添加不同水果的柑橘果酒釀造與品質分析

王玉霞,李 兵,2,朱謙麗,張 超,*,粟明杰,岳 利,張 杰,張 鵬

(1.宜賓學院生命科學與食品工程學院,四川宜賓 644000;2.西華大學食品與生物工程學院,四川成都 610039)

中國是世界第一大水果生產國,種植面積和產量均居世界首位[1]。四川地處我國西南,是我國重要的水果產地之一。據《中國統計年鑒-2016》顯示[2],四川水果總產量9.3×109kg,柑橘類水果3.8×109kg,蘋果和梨分別達到6.1×109和9.8×109kg。2016年獼猴桃種植面積占全國30%以上,種植面積和產量均居全國第二[2]。隨著種植技術的改進,四川優質水果大量增產。我國水果多以鮮銷為主,精深加工非常落后,總體加工比例不到10%,與國外發達國家高達80%的加工率相比[3],差距巨大。目前,水果類加工品主要以水果罐頭、水果汁等為主[4],雖然市場較大,但附加值低。一方面與政策引導、加工環境等有關,另一方面也與加工技術含量不足關聯密切,這也為研究人員對加工技術含量的提升提出了新的挑戰。

圖1 果酒釀造工藝流程圖Fig.1 Process of fruit wine-making

柑橘、蘋果、獼猴桃、梨等水果,是我國南方種植面積和產量都較大的果品,具有豐富的營養價值和多種生理活性物質[5-6]。柑橘含有的大量核黃素、柑橘苦素、黃酮、無機鹽、鈣和磷等營養物質,是人體器官工作和代謝所需的重要營養成分。屬薔薇科大宗水果的蘋果不僅在我國有大量種植,也是世界上種植面積和產量最大的果品,素有“智慧果”和“記憶果”的美稱,其酸甜適口、營養豐富等品質深受消費者喜愛。原產我國的獼猴桃,又名陽桃、茅梨,果肉呈草綠色,酸甜可口,清爽宜人,是著名的高VC含量水果。甜脆多汁的雪梨,味甘微酸、性涼,入肺、胃經,具有生津止渴、益脾止瀉、和胃降逆、清心潤肺的功效。獨特的風味與營養價值、豐富的資源,使柑橘等大宗水果成為加工功能性產品的首選。以這些大宗水果為原料釀造果酒類產品,酒度低、口感溫和清爽、果香濃郁,可以較好地保持水果中的營養成分[7]。與傳統白酒相比,發展果酒產業,不僅可以節約糧食、改善酒類消費結構,而且能夠充分利用大宗水果資源,豐富水果加工產品,為解決鮮果滯銷難問題提供有效的途徑。目前,果酒加工產品大多為單一型果酒,存在營養單一,口感、品類較少、香氣淡薄等不足,無法提供多品種、多類型且集多重功能于一身的產品。有些學者開始進行混合型果酒方面的研究,如對鴨梨、山楂、雪蓮果和柑橘等水果進行的不同水果混合釀造工藝的探討[8-11],黃夏等[12-13]對等量香蕉-菠蘿、龍眼-菠蘿復合果酒雙酵母混合發酵工藝,顯示出混合水果酒在營養成分、香氣和風味互補等多方面的品質優勢。

本研究采用四川常見大宗水果,以柑橘為主體混合不同用量蘋果、獼猴桃和雪梨果醪,進行混合釀造果酒工藝研究,考察添加不同水果、不同比例混合發酵過程中參數變化情況,通過對發酵過程中總糖、總酸變化情況監測,果酒中黃酮、多酚、VC、氨基酸含量和感官品質5個方面分析比較,以期得到口感、品質、香氣平衡、滋味協調的柑橘混合釀造系列果酒,滿足不同消費群體的偏好需求,同時也為混合果酒的深入研究、發酵工藝的優化及酒體品質的提升提供基礎數據和借鑒性參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮柑橘、蘋果、獼猴桃、雪梨 購自本地超市;果膠酶Pectinex BEXXL 諾維信公司(16000 PECTU/mL);活性干酵母CY3079 法國拉曼公司;蘆丁標準品(BR級,純度為95%) 上海試劑二廠;果膠、酪氨酸、酪蛋白、福林酚試劑 中國醫藥集團上海化學試劑公司;偏重亞硫酸鈉、3,5二硝基水楊酸等試劑 均為分析純。

AL204型分析天平、Delta 320-S型精密pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司;Spectra MaxM2型酶標儀 Molecular Devices;TDL-50B型臺式離心機 上海安亭科學儀器廠;3K型冷凍高速離心機 德國Sigma公司;HX-9080B-2型生化恒溫培養箱 上海福碼實驗設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 4種水果果醪的制備 挑選無病蟲害的優質水果(柑橘、蘋果、獼猴桃、雪梨),去皮、去核、打漿,按果漿總體積迅速添加果膠酶0.06 g/L、亞硫酸(SO2含量120 mg/L),4 ℃保存,備用。

1.2.2 果酒釀造工藝 以新鮮柑橘等為原料混合釀造的水果酒按以下流程釀制。

操作要點:以柑橘果醪為主體,分別設置柑橘與其它水果(蘋果、獼猴桃、雪梨)的果醪體積比1∶1、2∶1、3∶1、4∶1,并以全柑橘為對照。按果漿總體積接種活性干酵母,接種量0.5 g/L。20 ℃恒溫靜置發酵,每24 h取樣測定各項理化指標并監控發酵進程;發酵10 d后,發酵結束,用100目濾網過濾后添加60 mg/L SO2于4 ℃滿罐儲藏,酒液用于分析果酒感官品質并測定黃酮、多酚等指標。

1.2.3 指標測定

1.2.3.1 總糖含量 以DNS法測定,實驗方法參照文獻[14]并微調以酶標儀檢測,以葡萄糖標準曲線換算總糖含量,得到回歸方程y=0.8746x+0.0007(R2=0.9995)。

1.2.3.2 總酸含量 酸堿滴定法,總酸以檸檬酸計,實驗方法參照GB/T 12456-2008。

1.2.3.3 黃酮含量 按陽梅芳[15]方法分析果酒中黃酮類物質,在波長510 nm下測定吸光值,以蘆丁標準曲線換算黃酮含量,得到回歸方程y=0.4634x+0.0031(R2=0.9970)。

1.2.3.4 多酚 按劉碩謙[16]方法分析果酒中多酚含量,在波長760 nm下測定吸光值,以沒食子酸標準曲線換算多酚含量,得到回歸方程y=0.7048x+0.0053(R2=0.9969)。

1.2.3.5 氨基酸 按黃本芬等[17]方法分析果酒中總氨基酸含量,在波長570 nm下測定吸光值,以標準曲線換算果酒中總氨基酸含量,得到回歸方程y=0.8637x+0.003(R2=0.9978)。

1.2.4 感官評價 參照葡萄酒品評方法及文獻[18],組成10人品評小組,采用無記名投票方式對果酒進行感官綜合評價。

表1 感官評價表Table 1 Sensory evaluation

1.2.5 主成分分析 利用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),對各項測試評價指標進行綜合分析,選擇累積貢獻率80%以上主成分做圖比較[19]。

1.3 數據處理

數據應用SPSS 19.0 for windows和Excel軟件進行處理分析,以Mean±SD表示。

2 結果與分析

2.1 發酵過程總糖含量的變化

由于各種因素的影響,果酒發酵過程中有可能會發生驟停、過于劇烈或過于緩慢,甚至微生物污染等異常現象,通過對發酵過程中醪液總糖的監測,不僅僅作為發酵終點的判定提供依據,還為發酵過程的正常進行判定提供參考指標。各系列柑橘混合果酒總糖含量在發酵過程中的變化情況如圖2所示。由圖2可以看出,在發酵過程中,其總糖的變化總體上隨著發酵的進行呈現出起酵后2～4 d下降較快,7 d以后下降速度較為平緩。添加其它水果,對醪液中總糖下降速度表現出不同程度地延緩作用,其中延緩作用最強的是獼猴桃,發酵前3 d降糖量平均值僅為17.33 g/L·d,其次是雪梨,降糖量平均值為22.77 g/L·d,降糖量最小的是蘋果,為35.67 g/L·d,且隨著其它水果添加量的降低,這種延緩作用逐漸減弱,并與純柑橘果酒發酵情況相近(前3 d平均降糖量為41.07 g/L·d)。此外,在發酵前期,其它水果添加量較大的處理中(如圖2A、圖2B),出現了醪液總糖增加的現象,其原因可能與水果中可溶性糖的溶解以及果膠酶對果膠類物質的水解作用,使果膠分解成半乳糖醛酸等還原糖,這些物質與DNS試劑反應后,表現出使醪液總糖增加的現象。

圖2 水果和果醪用量對發酵進程總糖的影響Fig.2 Influence of different fruits and different concentrations on total sugar of wines during fermentation

2.2 發酵過程總酸含量的變化

果酒發酵過程中總酸變化情況也是判斷發酵進程正常與否的重要指標之一。總酸增加過快,發酵醪液存在被細菌污染的可能,尤其是起酵階段和發酵前期,酵母菌數量還沒有形成絕對優勢,較易被生長代謝較快的產酸細菌污染,從而造成醪液酸度迅速升高。試驗對發酵過程中醪液酸度變化情況進行了監測,結果如圖3所示。

柑橘混合水果發酵醪液總酸變化情況表明,在整個發酵過程中,不同處理組總酸都呈現緩慢上升的趨勢。醪液和果酒中的酸類物質,除了來自原料中酸性成分外,還有酵母細胞在醪液中生長繁殖自身代謝產酸,以及細胞在高糖濃醪的環境下,激發了細胞代謝產酸的應激效應所產生的酸[20],因此,表現出持續上升的變化情況。相同混合比例的不同水果的添加對果酒總酸影響也不同,其中,添加獼猴桃和蘋果的果酒比純柑橘水果發酵的果酒酸度高。在1∶1混合處理組發酵結束時,柑橘獼猴桃醪果酒的總酸為14.49 g/L,其次是柑橘蘋果果酒(13.81 g/L),分別比柑橘果酒的高出1.45和0.77 g/L(圖3A)。添加雪梨的醪液發酵過程和發酵結束時,酸度都低于柑橘果酒。不同水果對醪液和最終果酒酸度影響的差異,可能與這些水果自身含酸量以及醪液酶解后產物酸性大小差異有關。此外,添加同一水果的系列果酒發酵過程中,隨著添加量的降低,醪液總酸變化情況趨于接近柑橘果酒,影響變小。

2.3 果酒黃酮含量分析

試驗測定了添加不同比例其它水果的各類型發酵柑橘果酒中黃酮含量,比較分析各處理組的差異情況,結果如圖4所示。從圖4數據可以看出,同一水果不同添加量的處理組中,隨著蘋果、獼猴桃和雪梨果醪用量比例的增加,酒樣中黃酮含量變化趨勢依水果不同而呈現不同的變化趨勢。其中,柑橘蘋果果酒中的黃酮含量隨著蘋果用量的增加呈升高的趨勢。蘋果最大用量(1∶1)處理果酒中黃酮含量顯著高于同系列其它柑橘蘋果果酒(393.43 mg/L)(p<0.05),高出純柑橘酒2.70倍。添加獼猴桃和雪梨的系列果酒中,黃酮含量隨著用量的增加呈現逐漸減少的情況。最低為柑橘獼猴桃1∶1的果酒,黃酮含量僅有106.73 mg/L,不僅比同比例柑橘雪梨果酒和柑橘蘋果果酒低了25.27和286.70 mg/L,也比純柑橘果酒低了38.93 mg/L。柑橘蘋果系列果酒黃酮含量高于柑橘獼猴桃和柑橘雪梨系列果酒,或許與蘋果中黃酮含量較高有一定關系。

圖4 水果和果醪用量對果酒黃酮含量的影響Fig.4 Influence of different fruits and different concentrations on flavonoid contents of wines注:字母表示同一水果不同添加量顯著性比較,小寫字母為0.05水平;大寫字母為0.01水平(圖5～圖8同)。

2.4 果酒多酚含量分析

果酒中的多酚,是一類對酒體顏色、口感、穩定性和品質都有非常重要影響的化合物,具有明顯的防癌抗衰老功效[21]。試驗利用福林酚試劑與沒食子酸反應,考察不同水果用量配比對柑橘系列果酒中多酚含量的影響,結果如圖5所示。分析圖5結果可知,其它水果的添加,對果酒多酚含量沒有促進作用,且隨著其它水果用量的增加,柑橘系列果酒多酚含量呈下降的趨勢,這個現象表明柑橘水果中多酚類物質含量顯著高于蘋果、獼猴桃和雪梨(p<0.05)。比較同比例用量的其它水果多酚含量可以看出,柑橘蘋果酒中含有相對較高的多酚類物質。柑橘蘋果1∶1果酒多酚含量為203.01 mg/L,其次是柑橘獼猴桃酒(184.00 mg/L),最低的為柑橘雪梨酒,比柑橘蘋果酒低了14.28%。

圖5 水果和果醪用量對果酒多酚含量的影響Fig.5 Influence of different fruits and different concentrations on ployphenol contents of wines

2.5 果酒VC含量分析

維生素C,又名L-抗壞血酸,是具有許多生物學功能的水溶性己糖衍生物,具有多種生物功能,如抗氧化作用、參與細胞間質的合成、對基因表達和蛋白質功能、增強抵抗力、預防感冒等[22-24]。試驗考察了不同水果及用量對柑橘系列果酒中VC含量的影響,結果如圖6所示。圖6結果顯示,除柑橘雪梨組和最低蘋果用量果酒外,其它水果的添加對果酒中VC含量有顯著(p<0.05)的提升效果,提升最多的為添加獼猴桃系列組,最高為1∶1柑橘獼猴桃果酒,達到484.21 mg/mL,比未添加任何水果的柑橘果酒提高了338.10%,而最低獼猴桃添加的處理中VC含量也顯著高于柑橘果酒(p<0.05),是柑橘果酒的4.38倍,充分顯示出添加高VC含量著稱的獼猴桃的顯著效果[25]。在柑橘蘋果系列果酒中,較高蘋果添加量對柑橘蘋果果酒VC含量增加效果顯著(p<0.05)。各系列果酒VC含量的比較分析,揭示出蘋果、獼猴桃和雪梨水果中VC含量的差異情況,獼猴桃最高,其次為蘋果,雪梨的VC含量則為最低。

圖6 水果和果醪用量對果酒VC含量的影響Fig.6 Influence of different fruits and different concentrations on VC contents of wines

2.6 果酒總氨基酸含量分析

氨基酸是構成蛋白質的基本單位,在有機體內具有特殊的生理功能,是生物體不可或缺的營養成分之一,在食品和醫藥方面應用較廣[26-27]。試驗依據茚三酮-組氨酸標準曲線分析各系列果酒中總氨基酸含量情況,結果如圖7所示。由圖7結果可以分析得出,添加雪梨的系列果酒中氨基酸含量與未添加的柑橘果酒含量相當,差異不顯著。添加獼猴桃的處理組中,獼猴桃用量的增加對總氨基酸含量有一定促進作用,最大獼猴桃添加量(1∶1)的果酒中,總氨基酸為603.58 mg/L,比柑橘果酒增加了40.26 mg/L,顯著高于同系列其它酒樣,而其余各酒樣間含量差異未達到顯著性水平。蘋果的添加對果酒總氨基酸含量影響與獼猴桃類似,隨著蘋果添加量的增加,酒樣中總氨基酸含量也呈現不斷增加的趨勢。最大蘋果用量(1∶1)的果酒中總氨基酸含量為604.11 mg/L,在0.01水平上顯著高于柑橘果酒,而柑橘果酒與其它蘋果添加量果酒的總氨基酸含量間無顯著性差異。

圖7 水果和果醪用量對果酒氨基酸含量的影響Fig.7 Influence of different fruits and different concentrations on amino acid contents of wines

2.7 果酒感官評價

對果酒品質進行分析的各類方法中,感官分析是一項非常重要的評價指標,參照文獻對試驗條件下的各款酒樣進行感官品評,結果如圖8所示。對圖8數據分析可知,蘋果、獼猴桃和雪梨的添加,對各系列果酒感官品質有顯著的提升效果(p<0.05),其中柑橘雪梨果酒的感官評價分值相對較高,且添加獼猴桃與雪梨系列果酒的評價分值在0.01水平下顯著高于未添加其它水果的柑橘果酒。此外,在2∶1配比系列組中,柑橘獼猴桃果酒感官品評結果顯著高于其它各酒樣(p<0.05),品評分值為81.73,其次為柑橘雪梨果酒,最低的是未添加其它水果的柑橘酒樣,只有76.73分,顯示出多種混合釀造果酒對酒體感官品質的顯著提升效果。

圖8 水果和果醪用量對果酒感官評價的影響Fig.8 Influence of different fruits and different concentrations on sensory evaluation of wines

2.8 果酒主成分分析

為了較直觀判斷添加其它水果混合發酵后,對柑橘果酒品質的影響和區別,試驗采取主成分分析法,對果酒各項測定指標綜合分析,結果如圖9所示。經過主成分分析后,前三個主成分,分別以42.47%、21.55%和19.29%的貢獻率反映了累積達到83.31%的信息量,能夠較客觀地反映原有變量情況,從而實現對果酒各項指標的綜合評價和品質區分。其中,主成分一與感官評價指標有強相關性,主成分二與果酒的VC、氨基酸含量等營養成分相關性較強,主成分三與黃酮等功能因子相關性大于其它指標。

圖9 果酒樣品的主成分分析Fig.9 PCA analysis of fruit wines

主成分分析結果表明,不同類型酒樣在圖中得到了較好區分和聚類,尤其是添加了蘋果等水果的果酒樣品,其風味和營養等各項因子的總體品質都顯著優于未添加任何水果的柑橘酒。此外,添加雪梨和獼猴桃的酒樣在主成分分析圖中,較添加蘋果的酒樣較為接近,表明添加蘋果的酒樣整體品質與另兩種水果差別較大。綜合本實驗對各酒樣黃酮、多酚、VC含量和氨基酸含量等各項分析比較情況,主成分分析的結果進一步揭示添加不同水果對柑橘果酒的顯著品質提升效果。

3 結論

通過對添加不同用量蘋果、獼猴桃和雪梨與柑橘果醪混合發酵情況進行研究,分析以柑橘為主體的混合水果柑橘果酒的黃酮、多酚、VC等活性物質含量變化情況,結果表明:添加不同類型水果,對糖降速度速度都有不同程度影響,其中添加獼猴桃的影響最大。總酸都呈現出緩慢增加的趨勢,且酸增加情況差異較大,添加獼猴桃和蘋果的果酒比純柑橘水果發酵的果酒酸度高。由于添加的各水果自身營養成分的差異,造成與柑橘混合發酵后的果酒中,黃酮、多酚等物質含量出現較大差異。添加蘋果的果酒中,隨著添加量的增加,黃酮含量增加顯著(p<0.05),其中1∶1柑橘蘋果酒樣中黃酮含量最大(393.43 mg/L),是柑橘果酒的2.7倍。獼猴桃的添加對果酒中VC含量增效顯著(p<0.05),各添加量酒樣中VC都極顯著(p<0.01)高于柑橘果酒,蘋果的添加對果酒中VC含量在0.05水平下也有不同程度的促進作用。果酒中總氨基酸含量比較結果顯示,獼猴桃和蘋果的添加使果酒中總氨基酸含量都有明顯增加。感官品評分析顯示,與未添加其它水果的柑橘果酒相比,其它水果的添加對柑橘系列果酒感官品質都有較明顯的提升效果。其中柑橘雪梨果酒感官分析分值較高,其次是柑橘獼猴桃果酒,最差的為未添加任何其它水果的柑橘果酒,感官評價分值只有76.73,顯著低于添加其它水果的處理(p<0.05)。綜合各項評價指標后的主成分分析結果進一步驗證并展示了多水果混合釀制的果酒品質提升的顯著效果。基于不同水果自身營養功能特性和差異,不同水果的添加在營養性能或感官評價等不同側面反映出多水果混合釀造果酒的優勢。本實驗的研究結果,不但為水果酒類新品種的開發研究提供了一定的借鑒作用,也為果酒品種的豐富提供了基礎數據。