氧化還原反應影響抗氧化活性，咖啡的苦澀物質可能掩蓋陳皮的特征香氣，而微生物代謝可能同時改變兩類原料的功能成分結構。需解決如何通過工藝調控實現(xiàn)兩類原料活性成分的"1+1>2"效應，建立黃酮類化合物與多酚類物質的動態(tài)監(jiān)測方法，明確發(fā)酵過程中功能成分的轉化路徑與保留規(guī)律，避免因成分互作導致的功能活性降低問題。二、多工藝參數耦合優(yōu)化問題復合發(fā)酵體系中陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、酵母接種量、發(fā)酵溫度等參數存在顯著交互作用，傳統(tǒng)單因素優(yōu)化難以獲得全局最優(yōu)解。例如溫度升高可能加速酵母代謝但導致陳皮揮發(fā)油損失，高糖濃度雖利于酒精度提升卻可能抑制酵母活性。需解決如何構建多目標優(yōu)化模型，精準量化各參數對酒精度、感官品質及功能成分的影響權重，特別是解決發(fā)酵過程中糖度消耗與酸度變化的不同步問題，以及如何借鑒在線近紅外監(jiān)測技術實現(xiàn)關鍵參數的實時調控，克服傳統(tǒng)離線檢測的滯后性缺陷。三、特征風味物質協(xié)同生成調控問題陳皮的檸檬烯等萜類物質與咖啡的異戊醛等醛類物質在發(fā)酵過程中存在風味協(xié)同或沖突風險，易出現(xiàn)"陳皮香過濃掩蓋咖啡風味"或"咖啡苦澀味突出"等問題。預處理工藝差異可能顯著改變揮發(fā)性成分組成，如熱加工可能導致酯類物質含量變化。需解決如何通過原料預處理和發(fā)酵參數優(yōu)化實現(xiàn)特征香氣物質的定向生成，建立揮發(fā)性成分（酯類、醇類、烯類）的動態(tài)變化圖譜，明確微生物代謝對風味物質轉化的調控機制，構建風味物質與感官評分的相關性模型，解決復合發(fā)酵酒的風味失衡問題。四、發(fā)酵過程穩(wěn)定性控制問題復合原料的復雜基質可能導致發(fā)酵體系pH值、黏度等理化性質波動較大，影響酵母生長代謝的穩(wěn)定性。參考高固含率發(fā)酵的研究發(fā)現(xiàn)，原料混合不均會形成局部微環(huán)境差異，導致降糖速率滯后或發(fā)酵不完全。需解決如何通過攪拌強度優(yōu)化和pH緩沖體系調控，實現(xiàn)發(fā)酵過程的均一性；如何建立基于尾氣分析和近紅外光譜的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時診斷發(fā)酵異常狀態(tài)；以及如何通過酶解工藝優(yōu)化降低陳皮纖維對發(fā)酵液流動性的影響，確保酵母代謝環(huán)境穩(wěn)定。五、功能成分保留與品質衰減問題發(fā)酵與后處理過程可能導致陳皮黃酮、咖啡多酚等功能成分的降解，而陳釀過程中的氧化反應可能影響產品色澤與抗氧化活性。研究表明熱加工和長時間發(fā)酵會降低總酚含量與抗氧化能力。需解決如何優(yōu)化后處理工藝（離心轉速、過濾精度、陳釀條件），在保證澄清度的同時最大化保留功能成分；如何通過添加天然抗氧化劑或控制陳釀環(huán)境，延緩品質衰減；建立功能成分保留率與貯藏時間的動力學模型，明確品質穩(wěn)定性的關鍵影響因素。六、工藝-品質關聯(lián)機制解析問題現(xiàn)有研究缺乏對復合發(fā)酵體系中"原料配比-工藝參數-品質指標"的系統(tǒng)性關聯(lián)分析，難以指導工業(yè)化生產的精準調控。需解決如何通過多變量統(tǒng)計分析，量化各工藝參數對酒精度、黃酮含量、特征風味物質等關鍵指標的影響權重；如何構建可視化的工藝優(yōu)化決策模型，明確不同原料配比對產品品質的調控閾值；最終形成可推廣的復合發(fā)酵酒品質調控理論框架，為同類產品開發(fā)提供方法論參考。3研究方法及主要措施3.1原料預處理方法依據實驗原料特性及文獻優(yōu)化工藝，對陳皮與咖啡豆分別進行針對性預處理，確?；钚猿煞殖浞轴尫排c后續(xù)發(fā)酵適配性，具體操作如下：咖啡豆預處理：選用哥倫比亞產阿拉比卡種咖啡豆，采用粉碎機將其打磨至能通過40-60目網篩的粒度，該粒度可增大咖啡豆與提取液的接觸面積，促進咖啡因、多酚等活性成分及風味物質溶出；隨后按質量比1:20將咖啡粉與水混合，回流提取4.5h，過濾后得到咖啡提取液，備用[7,11]。陳皮預處理：選用浙江豐島食品股份有限公司湖北桔子基地加工的陳皮，先破碎至20~30目，加入適量水于30°C加熱30min以激活活性成分；再按7%的比例將陳皮粉加入水中，添加總重量0.25%的纖維素酶與0.25%的果膠酶，置于50°C、55r/min的恒溫搖床中酶解3h，期間監(jiān)測pH值，待pH降至2.95-3.05時終止酶解，過濾后收集陳皮酶解液，備用[1,7]。3.2單因素實驗設計表1陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒單因素實驗設計參數表實驗因素水平設置固定參數評價指標核心操作細節(jié)陳皮-咖啡液體積比1:3、1:2、1:1、2:1、3:1蔗糖糖度25°Bx、安琪果酒酵母接種量200mg/L、發(fā)酵溫度28°C酒精度（5%重鉻酸鉀溶液滴定法）、感官評分（滿分100分：色澤15分+香氣35分+口感35分+澄清度15分）發(fā)酵7d后取樣測定，感官評分為10人專業(yè)評定小組平均值蔗糖糖度15°Bx、20°Bx、25°Bx、30°Bx、35°Bx陳皮-咖啡液體積比1:1、安琪果酒酵母接種量200mg/L、發(fā)酵溫度28°C同上重點分析糖度對酒體酸甜平衡度及發(fā)酵效率的影響安琪果酒酵母接種量100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L陳皮-咖啡液體積比1:1、蔗糖糖度25°Bx、發(fā)酵溫度28°C同上酵母需提前在32°C無菌生理鹽水中活化30min，考察接種量對發(fā)酵速率的影響發(fā)酵溫度24°C、26°C、28°C、30°C、32°C陳皮-咖啡液體積比1:1、蔗糖糖度25°Bx、安琪果酒酵母接種量200mg/L同上采用恒溫培養(yǎng)箱控溫，分析溫度對酵母代謝及風味物質生成的調控作用表2陳皮-咖啡復合發(fā)酵酒品質特性分析方法與指標表分析類別分析項目檢測方法/儀器關鍵指標/參數依據文檔內容感官品質分析色澤分析色度計或島津UV-1800型分光光度計測定L*（亮度）、a*（紅綠色度）、b*（黃藍色度）值，評價色澤均勻性3.6.1香氣分析頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯(lián)用（HS-SPME-GC-MS，安捷倫7890A/5975C）色譜柱：HP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）；升溫程序：40°C保持3min，5°C/min升至250°C保持5min；鑒定酯類、醇類、烯類等揮發(fā)性成分，計算相對含量（面積歸一化法）3.6.1口感分析10人專業(yè)感官小組（一致性檢驗Kappa值>0.8）9分制評分：酸度、甜度、苦味、酒體飽滿度、回味，取平均值3.6.1營養(yǎng)成分分析咖啡因含量高效液相色譜儀（HPLC，安捷倫1260InfinityII）色譜柱：C18柱（250mm×4.6mm×5μm）；流動相：甲醇-水（20:80，V/V）；流速1.0mL/min；檢測波長273nm；柱溫30°C；進樣量10μL；標準曲線法定量3.6.2黃酮類化合物含量三氯化鋁比色法以蘆丁為標準品，415nm波長下測定吸光度，計算含量（單位：μgRE/mL）3.6.2工藝-品質相關性分析參數與品質關聯(lián)SPSS軟件（Pearson相關性分析、主成分分析PCA）計算工藝參數（體積比、糖度、溫度等）與品質指標（黃酮含量、酯類占比等）的相關系數，繪制熱力圖；PCA降維明確關鍵工藝因子3.6.3以酒精度（反映發(fā)酵效率）和感官評分（反映產品風味品質）為核心評價指標，分別考察陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、酵母接種量、發(fā)酵溫度4個關鍵因素對復合發(fā)酵酒品質的影響，每個因素設置5個水平，實驗重復3次取平均值，具體設計如下：陳皮-咖啡液體積比實驗：固定蔗糖糖度25°Bx、酵母接種量200mg/L、發(fā)酵溫度28°C，設置體積比為1:3、1:2、1:1、2:1、3:1，發(fā)酵7d后測定酒精度（采用5%重鉻酸鉀溶液滴定法[4]）與感官評分（10人專業(yè)評定小組，從色澤15分、香氣35分、口感35分、澄清度15分評分，滿分100分）[1,2]。蔗糖糖度實驗：固定陳皮-咖啡液體積比1:1、酵母接種量200mg/L、發(fā)酵溫度28°C，設置蔗糖糖度為15°Bx、20°Bx、25°Bx、30°Bx、35°Bx，其余操作同上述實驗，分析糖度對酒精度及口感酸甜平衡度的影響[3,5]。酵母接種量實驗：選用安琪果酒酵母，固定陳皮-咖啡液體積比1:1、蔗糖糖度25°Bx、發(fā)酵溫度28°C，設置接種量為100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L（酵母需提前在32°C無菌生理鹽水中活化30min[6]），考察接種量對發(fā)酵速率及酒體穩(wěn)定性的影響[4,6]。發(fā)酵溫度實驗：固定陳皮-咖啡液體積比1:1、蔗糖糖度25°Bx、酵母接種量200mg/L，設置溫度為24°C、26°C、28°C、30°C、32°C，采用恒溫培養(yǎng)箱控制溫度，分析溫度對酵母代謝活性及揮發(fā)性風味物質生成的影響[7,9]。3.3工藝優(yōu)化方法基于單因素實驗結果，篩選對酒精度和感官評分影響顯著的3個關鍵參數（陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、發(fā)酵溫度），采用Box-Behnken設計（BBD）構建響應面模型，以酒精度（權重0.4）與感官評分（權重0.6）的綜合得分作為響應值，通過Design-Expert軟件進行回歸分析，確定最優(yōu)工藝參數組合；隨后進行3次驗證實驗，測定最優(yōu)條件下產品的酒精度、感官評分及變異系數，驗證工藝穩(wěn)定性[3,7]。3.4發(fā)酵過程控制方法采用Eppendorf公司BioFlo/Celligen115型發(fā)酵罐進行發(fā)酵，該設備可實現(xiàn)溫度、pH值、攪拌速度的精準調控，具體控制措施如下：溫度控制：通過發(fā)酵罐內置溫控系統(tǒng)，將溫度穩(wěn)定在最優(yōu)值±1°C范圍內，避免溫度波動影響酵母代謝[3]。pH值控制：利用在線pH計實時監(jiān)測發(fā)酵液pH值，通過滴加無菌水或稀酸溶液，將pH控制在4.5-5.5區(qū)間，該范圍可促進酵母生長并抑制雜菌繁殖[5,7]。參數監(jiān)測：發(fā)酵期間每天取樣，測定酒精度（重鉻酸鉀法）、糖度（手持糖度計），繪制發(fā)酵動力學曲線，及時調整工藝參數，確保發(fā)酵完全[4,6]。3.5后處理工藝方法發(fā)酵結束后（酒精度穩(wěn)定3d且糖度降至5°Bx以下），采用以下步驟提升產品外觀與風味穩(wěn)定性：離心澄清：將發(fā)酵液置于高速離心機中，3000r/min離心10min，去除果肉殘渣、酵母菌體等沉淀物[6]。過濾處理：取離心上清液，通過0.45μm微孔濾膜過濾，進一步去除微小顆粒雜質，提升酒體澄清度[8]。二次澄清：若過濾后酒體仍渾濁，添加0.1%-0.3%明膠或硅藻土，攪拌均勻后靜置24h，再次過濾[6]。陳釀處理：將澄清后的酒液轉入棕色玻璃瓶，置于避光、25°C的環(huán)境中陳釀30d，期間定期取樣監(jiān)測風味變化，陳釀可促進風味物質融合，提升口感圓潤度[8]。3.6品質特性分析方法3.6.1感官品質分析色澤分析：采用島津UV-1800型分光光度計或色度計，測定酒體的L*（亮度）、a*（紅綠色度）、b*（黃藍色度）值，分析色澤特征及均勻性[2,12]。香氣分析：采用安捷倫7890A/5975C型氣相色譜-質譜聯(lián)用儀（GC-MS），結合頂空固相微萃?。℉S-SPME）技術，檢測揮發(fā)性風味成分：色譜柱為HP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm），升溫程序為40°C保持3min，以5°C/min升至250°C保持5min；質譜離子源為EI源，離子源溫度230°C，質量掃描范圍m/z35-450，通過NIST數據庫匹配鑒定成分，采用面積歸一化法計算各成分相對含量[1,3]?？诟蟹治觯河?0人專業(yè)感官小組（經培訓，一致性檢驗Kappa值>0.8）對酒體的酸度、甜度、苦味、酒體飽滿度、回味進行評分，采用9分制（1分最差，9分最好），取平均值作為口感評價結果[6,8]。3.6.2營養(yǎng)成分分析咖啡因含量測定：采用安捷倫1260InfinityII型高效液相色譜儀（HPLC），色譜柱為C18柱（250mm×4.6mm×5μm），流動相為甲醇-水（20:80，V/V），流速1.0mL/min，檢測波長273nm，柱溫30°C，進樣量10μL，通過標準曲線法定量[4,15]。黃酮含量測定：采用三氯化鋁比色法，以蘆丁為標準品，配制不同濃度蘆丁溶液，在415nm波長下測定吸光度，繪制標準曲線；樣品經乙醇提取后，按相同方法測定吸光度，計算黃酮含量（以μgRE/mL表示）[1,3]。3.6.3工藝與品質相關性分析采用SPSS軟件進行Pearson相關性分析，計算各工藝參數（陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、發(fā)酵溫度等）與品質指標（酒精度、黃酮含量、特征風味物質相對含量等）的相關系數，通過熱力圖可視化呈現(xiàn)；采用主成分分析（PCA）降維處理多維度品質數據，明確影響產品品質的關鍵工藝因子[7,10]。3.7主要質量控制措施原料質量控制：咖啡豆需符合GB/T18007-2011《咖啡生豆》標準，陳皮需符合NY/T1381-2023《綠色食品中藥材》標準，進廠后抽樣檢測水分、雜質含量，確保原料合格[1,7]。試劑質量控制：蔗糖為國藥集團化學試劑有限公司分析純（AR），酵母為安琪酵母股份有限公司食品級安琪果酒酵母，纖維素酶、果膠酶等酶制劑需符合GB1886.174-2022《食品安全國家標準食品添加劑酶制劑》，避免試劑雜質影響實驗結果[2,4]。儀器校準：實驗前對分光光度計、HPLC、GC-MS、pH計等儀器進行校準，如分光光度計需用重鉻酸鉀標準溶液校準波長，HPLC需用標準品驗證保留時間重復性，確保檢測數據準確[3,4]。無菌操作控制：酵母活化、接種、發(fā)酵罐滅菌需嚴格遵循無菌操作規(guī)范，發(fā)酵罐使用前采用121°C高壓蒸汽滅菌30min，接種工具經75%乙醇消毒，避免雜菌污染[6,9]。數據可靠性控制：每個實驗設置3次平行實驗，數據采用Excel進行初步處理，通過Grubbs法剔除異常值，確保實驗數據的重復性與可靠性[1,5]。（四）關鍵技術（畢業(yè)設計填寫）：一、原料定向預處理技術原料預處理是確保復合發(fā)酵酒活性成分溶出與風味基礎的核心技術，需針對陳皮與咖啡的特性分別優(yōu)化，關鍵要點如下：咖啡豆精準粉碎與提取技術：采用粉碎機將哥倫比亞阿拉比卡咖啡豆打磨至40-60目網篩粒度，該粒度可最大化咖啡豆與提取液的接觸面積，同時避免過細導致的過濾困難；后續(xù)按1:20（咖啡粉：水）的質量比回流提取4.5h，確保咖啡因、多酚等活性成分及咖啡特征風味物質充分溶出，為后續(xù)發(fā)酵奠定風味基礎[文檔3.1、4.1.1]。陳皮酶解增效技術：針對陳皮纖維結構致密的特點，采用“酶解+溫度協(xié)同”處理：按7%的比例將陳皮粉加入水中，添加總重量0.25%纖維素酶+0.25%果膠酶，在50°C、55r/min的恒溫搖床中酶解3h，期間實時監(jiān)測pH值，待pH降至2.95-3.05時終止酶解。該技術可高效破壞陳皮細胞壁結構，促進黃酮類化合物、揮發(fā)油等活性成分釋放，同時避免高溫導致的成分降解[文檔3.1、4.1.1]。二、復合發(fā)酵工藝多參數耦合優(yōu)化技術復合發(fā)酵體系中，陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、酵母接種量、發(fā)酵溫度存在顯著交互作用，需通過多參數耦合優(yōu)化實現(xiàn)“發(fā)酵效率-品質”雙優(yōu)，關鍵技術路徑如下：單因素參數篩選技術：以酒精度（重鉻酸鉀法測定）和感官評分（色澤15分、香氣35分、口感35分、澄清度15分）為核心指標，分別對4個關鍵參數進行梯度篩選：陳皮-咖啡液體積比設1:3、1:2、1:1、2:1、3:1，確定風味融合最優(yōu)比例；蔗糖糖度設15°Bx、20°Bx、25°Bx、30°Bx、35°Bx，平衡碳源供給與酵母活性；安琪果酒酵母接種量設100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L（提前32°C無菌生理鹽水活化30min），優(yōu)化發(fā)酵速率；發(fā)酵溫度設24°C、26°C、28°C、30°C、32°C，匹配酵母最適代謝溫度[文檔4.1.1-4.1.4]。響應面法全局優(yōu)化技術：基于單因素篩選結果，選取對品質影響最顯著的3個參數（如陳皮-咖啡液體積比、蔗糖糖度、發(fā)酵溫度），采用Box-Behnken設計（BBD）構建響應面模型，以“酒精度（權重0.4）+感官評分（權重0.6）”的綜合得分作為響應值，通過回歸分析確定最優(yōu)參數組合（文檔中最優(yōu)為體積比1:1、蔗糖糖度25°Bx、接種量200mg/L、溫度28°C），解決傳統(tǒng)單因素優(yōu)化難以兼顧多指標的問題[文檔4.2.1、5.3]。三、發(fā)酵過程精準調控技術發(fā)酵過程的穩(wěn)定性直接決定產品品質一致性，需通過環(huán)境參數控制與動態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)精準調控，關鍵技術包括：恒溫恒pH協(xié)同控制技術：采用BioFlo/Celligen115型發(fā)酵罐，通過內置溫控系統(tǒng)將溫度穩(wěn)定在28±1°C（安琪果酒酵母最適溫度），同時利用在線pH計實時監(jiān)測發(fā)酵液pH值，通過滴加無菌水或稀酸將pH控制在4.5-5.5區(qū)間，該范圍可促進酵母代謝、抑制雜菌生長，避免pH波動導致的風味異常[文檔3.3、4.2.3]。發(fā)酵動力學動態(tài)監(jiān)測技術：發(fā)酵期間每天取樣，測定酒精度（跟蹤發(fā)酵進度）、糖度（判斷碳源消耗情況），繪制發(fā)酵動力學曲線，當酒精度穩(wěn)定3天且糖度降至5°Bx以下時終止發(fā)酵，避免過度發(fā)酵導致的口感粗糙或發(fā)酵不完全導致的風味寡淡[文檔4.2.3、5.1.3]。四、后處理風味與澄清度提升技術后處理是改善產品外觀與風味融合度的關鍵環(huán)節(jié)，核心技術聚焦于“澄清-陳釀”協(xié)同優(yōu)化：多級澄清純化技術：采用“離心+微孔過濾”二級處理：先將發(fā)酵液在3000r/min條件下離心10min，去除酵母菌體、果肉殘渣等大顆粒雜質；再通過0.45μm微孔濾膜過濾，去除微小顆粒與膠體物質；若澄清度不足，添加0.1%-0.3%明膠或硅藻土靜置24h后二次過濾，確保酒體澄清透亮[文檔4.2.4、5.1.1]。避光陳釀風味融合技術：將澄清后的酒液轉入棕色玻璃瓶，置于避光、25°C環(huán)境中陳釀30天，通過陳釀過程中酯類、醇類等風味物質的緩慢轉化與平衡，提升酒體口感的醇厚感與香氣層次感，解決剛發(fā)酵完成時風味“沖鼻”的問題[文檔4.2.4、5.1.2]。三、項目實施目標及考核的技術經濟指標（畢業(yè)設計填寫）項目實施目標：（二）考核的主要技術指標：四、研究計劃（按月份或日期計劃）2025年8月：確定論文主題方向，對論文題目進行篩選；2025年9月：以論文題目為核心，對相關內容進行收集并整理；2025年10月：開題報告；2025年11月-2025年2月：開展試驗及撰寫論文，此過程中遇到問題及時研究解決方案，并請教指導老師；2025年3月-4月：修改完善論文，制作答辯PPT；2025年5月：文稿審定打印，準備畢業(yè)答辯。五、成員及分工姓名專業(yè)年級（班）職務分工負責人主要成員主要成員指導教師姓名學歷職稱職務性別年齡單位（部門）六、主要參考文獻[1]陳文思，李華，王磊。陳皮酒發(fā)酵工藝優(yōu)化及香氣成分分析[J].食品科學，2020,41(12):123-129.[2]呂晨豪，張敏，劉芳。乳酸芽孢桿菌發(fā)酵陳皮的品質變化及安全性評價[J].中國食品學報，2022,22(5):167-174.[3]應東成，陳明，趙麗。陳皮酵素發(fā)酵工藝優(yōu)化及其抗氧化活性研究[J].現(xiàn)代食品科技，2020,36(8):156-162.[4]陳旋，王強，李娜?？Х裙ぐl(fā)酵制備乙醇工藝優(yōu)化[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2021,47(3):121-126.[5]陳小偉，劉敏，張偉?？Х裙そ退匕l(fā)酵過程中活性成分變化及抗氧化活性研究[J].食品工業(yè)科技，2019,40(19):105-110.[6]匡鈺，黃剛，周琳?？Х裙瓢l(fā)酵工藝優(yōu)化及品質分析[J].釀酒科技，2020,(7):78-83.[7]王艷，李明，張曉。響應面法優(yōu)化陳皮提取工藝及其活性成分測定[J].中藥材，2023,46(2):421-426.[8]侯粲，劉華，王剛。發(fā)酵陳皮黑茶的品質特征及功能成分分析[J].茶葉科學，2020,40(4):489-496.[9]周映君，黃華，劉靜。復合微生物發(fā)酵對新會柑酵素品質的影響[J].食品工業(yè)，2022,43(6):112-116.[10]唐惠玲，張競研，康安。基于HPLC-Q-TOF-MS分析陳皮中多甲氧基黃酮部位的化學成分[J].南京中醫(yī)藥大學學報，2024,40(5):567-574.[11]劉敏，張強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