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        水蜜桃果酒中蘋果酸的轉(zhuǎn)化研究

        2021-10-27 08:28:58徐張宇朱勝男陳曉明
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2021年17期

        徐張宇,朱勝男,葉 華,陳曉明

        (淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院,江蘇淮安 223001)

        水蜜桃是薔薇科桃屬植物,屬于桃子的南方品種群[1]。其汁多味美,每100 g 約含蛋白質(zhì)0.8 g,脂肪0.1 g,各種糖類10.7 g,鈣8 mg,磷20 mg,鐵10 mg,維A 60 μg,維B130 μg,維B220 μg,煙酸0.7 mg,維C 6 mg,營養(yǎng)價(jià)值高[2]。水蜜桃屬于呼吸躍變型果實(shí),采后會(huì)出現(xiàn)呼吸和乙烯釋放高峰,多年來雖然有很多水蜜桃保鮮方面的研究報(bào)道,但在水蜜桃鮮食流通過程中未呈現(xiàn)有效的應(yīng)用效果,即使在-0.5~0 ℃條件下,水蜜桃的貯藏期也僅有2~4 周。水蜜桃極易腐爛,資源損失嚴(yán)重。將水蜜桃釀制成水蜜桃果酒不僅可以最大可能地保留原料的營養(yǎng)物質(zhì),還可以提高產(chǎn)品附加值、延長產(chǎn)業(yè)鏈。中國水蜜桃產(chǎn)量世界第一、資源豐富,其深加工產(chǎn)品研究對(duì)鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

        水蜜桃果酒是以100%水蜜桃果漿為主要原料,經(jīng)全部酒精發(fā)酵釀制而成,含有10%左右酒精度的發(fā)酵酒。果酒口味是影響消費(fèi)者接受度的關(guān)鍵因素,其中恰當(dāng)?shù)挠袡C(jī)酸組成比例能使果酒清爽可口[3]。水蜜桃原料主要含有蘋果酸和檸檬酸,由于蘋果酸是二元羧酸,酸味尖銳,較多的蘋果酸會(huì)使水蜜桃果酒口感粗糙,酸澀不柔和[4]。蘋果酸造成果酒的酸味高、苦澀感強(qiáng)的現(xiàn)象也出現(xiàn)在蘋果酒[5]、葡萄酒中[6-7]。目前,有物理法[8]、化學(xué)法[9]、生物降酸法[10]等常用的降酸方法,其中的物理和化學(xué)方法一般會(huì)使產(chǎn)品口味變差,生物降酸法因其對(duì)風(fēng)味影響較小而逐漸成為研究熱點(diǎn)[11-12]。試驗(yàn)通過在水蜜桃果酒主發(fā)酵結(jié)束后接種酒球菌的方法將蘋果酸轉(zhuǎn)化為乳酸,使口感酸澀的蘋果酸轉(zhuǎn)化為口感柔和的乳酸。另外,乙酸是揮發(fā)酸的主要成分,約占揮發(fā)酸的90%[13],酸味極強(qiáng),影響酒的品質(zhì)。因此,以乳酸和乙酸的含量變化為考查指標(biāo),采用單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)對(duì)酒球菌的發(fā)酵過程進(jìn)行優(yōu)化,達(dá)到改善水蜜桃果酒的風(fēng)味和品質(zhì)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        水蜜桃,品種為突圍,九成熟,采摘于江蘇立坤生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司。釀酒酵母、酒球菌(Oenococcus)、偏重亞硫酸鉀、果膠酶、蘋果酸、乳酸、乙酸、甲醇、磷酸、磷酸二氫鉀等。

        1.2 設(shè)備

        商用大容量榨汁機(jī)、1200 型高效液相色譜儀、3K15 型高速冷凍離心機(jī)、pH 計(jì)。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 果酒釀制

        水蜜桃果酒由實(shí)驗(yàn)室釀制,其流程為:新鮮水蜜桃,清洗、去皮去核后打漿,漿汁加入0.002 0%的果膠酶,于pH 值4,溫度50 ℃條件下酶解1.5 h后,加入145 mg/L 的偏重亞硫酸鉀,用白砂糖調(diào)整發(fā)酵初始糖度180 g/L,按物料總質(zhì)量的0.02%接入釀酒酵母,于21 ℃下發(fā)酵,待主發(fā)酵結(jié)束后,分離酒渣。

        1.3.2 單因素試驗(yàn)

        在果酒中接入酒球菌,通過感官評(píng)定蘋果酸、乳酸和乙酸的含量變化,分別考查發(fā)酵溫度(15,18,21,24,27 ℃)、發(fā)酵時(shí)間(0,5, 10,15,20,25,30 d)、接種量(0,5,10, 15,20 mg/L)對(duì)果酒口感與風(fēng)味的影響,綜合考查蘋果酸轉(zhuǎn)化為乳酸的效率。

        1.3.3 正交試驗(yàn)

        基于單因素試驗(yàn)結(jié)果,以蘋果酸和乙酸的含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)。

        正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

        表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        1.3.4 蘋果酸、乙酸、乳酸的定量檢測

        高效液相色譜法測定樣品中蘋果酸、乙酸、乳酸含量。

        配制標(biāo)準(zhǔn)溶液:蘋果酸質(zhì)量濃度分別為0.625 0,1.250 0,2.500 0,5.000 0,10.000 0 g/L[14];乙酸質(zhì)量濃度分別為0.312 5,0.625 0,1.250 0,2.500 0,5.000 0 g/L[15];乳酸質(zhì)量濃度分別為0.312 5,0.625 0,1.250 0,2.500 0,5.000 0 g/L[16]。

        樣品預(yù)處理:發(fā)酵液以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min 后,取上清液,過0.25 μm 濾膜[17]。

        色譜條件:Waters Atlantis T3型色譜柱,4.6 mm×250 mm,5 μm;進(jìn)樣量10 μL;流動(dòng)相為0.02 mol/L磷酸二氫鉀溶液(pH 值2.7),流速0.8 mL/min,柱溫30 ℃,波長210 nm,采集時(shí)間40 min[14]。

        定性、定量分析:依據(jù)乙酸、蘋果酸、乳酸的出峰時(shí)間定性,外標(biāo)法定量。

        1.3.5 感官評(píng)價(jià)

        選擇15 名果酒品評(píng)人員,從色澤、透明度、掛杯、香味、留香、甜度、酸度、澀味8 個(gè)維度進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[18],評(píng)分等級(jí)分為7 級(jí)。評(píng)價(jià)后的評(píng)分結(jié)果繪制成感官量化描述分析的雷達(dá)圖(DQA)。

        感官評(píng)價(jià)的評(píng)分見表2。

        表2 感官評(píng)價(jià)的評(píng)分

        2 結(jié)果與分析

        2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

        蘋果酸、乳酸、乙酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線見表3。

        表3 蘋果酸、乳酸、乙酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線

        由表3 可知,3 種酸分離度高、相關(guān)系數(shù)≥0.999 9 分析方法,方法可行,滿足研究分析需要。

        2.2 蘋果酸和乳酸的含量測定

        分別測定水蜜桃漿汁和發(fā)酵結(jié)束后的果酒中蘋果酸和乳酸含量。

        水蜜桃原料和果酒中的有機(jī)酸含量見表4。

        表4 水蜜桃原料和果酒中的有機(jī)酸含量/g·L-1

        由表4 可知,水蜜桃原料中蘋果酸含量5.37 g/L大于果酒中的4.85 g/L,原料中的乳酸含量0.76 g/L小于果酒中的1.35 g/L,說明果酒中的蘋果酸來源于原料。另外,發(fā)酵過程中,酵母消耗降解了10%左右的蘋果酸,產(chǎn)生了0.59 g/L 的乳酸。

        2.3 單因素試驗(yàn)

        2.3.1 接種量對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化的影響

        接種量對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響見圖1,不同接種量樣品的感官Q(mào)DA 圖見圖2。

        圖1 接種量對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響

        圖2 不同接種量樣品的感官Q(mào)DA 圖

        一般來說,接種量越大,蘋乳轉(zhuǎn)化的速度會(huì)越快[19]。由圖1 可知,隨著接種量的加大,蘋果酸呈現(xiàn)下降趨勢,特別是接種量從0 到10 mg/L,蘋果酸含量由4.853 g/L 急速下降為1.009 g/L,之后下降趨于平衡,最少為0.991 g/L;乳酸含量則從1.351 g/L 上升到3.894 g/L,之后上升趨勢變緩,最高為3.995 g/L;乙酸含量也同時(shí)隨接種量增大而增大。綜合感官評(píng)價(jià)結(jié)果(圖2),在10 mg/L 的接種量時(shí),香氣評(píng)分為6.8 分,香氣濃郁;酸味評(píng)分為2.1 分,澀味評(píng)分為3.2 分,酸味和澀味平衡。因此,選擇10 mg/L 為最適的接種量。這時(shí)的蘋果酸為1.009 g/L,乳酸為3.894 g/L,與未進(jìn)行蘋乳轉(zhuǎn)化的對(duì)照樣中的蘋果酸相比,降低了79%。

        2.3.2 發(fā)酵溫度對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化的影響

        發(fā)酵溫度對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化的速度及過程中乙酸的產(chǎn)生有顯著影響。一般情況下,溫度越高,發(fā)酵時(shí)間越短,但是乙酸含量會(huì)增加[20],因此在考查蘋乳轉(zhuǎn)化時(shí),需同時(shí)關(guān)注乙酸的含量。

        發(fā)酵溫度對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響見圖3,不同發(fā)酵溫度樣品的感官Q(mào)DA 圖見圖4。

        圖3 發(fā)酵溫度對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響

        由圖3 可知,隨著發(fā)酵溫度從27,24,21 ℃降到18 ℃,蘋果酸含量分別從3.587,2.957,1.331 g/L降到0.924 g/L,15 ℃時(shí)蘋果酸含量為1.417 g/L,高于18 ℃時(shí)的值,這說明較高或較低的溫度都對(duì)酒球菌的蘋果酸轉(zhuǎn)化有負(fù)面影響,18 ℃是最佳選擇,此時(shí)蘋果酸降低了81%。另外,乙酸的含量隨著發(fā)酵溫度的升高而增加,18 ℃時(shí)的乙酸含量為0.594 g/L;由圖4 可知,18 ℃的樣品在酸度、澀味方面的評(píng)價(jià)值低于15 ℃和21 ℃的樣品,且香味、色澤、透明度等方面也優(yōu)于其他樣品。因此,選用18 ℃作為最適發(fā)酵溫度。

        圖4 不同發(fā)酵溫度樣品的感官Q(mào)DA 圖

        2.3.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)蘋乳轉(zhuǎn)化的影響

        發(fā)酵時(shí)間對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響見圖5,不同發(fā)酵時(shí)間樣品的感官Q(mào)DA 圖見圖6。

        圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化和乙酸的影響

        由圖5 可知,在0~20 d 內(nèi),隨著發(fā)酵時(shí)間延長,樣品中的蘋果酸含量顯著下降,從4.853 g/L 減少為1.075 g/L,降低了78%;乳酸含量從1.351 g/L增加到3.994 g/L,但發(fā)酵時(shí)間增加到25 d 和30 d時(shí),蘋果酸和乳酸含量趨勢線走平,變化不大,說明蘋乳轉(zhuǎn)化結(jié)束。同時(shí),隨著發(fā)酵天數(shù)增加,樣品中的乙酸含量增加。綜合圖6 感官評(píng)價(jià)結(jié)果,發(fā)酵20 d 時(shí)的樣品酸澀感最低,香氣最濃郁,在香味、色澤等8 個(gè)不同維度的感官評(píng)分好于其他樣品,口感最好。因此,選擇最佳的蘋乳轉(zhuǎn)化時(shí)間為20 d。

        圖6 不同發(fā)酵時(shí)間樣品的感官Q(mào)DA 圖

        2.4 蘋乳轉(zhuǎn)化正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

        2.4.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

        試驗(yàn)將蘋果酸和乙酸含量作為考查結(jié)果,在降低蘋果酸的同時(shí),將乙酸含量控制到最低。

        正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表5,正交試驗(yàn)方差分析見表6。

        表5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

        表6 正交試驗(yàn)方差分析

        由表5 可知,接種量A、發(fā)酵溫度B、發(fā)酵時(shí)間C 的極差R 分別為0.069,0.043,0.059,表明三因素對(duì)蘋果酸轉(zhuǎn)化的影響力為A>C>B,即接種量>發(fā)酵時(shí)間>發(fā)酵溫度。從三因素的K 值分析發(fā)現(xiàn),A,B,C 的K2值均低于K1和K3,結(jié)合表6 方差分析,A,B,C 的F 比均小于F 臨界值,因此它們之間無顯著性差異,從而選用每個(gè)因素均值最小的水平為最佳條件,可得最佳的試驗(yàn)組合為A2B2C2,即最優(yōu)的蘋乳轉(zhuǎn)化條件為接種量10 mg/L,發(fā)酵溫度18 ℃,發(fā)酵時(shí)間20 d。

        2.4.2 蘋乳轉(zhuǎn)化最佳條件的確定及驗(yàn)證

        采用正交試驗(yàn)得到的最佳蘋乳轉(zhuǎn)化條件進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn),得到的水蜜桃果酒中蘋果酸為0.871 g/L,乳酸為4.015 g/L,乙酸為0.562 g/L,蘋果酸的降酸率為82%。因此,該最佳條件的蘋乳轉(zhuǎn)化效果最佳。

        3結(jié)論

        針對(duì)水蜜桃果酒中蘋果酸含量高、口感酸澀粗糙、酒體不協(xié)調(diào)等問題,通過在果酒主發(fā)酵結(jié)束后接入酒球菌進(jìn)行蘋乳轉(zhuǎn)化試驗(yàn)進(jìn)行降酸研究,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交優(yōu)化,得到蘋乳轉(zhuǎn)化試驗(yàn)的最佳參數(shù)為接種量10 mg/L,18 ℃下發(fā)酵20 d。該條件下釀制的水蜜桃果酒中的蘋果酸、乳酸和乙酸含量分別為0.871,4.015,0.562 g/L,蘋果酸較對(duì)照樣降低了82%,有效改善了水蜜桃果酒偏酸的口感,提高了品質(zhì),為今后水蜜桃果酒的產(chǎn)業(yè)化提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

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