11種酵母菌對冬瓜酒品質及抗氧化性的影響

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(1.廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所,廣西南寧 530007; 2.廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西南寧 530007)

冬瓜(Benincasahispida(Thb.)Cogn.)又名白瓜、寒瓜、枕瓜,屬一年生葫蘆科植物,是夏秋季的常見蔬菜[1]。冬瓜營養豐富,具有清熱解毒、祛濕解暑、防治高血壓、減肥和美容等功效[2-4],在醫藥領域中也有著廣泛的用途。長期以來,冬瓜一直被奉為一種價廉物美、藥食兼用的優良蔬菜。冬瓜果肉是月餅水果餡和一些軟糖的重要原料,很多冬瓜加工廠利用果肉加工成冬瓜蓉。而在加工冬瓜蓉的過程中,往往只利用了冬瓜果肉的纖維,以100 kg冬瓜計算,可產生14 kg餡,其余的74 kg汁、8 kg皮、4 kg瓤常被作為廢料棄掉[5]。冬瓜汁里面含有豐富的糖類、胡蘿卜素、多種維生素、粗纖維和鈣、磷、鐵,且鉀鹽含量高[6],經處理后可再利用生產冬瓜酒,以解決冬瓜副產物浪費嚴重及污染環境的問題。

酵母在酒精發酵過程中產生大量的發酵副產物,包括高級醇、脂肪酸、乙酸酯、乙基酯、醛、有機酸等,是釀造果蔬酒的最關鍵因素之一,顯著影響果蔬酒口感和風味,決定著果蔬酒品質的優劣,對果蔬酒中的活性物質的影響深遠。不同的酵母菌種發酵同種作物產生的香氣與品質有所不同,這是由于酵母的代謝活性、合成酶和分解酶活性不同,導致釋放和合成多種揮發性復合物的能力不同[7-8]。目前,很多研究者在果蔬酒的菌種篩選方面做了大量的工作,如李艷等[9]選取11株耐受性較好的果酒酵母對青梅酒進行發酵試驗,篩選所得的活性干酵母BV818發酵能力最強,所得的青梅酒品質最優。劉國明等[10]以草莓為原料,分別加入10種不同酵母進行草莓酒發酵,篩選出了發酵草莓酒感官得分相對較高的3種酵母:酵母F10、帝伯仕果酒專用酵母(紅)、Lalvin D254酵母。Loira等[11]在雷司令酒酵母菌種篩選中,研究表明釀酒酵母EC1118、V1116和VL1能產生具有明顯差異含量的香氣物質,所釀得的雷司令酒品質較佳。但目前有關冬瓜酒專用商業菌種篩選的研究卻未見報道。因此,本實驗黑皮冬瓜作為原料,以品質指標及抗氧化性指標為衡量標準,篩選出適合此品種冬瓜釀酒的商用酵母菌種,為實現冬瓜酒工業化生產調控提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

植物材料:黑皮冬瓜 采于廣西南寧市冬瓜種植基地,選取成熟度一致、大小均勻、無病蟲害和表皮無破損的果實；乙醇、2,6-二氯靛酚、DPPH、抗壞血酸、蒽酮、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、濃硫酸、酒石酸甲鈉、苯酚、3,5-二硝基水楊酸、鄰二氮菲、乙酸乙酯、鄰苯三酚、鹽酸、三羥甲基氨基甲烷等 均為國產分析純；供試釀酒酵母:法國LAFFORT系列干酵母F44、F45、F33、F15、FX10、X16,法國拉曼德系列干酵母71B、KD、R-HST、EC1118,安琪酵母 BV818 購買于煙臺帝伯仕貿易有限公司。

A3000 榨汁機 南京威利郎食品有限公司;PHS-3C pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司;PTP-IV-30實驗室超純水機 廣州品業儀器設備有限公司;東城FG214型糖度計 東莞集達儀器儀表電子工具有限公司;TU-1810型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 冬瓜酒發酵工藝

1.2.1.1 工藝流程 新鮮冬瓜→削皮去籽→榨汁→調整成分→接種(不同酵母菌種)→前發酵→倒瓶→后發酵→硅藻土過濾→陳釀→冬瓜酒

1.2.1.2 操作要點 削皮、榨汁:新鮮冬瓜清洗干凈后削皮去籽,用榨汁機榨汁,備用。

調整成分:在冬瓜汁中加入蔗糖調整可溶性固形物含量為22°Brix,加入檸檬酸調整pH至4,用焦亞硫酸鈉調整果汁SO2濃度到50 mg/L。

酵母活化:稱取一定量的干酵母于20倍質量的5%蔗糖溶液在35 ℃中活化20 min。

前發酵:將活化好的不同酵母菌按接菌量為0.5%接入調配好的冬瓜汁中,在20 ℃條件下密閉發酵8 d后倒瓶。

后發酵:在25～28 ℃的條件下密閉存放30 d。

1.2.2 冬瓜酒理化品質指標測定

1.2.2.1 pH和酒精度 pH用pH計測定;酒精度按照 GB/T 15038-2006 測定。

1.2.2.2 色度、色調和澄清度 色度、色調參考隋佳霖[12]方法,冬瓜酒經0.45 μm濾膜過濾,用去離子水調零,分別于420、520及620 nm波長處測定吸光值A,用去離子水做空白對照,色度值=A420+A520+A620,色調值=A520/A620;澄清度參考董文娟[13]方法,采用分光光度法,以去離子水為空白調零,于680 nm處測透光率。

1.2.2.3 理化成分 殘糖含量按照 GB/T 15038-2006 測定;可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法測定[14]:移取10 mL冬瓜酒,置于150 mL錐形瓶中,加入煮沸冷卻至室溫的蒸餾水,加入2 mL酚酞指示液,混勻后,用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定,至出現粉紅色30 s內不褪色為終點;維生素C(VC)含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[15]:移取10 mL冬瓜酒,置于150 mL錐形瓶中,用標定后的2,6-二氯靛酚溶液滴定,當樣品溶液顏色變為粉紅色,保持30 s不褪色為終點。

1.2.3 抗氧化性指標測定

1.2.3.1 羥基自由基(·OH)清除能力 采用芬頓(Fenton)體系鄰二氮菲-Fe2+氧化法測定[16]:取1.5 mL 1 mmol/L的鄰二氮菲放入試管中,加入4.5 mL 0.1 mol/L pH7.4磷酸鈉緩沖液,混合均勻加入1 mL樣品液,加入1 mL 1 mmol/L硫酸亞鐵溶液,然后加入1 mL 0.1% H2O2啟動反應,于37 ℃保溫60 min,509 nm處測吸光值;同時設置損傷管(加1 mL水代替樣品液)和未損管(加2 mL水分別代替樣品液和H2O2溶液),損傷管、未損管以水為空白,樣品管以樣品液加磷酸鈉緩沖液為空白。

表1 冬瓜酒感官評分細則Table 1 Sensory scoring rules for wax gourd wine

1.2.3.3 DPPH自由基(DPPH·)清除能力 采用DPPH分析法測定[18]:取樣品液1 mL于試管中,加入3.5 mL 1.9×10-4mol/L DPPH溶液,立即混勻,在陰暗處靜置30 min,以60%乙醇溶液為空白,于517 nm波長處測定吸光值A樣品;空白組以等體積無水乙醇代替DPPH溶液,對照組以等體積蒸餾水代替樣品溶液。

1.2.4 感官評價 參考[19-20]方法,分別取冬瓜酒樣品,隨機編號后進行品嘗打分。樣品的感官評定采用評分法,從廣西農業科學院篩選了3名國家級品酒師和7名經過酒類品評培訓并長期從事果酒釀造工作的員工(女4人,男6人)組成品評小組。受試者被要求品評果酒的感官質量并按評分表(表1)進行評分。在20～22 ℃進行盲評,品嘗過程中提供清水,品評前后使用水漱口,單獨打分,避免互相影響。

1.3 數據處理

各項指標測定數據為3次以上重復實驗的平均值±標準差;使用SPSS 20.0軟件進行統計分析,利用鄧肯多重比較法(Duncan)對數據間進行差異顯著性分析,P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同菌種對冬瓜酒理化品質的影響

2.1.1 不同菌種對冬瓜酒pH和酒精度的影響 不同菌種對冬瓜酒pH和酒精度的影響見表2。pH主要反映發酵過程中游離酸的變化,其影響著果蔬酒褐變和老化過程,是影響酒口感和顏色的重要因素。高pH會導致果蔬酒迅速褐變、老化及口味平淡單調[13]。11種酵母發酵的冬瓜酒,pH在4.13～4.29之間,無顯著性差異(P>0.05),說明菌種對pH的影響不大。

從表2可知,BV818酵母的酒精度最高,達12.70%vol,顯著高于F15、71B(P<0.05),表明BV818酵母對糖的利用率最高,F15、71B酵母的發酵能力較差。馬麗娜等[21]研究4種不同酵母對菠蘿果酒發酵特性的影響時,也以酒精度作為評價指標之一,得到K1菌種的酒精度最高,與本試驗的結果一致。酒精度是評價果蔬酒品質的重要化學指標之一,其含量的多少對酒的風味品質有重要影響。果蔬發酵進行到一定階段,由于pH、糖分等外界因素和菌體衰老等內部因素影響,酵母合成酒精速度降低直至發酵后期才保持穩定[22]。

2.1.2 不同菌種對冬瓜酒色度、色調和澄清度的影響 不同菌種對冬瓜酒色度、色調和澄清度的影響見表2。色度和色調是評價果蔬酒外觀質量的一個重要指標,根據果蔬酒的色度和色調,能夠判斷果蔬的氧化程度和質量好壞。由表2可知,F33、F15、FX10、EC1118的色度較高,R-HST色度最低,F44、F45、71B、KD、BV818的菌種發酵的冬瓜酒色度較為適中。X16菌種的色調顯著高于R-HST(P<0.05),其它菌種的色調則較為適中且差異不顯著(P>0.05)。張方艷[23]在優選獼猴桃釀酒酵母時,也將色調作為了篩選菌種的品質指標之一,優選了色度較為適中的EC1118酵母菌種,與本試驗的結果基本一致。

澄清度外觀質量果蔬酒的重要評價指標,渾濁的果蔬酒通常其口感質量也差。11種酵母發酵的冬瓜酒,澄清度在82.83%～92.51%之間,其中F45、BV818的澄清度顯著高于其它酵母菌種(P<0.05)。

2.1.3 不同菌種對冬瓜酒殘糖、可滴定酸和VC的影響 不同菌種對冬瓜殘糖、可滴定酸和VC的影響見表2。發酵過程中,酵母菌將糖發酵生成乙醇、多元醇、乙醛、乙酸和乳酸等風味物質。由表2可知,在11個菌種分別發酵的冬瓜酒中,經BV818酵母發酵的冬瓜酒殘糖最低,其次是F45，顯著低于F33、F15、FX10、71B、X16、KD、EC1118(P<0.05),與F44、R-HST無顯著性差異(P>0.05),說明BV818、F45酵母對糖的利用程度較高,發酵能力較強。

表2 冬瓜酒品質結果Table 2 Results of wax gourd wine quality

注:組間不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

在果蔬酒的品質研究中,很多研究者都將殘糖量作為一個較為重要的評價指標。胡冀太等[24]、湯衛華等[25]、劉燦珍等[26]分別研究山楂酒、枸杞酒、海棠酒的發酵菌種篩選時,都以殘糖量為評價指標,篩選出了殘糖量較低的酵母菌種,與本試驗結果一致。

酸度對果酒品質有直接影響,合適的酸度對酒體平衡以及滋味起著重要作用。11種酵母發酵的冬瓜酒,可滴定酸在0.29%～0.35%之間,其中R-HST最高，EC1118、FX10、71B較高,顯著高于F33(P<0.05)。而F44、BV818、KD、F15、X16、F45的則酸度適中。李澤霞等[27]在研究不同酵母菌種對蜜桃酒的品質影響時發現不同酵母菌種對蜜桃酒的酸度影響較大,不同菌種的酸度存在顯著性差異,與本研究結果一致。

經11種酵母發酵的冬瓜酒,VC含量差別較大。由表2可知,KD、F44、BV818菌種發酵后冬瓜酒的VC含量最高,分別為45.04、44.31、41.30 mg/100 g,顯著高于其它菌種(P<0.05)。黎星辰[28]研究了不同酵母對獼猴桃酒的理化指標的影響,發現不同酵母對VC的影響較大,最終篩選了3個獼猴桃酒VC含量最高的酵母,這與本研究的結果一致。

2.2 不同菌種對冬瓜酒抗氧化性的影響

2.2.1 不同菌種發酵冬瓜酒對羥基自由基(·OH)的清除能力 對11種菌種發酵冬瓜酒進行·OH清除能力測定,結果見圖1。

圖1 不同菌種發酵冬瓜酒對羥基自由基清除能力Fig.1 Hydroxyl radicals scavenging capacity of wax gourd wines fermented by different yeasts 注:同組間不同字母表示差異顯著性

由圖1可知,不同菌種發酵冬瓜酒的·OH清除能力差異較大。其中,BV818酵母的清除能力最強,顯著高于其它菌種(P<0.05);其次為KD、F44、EC1118、F45酵母。清除能力較低的是F33、F15、FX10、71B、X16酵母。烏日娜等[29]在研究不同酵母發酵的火龍果酒抗氧化活性時發現,發酵結束后不同酵母發酵火龍果酒的·OH清除能力存在較大差異,酵母D254釀制的火龍果酒對·OH清除作用顯著低于酵母R2、RC212、DV10,而酵母R2、RC212、DV10之間則差異不顯著，這與本研究的結果一致。本研究中的11種酵母所釀造冬瓜酒的·OH清除能力差異也較大。

圖2 不同菌種發酵冬瓜酒對超氧陰離子自由基清除能力Fig.2 Superoxide anion scavenging capacity of wax gourd wines fermented by different yeasts

2.2.3 不同菌種發酵冬瓜酒對DPPH自由基的清除能力 對11種菌種發酵冬瓜酒進行DPPH·清除能力測定,結果見圖3。

圖3 不同菌種發酵冬瓜酒對DPPH自由基的清除能力Fig.3 DPPH free radicals scavenging capacity of wax gourd wines fermented by different yeasts

由圖3可知,11個菌種發酵冬瓜酒對DPPH·的清除能力最低為33.96%,最高為45.73%,這表明冬瓜酒有明顯的清除自由基的能力。其中BV818、F45、KD、FX10的DPPH·的清除能力較強,顯著高于F33、F15、71B、EC1118酵母(P<0.05),與F44、X16、R-HST酵母無顯著性差異(P>0.05)。

表3 冬瓜酒指標間相關性分析Table 3 Correlation coefficients between indexes of wax gourd wines

注:**和*分別代表在0.01和0.05水平上顯著相關。

李麗梅等[30]研究了不同酵母對梨酒的DPPH·清除率,發現F33酵母菌的DPPH·的清除率較高,X16與R-HST無顯著性差異,KD的清除率較低,這與本研究結果稍有不同,可能是發酵條件不同造成的。

2.3 不同菌種冬瓜酒的感官評定

11個菌種發酵所得冬瓜酒的感官評定綜合得分結果見圖4。

圖4 不同菌種發酵冬瓜酒的感官得分Fig.4 Sensory evaluation of wax gourd wines fermented by different yeasts

由圖4可知,感官評價得分較高的是:BV818、KD、F44、F45、R-HST,綜合得分分別為:90、88、87、87、87。這5個酵母發酵所得的冬瓜酒色澤淡黃、澄清透明、有光澤和特有的冬瓜香氣,酒體酸甜更協調、醇厚,產品口感良好。F33、F15、FX10 3個酵母的綜合得分較低,無冬瓜的清香且有異味,稍有苦味。很多研究者在篩選果酒專用商業菌種時都以感官評價作為評判依據之一,應靜等[31]研究了不同酵母菌株對甘蔗酒風味的影響,發現H7Y7菌株發酵的甘蔗酒評分最高,而KD菌株發酵的甘蔗酒評分較低,所得的甘蔗酒味較雜,口感較差。鄭嬌等[32]在研究三種酵母菌(BV818、ICV254和CY3079)對海紅果酒的品質影響時發現ICV254酵母的感官評分最高,BV818酵母較低。但在本研究中,BV818、KD酵母在冬瓜酒中的表現良好,感官評分較高。

2.4 指標相關性分析

3 結論