程詩(shī)韔+孫倩+王林+黃植+李亞輝
摘要:通過(guò)對(duì)草莓酒理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)、總酚含量、總黃酮含量和抗氧化活性的測(cè)定,研究了其在發(fā)酵過(guò)程中組分和抗氧化性的變化。結(jié)果顯示,草莓酒在6天內(nèi)基本完成發(fā)酵,SO2和干浸出物含量在發(fā)酵中逐漸降低,pH和總酸含量變化較小,揮發(fā)酸含量逐漸升高。在主發(fā)酵期酵母菌為優(yōu)勢(shì)菌群,主發(fā)酵結(jié)束后酵母菌逐漸衰亡,其他微生物開(kāi)始生長(zhǎng)。總酚和總黃酮含量在發(fā)酵前期逐漸上升,后期逐漸下降。DPPH自由基清除率、羥自由基清除率和總抗氧化活性在發(fā)酵中都逐漸降低,總抗氧化性下降較小。此研究為進(jìn)一步優(yōu)化草莓酒發(fā)酵工藝和提高草莓酒品質(zhì)奠定了一定的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:草莓酒;發(fā)酵;組分;抗氧化性
程詩(shī)韔,孫 倩,王 林,等. 草莓酒發(fā)酵中組分和抗氧化性的變化[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2017,37(20):19-22.
草莓(Strawberry),又叫洋莓、紅莓和地莓,屬薔薇科草莓屬多年生漿果草本植物[1-2]。其果實(shí)色澤鮮艷、香味濃郁、柔軟多汁、酸甜可口,深受人們的喜愛(ài)。草莓果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富,富含多糖、維生素、氨基酸、礦物質(zhì)及多酚類(lèi)生物活性物質(zhì),具有消暑解熱、利尿止瀉、生津止渴、抗癌、抗氧化、預(yù)防心血管疾病等多種功效[3-5]。草莓不僅可以防治各種疾病還可以增強(qiáng)人體健康,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能,因此素有“水果皇后”和“活的Vc結(jié)晶”等美譽(yù)[6-8]。草莓果皮薄、含水量大、組織嬌嫩且缺乏堅(jiān)硬外皮保護(hù),貯藏性差、保質(zhì)期短,當(dāng)前主要以鮮果銷(xiāo)售和鮮食為主[9]。
中國(guó)是世界草莓生產(chǎn)大國(guó),擁有優(yōu)質(zhì)的草莓品種資源和廣泛的種植面積,草莓的種類(lèi)和數(shù)量已經(jīng)位于世界前列[10-11]。新鮮草莓不耐貯運(yùn)而且保質(zhì)期較短,旺果時(shí)期腐爛現(xiàn)象嚴(yán)重,給果農(nóng)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失,因此對(duì)其進(jìn)行深加工是草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。草莓酒是以草莓為原料的生物發(fā)酵制品,其不僅最大限度地保留了草莓果實(shí)中的營(yíng)養(yǎng)成分和保健功能因子,而且通過(guò)發(fā)酵還產(chǎn)生了大量生物活性物質(zhì),草莓酒是草莓進(jìn)行深加工的重要途徑之一[12]。開(kāi)發(fā)草莓酒,不僅能為酒類(lèi)市場(chǎng)提供新的果酒品種,滿足消費(fèi)者需求,同時(shí)還能帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
草莓酒是一種新興果酒,目前其生產(chǎn)方法主要參照葡萄酒的釀造工藝,而對(duì)其發(fā)酵過(guò)程中很多參數(shù)還不是很清楚。本文研究了草莓酒發(fā)酵過(guò)程中組分和生物活性的變化,以期為優(yōu)化草莓酒發(fā)酵條件和提高草莓酒品質(zhì)奠定一定的理論基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
章姬草莓(固形物含量,14 Brix),安徽省黃山市屯溪區(qū)新潭鎮(zhèn)竹林村胡泉家庭農(nóng)場(chǎng)提供。
果膠酶、偏重亞硫酸鉀、酵母DV10、硅藻土:上海杰兔工貿(mào)有限公司;菲林試劑、NaOH標(biāo)準(zhǔn)液、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液、碘標(biāo)準(zhǔn)液:深圳市博林達(dá)科技有限公司;FeSO4、鄰苯三酚、鐵氰化鉀:天津科密歐試劑公司;福林酚試劑:上海荔達(dá)生物科技有限公司;沒(méi)食子酸標(biāo)品、蘆丁標(biāo)品、VC標(biāo)品:美國(guó)sigma公司;其他試劑均為市售分析純。
1.2 儀器與設(shè)備
控溫冰箱:北京福意聯(lián)電器有限公司;玻璃整流器、酒精計(jì)、密度瓶:上海玻璃儀器廠;pH酸度計(jì):梅特勒-托利多;UV-3802H紫外可見(jiàn)分光光度儀:上海尤尼柯儀器有限公司;LRH-150生化培養(yǎng)箱:上海一恒科技有限公司;超凈工作臺(tái):蘇州蘇凈凈化設(shè)備廠;DSX-280B:手提式蒸汽滅菌器:上海申安醫(yī)療器械廠。
1.3 草莓酒發(fā)酵步驟
原料→清洗→破碎→調(diào)配→接種→發(fā)酵→過(guò)濾→陳釀
操作要點(diǎn):原料挑選完整、無(wú)損傷、無(wú)病蟲(chóng)害、完全成熟的果實(shí);用清水清洗后瀝水完全;破碎同時(shí)添加果膠酶50 mg/L、偏重亞硫酸鉀140 mg/L,并攪拌均勻;調(diào)配中添加蔗糖使草莓汁含糖量為180 g/L,潛在酒精度為10°;接種酵母為葡萄酒釀酒酵母DV10,添加量為0.02%,添加前進(jìn)行活化;發(fā)酵溫度為25℃-28℃,發(fā)酵過(guò)程中每天進(jìn)行一次倒灌;過(guò)濾采用松散密度為0.10-0.20的硅藻土進(jìn)行過(guò)濾;陳釀時(shí)間為1個(gè)月。
取樣:每次取樣除測(cè)定微生物指標(biāo)外,其余樣品放-4℃冰箱待測(cè)。
1.4 方法
1.4.1 理化指標(biāo)測(cè)定。pH值采用酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。酒精度、總糖、總酸、總SO2、游離SO2和干浸出物參照國(guó)標(biāo)GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》進(jìn)行檢測(cè)。以上每個(gè)樣品均重復(fù)3次測(cè)定。
1.4.2 微生物指標(biāo)測(cè)定。酵母菌數(shù)測(cè)定:參照GB 4789.15-2010《霉菌和酵母計(jì)數(shù)》;菌落總數(shù)測(cè)定:參照GB 4789.2-2010《菌落總數(shù)測(cè)定》。
1.4.3 總酚含量測(cè)定。參照牛雪等[13]所述的福林酚法:取樣品0.2 mL,以0.2 mL蒸餾水作為空白,加濃度為0.5 M的福林酚試劑2 mL,混合后室溫下精置4 min,然后用75 g/L碳酸鈉溶液2 mL中和,在室溫下放置2 h后在765 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光值。相同條件下測(cè)定不同濃度沒(méi)食子酸的吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果以每升樣品中含有相當(dāng)沒(méi)食子酸的毫克數(shù)表示。
1.4.4 總黃酮含量測(cè)定。參照劉文旭等[14]所述方法進(jìn)行測(cè)定。取稀釋后的樣品溶液2 mL與0.2 mL 5 g/100 mL的亞硝酸鈉溶液混合。放置5 min后加入0.2 mL 10 g/100mL的氯化鋁溶液,混合均勻。5 min后加入2 mL 1 M的氫氧化鈉溶液。15 min后在510 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。以不同濃度蘆丁的吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,結(jié)果以每升樣品中含有相當(dāng)蘆丁的毫克數(shù)表示。
1.4.5 抗氧化活性測(cè)定
1.4.5.1 DPPH自由基清除能力測(cè)定
參照段宙位等所述方法[15]:取1.5 mL樣品,蒸餾水為空白,在517 nm處測(cè)定反應(yīng)液吸光值,每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)試3次,結(jié)果取平均值。endprint
DPPH·清除率(%) = (1-A1/A0)×100
式中A1為樣品組的吸光值,A0為對(duì)照組的吸光值。
1.4.5.2 羥自由基清除能力測(cè)定
參照李亞輝等所述方法[16]:取1 mL樣品,空白組用1 mL水代替樣品,每個(gè)樣品重復(fù)3次,結(jié)果取平均值。
OH清除率(%)=(A0-(A1-A2)/A0)×100
式中A0為空白組的吸光值,A1為樣品組的吸光值,A2為不加顯色劑H2O2花色苷溶液的吸光度。
1.4.5.3 總抗氧化活性測(cè)定
參照李亞輝等所述FRAP法[17]:取1 mL樣品,蒸餾水為空白,每個(gè)樣品重復(fù)3次,結(jié)果取平均值。
樣品抗氧化活性以達(dá)到1.0 mM FeSO4吸光值所需FeSO4的濃度(umol/L)表示,定義為FRAP值。
1.5 數(shù)據(jù)分析
利用SPSS18.0 和Design Expert V8.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 理化指標(biāo)的變化
草莓酒發(fā)酵過(guò)程中理化指標(biāo)的變化如表1所示。由表1可知,總糖含量在發(fā)酵前6天有顯著性變化,從182.75 g/L迅速降低至7.75 g/L,之后變化較小,基本穩(wěn)定在3.65 g/L。酒精度在發(fā)酵前6天也有顯著性變化,從0度迅速上升至9.50°,之后變化較小,基本穩(wěn)定在9.60°??偺呛途凭仍诎l(fā)酵過(guò)程中含量的變化說(shuō)明:草莓酒在6天內(nèi)基本完成發(fā)酵,8天后達(dá)到干酒的標(biāo)準(zhǔn),其中第2天到第6天是發(fā)酵的主要時(shí)期。
干浸出物是酒中干物質(zhì)含量的多少,其含量的高低與原料和生產(chǎn)工藝密切相關(guān),是衡量酒品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一[18]。草莓酒發(fā)酵過(guò)程中干浸出物含量逐漸降低,其中前6天下降較快,第8天到第10天下降較慢,過(guò)濾和陳釀后下降最快。前6天干浸出物含量下降較快可能是因?yàn)樵谥靼l(fā)酵階段一些物質(zhì)被逐漸降解造成的,比如果膠、纖維素、蛋白質(zhì)等;第8到第10天下降較慢,可能是因?yàn)橹靼l(fā)酵結(jié)束后酒中成分逐漸穩(wěn)定,酒體逐漸變澄清;過(guò)濾和陳釀后下降最快,可能是因?yàn)檫^(guò)濾除去了酒中沉淀和雜質(zhì),陳釀除去了酒中顆粒性懸浮物和潛在沉淀物,使酒體更澄清。
SO2是抗氧化劑和殺菌劑,對(duì)保持果酒品質(zhì)具有重要作用,是果酒釀造中必不可少的輔料[19-20]。草莓酒發(fā)酵過(guò)程中SO2含量逐漸降低,其中過(guò)濾和陳釀后降低最多。發(fā)酵中SO2含量逐漸降低,可能是因?yàn)榘l(fā)酵中攪拌、倒灌和CO2溢出帶走了部分SO2;過(guò)濾使SO2揮發(fā)造成其含量下降。陳釀后SO2含量較低,說(shuō)明在陳釀中要及時(shí)補(bǔ)充一定量的SO2,提高酒體抗病能力。
pH值在發(fā)酵過(guò)程中逐漸降低,總酸含量在發(fā)酵過(guò)程中逐漸升高,pH值的降低與總酸含量的上升基本一致,兩者均變化較小,無(wú)顯著性差異。
揮發(fā)酸是果酒的體溫表,是反映果酒在釀造和儲(chǔ)藏過(guò)程中是否健康的重要指標(biāo)[21]。本試驗(yàn)草莓酒發(fā)酵中揮發(fā)酸含量逐漸升高,其中主發(fā)酵期上升較小,主發(fā)酵結(jié)束后上升較快。主發(fā)酵期SO2含量較高且酵母菌是優(yōu)勢(shì)菌群,抑制了其他雜菌的生長(zhǎng)繁殖,因此揮發(fā)酸含量有較小變化;主發(fā)酵結(jié)束后酵母菌數(shù)量逐漸減少且SO2含量逐漸下降,導(dǎo)致其他微生物數(shù)量逐漸上升,因此造成了揮發(fā)酸含量上升。因此,在發(fā)酵結(jié)束后及時(shí)添加一定量的SO2對(duì)保持果酒品質(zhì)具有重要作用。
2.2 微生物指標(biāo)的變化
草莓酒發(fā)酵中微生物指標(biāo)的變化如圖1所示。由圖1可知,在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中酵母菌和菌落總數(shù)具有相同的變化趨勢(shì),先迅速升高,然后保持平穩(wěn),再逐漸降低。發(fā)酵0天菌落總數(shù)明顯高于酵母菌總數(shù),這是因?yàn)榇藭r(shí)剛接種酵母菌,其還未生長(zhǎng)繁殖,除了接種酵母外原料自身還攜帶有其他微生物。發(fā)酵前4天酵母菌大量繁殖,酵母菌和菌落總數(shù)迅速上升;第4到第10天酵母菌和菌落總數(shù)變化較小,基本處于穩(wěn)定狀態(tài);10天后過(guò)濾和陳釀使酵母菌和菌落總數(shù)大幅度下降。第2到第6天酵母菌數(shù)量和菌落總數(shù)幾乎相等,無(wú)顯著差異,說(shuō)明在主發(fā)酵期酵母菌為優(yōu)勢(shì)菌群,幾乎無(wú)其他雜菌生長(zhǎng)。從第8天開(kāi)始酵母菌數(shù)量開(kāi)始逐漸小于菌落總數(shù),且差值越來(lái)越大,尤其是過(guò)濾和陳釀后菌落總數(shù)顯著大于酵母菌數(shù)量。這說(shuō)明,主發(fā)酵完成后隨著碳源的減少,酵母菌開(kāi)始死亡,數(shù)量逐漸減少;硅藻土過(guò)濾可以除去部分酵母,陳釀中大部分酵母死亡。同時(shí)隨著SO2含量的減少,對(duì)細(xì)菌的抑制作用逐漸減小,主發(fā)酵結(jié)束后部分細(xì)菌開(kāi)始生長(zhǎng),因此造成菌落總數(shù)逐漸大于酵母菌數(shù)。
2.3 總酚和總黃酮含量的變化
草莓酒發(fā)酵中總酚和總黃酮含量的變化如圖2所示。由圖2可知,發(fā)酵前4天總酚含量逐漸增加,第4天達(dá)到最高;第4到第8天總酚含量變化較小,無(wú)顯著差異;10天后過(guò)濾和陳釀使總酚含量有較顯著的降低。前4天總酚含量逐漸升高,可能是因?yàn)殡S著發(fā)酵的進(jìn)行花色素等多酚物質(zhì)逐漸溶出到發(fā)酵汁中,4天時(shí)全部溶出,之后總酚含量保持穩(wěn)定。過(guò)濾和陳釀后總酚含量顯著下降,可能是因?yàn)殡S著SO2含量的降低,酒的抗氧化性逐漸降低,在過(guò)濾和陳釀中氧氣的進(jìn)入使部分多酚被氧化,從而造成其含量的降低。此結(jié)果也說(shuō)明主發(fā)酵結(jié)束后添加一定量的SO2對(duì)維持酒中總酚物質(zhì)的含量具有重要作用。
總黃酮呈現(xiàn)出和總酚相似的變化趨勢(shì),主發(fā)酵期總黃酮含量呈上升趨勢(shì),但無(wú)顯著差異;主發(fā)酵結(jié)束后總黃酮含量呈下降趨勢(shì),其中陳釀后其含量有顯著下降。和總酚相比,總黃酮含量在過(guò)濾后變化較小,說(shuō)明草莓中部分多酚的抗氧化性強(qiáng)于草莓中黃酮抗氧化性??傸S酮含量在陳釀后顯著下降,可能是因?yàn)殛愥勚醒鯕獾倪M(jìn)入使部分黃酮被氧化,從而造成其含量下降。
2.4 抗氧化活性的變化
果酒可以清除體內(nèi)過(guò)剩自由基,具有美容養(yǎng)顏、抗衰老等多種功效,這些都是基于其抗氧化的作用,抗氧化是果酒重要生理功能之一[22-23]。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)羥自由基清除率、DPPH自由基清除率和總抗氧化活性的測(cè)定,研究了草莓酒在發(fā)酵中抗氧化活性的變化,結(jié)果如圖3所示。endprint
由圖3可知,羥自由基清除率、DPPH自由基清除率和總抗氧化活性在發(fā)酵過(guò)程中都逐漸降低,其中DPPH自由基清除率下降了38%,羥自由基清除率下降了25.3%,總抗氧化性下降了10.5%;三者在主發(fā)酵期下降幅度較小,后期下降幅度較大。這可能是因?yàn)殡S著發(fā)酵的進(jìn)行發(fā)酵液中具有抗氧化作用的SO2含量逐漸減少,同時(shí)在發(fā)酵中具有抗氧化性的總酚和總黃酮含量也在逐漸減少。雖然三者都有下降,但仍具有較高的自由基清除率和較強(qiáng)的總抗氧化性,說(shuō)明草莓酒具有一定的美容養(yǎng)顏、抗氧化、防衰老等功效。
3 結(jié)論
本文通過(guò)對(duì)草莓酒理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)、總酚含量、總黃酮含量和抗氧化活性的測(cè)定,研究了其在發(fā)酵中組分和抗氧化性的變化。結(jié)果表明:草莓酒在6天內(nèi)基本完成發(fā)酵,其中第2到第6天是主要發(fā)酵時(shí)期;SO2和干浸出物含量在發(fā)酵中逐漸下降,其中在過(guò)濾和陳釀后下降最快;pH值和總酸含量變化較小,無(wú)顯著性差異;揮發(fā)酸含量逐漸升高,主發(fā)酵結(jié)束后上升較快。發(fā)酵中酵母菌和菌落總數(shù)具有相同變化趨勢(shì),主發(fā)酵期間酵母菌為優(yōu)勢(shì)菌群,主發(fā)酵結(jié)束后隨著酵母的衰亡,其他微生物開(kāi)始生長(zhǎng)??偡雍涂傸S酮含量在發(fā)酵中具有相似的變化趨勢(shì),主發(fā)酵期含量逐漸上升,后期逐漸下降。DPPH自由基清除率、羥自由基清除率和總抗氧化活性在發(fā)酵中都逐漸降低,其中DPPH自由基清除率下降最大,總抗氧化性下降較小。此結(jié)果說(shuō)明草莓酒在短時(shí)間內(nèi)即可完成發(fā)酵,主發(fā)酵結(jié)束后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)加一定量的SO2以保證酒體的抗病能力,草莓酒具有較好的抗氧化活性。
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