紫薯
——獼猴桃復合果酒的制備及香氣成分分析

馮莉梅,鄔應龍

(四川農業大學 食品學院,四川雅安 625000)

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紫薯
——獼猴桃復合果酒的制備及香氣成分分析

馮莉梅,鄔應龍*

(四川農業大學 食品學院,四川雅安 625000)

以紫薯、獼猴桃為原料混合發酵,利用蜂蜜調節糖度,通過單因素及正交實驗確定最佳發酵工藝,并比較紫薯獼猴桃復合果酒與普通紫薯酒的香氣成分。結果表明:獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例為1∶4,發酵pH為4.0,酵母添加量為0.15%,初始發酵溫度為20 ℃。兩種酒共鑒定出39種化合物,其中酯類共25種,烷烴烯烴類7種,醇類2種,酸類1種,酮類1種。紫薯獼猴桃復合酒的香氣成分較普通紫薯酒更為豐富,且口感更佳。

復合果酒,紫薯,獼猴桃,蜂蜜,發酵

紫薯是從日本引進的一種水果型甘薯的新品種,不僅色澤誘人,富含淀粉、糖蛋白、維生素、氨基酸、硒、碘、鈣、磷、鐵等多種營養成分,且紫薯中鐵、硒等礦物質元素含量是普通紅薯的3～8倍。紫薯中的花色苷主要成分是芍藥色素和矢車菊色素,可有效消除自由基,防止蛋白質過氧化,能夠有效抑制雜環胺、吲哚、哇琳等物質引起的突變,具有抗氧化、抗突變、預防心血管疾病等多種生理功能[1-2]。

獼猴桃原產中國,分布于馬來西亞至遠東的廣闊地帶[3]。獼猴桃又名陽桃、藤梨、奇異果等[4]。其果實皮薄多汁,酸甜可口,含有豐富的營養物質,素有“水果之王”的稱號[5]。成熟獼猴桃除了含有Ca、Fe、Zn、K等元素外還含有和17 種氨基酸,且維生素含量豐富,是蘋果的15～30倍,橘子的5～10倍。獼猴桃中還含有一定量的兒茶素[6]。獼猴桃還具有降血壓、降血脂等作用[7]。

蜂蜜是采集植物的花蜜、分泌物或蜜露,經充分釀造而成的天然甜物質,具有很高的營養價值[7]。蜂蜜不僅營養豐富,還具有很多保健功效,如:潤滑腸胃;消炎、祛痰;治療燙傷、凍傷、慢性潰瘍等[8]。

復合果酒是綜合兩種及兩種以上果汁的特點與優勢,發酵釀制出的風味突出的果酒,能彌補單一果酒在色、香、味上的欠缺和營養成分不足等缺陷,使果酒感官得到升華,營養更加全面[9]。本實驗將紫薯與獼猴桃相結合,利用蜂蜜調節糖度,余森艷[10]等人也是利用蜂蜜調節糖度,做成復合果酒。利用蜂蜜調節糖度保留了蜂蜜的部分營養成分,同時由于微生物的作用,氨基酸、維生素、礦物質等含量也有一定提升,使其營養價值優于利用蔗糖調節糖度的復合果酒,且綜合了紫薯與獼猴桃的優勢與特點,使果酒更具有營養保健作用和可口性,不僅解決了南方部分地區獼猴桃產量過剩而大量浪費的問題,還為紫薯和獼猴桃的綜合利用探尋了新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫薯、獼猴桃 市售;食用檸檬酸 市售;蜂蜜 成都健生堂實業有限公司;α-淀粉酶 北京奧博星生物技術有限責任公司;糖化酶(酶活力100000 U/g) 北京奧博星生物技術有限責任公司;安琪釀酒高活性干酵母(耐高糖) 安琪酵母股份有限公司;亞硫酸溶液 分析純。

JM-A10002型電子天平 諸暨市超澤衡器設備有限公司;HH-2型數顯恒溫水浴鍋 榮華儀器制造有限公司;SorallST16R型冷凍離心機 美國Thermo公司;PHS-320型PH計 成都世紀方舟科技有限公司;GZ-160-S型生化培養箱 韶關市廣智科技設備有限公司;打漿機 上海美的集團有限公司;V-1200紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司;DHG-9245A鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司;7890A型安捷倫氣質聯用 美國安捷倫科技公司。

1.2 操作流程

1.3 實驗步驟

1.3.1 原料處理 制備紫薯汁:挑選大小適宜、新鮮無霉爛的紫薯,清洗干凈后去皮,切成8～10 mm厚的薯片,蒸熟備用,然后按1∶1.5 v/v的料液比加水打漿[11]。

制備獼猴桃汁:選擇七到八成熟的獼猴桃,清洗,去皮之后破碎榨汁。

1.3.2 糖化液化α-淀粉酶添加量為紫薯漿質量的0.15%、溫度55 ℃、酶解時間1 h進行液化,pH為6.0。糖化酶使用量為紫薯漿質量的0.2%、糖化溫度45 ℃、酶解時間2 h、pH為5.0進行糖化[12]。

1.3.3 成分調節 為防止其中雜菌生長,應向果漿中添加SO2濃度為60 mg/L的偏重亞硫酸鉀,偏重亞硫酸鉀添加量應適當增加,但不宜高于100 mg/L[13]。利用蜂蜜對混合汁進行糖度調節至28 °Bx,用2 mol/L的檸檬酸進行酸度調節。

1.3.4 滅菌 采用巴氏滅菌法,在65 ℃恒溫保持30 min。

1.3.5 活化發酵 將酵母直接投入待發酵液中,在35～38 ℃中,保溫30 min,搖勻,盡量避免酵母附著在發酵罐內壁上。

1.4 實驗方法

1.4.1 單因素設計

1.4.1.1 確定獼猴桃汁與紫薯汁混合比例 獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5,發酵初始pH為4.0,酵母添加量為0.1%[14],初始發酵溫度20 ℃,主發酵8 d。通過酒精度和感官評價分值作為判斷依據。

1.4.1.2 確定酵母添加量 酵母添加量分別為0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%,獼猴桃與紫薯汁的混合比例為1∶3,發酵初始pH為4.0,初始發酵溫度為20 ℃,主發酵8 d。通過酒精度和感官評價分值作為判斷依據。

1.4.1.3 確定發酵初始pH 發酵初始pH分別為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0,獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例為1∶3,酵母添加量為0.1%,初始發酵溫度為20 ℃,主發酵8 d。通過酒精度和感官評價分值作為判斷依據。

1.4.1.4 確定發酵溫度 初始發酵溫度分別為10、15、20、25、30 ℃,獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例為1∶3,酵母添加量為0.1%,發酵初始pH為4.0,主發酵8 d。通過酒精度和感官評價分值作為判斷依據。

1.4.2 正交實驗優化設計 影響紫薯——獼猴桃復合果酒風味口感的主要因素是:獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例、發酵初始pH、酵母添加量、初始發酵溫度,因此對這4個因素進行四因素三水平正交實驗優化,確定最佳工藝條件,因素與水平表見表1。

表1 因素與水平表
Table 1 table of factors and levels

水平因素A混合汁比例(獼猴桃∶紫薯)B初始發酵溫度(℃)C酵母添加量(%)D發酵初始pH11∶2200103521∶3250154031∶43002045

1.4.3 香氣成分分析 樣品前處理:取主發酵結束后的紫薯——獼猴桃復合果酒6 mL,加入20 mL的萃取瓶中,之后再加入1.5 mL NaCl,搖勻后靜置,密封好后插入經過老化的萃取針,置于50 ℃水浴中,待放穩后推出萃取針頭,頂空萃取30 min后將萃取頭插入GC-MS進樣口,解吸5 min。色譜條件:進樣口溫度250 ℃;升溫程序:初始溫度40 ℃,保持12 min,以3 ℃/min升至108 ℃,保持2 min,再以5 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;載氣(He)流速為1.00 mL/min,壓力53.5 kPa,進樣量1 μL,不分流。

1.5 紫薯——獼猴桃復合果酒指標的測定

1.5.1 理化指標測定 酒精度、總酸、干浸出物、甲醇、總糖、還原糖的測定:根據GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.5.2 感官指標 由10名經過培訓的食品加工與安全及食品工程專業學生對產品進行感官評定,分別從外觀、香氣、風味、口感這四個方面對酒進行評分,滿分100分。感官評價標準見表2。

表2 感官評價標準
Table 2 Evaluation indicators of the wine

項目評價標準評分外觀(20分)呈現紫黑色、無光澤、混濁0～6呈現紫色、略失光、少量沉淀7～13呈現紫紅色、有光澤、澄清無沉淀14～20香氣(20分)酒香不足、有異味0～6稍有酒味、無異味7～13酒香撲鼻、無異味14～20風味(30分)風味不協調、過濃郁、過清淡0～10紫薯和獼猴桃風味較和諧11～20風味濃郁、有著紫薯和獼猴桃特有的風味21～30口感(30分)過酸、過甜、淡薄、粗糙、有異味0～10酸甜適中、稍有粗超感、無異味11～20爽口潤滑、酸甜適宜、酒體豐滿21～30

1.6 數據統計分析

實驗中的所有線性方程、重復性和準確性實驗的數據均由Excel 2013計算得出。

2 結果與分析

2.1 確定獼猴桃汁與紫薯汁混合比例

由圖1可得,在獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例為1∶3時,酒精度為最大值,且混合汁比例分別為1∶3和1∶4時,感官分值差異不大,但在混合汁比例為1∶4時,其酒精度較1∶3差距較大,所以綜合考慮,獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例為1∶3較為適宜。

圖1 原料的配比對發酵的影響Fig.1 Influence of raw material ratio on alcohol content and comprehensive score

2.2 確定酵母添加量

由圖2可得,在酵母添加量為0.15%時,紫薯——獼猴桃復合果酒的酒精度和感官分值均呈現最大值。當酵母添加量<0.15%時,紫薯——獼猴桃復合果酒的酒精度和感官分值隨酵母添加量的增大呈現上升趨勢,當酵母添加量>0.15%時,紫薯——獼猴桃復合果酒的酒精度和感官分值越來越小。所以酵母添加量為0.15%最適宜。因為當酵母菌接種量小時,發酵液中的糖不能完全被酵母利用轉化,使酒精含量低;當酵母接種量大時,酵母菌會在短時間內大量生長繁殖從而消耗發酵液中的糖,用于生成酒精的底物量減少[15]。

圖2 酵母添加量對發酵的影響Fig.2 Effect of inoculum of yeaston alcohol content and comprehensive score

2.3 確定發酵初始pH

在發酵過程中,初始pH直接影響著酵母的生長繁殖。由圖3可得,紫薯——獼猴桃復合果酒在發酵pH為4.0的時候,酒精度和感官分值呈現最大值。當pH<4.0時,紫薯——獼猴桃復合果酒的酒精度和感官分值隨pH的增大而增大。當pH>4.0時,復合果酒的酒精度變化趨勢小,但是感官分值下降趨勢非常明顯。所以綜合考慮,發酵初始pH為4.0時較適宜,這與鄧志勇[16]等人研究的復合果酒發酵初始pH結果一致。

圖3 發酵初始pH對發酵的影響Fig.3 Effect of initial pH value on alcohol content and comprehensive score

2.4 確定初始發酵溫度

圖4 初始發酵溫度對酒精度和綜合評分的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on alcohol content and comprehensive score

由圖4可得,不同的初始發酵溫度對紫薯——獼猴桃復合果酒的酒精度有明顯的影響,當初始發酵溫度為25 ℃時,復合果酒的酒精度和感官分值呈現最大值。當初始發酵溫度<25 ℃時,復合果酒的酒精度呈現整體上升的趨勢,感官分值也明顯增大,當初始發酵溫度>25 ℃時,復合果酒的酒精度和感官分值隨發酵溫度的增高呈現下降趨勢。所以初始發酵溫度為25 ℃時,最適宜。這與徐潔晞、黃夏、陳成等人研究的復合酒的初始發酵溫度結果相一致[17-19]。分析其原因,溫度會影響酵母菌的生長,當溫度過高時,酵母菌的發酵速度快,衰老快最終不利于酒精的產生和綜合評分的提高[20]。

2.5 紫薯獼猴桃復合果酒的正交實驗優化設計

由表3可知,影響紫薯——獼猴桃復合果酒酒精度的4個因素的先后次序為發酵初始pH>獼猴桃與紫薯汁的混合比例>酵母添加量>初始發酵溫度,最佳組合為A3B1C2D2;影響紫薯梨酒感官評價分值的4個因素的先后次序為發酵初始pH>獼猴桃與紫薯的混合比例>酵母添加量>初始發酵溫度,最佳組合為A2B1C2D2。由于獼猴桃價格相對紫薯較昂貴,考慮到成本問題,所以綜合考慮紫薯——獼猴桃復合果酒的最佳組合為A3B1C2D2,發酵條件為:獼猴桃汁與紫薯汁的混合比例為1∶4,初始發酵溫度為20 ℃,初始pH為4.0,酵母添加量為0.15%。

表3 正交實驗結果
Table 3 Results of orthogonal test

實驗號ABCD酒精度(%)感官評價分值1111113.21812122213.87873133312.50724212313.29825223113.65846231214.15907313214.20888321313.05799332114.0487K139.5040.7040.4140.90K241.0940.5741.242.22K341.2940.6940.3538.84R1.710.310.853.38K'1240251250252K'2256250256265K'3254249244233R'1621232

2.6 紫薯獼猴桃復合果酒與傳統紫薯酒香氣成分分析及感官評價對比結果

2.6.1 香氣成分分析比較 利用GC-MS 分析紫薯——獼猴桃復合果酒與普通紫薯酒[20]的香氣成分,其GC-MS 總離子流色譜圖見圖5、圖6,兩種酒共鑒定出39種化合物,其中酯類共25種,烷烴烯烴類7種,醇類2種,酮類1種,酸類1種。紫薯獼猴桃復合果酒酚類以癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯為主,酚類以2,2′-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)為主,烷烴類以六甲基環三硅氧烷、八甲基環四硅氧烷為主,醇類以苯乙醇為主;普通紫薯酒酚類以癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯為主,酚類以2,4-二叔丁基苯酚為主,烷烴類以3,7-二甲基-2,6-辛二烯為主,醇類以苯乙醇為主,酸類以辛酸為主。香氣成分結果見表4。

表4 香氣成分分析表
Table 4 Analysis of aroma composition

類別編號化合物名稱樣品中相對百分含量(%)紫薯獼猴桃復合酒傳統紫薯酒酯類1丁酸乙酯067-2乙酸異戊酯-0963乙酸苯乙酯1085754正己酸乙酯26006959-十六碳烯酸乙酯-0386苯甲酸乙酯058-72-己烯酸乙酯006-8油酸乙酯-0039苯甲酸甲酯007-10辛酸乙酯89233511硬脂酸乙酯00200812棕櫚酸乙酯05923913十二烷基異戊酯03605914壬酸乙酯010-15癸酸甲酯002-16癸酸乙酯30771155173-苯丙酸乙酯051-183，7-二甲基-6-辛烯醇丁酸酯003-19辛酸3-甲基丁酯048-20癸酸異丁酯02501621月桂酸乙酯108170522癸酸3-甲基丁酯13411223癸酸正丙酯003-24十二烷酸異丁酯010-25十四酸乙酯024146酮類26大馬士酮003014酚類272，2′-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)004-282，6-二叔丁基對甲酚002-292，4-二叔丁基苯酚-051烷烴烯烴類30八甲基環四硅氧烷131-31十七烷003-323，7-二甲基-2，6-辛二烯-01233六甲基環三硅氧烷297-34十二甲基環六硅氧烷018-353-乙基-2-甲基戊烷-00536十甲基環五硅氧烷043-醇類37苯乙醇470139438芳樟醇-016酸類39辛酸-505

表7 理化指標
Table 7 physicochemical indexes

項目酒精度(20℃)總糖還原糖總糖總SO2干浸出物甲醇指標1474%vol397g/L328g/L65g/L485mg/L3763g/L156mg/L

圖5 紫薯獼猴桃蜂蜜復合果酒的香氣成分色譜圖Fig.5 Total ion current chromatogram of aromatic components in purple sweet potato——kiwi compound fruit wine

圖6 紫薯酒的香氣成分色譜圖Fig.6 Total ion current chromatogram of aromatic components in purple sweet potato wine

2.6.2 感官評價比較 由10名經過培訓的食品加工與安全及食品工程專業學生對產品進行感官評定,分別對紫薯獼猴桃復合酒和傳統紫薯酒的外觀、香氣、風味、口感這四個方面進行評分,然后通過其平均值進行對比。感官評價標準見表2。感官評價結果見表5。

表5 感官評價比較表
Table 5 compare of evaluation

項目外觀(20分)香氣(20分)風味(30分)口感(30分)總分評分復合酒16351865242227618683紫薯酒17671623233522158040

由表5可知,紫薯獼猴桃復合果酒與紫薯酒在外觀、香氣、風味這三個方面的差異不大;在口感方面有明顯差異,復合果酒口感明顯的優于傳統紫薯酒,口感更加豐富,彌補了傳統紫薯酒口感單一的問題,更受進行感官評定學生的喜愛。

2.7 衛生指標與理化指標

在60 ℃下滅菌10 min后,在10 ℃下低溫儲存30 d后檢測其衛生指標與理化指標,結果見表6、表7。

表6 衛生指標
Table 6 hygienic index

項目致病菌菌落總數(CFU/100mL)大腸桿菌菌(MPN/100mL)指標未檢出≤40未檢出

3 結論

研究表明,紫薯——獼猴桃復合果酒的最佳工藝條件為:獼猴桃汁與紫薯汁的體積比為1∶4,發酵初始pH為4.0,安琪酵母添加量為0.15%,初始發酵溫度為20 ℃。比較紫薯獼猴桃復合果酒與普通紫薯酒的香氣成分,兩種酒共鑒定出39種化合物,其中酯類共25種,烷烴烯烴類7種,醇類2種,酮類1種,酸類1種。紫薯獼猴桃復合果酒酚類以癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯為主,酚類以2,2′-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)為主,烷烴類以六甲基環三硅氧烷、八甲基環四硅氧烷為主,醇類以苯乙醇為主;普通紫薯酒酚類以癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯為主,酚類以2,4-二叔丁基苯酚為主,烷烴類以3,7-二甲基-2,6-辛二烯為主,醇類以苯乙醇為主,酸類以辛酸為主。

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Preparation and analysis of aroma components of purple sweet potato-kiwi composite wine

FENG Li-mei,WU Ying-long*

(Sichuan Agricultural University,College of Food Science,Ya’an 625000,China)

Mixed fermentation of purple sweet potato and kiwi fruit as raw material was tested,sugar concentration was adjusted by honey,by single factor and orthogonal optimum fermentation,then compared complex kiwi fruit wine purple potato purple sweet potato with ordinary wine aroma components,conditions as follows:the mixture ratio of kiwi fruit juice and purple sweet potato juice was 1∶4,fermentation pH4.0,the amount of yeast was 0.15%,fermentation temperature was 20 ℃.Two kinds of wine 39 kinds of compounds were identified,of which a total of 25 kinds of esters,seven kinds of alkanes and olefins,two kinds of alcohols,one kind of acid,one kind of ketone.Purple sweet potato kiwi complex wine aroma composition was more abundant than ordinary purple sweet potato wine,and tasted better.

compound fruit wine;purple sweet potato;kiwi;honey;fermentation

2016-05-30

馮莉梅(1992-)，女，碩士研究生，研究方向:功能性食品，E-mail：1374898320@qq.com。

*通訊作者:鄔應龍(1963-)，男，博士，教授，研究方向:功能性食品，E-mail：wuyinglong99@163.com。

四川農業大學“211”工程雙支計劃項目(2016)。

TS261.4

B

1002-0306(2016)23-0206-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.030