超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)對(duì)獼猴桃果酒品質(zhì)的影響

劉丹丹，李昕沂，羅晶晶，王啟會(huì)，羅靜，王海燕

(湖北文理學(xué)院 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院,鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北 襄陽(yáng),441053)

獼猴桃原產(chǎn)地在我國(guó)的長(zhǎng)江上游，別名奇異果，其口味酸甜，質(zhì)地柔軟，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。獼猴桃因富含VC、黃酮類、亞油酸、多酚類等生物活性物質(zhì)，具有強(qiáng)抗氧化性[1]、防癌抗癌性[2]以及防衰老等藥理作用[3]。但是獼猴桃易腐爛、不易貯存，而使用單一的加工方式將獼猴桃制作成蜜餞和果醬等仍不足以解決獼猴桃過(guò)剩的問(wèn)題[4]。除去以上2種加工方式，還可將獼猴桃制作成果酒。張?chǎng)蔚萚5]以獼猴桃為原料，對(duì)獼猴桃果酒進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)酒精發(fā)酵釀制，形成一種具有怡人香氣、口感獨(dú)特、富含營(yíng)養(yǎng)的獼猴桃果酒[6-7]。為了增加獼猴桃果酒的口感，改善酒體色澤，減少獼猴桃本身存在的缺陷氣味，對(duì)獼猴桃果酒的均質(zhì)是必不可少的。超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)是一種非熱加工技術(shù)，用于減小液體物料中的顆粒粒徑等[8]。液體物料在微射流這種特殊形式的超高壓均質(zhì)下被分成2股或多股細(xì)流，然后進(jìn)行Y型垂直撞擊，最后產(chǎn)生巨大的壓力降，經(jīng)分流、強(qiáng)烈撞擊、振蕩、瞬間釋放壓力等動(dòng)力作用對(duì)液體物料產(chǎn)生較好的超細(xì)化效果[8-9]。釀造果酒過(guò)程中，超高壓微射流不僅能減少雜菌的污染[10-11]，還能更好的保存果酒原有的風(fēng)味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分。超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)可改善果汁和藥汁的品質(zhì)和質(zhì)量，如趙光遠(yuǎn)等[8]在石榴汁、劉夢(mèng)培等[12]在鐵棍山藥汁上的應(yīng)用。本研究對(duì)5種超高壓微射流壓力0、30、60、90、120 MPa處理下的獼猴桃果酒樣品的品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以期為選擇超高壓微射流技術(shù)處理獼猴桃果酒提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

獼猴桃、白砂糖，市售；95%(體積分?jǐn)?shù))乙醇溶液、偏重亞硫酸鉀、碳酸鈉，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；檸檬酸，河南千志商貿(mào)有限公司；高活性葡萄酒果酒干酵母，安琪酵母股份有限公司；果膠酶(50 000 U/g)，和氏壁生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Ah-2010超高壓微射流均質(zhì)機(jī)，安拓思納米技術(shù)(蘇州)有限公司；YP5002電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司；W2S糖度儀，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；SA402B電子舌，配備6個(gè)測(cè)試傳感器(CA0、C00、AE1、CT0、AAE、GL1)及2個(gè)參比電極，日本Insent公司；UltraScan PRO色度儀，美國(guó)HunterLab公司；HSS 32電子鼻，德國(guó)AIRSENSE公司；CR21 N高速冷凍離心機(jī)，日本經(jīng)營(yíng)電子電氣公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 獼猴桃果酒的制備

工藝流程：將蒸餾水清洗過(guò)的野生獼猴桃?guī)て扑橛诎l(fā)酵桶中，添加偏重亞硫酸鉀(0.1 g/L)；用少量水溶解0.08 g/L果膠酶，加入發(fā)酵桶中；用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值至3.5～4.0，調(diào)整糖度為22 °Bx；接種酵母；分裝，每罐裝600 mL；控制發(fā)酵(22 ℃，7 d)；酒渣分離；成分調(diào)整；后發(fā)酵(18 ℃，15～20 d)；陳釀；澄清；過(guò)濾；離心(8 000 r/min，10 min，4 ℃)；紫外燈對(duì)樣品瓶殺菌15 min；裝瓶。收集處理后的樣品放于4 ℃冰箱中，備用[13]。

1.3.2 超高壓微射流技術(shù)處理

利用超高壓微射流均質(zhì)機(jī)，在不同均質(zhì)壓力0、30、60、90、120 MPa條件下，處理釀造完成的獼猴桃果酒各1次，每個(gè)壓力下處理500 mL樣品，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次[12]。

1.4 指標(biāo)及測(cè)定方法

1.4.1 色度

取不同壓力處理下的獼猴桃果酒樣品，用色度儀測(cè)定其色度。色度學(xué)中顏色空間包含L*、a*、b*等[14]，其用來(lái)計(jì)算一般物體的色差。

1.4.2 電子鼻

準(zhǔn)確量取每種壓力下的獼猴桃果酒樣品15 mL于50 mL的電子鼻樣品瓶中，并封口，測(cè)樣前需在室溫放置10 min，用電子鼻探頭頂空插入樣品瓶中進(jìn)行測(cè)樣[15]。電子鼻的10個(gè)金屬傳感器分別對(duì)不同壓力處理下的獼猴桃果酒中的不同敏感物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，取49、50、51 s 3個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的平均響應(yīng)值作為測(cè)定數(shù)據(jù)[16]。

1.4.3 電子舌

電子舌傳感器的活化：分別加入200 μL內(nèi)部液(飽和氯化銀+3.3 mmol/L KCl)于各個(gè)測(cè)定傳感器中，并置于基準(zhǔn)液(30 mmol/L KCl+0.3 mmol/L酒石酸)中，將其活化24 h備用。將內(nèi)部液加入2個(gè)參比電極中，使內(nèi)部液與液面距離玻璃管頂部的直距大約為5 mm，之后將參比電極置于3.3 mmol/L KCl溶液中活化24 h備用[17-18]。在不同壓力處理下的獼猴桃果酒樣品中分別準(zhǔn)確量取30 mL，用蒸餾水稀釋至90 mL，混勻。將稀釋后的溶液取80 mL分裝于電子舌樣品杯中待測(cè)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用聚類分析、主成分分析(principal component analysis，PCA)和顯著性分析對(duì)5種不同超高壓微射流壓力下的獼猴桃果酒的色度、風(fēng)味和滋味物質(zhì)進(jìn)行分析。采用Origin 2017軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒色度的影響

獼猴桃呈現(xiàn)綠色主要是由于花色苷，均質(zhì)壓力越大，粒徑越小，超高壓壓力到達(dá)一定高度時(shí)，花色苷基本達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，若增加壓力會(huì)釋放出其他雜質(zhì)[19]。超高壓微射流均質(zhì)能導(dǎo)致獼猴桃果酒樣品間出現(xiàn)色澤上的差異，不同均質(zhì)壓力對(duì)獼猴桃果酒樣品色澤的品質(zhì)有著不同影響，如表1所示。

表1 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒色度的影響Table 1 Effect of different pressure on chromaticity of kiwifruit wine

由表1可知，與對(duì)照組相比，60、90 MPa處理的試樣L*值(明暗度)明顯下降。60、90 MPa處理的試樣a*值(紅綠色)與對(duì)照組相比明顯升高(P<0.05)。在60、90 MPa均質(zhì)壓力下，果酒整體較暗較紅[9]。隨著均質(zhì)壓力增大，樣品色度b*值(黃藍(lán)色)與對(duì)照組相比均有明顯差異(P<0.05)，樣品顏色越來(lái)越黃。總色差ΔE隨均質(zhì)壓力的增加，試樣組色差越來(lái)越大，但在120 MPa下，色差下降明顯，這可能是因?yàn)榫|(zhì)壓力增大，溫度升高，細(xì)胞的破碎程度增大，導(dǎo)致花色苷的溶出[19-20]。

2.2 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒氣味的影響

使用電子鼻技術(shù)對(duì)不同超高壓微射流均質(zhì)壓力下的獼猴桃果酒樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表2所示。

表2 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒氣味的影響Table 2 Effect of different pressure on the odor of kiwifruit wine

由表2可得，傳感器W1C(對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏)、W3C(對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏)、W1S(對(duì)甲烷類靈敏)在經(jīng)過(guò)不同均質(zhì)壓力處理后沒(méi)有明顯差異，保留了獼猴桃果酒原有的芳香氣味，但甲烷類物質(zhì)并未除去。與對(duì)照組相比，5個(gè)氣味傳感器W6S(對(duì)氫氣有選擇性)、W1W(對(duì)有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)靈敏)、W2S(對(duì)乙醇靈敏)、W2W(對(duì)有機(jī)硫化物靈敏)、W3S(對(duì)烷烴類物質(zhì)靈敏)的響應(yīng)值偏低，表明超高壓微射流處理減少了這些缺陷型氣味物質(zhì)的含量。由上述可知，超高壓微射流處理能夠在保留獼猴桃果酒原有香氣的同時(shí)有效地減少W6S、W1W、W2S、W2W、W3S這些缺陷型氣味的含量。

2.3 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒滋味的影響

通過(guò)使用SA402B電子舌系統(tǒng)對(duì)不同均質(zhì)壓力處理的獼猴桃果酒進(jìn)行數(shù)字化評(píng)價(jià)，電子舌對(duì)獼猴桃果酒雷達(dá)分析如圖1所示。

圖1 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒滋味的影響Fig.1 The influence of different treatment pressure on the taste of kiwifruit wine

如圖1不同處理壓力下傳感器酸味、苦味、澀味、咸味、豐味(鮮的回味)、后味A(澀的回味)、后味B(苦的回味)、鮮味對(duì)獼猴桃果酒響應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度所示，最大壓力120 MPa處理的獼猴桃果酒鮮味顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，其余7種滋味指標(biāo)數(shù)值均無(wú)顯著差異。

2.4 不同處理壓力對(duì)獼猴桃果酒的主成分分析

2.4.1 不同處理壓力獼猴桃果酒因子載荷圖

不同處理壓力下的獼猴桃果酒中PC1、PC2構(gòu)成的因子載荷圖如圖2所示。

圖2 不同壓力處理的獼猴桃果酒因子載荷圖Fig.2 Factor loading diagrams of kiwifruit wine with different pressure

與主成分有著密切相關(guān)的主要原變量可以通過(guò)因子載荷圖來(lái)確定[21]，由圖2可知，PC1由W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S等7種氣味指標(biāo)，色度指標(biāo)a*、b*、L*以及3種滋味指標(biāo)酸味、咸味、后味B構(gòu)成，其方差貢獻(xiàn)率為47.26%。PC2是由鮮味、苦味、豐味、澀味、后味A等5種滋味指標(biāo)以及3種氣味指標(biāo)W1C、W3C、W5C構(gòu)成，其方差貢獻(xiàn)率為24.50%。

2.4.2 不同處理壓力獼猴桃果酒因子得分圖

獼猴桃果酒滋味品質(zhì)的PC1和PC2因子得分圖如圖3所示。

圖3 不同壓力處理的獼猴桃果酒因子得分圖Fig.3 Factor score map of kiwifruit wine with different pressure

如圖3所示，將不同壓力下均質(zhì)獼猴桃果酒的PC1和PC2作為X軸和Y軸，在二維坐標(biāo)系內(nèi)繪制主成分因子散點(diǎn)圖。隸屬于對(duì)照組的獼猴桃果酒樣品集中在第一象限，90和120 MPa均質(zhì)壓力下的獼猴桃果酒樣品集中在第二象限，30和60 MPa均質(zhì)壓力下的獼猴桃果酒樣品則集中在X軸下方。均質(zhì)過(guò)的獼猴桃果酒組呈現(xiàn)明顯的聚類趨勢(shì)，表明超高壓微射流均質(zhì)過(guò)程對(duì)獼猴桃果酒品質(zhì)有明顯影響。結(jié)合圖2的因子載荷圖來(lái)看，超高壓均質(zhì)處理的獼猴桃果酒色度指標(biāo)b*值上升，使酒體更金黃，色度指標(biāo)a*值均質(zhì)壓力在60和90 MPa下時(shí)數(shù)值增加，酒體顏色偏紅。傳感器W6S、W1W、W2S、W2W、W3S這些缺陷型氣味指標(biāo)響應(yīng)值呈下降趨勢(shì)。120 MPa均質(zhì)壓力下獼猴桃果酒的鮮味指標(biāo)數(shù)值增加，酒體鮮味增加。

2.5 不同處理壓力下獼猴桃果酒的聚類分析

結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)，其中聚類分析可結(jié)合一批樣品的性質(zhì)親疏進(jìn)行分類[22]。不同超高壓微射流均質(zhì)壓力的獼猴桃果酒聚類分析結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同壓力處理的獼猴桃果酒聚類圖Fig.4 Cluster diagram of kiwifruit wine different pressure

在平均距離為35時(shí)，獼猴桃果酒樣品被分為2個(gè)聚類，一類為經(jīng)超高壓微射流處理過(guò)的獼猴桃果酒樣品，另一類是未經(jīng)超高壓微射流處理過(guò)的獼猴桃果酒樣品。聚類結(jié)果表明，經(jīng)超高壓微射流處理的獼猴桃果酒樣品之間層次關(guān)系明顯，隨著壓力的增加依次相關(guān)聯(lián)，不同聚類之間的獼猴桃果酒品質(zhì)存在明顯差異(P<0.05)。超高壓微射流處理對(duì)獼猴桃果酒的品質(zhì)有著顯著影響，能提高酒體色澤，增加獼猴桃果酒鮮味，降低缺陷型氣味的含量。

3 結(jié)論

超高壓微射流技術(shù)是一種非熱加工技術(shù)。使用超高壓微射流處理獼猴桃果酒，對(duì)其品質(zhì)有著顯著的影響。研究發(fā)現(xiàn)，獼猴桃果酒在超高壓微射流處理下能夠提高b*值，酒體顏色偏金黃，60和90 MPa均質(zhì)壓力下的獼猴桃果酒色度指標(biāo)a*值增加，使得酒體顏色偏紅；從風(fēng)味上講，獼猴桃果酒經(jīng)超高壓均質(zhì)可以有效減少缺陷型氣味；從滋味上講，120 MPa均質(zhì)壓力下的獼猴桃果酒鮮味增加。綜上所述，超高壓微射流均質(zhì)可改善獼猴桃果酒的品質(zhì)。