紫薯酒發(fā)酵過程顏色變化規(guī)律及顏色特征

李甜，王越，安家彥

(大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連，116034)

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紫薯酒發(fā)酵過程顏色變化規(guī)律及顏色特征

李甜，王越，安家彥

(大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連，116034)

研究紫薯酒發(fā)酵過程與顏色相關(guān)的花色苷含量、褐變指數(shù)、聚合色度、總色度及CIELab(Commission Internationale de L'Eclairage制定的L*、a*和b*測量色值的方法)參數(shù)變化規(guī)律及其相關(guān)性，利用CIELab顏色空間比較紫薯酒與藍莓酒、紅白葡萄酒的顏色。結(jié)果表明：發(fā)酵過程中，褐變指數(shù)和聚合色度呈上升趨勢，花色苷含量先上升后略下降；總色度與花色苷含量的變化一致且顯著正相關(guān)性；亮度L*與花色苷含量和色度的變化相反；色度a*和b*分別與褐變指數(shù)、聚合色度呈顯著負相關(guān)性和正相關(guān)性。不同種類的酒樣，CIELab顏色空間參數(shù)不同，表現(xiàn)出不同的顏色特征。

紫薯酒；顏色；CIELab

酒的顏色是果酒重要的感官品質(zhì)之一，其顏色的物質(zhì)基礎(chǔ)是花色苷。花色苷色澤鮮艷[1]，是紫薯酒、葡萄酒等主要的呈色成分，賦予酒體紫色色調(diào)。紫薯中的花色苷種類主要有矢車菊素和芍藥素，與有機酸酰化后形成不同種類的花青素[2-3]。由于花色苷本身的不穩(wěn)定性，發(fā)酵初期乙醇、糖、肽和類黃酮等物質(zhì)與游離的花色苷和花色素發(fā)生反應(yīng)，趨于穩(wěn)定，顏色增強，隨著酒的老熟，逐漸呈現(xiàn)出黃紅、棕黃、黃和磚紅色等[4]。

本文主要探索紫薯酒發(fā)酵過程中花色苷、褐變指數(shù)和聚合色度、色度等顏色相關(guān)指標(biāo)的變化規(guī)律及相關(guān)性，以調(diào)控發(fā)酵過程酒體顏色的變化。基于CIELab顏色空間參數(shù)，研究紫薯酒與藍莓酒、葡萄酒顏色的不同，以獲得紫薯酒顏色特征。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

紫薯粉(黑濟一號)、藍莓酒樣，實驗室制備；紅和白葡萄酒樣，某酒莊酒樣；釀酒酵母(S.cerevisiae)、米曲霉(Aspergillusoryzae)，均為實驗室保藏菌種；HCl、NaCl、CH3COOH、CH3COONa·3H2O、NaHSO3(均為國產(chǎn)分析純)；V5000型可見分光光度計，上海元析儀器有限公司；0.2 cm光程比色皿，宜興市譜析光學(xué)元件廠。

1.2實驗方法

1.2.1紫薯酒發(fā)酵工藝

在25和30 ℃下發(fā)酵，兩個溫度條件下分別設(shè)有3組平行，發(fā)酵周期為8 d。

1.2.2紫薯酒花色苷的測定

采用pH示差法[5-7]，取1 mL離心后的酒樣，用pH1.0緩沖液(0.2 mol/L KCl - HCl (25∶67，體積比)、pH4.5緩沖溶液(0.2 mol/L NaAc·3H2O-0.2 mol/L HAc(1∶1，體積比)稀釋至10 mL，40 ℃水浴20 min平衡后，以去離子水為空白，于529 nm和700 nm波長下測定吸光度，結(jié)果以mg/L計，花色苷含量按公式(1)和公式(2)式計算。

(1)

ΔA=(A529nm-A700nm)pH1.0-(A529nm-A700nm)pH4.5

(2)

式中，MW為矢車菊素葡萄糖苷的相對分子質(zhì)量，484.82 mg/mol；ε為矢車菊素葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù)，24 825 mol-1；Df為稀釋因子(樣品總的稀釋倍數(shù))；A529nm為529 nm波長下吸光值；A700nm為700 nm波長下吸光值。

1.2.3紫薯酒顏色褐變指數(shù)和聚合色度的測定

取2 mL經(jīng)離心、0.45 μm膜過濾后的酒樣，加10 mg NaHSO3，1 min后用0.2 cm比色皿，以去離子水為參比，在420 nm和520 nm波長下測定其吸光度[8]，褐變指數(shù)和聚合色度按公式(3)計算[9]。

(3)

(4)

1.2.4紫薯酒色澤的測定

T. Chris Somers和Margaret A. Cliff等[8，10]研究表明，酒樣花色苷平衡被稀釋干擾程度很大，因此，OD值的測量必須使用適當(dāng)路徑的光學(xué)元件測量未稀釋的酒樣，然后校正到1 cm光程下。將紫薯酒樣經(jīng)離心、0.45 μm膜過濾處理后，直接用0.2 cm光程的比色皿分別在420 nm、520 nm、620 nm波長下測吸光值，即A420nm、A520nm、A620nm。總色度和CIELab顏色空間參數(shù)[11]分別根據(jù)公式(5)和公式(6)～(12)計算。

總色度=(A420nm+A520nm+A620nm)×5

(5)

τ=10-A

(6)

X=4.6613 τ420nm+41.7525 τ520nm+58.3436 τ620nm-4.4334

(7)

Y=-12.4813 τ420nm+77.9680 τ520nm+44.3334 τ620nm-1.891

(8)

Z=89.5037 τ420nm+41.7932 τ520nm-15.7674 τ620nm+7.6903

(9)

(10)

(11)

(12)

式中，A為吸光度；τ為透光值；X0=97.29；Y0=100；Z0=116.1；L*為光澤度；a*為紅色/綠色，a*>0為紅色色調(diào)，a*<0為綠色色調(diào)；b*為黃色/藍色，b*>0為黃色色調(diào)，b*<0為藍色色調(diào)。

2　結(jié)果與討論

2.1紫薯酒發(fā)酵過程顏色相關(guān)指標(biāo)的變化

2.1.1紫薯酒發(fā)酵過程總色度和花色苷的變化

花色苷是紫薯酒顏色的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。發(fā)酵前期，由于酒精的浸漬作用，利于花色苷的溶出，25 ℃下發(fā)酵較緩慢，花色苷含量第5天達到峰值164.185 g/L；30 ℃下發(fā)酵較快，花色苷含量第3天達到峰值164.868 g/L；而后由于花色苷的聚合和氧化作用(見圖3)其含量緩慢降低。結(jié)果見圖1。

圖1　發(fā)酵過程花色苷含量的變化Fig.1　The change of totle anthocyanins during the fermentation

CIELab顏色空間參數(shù)僅包括亮度L、色度a*和色度b*，缺少整體性參數(shù)評價酒體顏色，因此需要使用OIV方法[12]定義的1.2.4色度公式(5)計算出酒體的總色度。總色度表示酒樣顏色深淺的程度。顏色越深，色度越高；反之，總色度就低。紫薯酒發(fā)酵過程，總色度與花色苷的變化趨勢相同，見圖1和2。發(fā)酵初期，隨著花色苷的浸出，總色度逐漸升高，第3天達到峰值，總色度為6左右。之后，由于褐變指數(shù)和聚合色度得升高(圖3)，酒體總色度開始緩慢下降。說明紫薯酒顏色的主要受花色苷影響。

圖2　發(fā)酵過程總色度的變化Fig.2　The change of total color during the fermentation

2.1.2紫薯酒發(fā)酵過程中褐變指數(shù)和聚合色度的變化關(guān)系

褐變是單體花色苷的氧化和聚合作用形成褐色色素，在420 nm處具有最大吸收波長。紫薯酒中的單體花色苷易被SO2脫色，而聚合色素不受SO2影響。在整個發(fā)酵過程中，褐變指數(shù)和聚合色度的變化趨勢相同。隨著紫薯酒發(fā)酵的進行，由于單寧等物質(zhì)的聚合、酚類物質(zhì)的氧化作用，花色苷褐變指數(shù)和聚合色度呈上升趨勢；發(fā)酵溫度升高，褐變指數(shù)和聚合色度也隨著升高。結(jié)果見圖3(a)和(b)。

2.1.3紫薯酒發(fā)酵過程CIELab顏色空間參數(shù)的變化

紫薯酒發(fā)酵過程，CIELab顏色空間參數(shù)L*、a*和b*的變化規(guī)律如圖4(a)、(b)和(c)所示。

圖3　發(fā)酵過程褐變指數(shù)和聚合色度的變化Fig.3　The change of browning index and DP color during the fermentation

圖4　紫薯酒釀造過程中CIELab參數(shù)的變化Fig.4　The change of CIELab parameters during the fermentation

從圖4(a)可以看出，亮度L*先下降后上升，在71～74之間變化，變化幅度較小；圖4(b)可知，在發(fā)酵前3 d色度a*降幅為1～2，變化較緩慢，在發(fā)酵后5 d，紅色色度變化明顯，降幅為6左右；由圖4(c)可知，在發(fā)酵過程中，色度b*(黃色色調(diào))明顯增加，增幅為8～10；在30℃的發(fā)酵的條件下L*、a*和b*的變化幅度比25 ℃的稍大，說明發(fā)酵溫度對酒液的顏色有一定的影響。

2.2花色苷、褐變指數(shù)和聚合色度與紫薯酒色澤之間相關(guān)性分析

利用SPSS 19，統(tǒng)計分析紫薯酒發(fā)酵過程中花色苷、褐變指數(shù)、聚合色度與總色度、CIELab顏色空間參數(shù)之間的相關(guān)性，如表1所示。

由表1可知，紫薯酒在25 ℃和30 ℃發(fā)酵過程中，總色度與花色苷、褐變指數(shù)、聚合色度均呈極顯著正相關(guān)，花色苷、褐變指數(shù)和聚合色度越高，紫薯酒顏色越深；色度a*與褐變指數(shù)和聚合色度呈顯著性負相關(guān)，褐變指數(shù)和聚合色度越低，紫薯酒顏色越紅；色度b*與花色苷呈顯著性負相關(guān)、與褐變指數(shù)和聚合色度均呈極顯著正相關(guān)，花色苷含量越少，褐變指數(shù)和聚合色度越高，黃色越深。

結(jié)果表明，花色苷、褐變指數(shù)和聚合色度在很大程度上影響紫薯酒顏色；酒液的總色度主要受花色苷含量的影響，色度亮度L*主要受總色度的影響，色度a*和b*主要受褐變指數(shù)和聚合度的影響。

2.3紫薯酒與其它水果酒顏色特征的比較

利用CIELab顏色空間比較紫薯酒與藍莓酒、紅葡萄酒和白葡萄酒等水果酒顏色特征如表2所示。

由表2可以看出，(1)總色度最大的是紅葡萄酒樣，為10左右，顏色最深，其次是紫薯和藍莓酒樣，白葡萄酒樣的最小，小于0.5，顏色最淺。(2)亮度L*最大的是白葡萄酒樣，大于99，顏色最亮，其次是藍莓和紫薯酒樣，最小的是紅葡萄酒樣，顏色最暗。(3)色度a*表示酒樣的紅色色調(diào)，最大為40.461的1號紅葡萄酒樣，其次是紫薯與藍莓酒樣，最小的為2號白葡萄酒樣為1.403。(4)色度b*最大的是2號紅葡萄酒樣，黃色色調(diào)最深，其次是藍莓和紫薯酒樣，1號白葡萄酒最小為-0.323，b*<0呈現(xiàn)藍色色調(diào)。(5)飽和度Cab表示酒樣的鮮艷的程度，紅葡萄酒樣的飽和度最大，其次為紫薯和藍莓酒樣，白葡萄酒樣的飽和度最小。(6)色度角Hab接近零，越接近紫紅色，受色度a*和b*的綜合影響，2個藍莓酒樣最大，1號紅葡萄酒樣最小，最接近紫紅色。

表1　花色苷、褐變指數(shù)、聚合色度與紫薯酒各色澤值之間Pearson顯著性相關(guān)性分析

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01。

表2　紫薯酒、藍莓酒、紅葡萄酒和白葡萄酒總色度和CIELab參數(shù)值

結(jié)果表明，CIELab顏色空間能很好地評價多種酒樣顏色，4種不同種類酒樣的顏色存在明顯的差異。紫薯酒的各顏色值基本介于紅葡萄酒和白葡萄酒之間，與藍莓酒的色澤值相當(dāng)；其總色度是紅葡萄酒的1/2；紅色色調(diào)較高，黃色色調(diào)較低，總色調(diào)呈鮮亮的紫紅色。

3　結(jié)論

在紫薯酒發(fā)酵過程中，花色苷含量和總色度先上升后略下降，褐變指數(shù)和聚合色度呈上升趨勢。花色苷主要影響酒體總色度，褐變指數(shù)和聚合色度的升高會使紅色色度減小，黃色色度升高。紫薯酒色澤與其他水果酒相比，呈較鮮艷的紫紅色。在發(fā)酵過程中，可以通過改變發(fā)酵條件來調(diào)控花色苷的含量或氧化褐變程度，從而改變酒體顏色。在成品酒的調(diào)配中，可以應(yīng)用總色度和CIELab顏色空間參數(shù)調(diào)配酒的色澤，使成品酒色澤達到理想的顏色。

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Research on color change rules and color features of purple sweet potato wine during fermentation

LI Tian，WANG Yue，AN Jia-yan

(School of Biological Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

The change of color-related indicators, including free anthocyanins, browning index, DP color, total color and CIELab parameters, and their correlations were studied in Purple sweet potato wines. CIELab color space was used to compare color features of purple sweet potato wine, blueberry wine, Red and White wine. The results showed that during the fermentation, browning index and DP color were both decreased, while free anthocyanins were increased firstly and then decreased. The change of total color was consistent with the change of content of free anthocyanins and showed a significantly positive correlation. The changeL*was opposite. Color parametersa*andb*showed a significant correlation with browning index and DP color. And different wine samples had different CIELab parameters showing individual color features.

purple sweet potato wine; color; CIELab

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601009

碩士研究生。

2015-09-17，改回日期：2015-10-13