三種甘薯發酵酒抗氧化特性研究

吳發萍，鄒光友，張文學

三種甘薯發酵酒抗氧化特性研究

吳發萍1，鄒光友2，張文學3，4

（1.濱州醫學院 葡萄酒學院，山東 煙臺 260000；2.四川光友薯業有限公司，四川 綿陽 621000；3.四川大學輕紡與食品學院，四川 成都 610065；4.四川大學錦江學院白酒學院，四川 眉山 620860）

通過測定渝紫263、紫薯王以及豫薯王三種甘薯發酵酒中理化指標和酚類物質含量，以及對鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力，研究了3種甘薯發酵酒的抗氧化特性。結果顯示，三種甘薯發酵酒總酚含量分別為247.5 mg/L、200.5 mg/L、63.5 mg/L，渝紫263發酵酒和紫薯王發酵酒的各項酚類物質含量及鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力均明顯高于豫薯王發酵酒，且三種甘薯發酵酒的羥基自由基清除均明顯高于對照組VC。表明三種甘薯發酵酒均具有較強的抗氧化特性。

甘薯；發酵酒；酚類物質；抗氧化能力

甘薯營養價值較高，富含淀粉、可溶性糖、蛋白質、維生素、氨基酸，廣泛應用于食品加工，其中紫薯屬于甘薯的一個特殊品種類型，除了具有普通甘薯的成分和功能外，還富含花青素和硒元素，近年來甘薯在食品、醫藥、工業等領域的應用開發逐漸成為甘薯產業發展的熱點［1-6］。日本較早利用不同品種的甘薯開發發酵酒，目前甘薯酒在日本已經投入生產，產品十分暢銷［7-9］。目前，國內對甘薯蒸餾酒的開發利用較多，對甘薯發酵酒的開發及其抗氧化特性研究較少［10-11］。

前期利用保存的黃曲霉（Aspergillus flavus）QJ與釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）LⅠ8優良菌種資源和中日釀酒技術優勢，對日本液態釀造紫薯清酒工藝與中國傳統黃酒固態釀制工藝進行技術交叉融合，構建了新型的甘薯發酵酒釀造工藝，并研究了不同品種甘薯發酵酒的釀酒特性差異［12］。本試驗在此研究基礎上，選取具有高淀粉含量的紫薯王、渝紫263和豫薯王三種甘薯品種為研究對象，其中豫薯王為紅薯品種，以丁羥基茴香醚（butyl hydroxy anisol，BHA）和維生素C（vitamin C，VC）為對照，以總酚、花青素、總黃酮、總黃烷醇含量以及鐵離子還原力、清除DPPH自由基能力、清除羥基自由基能力為評價標準，評價3種甘薯發酵酒的酚類物質含量和抗氧化能力，旨在為揭示不同品種間甘薯發酵酒抗氧化特性差異的研究提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

紫薯王（淀粉含量26.96%）、渝紫263（淀粉含量27.31%）和豫薯王（淀粉含量23.91%）：四川光友薯業有限公司。

黃曲霉（Aspergillusflavus）QJ、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）LⅠ8：四川大學食品生態工程與生物技術研究室。

1，2-二苯基-2-三硝基苯肼（1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、沒食子酸、兒茶素、蘆丁（均為色譜純）：梯希愛（上海）化成工業發展有限公司；鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醇、無水醋酸鈉、氯化鉀、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸、氯化鐵、碳酸鈉、水楊酸等（均為分析純）：成都長城化工有限公司。

1.2儀器與設備

HW.SY1-D3S智能恒溫型水浴鍋：北京東方精瑞科技發展有限公司；HWS-250恒溫恒濕培養箱：寧波江南儀器廠；SHY-2A水浴恒溫振蕩器：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；HZ-90B手持糖度折光儀：廣州華智儀器儀表有限公司；PHS-3C型酸度計：上海康儀儀器有限公司；DHG-92435-Ⅲ電熱恒溫鼓風干燥箱：上海新苗醫療器械制作有限公司；0-100度三支組酒精計：河北省武強縣第一儀器廠；TU-1901型雙光束紫外分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司。

1.3實驗方法

1.3.1甘薯發酵酒工藝流程

米曲制備：參考文獻［13］。

前培養：將少量米曲與無菌水按1.0∶1.2（g∶mL）的比例加入到發酵瓶中，接種2%的釀酒酒母LⅠ8，混合均勻，置于28℃恒溫培養室中培養2～3 d。

糖化發酵：測定不同甘薯的淀粉和水分含量，并通過物料衡算計算發酵罐中甘薯與水的添加量。甘薯經蒸煮至薯芯熟透后放入無菌室冷卻至30℃左右，向發酵罐中以分批、逐次擴大投料的方式加入甘薯、曲和水。分批投料時間間隔為1 d，發酵溫度為20～25℃，發酵用水pH值為5.0。

發酵結束：發酵過程中，每天測其產氣量，直至產氣量變化不大，發酵醪殘淀含量≤2%時發酵結束。低溫澄清至酒醅完全下沉，發酵罐中出現分層現象時，進行分離過濾、殺菌等工序處理。所制得原酒放入4℃冷庫內中低溫貯藏。

1.3.2甘薯發酵酒常規理化分析

按照國標GB/T 13662—2008《黃酒》［14］中的要求對甘薯發酵酒的酒精度、總糖、總酸、氨基酸態氮、非糖固形物的含量和pH進行測定。

1.3.3甘薯發酵酒酚類物質含量的測定

（1）總酚含量的測定

采用Folin-Ciocalteu試劑法進行測定［15］，以沒食子酸為標準物繪制標準曲線，得出沒食子酸標準曲線回歸方程為：y=0.001x+0.010 5，相關系數R2=0.995 8，取10倍稀釋酒樣1 mL按同樣的方法測其吸光度值，并根據回歸方程計算甘薯發酵酒中總酚含量。

（2）花青素含量的測定

按照參考文獻［16］利用pH示差法測定甘薯發酵酒中花青素含量。

（3）總黃酮含量的測定

采用PEINADO J等［17］的方法，以蘆丁為標準物繪制標準曲線，得出蘆丁標準曲線回歸方程為：y=0.0018x+0.0037，相關系數R2=0.998 3，取10倍稀釋酒樣1 mL按同樣的方法測其吸光度值，并根據回歸方程計算甘薯發酵酒中總黃酮含量。

（4）總黃烷醇含量的測定

參照MENG J F等［18］方法，以兒茶素為標準物繪制標準曲線，得出兒茶素標準曲線回歸方程：y=0.0077x+0.0138，R2=0.999 5，取10倍稀釋酒樣1 mL按同樣的方法測其吸光度值，并根據回歸方程計算甘薯發酵酒中總黃烷醇含量。

1.3.4甘薯發酵酒抗氧化能力分析［19-21］

（1）鐵離子還原能力的測定

取5支干凈的試管，分別加入10倍稀釋酒樣50 μL、100 μL、150 μL、200 μL、250 μL和蒸餾水950 μL、900 μL、850 μL、800 μL、750 μL，再向各試管中加入pH 6.6的磷酸緩沖液2.5 mL、1%鐵氰化鉀溶液2.5 mL，混勻，置于50℃水浴鍋中恒溫反應20 min，加入10%三氯乙酸溶液1 mL終止反應，3 000 r/min離心10 min，取離心液2.5 mL與0.1%的FeCl3溶液1 mL混勻，在波長700 nm處測其吸光度值。吸光度值越高，酒樣的鐵離子還原能力越強。用質量濃度為100 μg/mL的BHA做陽性對照。

（2）DPPH自由基清除能力測定

配制0.1mmol/LDPPH自由基醇溶液。取5支干凈的試管，編號1、2、3、4、5，并依次加入10倍稀釋酒樣50μL、100μL、150 μL、200 μL、250 μL和蒸餾水950 μL、900 μL、850 μL、800 μL、750 μL。混勻，分別加入蒸餾水1 mL和DPPH自由基溶液2 mL。室溫靜置30 min后，于波長517 nm處測定混合液的吸光度值。記為Ai。同時，用無水乙醇代替上述的DPPH自由基溶液測定酒樣顏色的干擾值，即吸光度值，記為Aj。另取一干凈試管，添加2 mL蒸餾水、2 mL DPPH自由基溶液，混勻，平衡30 min后，測定波長517 nm處的吸光度值，并計為Ac。用質量濃度為100 μg/mL的BHA做陽性對照，按以下公式計算酒樣的DPPH自由基清除率：

（3）羥基自由基清除能力測定

配制0.02 mol/L的FeSO4、0.15%雙氧水和8 mmol/L的水楊酸溶液，其中水楊酸溶液用無水乙醇配制。分別取950 μL、900 μL、850 μL、800 μL、750 μL蒸餾水于5支干凈的試管中，各試管再分別加入3 mL蒸餾水、100 μL FeSO4溶液和45 μL雙氧水溶液，混勻，使其生成羥基自由基，向各試管中依次加入50 μL、100 μL、150 μL、200 μL、250 μL的10倍稀釋酒樣，混勻后再各加入水楊酸溶液1 mL，置于37℃水浴中恒溫30 min，測定終反應液在波長510 nm處的吸光度值，記為A樣。另取一干凈試管，依次加入4 mL蒸餾水、100 μL FeSO4溶液、45 μL雙氧水溶液，振蕩混勻后，加入1mL水楊酸溶液，37℃恒溫30min，記錄該混合液在波長510 nm處的吸光度值，記為A0。以蒸餾水代替FeSO4溶液、雙氧水溶液和水楊酸溶液測定紫薯酒本身顏色的干擾值，即吸光度值，記為A1。用質量濃度為100 μg/mL的VC做陽性對照，酒樣羥基自由基清除率的計算公式如下：

2　結果與分析

2.1 3種甘薯發酵酒的理化性質

表1　三種甘薯發酵酒的理化指標Table 1 Physiochemical indexes in three kinds of fermented sweet potato wine

由表1可知，通過衡算物料淀粉含量確定甘薯與水添加比例所釀造的3種甘薯發酵酒的酒精度相差不大，豫薯王發酵酒含有的氨基酸態氮最高，但非糖固形物含量最低。渝紫263發酵酒和紫薯王發酵酒酒體呈紫紅色，豫薯王發酵酒酒體呈淡黃色。3種甘薯發酵酒的各項理化指標均達到GB/T 13662—2008《黃酒》中優級干型非稻米黃酒的理化要求。

2.2 3種甘薯發酵酒的酚類物質含量的測定

圖1　三種甘薯發酵酒的酚類物質含量比較Fig.1 Comparison of polyphenol contents in three kinds of fermented sweet potato wine

由圖1可知，紫薯王、渝紫263和豫薯王3種甘薯發酵酒的總酚含量分別是200.5 mg/L、247.5 mg/L和63.5mg/L；花青素含量分別是291.24 mg/L、290.09 mg/L、0；總黃酮含量分別是31.83 mg/L、34.61 mg/L和1.27 mg/L；總黃烷醇含量分別是50.61mg/L、47.14mg/L和20.30mg/L。紫薯王和渝紫263兩個紫薯品種發酵酒的各項酚類含量均顯著高于紅薯品種豫薯王發酵酒。經測定，豫薯王發酵酒不含花青素，但含有極少量的黃酮類物質。兩個紫薯品種發酵酒的花青素含量無顯著差異，渝紫263發酵酒的總酚和黃酮類物質略高于紫薯王發酵酒，而黃烷醇類物質的含量略低于紫薯王發酵酒。可見，不同品種的甘薯發酵酒的酚類物質含量和種類是不同的。

2.3 3種甘薯發酵酒的抗氧化能力比較

2.3.1鐵離子還原能力的比較

圖2　三種甘薯發酵酒的鐵離子還原能力比較Fig.2 Comparison of ferric ion reducing antioxidant power of three kinds of fermented sweet potato wine

由圖2可知，渝紫263發酵酒和紫薯王發酵酒表現出了較強的鐵離子還原能力，發酵酒用量越大，鐵離子還原能力越強。當用量為50 μL和100 μL時，渝紫263發酵酒的鐵離子還原能力稍高于BHA；當用量＞150 μL時，渝紫263發酵酒的鐵離子還原能力明顯高于BHA；當用量＜200 μL時，紫薯王發酵酒的鐵離子還原能力都低于BHA；當用量為250μL時，紫薯王發酵酒的鐵離子還原能力稍高于BHA。豫薯王發酵酒對鐵離子還原能力隨著用量的增加變化不大，且明顯低于其他2種甘薯發酵酒和BHA的鐵離子還原能力。對鐵離子還原能力大小順序為渝紫263＞BHA＞紫薯王＞豫薯王。

2.3.2 DPPH自由基清除率的比較

圖3　三種甘薯發酵酒的DPPH自由基清除率比較Fig.3 Comparison of DPPH free radical scavenging rate of three kinds of fermented sweet potato wine

由圖3可知，與陽性對照BHA相比，紫薯王發酵酒和渝紫263發酵酒具有明顯的DPPH自由基清除能力，且DPPH自由基清除率隨著發酵酒用量的增加變化不大。當發酵酒用量≤150 μL時，紫薯王發酵酒的DPPH自由基清除率略高于渝紫263發酵酒，當用量＞150 μL時，紫薯王發酵酒與渝紫263發酵酒的DPPH自由基清除率相差不大。當發酵酒用量為50 μL時，豫薯王發酵酒的DPPH自由基清除率僅為34.4%，紫薯王發酵酒、渝紫263發酵酒和陽性對照組100 μg/mL BHA溶液的清除率均＞78%。隨著豫薯王發酵酒用量的增大，其DPPH自由基清除率迅速上升，當發酵酒用量為250 μL時，豫薯王發酵酒的DPPH自由基清除率稍高于陽性對照組100 μg/mL BHA溶液，達86.8%，但始終低于紫薯王發酵酒和渝紫263發酵酒。

2.3.3羥基自由基清除率的比較

圖4　三種甘薯發酵酒的羥基自由基清除率比較Fig.4 Comparison of hydroxyl free radical scavenging rate in three kinds of fermented sweet potato wine

由圖4可知，隨著發酵酒用量的增加，3種甘薯發酵酒對羥基自由基的清除率也逐漸增大。渝紫263發酵酒和豫薯王發酵酒的羥基自由基清除率及上升趨勢無顯著差異，紫薯王發酵酒的羥基自由基清除率低于上述二者。在發酵酒用量為250 mL時，3種甘薯發酵酒的羥基自由基清除率達到50%以上，比同體積100 μg/mL的VC清除率大。結果說明3種甘薯發酵酒具有一定的羥基自由基清除能力。

3　結論

本研究比較分析了3種甘薯發酵酒中的總酚、花青素、總黃烷醇和總黃酮含量，以及對鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力。結果表明，紫薯王發酵酒和渝紫263發酵酒的各項酚類物質含量均明顯高于豫薯王發酵酒，總酚含量分別為200.5mg/L、247.5mg/L、63.5 mg/L，花青素含量分別是291.24 mg/L、290.09 mg/L、0，總黃酮含量分別是31.83 mg/L、34.61 mg/L、1.27 mg/L，總黃烷醇含量分別是50.61 mg/L、47.14 mg/L、20.30 mg/L。紫薯王發酵酒和渝紫263發酵酒所具有的鐵離子還原力和DPPH自由基清除能力也明顯強于豫薯王發酵酒。3種甘薯發酵酒羥基自由基清除能力都顯著高于陽性對照VC的清除能力。結果表明，3種甘薯發酵酒均具有較強的抗氧化特性，且酚類物質含量和抗氧化特性存在一定的差異。不同甘薯發酵酒抗氧化性質存在差異，有必要進一步對甘薯發酵酒中抗氧化物質的組成與結構進行深入的探討。

［1］王秀穎，徐軒，孫悅學.甘薯加工與綜合利用［J］.園藝與種苗，2015（3）：64-67.

［2］高玥，李新生，馬嬌燕，等.紫薯開發利用研究進展［J］.陜西農業科學，2013（1）：100-103

［3］張海燕，王慶美，張立明，等.紫甘薯系列保健產品的研制及產業化開發［J］.山東農業科學，2009（5）：105-106

［4］賈正華.紫薯乳飲料及紫薯米酒工藝技術參數的研究［D］.揚州：揚州大學，2010.

［5］高麗威.紫心甘薯黃酮類化合物的提取純化及抗氧化活性研究［D］.杭州：浙江大學，2010.

［6］高秋萍.紫心甘薯多糖的提取與生物活性研究［D］.杭州：浙江大學，2010.

［7］KUMARAN A，JOEL K R.Antioxidant and free radical scavenging activity of aqueous extract ofColeus aromaticus［J］.Food Chem，2006（97）：109-114.

［8］OKI T，MASUDA M，FURUTA S，et al.Involvement of anthocyanins and other phenolic compounds in radical-scavenging activity of purple-eshed sweet potato cultivars［J］.J Food Sci，2002（67）：1752-1756.

［9］HUANG Y，CHANG Y，SHAO Y.Effects of genotype and treatment on the antioxidant activity of sweet potato in Taiwan［J］.Food Chem，2006（98）：529-538.

［10］劉婧.紅曲紫薯酒抗氧化性的研究［J］.農產品加工，2014（2）：12-14.

［11］宋雪樊，李楠，熊偉，等.響應面法優化紫甘薯酒中花色苷含量［J］.食品工業科技，2014，36（10）：297-300.

［12］吳發萍，郝萍萍，張文學，等.5種紫薯種質原料的釀酒特性比較研究［J］.釀酒科技，2012（5）：41-43.

［13］郝萍萍，吳發萍，張文學，等.三種米曲霉糖化酶活及其紅薯酒質量指標分析［J］.中國釀造，2012，31（5）：35-37.

［14］中國國家標準化管理委員會.GB/T 13662—2008黃酒［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［15］劉曄，張軍賢，張振文.多主蔓扇形不同結果部位葡萄酒多酚物質含量［J］.中國釀酒，2012（6）：27-29.

［16］莫麗春，盧馨，曾里，等.速煮紫薯中花青素的測定方法研究［J］.糧食與飼料工業，2012（6）：18-20.

［17］PEINADO J，LERMA N L，MORENO J，et al.Antioxidant activity of different phenolics fractions isolated in must from Pedro Ximenez grapes at different stages of the off-vine drying process［J］.Food Chem，2009（114）：1050-1055

［18］MENG J F，FANG Y L，QIN M Y，et al.Varietal differences among the phenolic profiles and antioxidant properties of four cultivars of spine grape（Vitis davidiiFoex）in Chongyi county（China）［J］.Food Chem，2012（134）：2049-2056

［19］FANG Y L，MENG J F，ZHANG A，et al.Influence of shriveling on berry composition and antioxidant activity of Cabernet Sauvignon grapes from Shanxi vineyards［J］.Soc Chem Ind，2011（91）：749-757

［20］QUE F，MAO L C，PAN X.Antioxidant activities of five Chinese rice wines and the involvement of phenolic compounds［J］.Food Res Int，2006（39）：581-587

［21］GULCIN I.Antioxidant activity of caffeic acid（3，4-dihydroxycinnamic acid）［J］.Toxicology，2006（217）：213-220

Antioxidant activities of three kinds of fermented sweet potato wine

WU Faping1，ZOU Guangyou2，ZHANG Wenxue3，4
（1.College of Viticulture&Enology，Binzhou Medical University，Yantai 260000，China；2.Sichuan Guangyou Sweet Potato and Food Products Co.，Ltd.，Mianyang 643000，China；3.College of Light Industry&Textile&Food Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China；4.School of Liquor-Making Engineering，Sichuan University Jinjiang College，Meishan 620860，China）

By the determination of the physicochemical indexes，phenolic compounds content ferric ion reducing antioxidant power，DPPH free radical scavenging activity and hydroxyl radical scavenging activity of the wines，the antioxidant activities of three kinds of fermented sweet potato（including Yuzi 263，Zishuwang and Yushuwang）wines were researched.Results indicated that the total phenols contents in the wines were 247.5 mg/L，200.5 mg/L and 63.5 mg/L，respectively.The phenolic compounds，ferric ion reducing antioxidant power，DPPH free radical scavenging activity of Yuzi 263 wine and Zishuwang fermented wine were significantly higher than that of Yushuwang fermented wine.And the hydroxyl radical scavenging activity of the wines was significantly higher than that of VC.Results indicated that all wines had a strong antioxidant activity.

sweet potato；fermented wine；phenolic compounds；antioxidant activity

TS262

0254-5071（2016）07-0113-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.07.024

2016-03-02

四川統籌城鄉發展科技行動專項（2009NZ0077-006）

吳發萍（1989-），女，實驗師，碩士，主要從事釀酒微生物研究工作。