呂虎晉，董 蘊，單春會，蔡文超，張振東，余海忠，王海燕*

（1.湖北文理學院 食品科學技術學院·化學工程學院，湖北 襄陽 441053；2.石河子大學 食品學院，新疆 石河子 832003）

紅棗為鼠李科棗屬植物，是一種適宜在溫帶地區(qū)生長的小喬木的果實[1]。其營養(yǎng)豐富，富含多糖、三萜類物質、環(huán)磷酸腺苷、黃酮類化合物等多種營養(yǎng)物質，具有護膚美容、補氣養(yǎng)血、抗氧化衰老、抗過敏變態(tài)、抗癌、抑菌保肝、防止心血管疾病、增強免疫及抗疲勞、抑制中樞神經(jīng)等作用[2-3]。目前，我國紅棗種植面積和產(chǎn)量均占全世界90%以上[4]，遠銷30多個國家和地區(qū)，但大都是以無需深度加工的產(chǎn)品進行銷售[5]，形式單一，附加值低下[6]，而深加工產(chǎn)品如棗酒、棗飲料等的研究則相對不足[5]，因此，對紅棗進行深度開發(fā)和利用顯得尤為重要。紅棗本身營養(yǎng)豐富，含糖量高，適合酒精發(fā)酵，且紅棗發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)采用浸提果汁液態(tài)發(fā)酵，未經(jīng)過蒸餾，可以有效控制甲醇的生成。紅棗浸提汁作為大多數(shù)紅棗深加工制品的中間產(chǎn)物，以其豐富的營養(yǎng)、獨特的紅棗風味與色澤，正在逐漸被越來越多的食品加工制造商應用于各種飲料與果酒的生產(chǎn)當中。因此，紅棗汁的浸提，是大多數(shù)紅棗深加工制品在加工過程中必不可缺的重要步驟。常見的紅棗汁浸提工藝主要有熱水浸提、果膠酶浸提、微波浸提、微波輔助果膠酶浸提4種[7]。

目前關于不同浸提方式對紅棗酒品質影響的研究主要是通過感官品評及分析其理化指標來實現(xiàn)，感官品評存在一定的主觀性，不能客觀公正的表現(xiàn)紅棗酒的品質特征且重現(xiàn)性極低，隨著新型生物仿生技術的發(fā)展，替代感官鑒評的電子鼻和電子舌因其操作簡單、結果公正等優(yōu)勢在食品等諸多行業(yè)得到了廣泛的應用，目前，基于電子鼻與電子舌技術對酒品質的分析研究已相當成熟[8]，且不存在“味覺疲勞”[9]。同時，基于電子鼻、電子舌技術對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的品質評價還鮮見文獻報道。

本研究利用旋轉蒸發(fā)儀、色度儀、電子鼻和電子舌等技術分別對熱水、果膠酶、微波和微波輔助果膠酶4種不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒進行分析，探究不同浸提方式對紅棗酒品質的影響，以期為紅棗酒的生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆駿棗：市售；蔗糖（食品級）：市售；釀酒活性干酵母（食品級）：湖北安琪酵母股份有限公司；果膠酶（5萬U/g）、偏重亞硫酸鉀（食品級）：煙臺帝伯仕自釀機有限公司；檸檬酸（食品級）：國藥集團化學試劑有限公司；陽離子溶液、陰離子溶液、預處理溶液、參比溶液和內(nèi)部溶液：日本Insent公司；葡萄糖（食品級）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

Ultra Scan PRO色度儀：美國Hunter Lab公司；PEN3電子鼻（配備10個金屬氧化傳感器）：德國Airsense公司；SA 402B電子舌（配備2個參比電極和5個味覺傳感器）：日本Insent公司；PHS-25型數(shù)顯pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；WZS手持式折射儀：上海儀電物理光學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 紅棗酒發(fā)酵工藝流程及操作要點

原料預處理→浸提→成分調整→活化酵母→發(fā)酵→過濾離心→紅棗酒

原料預處理：挑選完整成熟、質地飽滿、無病蟲害的紅棗，用清水洗凈、去核。

浸提方式如下：

（1）熱水浸提（R）：加入紅棗果肉總質量4倍的水并打漿，90℃恒溫水浴鍋中浸提2 h后，補水至原質量。

（2）果膠酶浸提（G）：加入紅棗果肉總質量4倍的水并打漿，隨后加入棗漿總質量0.05%的果膠酶，置于45℃培養(yǎng)箱中恒溫浸提2 h。

（3）微波浸提（W）：在750 W的微波爐內(nèi)加熱1 min，隨后加入紅棗果肉總質量4倍的水并打漿。

（4）微波輔助果膠酶浸提（WG）：在750 W的微波爐內(nèi)加熱1 min，隨后加入紅棗果肉總質量4倍的水并打漿，隨后加入棗漿總質量0.05%的果膠酶，置于45℃培養(yǎng)箱中恒溫浸提2 h。

成分調整：用蔗糖調整棗漿的糖度至24°Bx，用檸檬酸調整棗漿的pH值至3.8，加入棗漿總質量0.006%的偏重亞硫酸鉀殺菌并提高紅棗酒的抗氧化能力。

活化酵母：將棗漿總質量0.03%的釀酒活性干酵母加入5%的葡萄糖溶液中，并在37℃水浴鍋中保持30min，備用。

發(fā)酵：在無菌條件下，將活化好的酵母菌接種至棗漿中，隨后在20℃的條件下進行發(fā)酵。待到所有樣品的糖度保持穩(wěn)定，連續(xù)3 d不再下降時，將發(fā)酵好的紅棗酒用8層紗布過濾后用離心機對紅棗酒進行離心（8 000 r/min、10 min、4℃），取上清液備用。

每種浸提方式發(fā)酵紅棗酒做3個平行，合計12個紅棗酒。

1.3.2 測定方法

色度：在透射模式下，將紅棗酒放入50 mm×100 mm的比色皿中對紅棗酒的色度進行測定，測試數(shù)據(jù)以CIE1976色度空間值L*（暗→亮：0→100），a*（綠-→紅+），b*（藍-→黃+）的形式展現(xiàn)，重復測試3次[10]。

酒精度：參照國家標準GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[11]，使用密度瓶法對紅棗酒的酒精度進行測定并記錄。

風味測定：（1）樣品處理：于每個電子鼻樣品瓶中，分別吸取單個不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒15 mL，封蓋后55℃水浴10 min，之后在室溫條件下冷卻10 min即可進行電子鼻測試。（2）電子鼻參數(shù)：95s清洗管路，5s內(nèi)插入探頭，60s測試，200mL/min吸入量。傳感器通過測試樣品與空氣的電阻比而得到相應數(shù)據(jù)，45 s前數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，因此，選取49～51 s時測試值的均值作為最終數(shù)據(jù)，重復3次操作[12]。

滋味測定：（1）前處理：取紅棗酒30 mL與60 mL純水均勻混合，置于樣品瓶中以備電子舌的測試使用。（2）測定方法：適當優(yōu)化郭壯等[13]的測試方法，4種浸提方式的3個平行共12個樣品各取10 mL混勻后取100 mL平均置于兩個電子舌樣品杯中作為對照組，單個樣品取100 mL平均分配于2個電子舌樣品杯中作為實驗組，12個樣品共12個實驗組1個對照組，在此基礎上進行測試，重復測試4次。

1.3.3統(tǒng)計分析

使用曼-惠特尼（Mann-Whiney）檢驗對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的品質進行顯著性差異分析，使用基于馬氏距離的聚類分析（cluster analysis，CA）、多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）和主成分分析（prin cipal component analysis，PCA）對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的整體品質進行分析評價。數(shù)據(jù)分析使用SAS 9.0軟件，繪圖采用Origin 2017軟件。

2 結果與分析

2.1 不同浸提方式對紅棗酒酒精度的影響

由圖1可知，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒酒精度存在顯著差異（P＜0.05），其中微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒與熱水浸提發(fā)酵紅棗酒的酒精度最高，分別達到了12.71%vol和12.84%vol，二者酒精度均顯著高于果膠酶和微波浸提發(fā)酵紅棗酒（P＜0.05），這可能是由于微波輔助果膠酶和熱水浸提方式從棗漿中浸提出可利用的糖更多，浸提更徹底，從而提高酵母菌的發(fā)酵效率，使紅棗酒的酒精度更高，而果膠酶和微波浸提方式的浸提率則相對較低，致使從棗汁中獲取的糖分較少，抑制了酵母菌的發(fā)酵，影響酒精度的產(chǎn)生。

圖1 不同浸提方式對紅棗酒酒精度的影響Fig.1 Effect of different extraction methods on alcohol content of jujube wine

2.2 不同浸提方式對紅棗酒色度的影響

由圖2可知，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的顏色品質存在差異，微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒的L*值（亮度）顯著高于其他浸提方式發(fā)酵紅棗酒（P＜0.05），a*值（紅綠度）顯著低于果膠酶和微波單項浸提方式發(fā)酵紅棗酒（P＜0.05），兩種方法結合不利于紅色色素的提出，其色度b*值（黃藍度）與微波浸提發(fā)酵紅棗酒的最高，分別為73.58和72.13，顯著高于熱水和果膠酶浸提方式發(fā)酵紅棗酒（P＜0.05），這可能是由于微波處理有助于黃色色素的提出。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，熱水、果膠酶和微波3種浸提方式發(fā)酵紅棗酒與微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒間的色差為5.86、3.67和1.94，均大于1.50，色度差異可由肉眼識別[14]，樣品澄清且較黃，與文獻[15]中對優(yōu)良紅棗酒色澤的評價相符。由此可得，微波輔助果膠酶浸提有助于紅棗酒色澤品質的提升。

2.3 不同浸提方式對紅棗酒風味品質的影響

對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的風味品質進行了測試，紅棗酒樣品中的典型揮發(fā)物質的相對強度如表1所示。

表1 不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的典型揮發(fā)物質相對強度的差異性分析Table 1 Differential analysis of relative strength of typical volatile substances of fermented jujube wine by different extraction methods

由表1可知，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的典型揮發(fā)物質的相對強度差異顯著（P＜0.05）。其中微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵的紅棗酒在W1C、W3C和W5C傳感器上的響應值顯著高于其他浸提方式發(fā)酵紅棗酒（P＜0.05），且這些傳感器均對芳香類物質靈敏，而其在W5S、W3S和W1W傳感器上的響應值顯著低于其他浸提方式發(fā)酵紅棗酒（P＜0.05），且這些傳感器分別對氮氧化物、烷烴、有機硫化物和萜類物質靈敏，氮氧化物一般會帶有危害身體健康的刺激性氣味[16]，烷烴、硫化物可能會造成惡臭[17]，萜類物質則具有藥草味[18]，W1W和W2W傳感器均對有機硫化物靈敏，且W1W傳感器對萜類物質也靈敏，而微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒僅在W1W傳感器上的響應值最低，說明微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒中萜類物質的含量最低，因此，微波輔助果膠酶浸提對紅棗酒的風味品質有積極的作用。

2.4 不同浸提方式對紅棗酒滋味品質的影響

采用電子舌技術對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒進行測試，并制成雷達圖如圖3所示。

圖3 不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的電子舌雷達圖Fig.3 Electronic tongue radar diagram of fermented jujube wine by different extraction methods

由圖3可得，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的滋味品質存在差異。其中微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒的苦味、澀味、后味B（苦味的回味）和后味A（澀味的回味）低于其他浸提方式發(fā)酵紅棗酒，且在這些指標上的極差分別為2.00、3.36、1.39和4.69，這種差異可由感官分辨出來[19]，而其酸味、鮮味、豐度（鮮味的回味）和咸味不是最高，但和最高值之間的差值較小，僅為0.29、0.195、0.055和0.645，不會造成口感上的改變[19]，即微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒的苦味、澀味、苦味的回味和澀味的回味最低，符合人們對其味覺的需求，因此微波輔助果膠酶浸提有助于紅棗酒滋味的提升。

2.5 基于主成分分析評價不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒品質

主成分分析（PCA）法是把相關變量進行降維處理，并最大限度地反應這些變量之間關系的一種分析方法[20]。因此本研究從4種不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的酒精度、色度、風味和滋味所對應的22個指標得到一個數(shù)據(jù)矩陣，并使用主成分分析對該數(shù)據(jù)矩陣進行降維處理并分析。經(jīng)主成分分析發(fā)現(xiàn)，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的前3個主成分的累計貢獻率為90.74%，其中第一主成分（PC1）貢獻率為40.36%，第二主成分（PC2）貢獻率為30.39%。

以酒精度、色度、風味和滋味等品質為指標，對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒使用多元統(tǒng)計學方法進行評價。圖4即為不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的因子載荷圖。

由圖4可知，W2W（對有機硫化物靈敏）、W3S（對烷烴靈敏）、W2S（對乙醇靈敏）、W1W（對有機硫化物、萜類物質靈敏）、W5S（對氮氧化物靈敏）、色度a*值（紅綠度）、酸味和后味B（苦味的回味）8個指標共占主成分的40.36%，為第一主成分（PC1）；色度L*值（亮度）、色度b*值（黃藍度）、豐度（鮮味的回味）、W5C（對烷烴、芳香類物質靈敏）、咸味、W6S（對氫氣有選擇性）和W1S（對甲烷靈敏）7個指標共占主成分的30.39%，為第二主成分（PC2）?；赑CA不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的因子得分圖見圖5。

圖4 不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的因子載荷圖Fig.4 Factor loading diagram of fermented jujube wine by different extraction methods

圖5 基于PCA不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的因子得分圖Fig.5 Factor score diagram of fermented jujube wine based on different extraction methods based on PCA

由圖5可知，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒樣品散點在空間排布上有著明顯的聚類趨勢，微波浸提發(fā)酵紅棗酒集中分布在第一象限，微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒集中分布在第二象限，果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒集中分布在縱坐標軸下方，熱水浸提發(fā)酵紅棗酒集中分布在第四象限，說明不同浸提方式對紅棗酒整體品質有著顯著影響。結合圖4可知，微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒的W1W（對有機硫化物、萜類物質靈敏）、W5S（對氮氧化物靈敏）和后味B（苦味的回味）等指標對應的值較低，即其苦味的回味較小，有機硫化物、萜類物質、氮氧化物含量較少。值得一提的是，在電子鼻分析中，硫化物、萜類物質和氮氧化物均對紅棗酒的風味品質產(chǎn)生了不良影響。而豐度（鮮味的回味）、色度L*值（亮度）和色度b*值（黃藍度）等指標對應的值較高，即其顏色澄黃透亮，鮮味濃厚，是紅棗酒的理想品質呈現(xiàn)[11]。因此，微波輔助果膠酶浸提有助于紅棗酒整體品質的提升。

2.6 不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的聚類分析

為進一步探究不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒之間的差異性，本研究采取基于馬氏距離的聚類分析（一種無監(jiān)督的分析方法）[21]對不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒進行比較分析。結果如圖6所示。

圖6 不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒的品質差異Fig.6 Quality difference of fermented jujube wine by different extraction methods

由圖6可知，不同浸提方式發(fā)酵紅棗酒之間均存顯著差異（P＜0.01）。其中，熱水和微波輔助果膠酶浸提方式發(fā)酵紅棗酒形成了聚類Ⅰ，聚類Ⅰ與微波浸提發(fā)酵紅棗酒形成了聚類Ⅱ，聚類Ⅱ與果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒形成了聚類Ⅲ。使用MANOVA進行差異性分析發(fā)現(xiàn)，它們之間的這種差異已達到了極顯著水平（P＜0.001）。微波輔助果膠酶與熱水浸提方式發(fā)酵紅棗酒整體品質更相似，這可能與二者都有著較高的浸提率有關。

3 結論

使用旋轉蒸發(fā)儀、色度儀、電子鼻和電子舌分別對熱水、果膠酶、微波和微波輔助果膠酶4種浸提方式發(fā)酵紅棗酒品質進行了評價。結果表明，微波輔助果膠酶浸提發(fā)酵紅棗酒色澤最為黃亮，且與熱水、果膠酶和微波浸提發(fā)酵紅棗酒的色差分別為5.86、3.67和1.94；風味芳香；苦味、澀味、苦味的回味、澀味的回味在4種紅棗酒中最淡，極差分別為2.00、3.36、1.39和4.69。本研究可為紅棗酒產(chǎn)業(yè)中紅棗汁浸提方式的選擇提供理論基礎。