橡木片對篤斯越橘果酒顏色和酚類物質含量的影響

劉樹勛,劉恩超,陳　晨,王紹陽,歐陽驍宇,張柏林,朱保慶

(北京林業大學 生物科學與技術學院 食品科學與工程系,北京 100083;林業食品加工與安全北京市重點實驗室,北京 100083)

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橡木片對篤斯越橘果酒顏色和酚類物質含量的影響

劉樹勛,劉恩超,陳晨,王紹陽,歐陽驍宇,張柏林,朱保慶*

(北京林業大學 生物科學與技術學院 食品科學與工程系,北京 100083;林業食品加工與安全北京市重點實驗室,北京 100083)

采用分光光度法和CIELab法,檢測不同濃度橡木片陳釀的篤斯越橘果酒酚類物質含量和顏色參數的變化。結果表明:添加橡木片的篤斯越橘果酒,其總酚和總花色苷含量在不同陳釀階段均顯著提高,總類黃酮含量在陳釀1個月和3個月時顯著高于不添加組,陳釀6個月后無顯著性差異;橡木片能夠提高輔色類花色苷的比率,降低聚合類花色苷比率;相對于不添加組,橡木片陳釀的篤斯越橘果酒在各陳釀階段L*值、b*和H*值均顯著降低,a*值顯著上升。添加2 g/L和4 g/L橡木片之間,陳釀1個月和3個月各項指標均具有顯著性差異,陳釀6個月,差異性不顯著。研究表明橡木片對篤斯越橘果酒酚類物質含量和顏色具有重要影響且添加量為4 g/L時效果更明顯。

橡木片,篤斯越橘果酒,陳釀,多酚,顏色參數

篤斯越橘(VacciniumuliginosumL.,又稱Bog bilberry),屬于杜鵑花科越橘屬,是一種生長在北半球低溫地區的矮叢野生藍莓[1],在我國大小興安嶺地區分布廣泛。其果實中含有大量花色苷和黃酮醇等酚類物質,被證實具有抗氧化、抗癌、增強免疫力等功效[2-4]。篤斯越橘果實有機酸含量極高,不宜鮮食,常加工成果干銷售。糖漬處理時部分果實因皮薄不可避免地破碎至糖漬液中,由此產生的野生藍莓果漿,含有豐富的糖酸及酚類物質,可以作為發酵野生藍莓酒的原料[5]。本課題組前期研究發現,以篤斯越橘果漿為原料發酵的果酒,總酚含量較高,但與葡萄酒差異很大,尤其是不含黃烷三醇類單體。篤斯越橘果酒在陳釀過程中顏色不穩定,其典型的藍紫色調褪化速度較快[5],使產品的感官品質受到很大影響。

實踐表明,在陳釀過程應用橡木制品對葡萄酒顏色具有重要影響,梁迎萍[6]等人的研究表明橡木塊陳釀的赤霞珠葡萄酒相較于不銹鋼罐陳釀,其色度值提高了8.33%;Gortzi O[7]等研究了橡木片對希臘紅葡萄酒品質的影響,發現抗氧化性和顏色飽和度均顯著提高;Oberholster A[8]等在不同陳釀方式對葡萄酒質量的影響的研究中指出,橡木制品和微氧環境的共同作用能夠顯著提高葡萄酒的紅色色調;Gallego L[9]采用不同產地和類型的橡木制品陳釀葡萄酒,相對于美國和法國橡木制品,微氧條件下西班牙橡木片穩定葡萄酒花色苷結構和顏色的效果最好;Pérez-Magario S[10]研究發現橡木制品中的酚酸和橡木水解單寧能夠穩定單體花色苷的結構,進而影響葡萄酒的顏色。但目前有關橡木制品穩定保護藍莓酒顏色的報道很少,本實驗擬通過在篤斯越橘果酒中添加不同濃度的橡木片,研究陳釀過程中多酚、類黃酮、花色苷含量以及顏色相關指標的變化,為藍莓酒陳釀過程中顏色保護提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

篤斯越橘果漿內蒙古興安獵神原生態制品有限公司;red fruit活性干酵母、偏重亞硫酸鉀意大利Enartis公司;03VL橡木片中度烘烤,大小規格一致(1 cm×0.5 cm×0.2 cm),上海杰兔工貿有限公司;食用小蘇打市售。

4802-UV/VIS紫外分光光度計尤尼柯(上海)儀器有限公司;FA2004電子天平上海舜宇恒平科學儀器有限公司;PHS-3C pH計上海儀電科學儀器股份有限公司;TGL-16G臺式高速離心機上海菲恰爾分析儀器有限公司;發酵容器500 L控溫不銹鋼發酵罐。

1.2實驗方法

1.2.1工藝流程篤斯越橘果漿→原料調整→加入活化好的red fruit活性干酵母→控溫發酵→倒罐→澄清→調硫、控溫終止發酵→過濾。

1.2.2操作要點

1.2.2.1原料要求要求挑選的原料無霉變現象。

1.2.2.2原料調整由于原料糖度和酸度較高,使用飲用水調整糖度至200 g/L,食用小蘇打調整pH至3.3。

1.2.2.3控溫發酵發酵溫度控制為20～22 ℃。

1.2.2.4倒灌、澄清主要除去沉入容器底部的酒腳和酵母雜質等,以免過多的沉淀物影響發酵風味。

1.2.2.5終止發酵待發酵至殘糖達到所需要求時,立即調硫至40 mg/L并降溫至4 ℃終止發酵。

1.2.2.6過濾采用錯流式過濾機進行過濾。

1.2.3橡木片添加實驗設計在1 L密閉玻璃容器中分別加入0、2、4 g/L的橡木片和1 L篤斯越橘果酒;在酒窖中(溫度15±2 ℃)避光陳釀6個月,分別在1個月,3個月和6個月取樣分析,每種添加方式均重復3次。

1.2.4總酚含量測定采用Folin-Ciocaltous法測定[11],以沒食子酸作為標準品。

1.2.5總類黃酮含量測定采用硝酸鋁絡合分光光度法測定[12],以蘆丁作為標準品。

1.2.6花色苷總量測定采用Association of Analytical Communities(AOAC)頒布的pH試差法測定[13],用下列公式計算花色苷總量。

其中:A=(A521 nm-A700 nm)pH1.0-(A521 nm-A700 nm)pH4.5,MW為二甲花翠素-3-葡萄糖苷的相對分子質量(493.2 g/mol);ε為二甲花翠素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(28000);Df為稀釋因子(樣品總的稀釋倍數),1=比色皿光程(cm)。

1.2.7不同種類花色苷的組成測定根據Boulton[14]發表的方法測定輔色類,游離類和聚合類花色苷占總花色苷比例。待測酒樣首先經0.45 μm水相膜過濾并調整至pH3.6。

Aacet:4 mL待測酒樣,加入40 μL 10%(V/V)乙醛溶液,反應45 min,520 nm處的吸光度值;A20:200 μL樣品用模擬酒溶液(0.125 g酒石酸氫鉀溶解在6 mL無水乙醇和44 mL去離子水的混合溶液中,并用HCl,NaOH溶液調整pH至3.6)稀釋20倍,520 nm處的吸光度值;ASO2:取4 mL過濾后的篤斯越橘果酒樣品,加入320 μL 5% SO2,520 nm處的吸光度值。

輔色類花色苷CA%=(Aacet-A20)/Aacet×100

游離類花色苷FA%=(A20-ASO2)/Aacet×100

聚合類花色苷PA%=ASO2/Aacet×100

1.2.8篤斯越橘果酒顏色參數測定采用CLELab空間法測定篤斯越橘果酒顏色參數[15-16]。各個參數在CLELab空間中的定義為:L*(亮度),紅綠色調a*(a*>0紅色色調,a*<0綠色色調),藍黃色調b*(b*>0黃色色調,b*<0藍色色調),C*(飽和度)和H*(色調角)。計算公式如下:

L*=116(Y/Y0)1/3-16;

a*=500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3];

b*=200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3];

C*=(a*2+b*21/2);

H*=arctan(b*/a*);

其中:

X=14.172T440+28.583T530+52.727T600-0.462;

Y=9.005T440+62.965T530+28.168T600-0.063;

Z=94.708T440+15.889T530-5.233T600+1.777;

X0=97.29;Y0=100;Z0=116.14;

T440=10A440;T530=10A530;T600=10A600;

表1　陳釀過程中各組篤斯越橘果酒總酚、總類黃酮和總花色苷含量變化Table 1　Total phenol,flavonoids and anthocyanins contents of different aging bog bilberry wines

注:大寫字母表示不同陳釀時間、相同處理酒樣在0.05水平上的顯著性差異分析結果,小寫字母表示相同陳釀時間、不同處理酒樣在0.05水平上的顯著性差異分析結果。

A440,A530,A600分別為440,530,600 nm波長下吸光度值。

1.3數據分析

數據處理及統計分析采用Microsoft Excel 2007和SPSS 20.0進行。

2　結果與分析

2.1添加橡木片對篤斯越橘果酒總酚、總類黃酮及總花色苷含量的影響

由表1可知,陳釀1月和3月,添加橡木片的篤斯越橘果酒總酚含量均顯著高于無添加組,且與橡木片添加量成正相關關系;在此期間,無添加組總酚含量下降比例(4.72%)大于2 g/L組(2.13%)和4 g/L組(2.63%)。主要是由于橡木片自身含有的酚類物質(包括揮發性多酚,酚酸和鞣花單寧等)通過浸泡進入到篤斯越橘果酒中,導致總酚含量的增加[17-18]。陳釀6個月后,3種處理樣品之間總酚含量差異減小。在整個陳釀階段,所有酒樣總酚含量呈下降趨勢,主要原因是:多酚的氧化降解;多酚物質之間或者與其他小分子物質,如乙醛和丙酮酸,發生不可逆的聚合反應[19-21],產生沉淀。

根據多酚結構和性質的不同,可以把藍莓酒中多酚分為類黃酮(Flavonoids)和非類黃酮(Nonflavonoids)兩大類,利用硝酸鋁絡合分光光度法測定的黃酮總量為類黃酮濃度?；ㄉ疹?Anthocyanidin)、黃酮醇類(Flavonols)、黃酮類(Flavones)、黃烷醇類(Flavanols)、黃烷酮類(Flavanones)是類黃酮物質的五種主要形式[22]。由于氧化、水解以及高分子聚合物的產生,無添加組總類黃酮含量隨著陳釀時間的延長而降低;在1和3月,添加橡木片處理總類黃酮含量均顯著高于對照組(p<0.05),且在這個階段,橡木片組類黃酮含量下降速度(2 g/L組:187.93至177.83 mg/L,4 g/L組:191.50至180.00 mg/L)低于無添加組(168.67至155.95 mg/L),可能是因為:橡木片中類黃酮物質的浸出;浸出物酚酸與花色苷發生輔色反應生成結構更加穩定的輔色類花色苷[23],減緩總花色苷含量的降解速度;橡木片浸出物與溶解氧氣反應,消耗了部分溶氧,從而在一定程度上抑制了篤斯越橘果酒中自身類黃酮物質的氧化。陳釀6個月后,各種類黃酮物質形成穩定的結構,3種處理的篤斯越橘果酒總類黃酮含量之間無顯著差異。

花色苷是影響紅酒顏色最主要的物質。與多酚和類黃酮相似,添加橡木片對篤斯越橘果酒花色苷總量有積極的影響,且橡木片添加量越大,花色苷含量越高。在整個陳釀階段,三組篤斯越橘果酒花色苷總量均下降,但添加橡木片組總花色苷含量值始終顯著高于無添加組(p<0.05)。在陳釀過程中,環加成反應、聚合反應或者氧化反應的發生導致花色苷降解和沉淀[24],但是由于橡木片中酚酸的浸出以及添加橡木片組高濃度的黃酮醇與花色苷發生輔色反應,生成結構更加穩定的輔色類花色苷,抑制花色苷的降解[23]。

2.2添加橡木片篤斯越橘果酒花色苷組成的影響

根據花色苷結構和生成形式的不同可把花色苷分為輔色類、聚合類和游離類花色苷。劉婷婷[25]研究表明,發生輔色化反應的花色苷溶液會出現紅移現象和增色效應,輔色作用對于年輕紅酒的色澤強度和穩定性具有重要的意義。不同類型花色苷占總花色苷的比例(分別記為CA%、PA%和FA%)如圖1所示。

圖1　陳釀過程中各組篤斯越橘果酒 不同種類花色苷占總花色苷比例Fig.1　Proportion of different forms of anthocyanins in different aging bog bilberry wines

表2　不同處理篤斯越橘果酒顏色參數的變化Table 2　Color parameters of different aging bog bilberry wines

注:大寫字母表示不同陳釀時間、相同處理酒樣在0.05水平上的顯著性差異分析結果,小寫字母表示相同陳釀時間、不同處理酒樣在0.05水平上的顯著性差異分析結果。

陳釀1個月,添加橡木片組輔色類花色苷比例(CA)顯著大于無添加組(p<0.05),但游離類花色苷(FA)相反,說明在篤斯越橘果酒中添加橡木片能夠促進游離花色苷發生輔色反應生成輔色類花色苷。隨著陳釀時間的增加,輔色類和游離類花色苷在酒中微量氧氣的作用下與乙烯基化合物(4-乙烯基苯酚和4-乙烯基愈創木酚)、橡木單寧等發生聚合反應生成吡喃花色苷(pyranoanthocyanins)[26]和花色苷-單寧聚合物(anthocyano-ellagitannin)[27],導致CA、FA的降低,PA的升高;添加橡木片的樣品中呈紅紫色調的輔色類花色苷比率大于無添加組,顯橙黃色的聚合類花色苷比率小于對照組。在此期間,三種不同處理中游離類花色苷所占比率無明顯差異(3月:10.04% vs 10.37% vs 10.80%;6月:7.15% vs 8.76% vs 7.58%)。

2.3添加橡木片對篤斯越橘果酒顏色的影響

表2表示不同處理篤斯越橘果酒在陳釀過程中顏色參數的變化規律。L*值越大表示酒顏色越淺,反之越深。前人研究發現,葡萄酒陳釀過程中L*值的大小與總酚含量呈負相關關系(相關系數為-0.67)[28-29],對比三種處理篤斯越橘果酒,由于橡木片中酚類物質的浸出,4 g/L組篤斯越橘果酒L*最小,顏色最深。隨著陳釀時間的延長,多酚總量呈下降趨勢,導致樣品L*值均逐漸升高。

從表2可以看出,添加橡木片能夠明顯提高篤斯越橘果酒a*值,降低b*值,且添加濃度為4 g/L時a*最大,b*值最小,在6個月的陳釀過程中,篤斯越橘果酒a*值呈下降趨勢,b*值呈上升趨勢。Boulton[30]關于葡萄酒中輔色類花色苷對顏色影響的研究表明,輔色類花色苷比游離態花色苷結構更加穩定,且輔色類花色苷含量越大,葡萄酒的紅紫色調和藍色色調越高。橡木片浸出物氧化分解時會消耗酒中溶解的部分氧氣,能夠在一定程度上抑制了篤斯越橘果酒中顯紅色花色苷物質的氧化分解[31],所以相同陳釀時間添加橡木片的篤斯越橘果酒相對于無添加組a*值較大,b*值較小。經過長時間的陳釀,顯橙黃色澤的吡喃花色苷類物質的生成[32]以及呈紅色輔色類花色苷含量的降解[33]導致篤斯越橘果酒紅色色調(a*)的下降和黃色色調(b*)的升高。

從表2可以看出,H*的變化與b*變化趨勢相同,與a*值相反。Darias-Martín[34]研究發現,H*值大小與酒中輔色類花色苷濃度有關,輔色類花色苷含量越高,H*值越小;隨著陳釀時間的增加,輔色類花色苷和游離類花色苷含量降低,聚合類花色苷含量上升,導致H*值的上升。García-Peía[35]指出隨著H*值的增大,酒體顏色由紅紫色轉變為寶石紅色最后向磚紅色轉變。

3　結論

在陳釀1個月和3個月,橡木片能夠顯著提高篤斯越橘果酒中總酚、總類黃酮、總花色苷含量以及輔色類花色苷的比率,同時降低聚合花色苷比率,且添加量為4 g/L作用更明顯,陳釀6個月后,差異性不顯著。三種不同處理的酒樣之間,添加4 g/L橡木片的酒樣顏色更深,紅、藍色調更高,而黃色色調和色度角更低。研究結果表明橡木片對篤斯越橘果酒酚類物質含量和顏色具有重要影響且添加量為4 g/L時整體效果最好。

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Influence of oak chips on chromatic characteristics and phenolics compounds of bog bilberry wine during aging

LIU Shu-xun,LIU En-chao,CHEN Chen,WANG Shao-yang,OUYANG Xiao-yu,ZHANG Bo-lin,ZHU Bao-qing*

(Department of Food Science and Engineering,School of Biological Science & Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;Beijing Key Laboratory of Forestry Food Processing and Safety,Beijing 100083,China)

Spectrophotometry and CIELab methods were used to detect the changes of phenolics levels and chromatic characteristics in aged bog bilberry wines where different densities of oak chips were added.The results indicated that the wines with oak chips showed significant increase in total phenols and anthocyanins compounds during various aging periods.Total flavonoids level was significant higher than control groups in the first and the third month but present no significant difference after 6 months.The proportion of copigmented anthocyanin increased and the ratio of polymeric pigment reduced when added oak chips to bog bilberry wines.Compared with control groups,theL*,b*andH*levels markedly decreased whilea*level increased in the wines aged with oak chips.The differences of every index were significant between 2 g/L and 4 g/L oak chips added during 1 month and 3months aging,but showing no significant difference after 6 months aging.The research indicated that oak chips played an important role in influencing phenols and chromatic characteristics of bog bilberry wines,and the addition of oak chips in 4 g/L had more remarkable effect.

oak chip;bog bilberry wine;aging;polyphenols;color parameters

2015-11-30

劉樹勛(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：果酒釀造與加工，E-mail：liushuxun123@126.com。

朱保慶(1982-)，男，博士，講師，研究方向：食品生物技術，E-mail：zhubaoqing@gmail.com。

國家林業局“引進國際先進林業科學技術”948項目(2015-4-49)；中央高?；究蒲袠I務費專項資金(YX2015-15；2015ZCQ-SW-04)；北京林業大學2015年度本科生科技創新計劃項目(XS201511；X201510022031)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)09-0150-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.021