藍莓籽瓜果酒釀造工藝優化及其抗氧化功能研究

王鶴霖

(黑龍江八一農墾大學食品學院,黑龍江大慶 163319)

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藍莓籽瓜果酒釀造工藝優化及其抗氧化功能研究

王鶴霖

(黑龍江八一農墾大學食品學院,黑龍江大慶 163319)

本實驗選取藍莓、籽瓜為原料制備果酒,分別對酵母接種量、藍莓籽瓜比、固形物含量進行單因素實驗,并以酒精度為指標,確定果酒的最佳工藝參數。選取羥基自由基、抗超氧自由基、總抗氧化三種試劑盒分別進行果酒清除自由基能力、清除超氧自由基、總抗氧化能力的測定,并利用Folin-Ciocalteu法進行總酚含量的測定。確定果酒的最佳工藝參數:調至固形物含量為200 g/L、酵母接種量添加量為0.3 g/L、藍莓籽瓜質量百分比為55∶45,該果酒的酒精度為11.63%±0.04%。發酵過程中,藍莓籽瓜果酒具有很強的抗氧化能力,隨著發酵時間的延長,其抗氧化活性較穩定。抗超氧自由基、抑制羥基自由基、總抗氧化能力與總酚含量呈正相關,皮爾遜相關系數分別為0.916、0.976、0.922,抑制羥自由基能力與總酚含量關系最為密切。

藍莓,籽瓜,果酒,抗氧化,總酚

籽瓜含有豐富的維生素、胡蘿卜素和多種氨基酸以及鈣、磷、鐵等微量元素,目前,只取其籽,加工為炒制食品,93%的瓤、皮被廢棄,造成了資源的浪費[1]。前期工作研究發現,籽瓜瓜瓤中的色素具有很強的穩定性、抗氧化活性及還原能力[2]。皮和瓤的粗提物對癌細胞的增殖具有一定抑制作用[3]。藍莓中含有多酚類活性成分,使藍莓具有很強的抗氧化性,能夠促進視紅素再合成、改善糖尿病并發癥、抗炎癥、增強心臟功能、抗心血管疾病、抗衰老、抗癌及抗突變等多種生理活性功能[4-8]。人體內的自由基為配對電子、極不穩定的電子,易造成機體衰老,引起多種疾病。水果中含有的類黃酮、酚類物質能顯著清除自由基[9],水果攝入量與疾病發病率呈負相關[10]。因此,本文根據籽瓜生物活性功能,將籽瓜瓤加入藍莓果酒的釀造中,研究其釀造工藝及其抗氧化功能。本文通過實驗確定藍莓籽瓜果酒發酵工藝,并對發酵過程中總酚及其總抗氧化活性進行檢測,為今后果酒發酵及籽瓜應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

表1 不同酵母接種量對藍莓籽瓜果酒品質的影響

Table 1 The effect of yeast inoculation quantity on characteristic of blueberry and seed melon wine

酵母用量(g/L)酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒風味01147555渾濁，有沉淀，酒香怡人，藍莓籽瓜香味淡薄02156851酒體透明，顏色為紅色，有些許沉淀藍莓籽瓜香氣良好03162150透明，顏色呈紅色，有濃郁的藍莓籽瓜香氣，香味綿長協調04165650透明，顏色呈紅色，無沉淀，藍莓籽瓜香氣良好悅人

表2 固形物含量對藍莓籽瓜果酒品質的影響

Table 2 The effect of soluble solids content on characteristic of blueberry and seed melon wine

原料中固形物含量(g/L)酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒風味160118460透明，紅色，無沉淀物180123160透明，顏色為暗紅色，無沉淀出現，酒香純正200134261清澈透明，顏色呈深紅色，無沉淀，酒香濃厚，藍莓籽瓜香氣良好220147565透明，顏色為深紅色，有少量沉淀，酒香純正

焦亞硫酸鉀、果膠酶、白糖、沒食子酸、福林酚(Folin-Ciocalteu) 分析純試劑;總抗氧化(T-AOC)試劑盒、羥自由基試劑盒、超氧自由基試劑盒 南京建成工程研究所;藍莓、籽瓜 內蒙古通遼市科爾沁農戶。

UV-1100紫外-可見分光光度儀 上海美諾達儀器有限公司;RE-3000A旋轉蒸發儀 上海圣科儀器設備有限公司;F2 pH計 梅特勒-托利多公司;WTY手持糖度儀 北京鑫潤科諾儀器儀表有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點

工藝流程:原料選擇→果汁制取、調配→接種→前發酵→后發酵→陳釀→過濾、澄清→灌裝、滅菌

操作要點:選擇固形物含量>11%籽瓜,將榨好的籽瓜、藍莓過濾獲得果汁,100 ℃滅菌8～10 s,籽瓜汁、藍莓汁和水按1∶1∶4配制酵母活化液,36 ℃水浴15 min,接種。24 ℃發酵4 d,測定固形物含量為2%～3%前發酵結束,過濾至無菌密閉容器中,20 ℃發酵15 d。15 ℃陳釀1個月,去酒腳。靜置一段時間,過濾、澄清得到金黃色的澄清果酒,分裝玻璃瓶中密封,70 ℃滅菌30 min,冷卻后低溫貯存。

1.2.2 藍莓籽瓜果酒發酵條件的單因素實驗設計 單因素實驗內容分別為:接種量為0.3%、藍莓與籽瓜質量百分比50∶50,添加不同蔗糖調至果汁固形物含量160、180、200、220 g/L;接種量為0.3%,果汁固形物含量200 g/L,藍莓與籽瓜質量百分比60∶40、55∶45、50∶50、45∶55;果汁固形物含量200 g/L,藍莓與籽瓜質量百分比50∶50,接種量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,發酵后比較酒精度[11]、原酒風味、SSC。

1.2.3 響應面實驗設計 在單因素分析結果的基礎上,采用三因素三水平的Box-Behnken響應面設計方法[12],選擇接種量、藍莓籽瓜質量百分比、固形物含量三個因素進行響應面實驗,以酒精度為響應值進行優化,所有實驗均重復3次。

1.2.4 藍莓籽瓜酒抗氧化活性測定 分別利用羥基自由基、抗超氧自由基、總抗氧化三種試劑盒進行清除自由基能力、抗超氧能力、總抗氧化能力的測定,具體方法按照試劑盒使用說明書進行操作。

1.2.5 指標測定及數據處理 酒精度的測定:參照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中密度瓶法;總酚含量的測定(以沒食子酸計):采用Folin-Ciocalteu法[13];原酒風味測定:參照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中感官檢查與評定;可溶性固形物含量:利用手持糖度儀。所有實驗重復三次,數據結果表示為平均值±標準差(SD)。

2 結果與分析

2.1 藍莓籽瓜酒發酵工藝的單因素實驗結果

2.1.1 不同接種量對藍莓籽瓜酒品質的影響 表1為不同接種量對果酒酒精度、酒中固形物含量、產品風味的影響。酵母接種量過大時,發酵速度較快,口感、色澤較差。當酵母接種量較少,發酵時間長、乙醇產生較少,易污染。由表1可知,接種量為0.1～0.4 g/L,隨著接種量的增加,酒精度升高,但當接種量為0.4 g/L時,酒精度變化值較小。因此,接種量為0.3 g/L時酒精度較適合。果酒中固形物含量在接種量為0.1 g/L時,固形物含量為5.5%,隨著接種量繼續增加,固形物含量變化不大。接種量低于0.3 g/L時,獲得原酒有沉淀、氣味淡薄,接種量0.3、0.4 g/L時獲得原酒風味較好,綜上,確定接種量為0.3 g/L。

2.1.2 固形物含量對藍莓籽瓜酒品質的影響 表2為原料中固形物含量對果酒酒精度、果酒中固形物含量、果酒風味影響。制備果酒常選用蔗糖調節固形物含量,蔗糖不僅能夠提高酒精度,而且還能改善酒的口感。蔗糖添加量越多,酒精度數越高。由表2可以看出,隨著原料中固形物含量的增加,酒精度逐漸升高,當原料中固形物含量為220 g/L時,營養物質未被充分利用，出現少量沉淀[14],影響原酒風味。因此,確定原料中固形物含量為200 g/L。

2.1.3 不同藍莓籽瓜質量百分比對藍莓籽瓜酒品質的影響 表3為不同藍莓籽瓜質量百分比對果酒酒精度、果酒中固形物含量、原酒風味的影響。

表3 不同藍莓籽瓜質量百分比對藍莓籽瓜果酒品質的影響

Table 3 Effect of blueberry to seeding watermelon ration on characteristic of blueberry and seed melon wine

藍莓籽瓜質量百分比酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒風味60∶40132151稍有沉淀，藍莓籽瓜香氣淡薄，無異味，酒體單薄，缺乏味道，有酸澀味55∶45132450透明，顏色為暗紅色，無沉淀，藍莓籽瓜香氣良好、酒香怡人50∶50133251清透見底，呈紅色，無沉淀物，藍莓籽瓜香氣良好45∶55134150酒體透明，呈紅色，有些許沉淀，口感良好，無不良口味酒體細膩

由表3可以看出,酒精度、果酒中固形物含量變化較小,說明藍莓、籽瓜不同配比對果酒酒精度、酒中固形物影響不大,當藍莓籽瓜質量百分比為55∶45時,原酒風味較好,藍莓添加量越大,籽瓜香味淡薄。繼續增加籽瓜含量,口感、色澤變差,選擇藍莓籽瓜質量百分比55∶45較好。

護理部人員或護士長定期訪談患者及患者家屬，問其關于護理人員的疾病護理、心理護理、人文關懷等的情況，讓其說出自己的真實想法、對自己責任護士工作及態度的滿意度、自己對醫院環境、制度、管理的意見。這種形式從護理人員角度可以讓其提高警惕，對工作負責，實時對患者進行人文關懷和心理疏導，訪談結果也可作為其評優評先的一項指標；從患者角度可以讓其得到重視感，了解到護理人員對其的付出，增進患者對護士的信任感，促進和諧護患關系；從醫院的角度，通過訪談的結果可以知道需要改進的方面，建立健全科學合理的管理制度，不斷提高醫院的水平。

2.2 藍莓籽瓜果酒發酵條件的響應面優化實驗

2.2.1 響應面設計及結果 根據Box-Behnken的中心組合實驗設計原理,在單因素實驗結果的基礎上,進行響應面分析實驗,實驗設計與實驗結果見表4。

表4 響應面設計與實驗結果

Table 4 Experimental design and results of response surface design

實驗號因素A接種量(g/L)B原料中固形物含量(g/L)C藍莓籽瓜質量百分比Y酒精度(%)1-1(02)-1(180)-1(50∶50)55121(04)-1-19213-11(220)-1892411-18535-1-11(60∶40)82161-119507-11181281119139-15250(200)0(55∶45)65110152500901110(03)-15250912120152509511300-152585414001525902150001111160001132170001113180001121190001054200001161

對表4響應面優化實驗結果進行多元非線性回歸分析,得到接種量(A)、原料中固形物含量(B)和藍莓籽瓜質量百分比(C)對藍莓籽瓜果酒酒精度的影響，利用Design Expert 7.0軟件對表數據進行整理分析,確立回歸模型如下:Y(%)=11.06+0.75A+0.23B+0.27C-0.54AB-0.11AC-0.41BC-1.31A2-0.66B2-0.88C2

2.2.2 因素間交互作用分析 圖1、圖2為接種量、原料中固形物含量、藍莓籽瓜比兩兩之間的交互作用對藍莓籽瓜果酒酒精度的影響。在響應面圖中,藍莓籽瓜果酒酒精度在實驗范圍內均有最高點,因此,在實驗范圍內可確定最佳藍莓籽瓜果酒的最佳工藝參數。

圖1 酵母接種量和固形物含量的交互作用對藍莓籽瓜果酒酒精度影響的響應面Fig.1 Response surface showing the interactive effects of yeast inoculation quantity and soluble solids content on alcohol content of blueberry and seed melon wine

圖2 固形物和藍莓籽瓜比的交互作用對藍莓籽瓜果酒酒精度影響的響應面與等高線圖Fig.2 Response surface showing the interactive effects of soluble solids content and blueberry to seeding watermelon ration on alcohol content of blueberry and seeding watermelon wine

表5 方差分析表

Table 5 Analysis of variance for the regression model

方差來源平方和自由度均方F值p值顯著性模型44099491459<00001??A7151715213000010??B065106519301950C095109528201239AB231123168800254?AC010101003005950BC136113640500418?A21849118495507<00001B247514751414<00007C283318332481<00006殘差33610034失擬項269505440200764純誤差0675013總和474519模型決定系數R2=09292 校正決定系數R2Adj=08655

注:*p<0.05,表示差異顯著;**p<0.01,表示差異極顯著。2.2.3 回歸模型的驗證實驗 經軟件Design Expert 7.0優化,分析得到實驗的最佳工藝參數:原料中固形物含量為200 g/L、酵母接種量添加量為0.3 g/L、藍莓籽瓜質量百分比為55∶45。按照工藝參數進行3次重復性驗證實驗,測得藍莓籽瓜果酒的酒精度為11.63%±0.04%,與理論預測值11.68%相近,說明該模型能很好的預測藍莓籽瓜果酒發酵條件與酒精度的關系。

2.3 藍莓籽瓜果酒抗氧化功能及總酚含量測定

通過實驗確定了藍莓籽瓜果酒的最佳工藝參數,根據最佳工藝參數制備藍莓果酒,測定果酒中總酚含量、清除羥基自由基、超氧自由基及總抗氧化活性測定,隨著發酵時間延長,果酒抗氧化活性的變化及與總酚含量的相關性。

圖3 發酵過程中藍莓籽瓜果酒總酚含量變化趨勢圖Fig.3 Changes of total phenol during blueberry seeding watermelon wine alcohol fermentation

2.3.2 藍莓籽瓜果酒發酵過程中抗氧化活性測定

2.3.2.1 藍莓籽瓜果酒發酵過程中抑制羥自由基能力測定 圖4為藍莓籽瓜原料在發酵過程中對羥自由基的抑制作用變化趨勢圖。在人體內羥基自由基的含量較大,能殺死紅細胞,降解DNA、細胞膜和多糖化合物。由圖4可知,發酵初期清除羥自由基能力為125.7 U/mL,發酵2 d降為108.7 U/mL,4 d為98.2 U/mL,主發酵結束后測定其抑制羥自由能力為94.5 U/mL,經方差分析,發酵期間隨著發酵時間的延長抑制羥自由基能力差異不顯著(p>0.05)。隨著發酵時間延長,抑制羥自由基能力呈下降趨勢,而藍莓、籽瓜中的色素等抗氧化物質隨著發酵時間延長,發生褐變、穩定性下降,降低了清除羥自由基能力。

圖4 發酵過程中藍莓籽瓜果酒抑制羥自由基能力變化趨勢圖Fig.4 Variations of hydroxyl free radical inhibition in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.2.2 藍莓籽瓜果酒發酵過程中抗超氧陰離子自由基能力測定 圖5為藍莓籽瓜原漿在發酵過程中清除超氧自由基能力變化圖,由圖5可知,隨著發酵時間延長,抗超氧陰離子自由基能力差異顯著(p<0.05),未發酵測定果漿抑制超氧自由基能力為99.75 U/L,發酵2 d后測定為62.45 U/L,發酵4 d 43.21 U/L,發酵第6 d時,抑制超氧自由基能力上升,隨之下降。發酵過程中抗氧化物質沉淀,分布不均勻導致測定結果值偏高。繼續發酵,抗超氧自由基趨于平穩。發酵過程中,酵母利用果汁中的營養成分,如蛋白類,被利用水解,形成小肽類物質,具有抗氧化能力,協助抗氧化作用[15-16]。

圖5 發酵過程中藍莓籽瓜果酒抗超氧陰離子自由基變化趨勢圖Fig.5 Variations of superoxide free radical inhibition in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.2.3 藍莓籽瓜果酒發酵過程中總抗氧化能力測定 圖6為藍莓籽瓜果酒隨著發酵時間延長,總抗氧化能力變化趨勢圖,如圖6所示,隨著發酵時間延長,總抗氧化能力呈下降趨勢,當發酵20 d后總抗氧化能力趨于平緩。測定原漿中總抗氧化活性為82.1%,發酵2 d后測定為71.5%,主發酵結束后測定原酒中總抗氧化能力為52.3%,之后趨于平穩。發酵時間延長會使多酚氧化酶失活,降低果汁的抗氧化活性。

圖6 發酵過程中藍莓籽瓜酒總抗氧化能力(T-AOC)能力變化趨勢圖Fig.6 Variations of T-AOC in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.3 抗氧化活性與總酚相關性 圖7為抗氧化與總酚含量關系圖,由圖7可知,抗超氧自由基、清除羥基自由基、總抗氧化能力與總酚含量呈線性。抗超氧自由基能力與總酚含量的皮爾遜系數為0.916,抑制羥自由基能力與總酚含量的皮爾遜系數為0.976,總抗氧化能力與皮爾遜相關系數為0.922。總酚含量與抑制羥基自由基能力的相關性大于其與抗超氧自由基、總抗氧化能力的相關性。說明總酚含量的變化趨勢與清除羥基自由基能力更接近。

圖7 不同抗氧化活性與總酚含量的關系圖Fig.7 Correlation of antioxidant and total phenolics of blueberry seeding watermelon wine

3 結論

經過實驗確定果酒的最佳工藝參數:酵母接種量為0.3 g/L、果汁中SSC為200 g/L,藍莓籽瓜比為55∶45,測得藍莓籽瓜果酒的酒精度為11.63%±0.04%。發酵過程中,藍莓籽瓜酒具有很強的抗氧化能力,隨著發酵時間的延長,其抗氧化活性較穩定。抗超氧自由基、抑制羥基自由基、總抗氧化能力與總酚含量呈正相關,皮爾遜相關系數分別為0.916、0.976、0.922,抑制羥自由基能力與總酚含量關系最為密切。

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Research of process optimization and antioxidant activities of blueberry and seed melon wine

WANG He-lin

(Hei Long Jiang Ba Yi Agricultural University,Food Science,Daqing 163319,China)

Thewatermelonseedandblueberrywereselectedastherawmaterialstobrewfruitjuice,inoculationquantity,blueberry-watermelonseedratio,solublesolidscontentwereinvestigatedbysinglefactorexperiment,theoptimaltechnologicalparametersweredeterminedwithalcoholasindicator.Theantioxidantandtotalphenolweretestedbytestkits.Inconclusion,theoptimaltechnologicalparametersweredeterminedasfollows:solublesolidcontent200g/L,blueberryandseedmelonration55∶45(w/w),yeastinoculationquantity0.3g/L,andthealcoholiccouldreach11.63%±0.04%.Thefruitjuicehasverystrongantioxidantabilityincourseoffermentation.Theantioxidantabilityhadgoodstabilityastheincreasingtime.Therewassignificantlypositivecorrelationbetweentotalphenolandantioxidantion.Relativecoefficientofsuperoxideradical，hydroxylradicalscavengingactivitiesandtotalantioxidantwere0.916,0.976,0.922,separately.Hydroxylradicalscavengingactivitieswerecloselyrelatedtototalphenol.

blueberry;watermelonseed;wine;antioxidant;totalphenol

2016-03-21

王鶴霖(1983-)，女，碩士研究生，實驗師，農產品加工與貯藏,E-mail:wanghelin@byau.edu.cn。

TS201.2

B

1002-0306(2016)19-0232-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.037