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(1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院,廣東廣州 510642;2.廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,廣東 廣州 510610)

龍眼(DimocarpuslonganLour.)俗稱桂圓,為無患子科龍眼屬植物。該植物適宜生長在熱帶和亞熱帶地區(qū),我國種植區(qū)主要集中在廣東、廣西、云南和四川等南方地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計,2016年我國龍眼產(chǎn)量高達118.08萬噸,龍眼產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值約為 115.95億元[1-2]。龍眼果實的成熟期多集中于高溫季節(jié),極易腐敗變質(zhì),不耐儲藏與運輸,因此,對龍眼進行深加工尤為重要[3]。目前,市場上龍眼的加工產(chǎn)品比較單一,以龍眼干(桂圓干)為主[4]。但隨著人們生活水平的提高,多維的健康觀已經(jīng)成為當代人類社會發(fā)展的主題,全方面健康營養(yǎng)產(chǎn)品的需求日益增高,營養(yǎng)豐富且風味獨特的果醋飲料逐漸成為消費者的新寵,具有廣闊的市場前景。據(jù)統(tǒng)計,我國果醋飲料銷售規(guī)模2014年便達到了30億,預計2020年將突破百億規(guī)模[5]。

果醋是以水果或果品加工中的腳料為原料,進行微生物發(fā)酵釀制而成,同時保留水果的營養(yǎng)成分又具食醋獨特風味的保健飲品[6]。科學研究發(fā)現(xiàn),果醋具有抑菌消炎[7]、緩解疲勞[8]和抗氧化活性[9]等多種功效,豐富的有機酸以及酚類物質(zhì)是發(fā)揮其功效的重要組分[10]。龍眼果肉中含糖量極高,非常適合作為果醋加工原料,但目前對于龍眼果醋的研究多集中在工藝上,有關(guān)龍眼果醋發(fā)酵過程中品質(zhì)變化的研究鮮少報道,而在發(fā)酵期間,營養(yǎng)品質(zhì)的動態(tài)變化對于龍眼果醋的深加工具有重大的意義。

本研究以龍眼果肉為原料制汁,通過接種酵母和醋酸菌進行發(fā)酵,比較發(fā)酵液隨發(fā)酵時間基本參數(shù)的變化,確定制備龍眼果醋聯(lián)合發(fā)酵時間,研究龍眼果醋發(fā)酵前后的主要營養(yǎng)品質(zhì)變化,為龍眼果醋的加工提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

龍眼(儲良) 廣州本地某市場;安琪酵母 安琪酵母有限公司;As1.41醋酸菌 實驗室保藏;麥芽汁培養(yǎng)基 廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;醋酸菌培養(yǎng)基(1%葡萄糖,1%酵母粉,1%碳酸鈣粉末,121 ℃滅菌15 min后加入3%無水乙醇) 實驗室自行配置;Folin-Ciocalteu試劑 上海源葉生物科技有限公司;焦性沒食子酸、磷酸(色譜純) 天津市科密歐化學試劑有限公司;乙腈(色譜純) 美國Tedia公司;酒石酸、抗壞血酸、乙酸、琥珀酸、果糖、葡萄糖和蔗糖(標準品) Sigma-Aldrich公司;其他試劑 均為國產(chǎn)分析純。

榨汁機 美的集團有限公司;DMA 35便攜式密度計 奧地利安東帕(中國)有限公司;UV 1800型紫外可見分光光度計、LC-20A高效液相色譜儀 日本島津公司;PB-10型pH計 Sartorius公司;ZD-2酸堿滴定儀 上海儀電科技股份有限公司;RP-101折光儀 日本愛宕有限公司;Ultra Scan VIS型全自動色差儀 美國Hunter Lab公司;Infinite M200 PRO酶標儀 瑞士TECAN公司;JW-1042低速離心機 安徽嘉文儀器裝備有限公司;YXQ-LS-50SII型立式壓力蒸汽滅菌器、SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;無菌操作臺 蘇凈集團蘇州安康空氣技術(shù)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 龍眼汁的制備 市售新鮮龍眼經(jīng)剝皮去核后,打漿榨汁,100目濾布過濾,95 ℃殺菌1 min,無菌熱灌裝,冷卻后冷藏待用。

1.2.2 酵母與醋酸菌的活化 稱取適量干酵母至已滅菌的10倍麥芽汁培養(yǎng)基中,30 ℃靜置活化24 h;取適量醋酸菌保藏物加入至已滅菌的醋酸菌培養(yǎng)基中,30 ℃ 140 r/min活化48 h。

1.2.3 龍眼汁的酵母發(fā)酵 酵母活化后,向龍眼汁中加入1%酵母種子液,30 ℃密封靜置發(fā)酵。在0、24、48、72、96、120 h取樣分析酵母菌菌落總數(shù)、酒精度、糖組分(果糖、葡萄糖和蔗糖)含量等指標。

1.2.4 龍眼汁的醋酸發(fā)酵時間的確定 果醋加工中,醋酸發(fā)酵一般是在酵母發(fā)酵后或與酵母發(fā)酵同步進行。本研究向不同發(fā)酵程度的發(fā)酵液接種醋酸菌,分別為同步發(fā)酵組:同時接種酵母和醋酸菌,發(fā)酵60 h;適度發(fā)酵組:酵母發(fā)酵24 h,接種醋酸菌發(fā)酵60 h;徹底發(fā)酵組:酵母發(fā)酵48 h,接種醋酸菌發(fā)酵60 h。

適度、徹底發(fā)酵組:經(jīng)酵母發(fā)酵24 或48 h后的發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至已滅菌的不銹鋼淺盤(長×寬×高=40×25×15 cm),直接接種10%已活化的醋酸菌,用四層無菌紗布封口,30 ℃靜置發(fā)酵,發(fā)酵液面高度控制在3 cm左右。在0、12、24、36、48、60 h取樣分析酒精度和乙酸含量等指標。

同步發(fā)酵:將龍眼汁加入至已滅菌的不銹鋼淺盤中,同時接種酵母和醋酸菌,用四層無菌紗布封口,30 ℃靜置發(fā)酵,發(fā)酵液面高度控制在3 cm左右。在0、12、24、36、48、60 h取樣分析酒精度和乙酸含量等指標。

1.2.5 果醋的營養(yǎng)品質(zhì)分析 選擇較優(yōu)的龍眼果醋工藝,與龍眼汁的營養(yǎng)品質(zhì)進行比較分析,包括pH、抗壞血酸含量、總酚含量、ORAC值和色差等的測定。

1.2.6 檢測方法

1.2.6.1 酵母菌菌落總數(shù)的測定 酵母菌菌落總數(shù)的測定采用孟加拉紅(虎紅)瓊脂培養(yǎng)基進行稀釋倒平板法計數(shù),具體參考GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》[11]。

1.2.6.2 糖組分含量的測定 糖組分含量的測定采用高效液相色譜法[12]。糖組分標品包括:果糖、葡萄糖、蔗糖。

色譜條件:Shodex Asahipak NH2P-504E(4.6 mm×250 mm,5 μm)色譜柱,柱溫30 ℃,流速為1 mL/min,進樣量為10 μL,流動相為75%乙腈。糖組分的提取參考文獻[13]的方法。

1.2.6.3 酒精度的測定 酒精度的測定參考GB 5009.225-2016《酒中乙醇濃度的測定方法》[14],選擇酒精計法進行測定。

1.2.6.4 pH、乙酸含量的測定 pH采用手持pH計測定。乙酸的測定參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》[15],采用滴定法測定,結(jié)果以乙酸含量表示。

表1 不同發(fā)酵程度的龍眼果醋感官評價評分表Table 1 Sensory evaluation scale of longan vinegar with different fermentation degrees

1.2.6.5 抗壞血酸含量的測定 抗壞血酸含量的測定采用高效液相色譜法[13]。

色譜條件:Zorbax Sb-AQ色譜柱(4.6×250 mm),柱溫30 ℃,流動相為0.1 mol/L(NH4)2HPO4緩沖液(磷酸調(diào)節(jié)pH至2.7),流速為0.8 mol/L,紫外-可見光檢測器檢測波長210 nm?？箟难岬奶崛⒖嘉墨I[16]的方法。

1.2.6.6 總酚含量與抗氧化能力的測定 龍眼汁或發(fā)酵液經(jīng)6倍體積的85%酸性乙醇(1%鹽酸)超聲提取5 min后,提取液用于測定總酚和抗氧化能力?？偡雍坎捎酶Ａ址臃╗17]測定,標準曲線為y=0.0264x+0.0005,R2=0.9997,結(jié)果以沒食子酸含量表示樣品中總酚含量?？寡趸芰Σ捎醚踝杂苫漳芰Ψ?oxygen radical absorbance capacity,ORAC)測定,具體參考文獻[18]方法。

1.2.6.7 色差的測定 色差采用全自動色差儀測定,以龍眼汁作為參比樣,計算龍眼果醋色差度,色差結(jié)果以總色差值ΔE*計[19]。

式中:L0,a0,b0為龍眼汁的Hunter參數(shù);L,a,b為龍眼果醋的Hunter參數(shù)。

1.2.7 感官評價 龍眼果醋經(jīng)離心(5000 r/min,10 min),熱殺菌(95 ℃,1 min)后進行感觀評價。將樣品隨機提供給品嘗小組(由10位經(jīng)驗豐富的感官評價人員組成,5男5女),分別從樣品的香氣、滋味、色澤和總體可接受性四個項目進行評分(滿分100分)。龍眼果醋的評分項目和評分標準見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有處理均重復3次,數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS 24.0軟件進行方差分析(Duncan’s multiple range test),數(shù)值以平均值±標準差表示,并以P<0.05為差異顯著,用Origin 8.5.1軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍眼汁的酵母發(fā)酵

2.1.1 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酵母菌菌落總數(shù)的變化 圖1是龍眼汁酵母發(fā)酵期間酵母菌菌落總數(shù)的變化。從圖1可知,龍眼汁接種酵母后,在酵母發(fā)酵的前24 h,酵母菌呈現(xiàn)迅速生長的趨勢,發(fā)酵24 h的酵母菌菌落總數(shù)高達8.39 CFU/mL,隨后酵母菌的生長進入穩(wěn)定期(P>0.05)。說明龍眼汁的營養(yǎng)豐富,非常適合酵母菌的發(fā)酵生長。

圖1 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酵母菌菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes of the total number ofyeast colonies during yeast fermentation of longan juice注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05);圖2同。

2.1.2 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酒精度和糖組分含量的變化 圖2是龍眼汁酵母發(fā)酵期間酒精度和糖組分含量的變化。從圖2b可知,龍眼汁中,蔗糖、果糖和葡萄糖初始含量分別為14.51、3.27、3.24 g/100 mL,蔗糖是龍眼汁中的主要糖組分。酵母發(fā)酵24 h內(nèi),蔗糖含量快速下降,葡萄糖和果糖的含量稍微上升,可能與發(fā)酵所產(chǎn)生的葡聚糖蔗糖酶將蔗糖轉(zhuǎn)化為果糖和葡聚糖有關(guān)[20]。隨著發(fā)酵的繼續(xù)進行,發(fā)酵48 h后,龍眼汁中蔗糖和葡萄糖都消耗殆盡,果糖含量也降低至0.40 g/100 mL。如圖2a,酵母發(fā)酵48 h內(nèi),發(fā)酵液的酒精度直線上升,發(fā)酵48 h的酒精度達到11.5%,隨后趨于穩(wěn)定(P>0.05)。

圖2 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酒精度和糖組分含量的變化Fig.2 Changes of alcohol content and sugarcontent during alcohol fermentation of longan juice

2.2 龍眼汁醋酸發(fā)酵期間酒精度和乙酸含量的變化

圖3是醋酸發(fā)酵期間酒精度和乙酸含量的變化。從圖3可知,發(fā)酵的前48 h,同步發(fā)酵組和適度發(fā)酵組的酒精度呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢,其乙酸含量逐漸上升,醋酸發(fā)酵60 h的乙酸含量接近峰值,分別達28.09、29.59 g/L。徹底發(fā)酵組中,長時間的酵母發(fā)酵使龍眼汁大部分糖組分轉(zhuǎn)化為乙醇(圖2),因此在接種醋酸菌后,醋酸菌能利用充足的營養(yǎng)物質(zhì)快速生長,把乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸,故酒精度快速下降,乙酸含量快速升高。醋酸發(fā)酵36 h,無酒精度檢出,乙酸含量也達到峰值,達10.31 g/L,但乙酸產(chǎn)量明顯低于前面兩組,可能是因為醋酸發(fā)酵期間氧氣的進入,酵母菌開始競爭性地利用生成的乙醇,導致醋酸菌無足夠的乙醇為底物產(chǎn)生乙酸。因此,從乙酸得率考慮,同步發(fā)酵組(同時接種酵母和醋酸菌,發(fā)酵60 h)和適度發(fā)酵組(酵母發(fā)酵24 h,醋酸發(fā)酵60 h)是相對較好的果醋淺盤發(fā)酵工藝。

2.3 兩組龍眼果醋與龍眼汁營養(yǎng)品質(zhì)的差異分析

表2是龍眼汁經(jīng)優(yōu)化后的果醋發(fā)酵工藝(同步發(fā)酵60 h;酵母發(fā)酵24 h后醋酸發(fā)酵60 h)得到的兩種果醋與龍眼汁的營養(yǎng)品質(zhì)差異。從表2可知,與龍眼汁相比,兩種果醋產(chǎn)品中總酚的含量都分別下降了14.75%和27.60%,這可能與產(chǎn)品中酚類物質(zhì)被酵母或醋酸菌吸附或分解有關(guān),還有可能是因為在醋酸發(fā)酵過程中,長時間好氧發(fā)酵使酚類物質(zhì)發(fā)生氧化降解[21]。另外,與龍眼汁相比,龍眼果醋中抗壞血酸含量和抗氧化能力都有顯著提高,可能是因為發(fā)酵過程中,酵母菌和醋酸菌進行生物合成抗壞血酸。抗壞血酸和酚類物質(zhì)是龍眼汁和果醋中主要的抗氧化物質(zhì),產(chǎn)品抗氧化能力的提高除了跟抗壞血酸含量的增加相關(guān),還可能與酚類物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變存在一定的關(guān)系。有研究表明,抗氧化劑的抗氧化能力與酚羥基的數(shù)量和位置直接相關(guān)[22]。

表2 龍眼果醋與龍眼汁營養(yǎng)品質(zhì)的差異Table 2 Difference of nutritional quality between longan vinegar and longan juice

注:-代表無;同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖3 龍眼汁醋酸發(fā)酵期間酒精度和乙酸含量的變化Fig.3 Changes of alcohol content and aceticacid content during acetic acid fermentation of longan juice

經(jīng)發(fā)酵后,兩組龍眼果醋的L*,b*值都升高,a*值降低,且差異顯著(P<0.05),ΔE*分別為10.97和36.49。一般認為,ΔE*大于3時,顏色發(fā)生了顯著的變化,且肉眼可以分辨出[23],這說明發(fā)酵后的龍眼果醋顏色發(fā)生了極大的變化,呈誘人的亮黃色。發(fā)酵產(chǎn)生的醇類以及褐變反應,是使顏色改變的主要原因[24]。

2.4 三組龍眼果醋的感官評價

結(jié)合上述實驗結(jié)果,對不同發(fā)酵程度的發(fā)酵液進行醋酸發(fā)酵60 h,得到三組龍眼果醋產(chǎn)品,對其進行感官評價,結(jié)果如表3。從表3可知,適度發(fā)酵組呈亮黃色,色澤均勻,果香和醋香協(xié)調(diào),口感柔和,酸味適中;徹底發(fā)酵組則因發(fā)酵時間較長,酸積累較多,有刺激性酸味,口感欠協(xié)調(diào);同步發(fā)酵組也呈亮黃色,有淡淡的果香和醋香,口感較柔和。因此同步發(fā)酵組和適度發(fā)酵組龍眼果醋感官評價的總體可接受度分值較高,結(jié)果與營養(yǎng)品質(zhì)的差異分析一致。

表3 感官評價結(jié)果Table 3 The results of sensory evaluation

3 結(jié)論

實驗結(jié)果表明,龍眼汁的酵母發(fā)酵期間,30 ℃下靜置發(fā)酵48 h,龍眼汁中總糖降低至0.4 g/100 bmL,酒精度達11.5%。龍眼汁的醋酸發(fā)酵期間,30 ℃下淺盤靜置發(fā)酵60 h,同步發(fā)酵組(同時接種酵母和醋酸菌,發(fā)酵60 h)和適度發(fā)酵組(酵母發(fā)酵24 h,醋酸發(fā)酵60 h)中乙酸含量分別達28.09和29.59 g/L。與龍眼汁相比,同步發(fā)酵組和適度發(fā)酵組制備的龍眼果醋,其總酚含量分別下降了14.75%和27.60%,抗壞血酸和抗氧化能力都有顯著提高。色差分析顯示龍眼果醋呈誘人的亮黃色,其感觀評價也表明這兩組為較優(yōu)的果醋淺盤發(fā)酵工藝。