不同品種荔枝啤酒的理化性質及其抗氧化性評價

苗儼龍,龔詩媚,張子希,蕭奕童,王凱,趙雷,胡卓炎

(華南農業(yè)大學 食品學院,廣東 廣州,510642)

荔枝(LitchichinensisSonn.)是無患子科荔枝屬的果實,果肉風味獨特,營養(yǎng)豐富,含有豐富的糖類、氨基酸、維生素、有機酸等,具有抗氧化、降血脂、降血糖,抗腫瘤、護肝、免疫調節(jié)等功效。被譽為“中華之珍果”[1-2]。荔枝起源于中國,種質資源豐富,約有200多個荔枝品種,其中產量排名前5名的主栽品種有“黒葉”、“懷枝”、“妃子笑”、“桂味”、“白糖罌”等[3-4]。廣東作為中國最重要的荔枝產區(qū),種植面積和產量均占全國的50%以上,對廣東農業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用。荔枝成熟期集中,不耐貯藏,亟待加工以緩解鮮銷壓力。目前荔枝加工產品種類少,仍以荔枝干,荔枝罐頭,荔枝汁為主[5]。因此,研發(fā)多元化荔枝加工產品有利于荔枝產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

近幾年全球啤酒市場“工坊啤酒”呈顯著增長的趨勢[6],其中水果啤酒是近年流行的啤酒產品之一,其兼具啤酒特有的清爽口感和水果的香甜味道,可滿足消費者不同的感官需求和消費體驗。同時,果蔬等原料中含有的天然生物活性物質,可以減少酒精對人體機體的氧化和毒性作用,改善啤酒品質指標,防止微生物污染等[7]。

近年已有研究者探討了在啤酒釀造工藝中添加枸杞[8]、山茱萸[9]、榲桲[10]等對成品啤酒品質的影響。關于添加荔枝對啤酒品質的影響國內外尚未見報道。本研究以5個荔枝品種為原料,采用下面發(fā)酵技術釀造荔枝啤酒,考察不同品種荔枝對啤酒釀造的基本指標、抗氧化活性、有機酸和感官評分的影響,為荔枝啤酒的開發(fā)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝：品種為“黒葉”,“妃子笑”、“井岡紅糯”、“白糖罌”、“懷枝”,成熟后均采于廣東產區(qū)果園,鮮果于-18 ℃下凍藏備用。

大麥芽、啤酒花、啤酒酵母S-23,北京超級麥芽公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2-聯(lián)氮-雙-3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸(ABTS)、三吡啶三吖嗪(TPTZ)、Trolox(水溶性VE)、福林酚(分析純)、沒食子酸,上海麥克林生化科技有限公司；檸檬酸、乙酸、琥珀酸、乳酸標準品(色譜純),美國Sigma-Aldrich公司；甲醇、三氯化鐵、過硫酸鉀、冰乙酸、無水醋酸鈉、碳酸鈉等均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

數(shù)字式折射儀,日本ATAGO公司；TUV-2600紫外可見分光光度計,日本島津公司；LRH-50CL培養(yǎng)箱,上海一恒科學儀器有限公司；DMA 4500啤酒分析儀,奧地利Anton Paar公司；自動糖化儀,新西蘭Imake Ltd公司；1260 Infinity高效液相色譜儀,美國Agilent Technologies公司；TGL-20M離心機,湖南湘儀公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋,國華電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 荔枝啤酒制作流程

荔枝果漿制備：凍藏荔枝解凍至0～5 ℃左右,在低溫下去皮去核,果肉經(jīng)破碎打漿后即用。

荔枝啤酒制作工藝參考DUCRUET等[8]和KAWA-RYGIELSKA等[9]的方法,并略作修改。

5 kg麥芽粉碎,加入17.5 kg 糖化用水,料水比1∶3.5(g∶mL),分步糖化：52 ℃ 30 min,66 ℃ 60 min,然后升溫至76 ℃ 10 min,終止糖化,加入15 L洗糟用水洗糟,獲得的麥汁煮沸30 min(煮沸期間按0.4 g/L添加酒花,煮沸第10 min添加苦型啤酒花,煮沸第25 min添加香型啤酒花,質量比1∶1),迅速冷卻至25 ℃,調節(jié)麥汁濃度為10°P,按15%(體積分數(shù))投料荔枝漿,接種酵母0.6 g/L(酵母提前在25 ℃無菌水中活化30 min),主發(fā)酵12 ℃至糖度連續(xù)48 h無變化,然后升溫至18 ℃,還原雙乙酰至含量≤0.10 mg/L,分離發(fā)酵液,按6 g/L 計算葡萄糖加入量,混勻,再裝入250 mL 棕色啤酒瓶,12 ℃進行瓶內二次發(fā)酵14 d后,于4 ℃ 貯藏。設不投料荔枝漿的處理為對照組,其他工藝參數(shù)均相同。主發(fā)酵在2 L的玻璃發(fā)酵罐中進行,每組樣品重復3次。

1.3.2 荔枝啤酒基本理化性質測定

樣品預處理：超聲15 min 除氣,4 ℃,10 625×g離心10 min,備用。啤酒發(fā)酵度、酒精度、殘?zhí)橇烤捎冒矕|帕DMA 4500啤酒分析儀測定。啤酒泡持性、總酸、苦度、色度、雙乙酰按照GB 4928—2008《啤酒分析方法》測定。

1.3.3 荔枝啤酒總酚含量測定

總酚測定采用Folin-Ciocalteu[11]法,以沒食子酸為標準品。0.05 mL啤酒樣品加入0.5 mL福林酚溶液,混合反應3 min,加入1 mL 20% Na2CO3溶液,定容至10 mL,反應1 h后在765 nm處測定吸光值,其結果根據(jù)標準曲線,以每升啤酒中所含沒食子酸的質量表示(mg/L)。

1.3.4 荔枝啤酒抗氧化活性測定

DPPH自由基清除能力和ABTS陽離子自由基清除能力參照ZHAO等[13]的方法,以Trolox為標準物,樣品的DPPH自由基清除能力和ABTS陽離子自由基清除能力以每升啤酒中所含相當于水溶性維生素E的量表示(mmol/L)。

FRAP還原能力參照KAWA-RYGIELSKA等[9]的方法,以Trolox為標準物,并略作修改。0.1 mL啤酒樣品,加入3.5 mL FRAP工作液(300 mmol/L pH 3.6的醋酸鈉緩沖溶液,10 mmol/L TPTZ溶液。20 mmol/L FeCl3溶液,按照10∶1∶1的體積比混合,于37 ℃?zhèn)溆?,充分搖勻,以甲醇代替樣品為空白調零,在波長593 nm下測定吸光度,按照標準曲線計算樣品鐵還原能力,以每升啤酒中所含相當于水溶性維生素E的量表示(mmol/L)。

1.3.5 荔枝啤酒羰基化合物測定

羰基化合物(TBA值)參考李琦等[12]的方法。5 mL預處理后的酒樣加入含33%硫代巴比妥酸的50%乙酸溶液,充分混勻,于60 ℃水浴 60 min,迅速冷卻,同時取5 mL樣品,加入2 mL蒸餾水作為空白,樣品在530 nm下的吸光度值表示樣品老化物或老化前驅物的含量。

1.3.6 荔枝啤酒有機酸測定

參照向陽[14]的方法,并略作修改。樣品預處理：2 mL啤酒樣品,濾紙過濾除氣,12 750×g離心,取上清液稀釋2.5倍,經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后待測。色譜條件：ZORBAX SB C18(4.6 mm×250 mm,5 μm)；流動相：20 mmol/L Na2PO4溶液,pH 2.7,進樣體積10 μL,流速1 mL/min,柱溫30 ℃；紫外檢測器波長為210 nm。

1.3.7 荔枝啤酒感官評價

由10名經(jīng)過培訓的具有食品專業(yè)背景的人員組成感官評價小組,以外觀、泡沫、香氣、口味為評價因素。感官評分標準如表1所示。

表1 荔枝啤酒感官評分標準

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Origin 2017軟件和SPSS Statistics 19.0 軟件對實驗數(shù)據(jù)進行整理作圖和統(tǒng)計學分析,各組數(shù)據(jù)表示為平均值±標準差。組間均值比較使用單因素方差分析(One-way ANOVA),差異性檢驗使用Duncan’s法,P<0.05表示差異具有顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同品種荔枝對啤酒理化性質的影響

添加不同荔枝品種對啤酒發(fā)酵性質的影響如表2所示。結果表明:添加“黒葉”荔枝釀造的啤酒發(fā)酵度最高；對照組殘?zhí)呛孔罡撸惶砑印板有Α崩笾︶勗斓钠【凭凭茸罡摺！包\葉”荔枝與“妃子笑”荔枝啤酒發(fā)酵特性相似。荔枝的添加可使成品啤酒酒精度增大,殘?zhí)呛拷档汀UCRUET等[8]和MARTNEZ等[15]研究發(fā)現(xiàn),釀造過程添加枸杞和柿子會提高酒精度,并隨著添加量的增加而增加；同時酒精度也受不同階段添加水果和水果添加形式的影響。

表2 不同品種荔枝對啤酒發(fā)酵特性的影響

不同品種荔枝釀造的啤酒理化性質如表3所示,結果表明,添加荔枝釀造的啤酒會降低成品啤酒的pH和泡持性。

表3 不同品種荔枝對啤酒基本理化性質的影響

5個品種荔枝啤酒中,添加“妃子笑”荔枝啤酒的泡持時間較長；添加“黒葉”荔枝釀造的啤酒苦度最低,為9.92 IBU(international bitterness unit),比對照組低3.03個IBU。KAWA-RYGIELSKA等[9]研究發(fā)現(xiàn),在啤酒釀造過程添加山茱萸可以降低啤酒苦度,這與本研究結果一致。不同荔枝釀造的啤酒色度在12.90～13.74 EBC-U(European brewery convention unit),均低于對照組；總酸含量在2.25～2.90 mg/100 mL,“白糖罌”荔枝釀造的啤酒總酸含量最低。

啤酒的苦度和色度是啤酒質量的重要指標,前者主要來源于酒花,少部分來源于氨基酸、多酚等成分；后者與所用麥芽、酒花以及糖化步驟有關[16]。不同荔枝對成品啤酒品質造成的差異可能是因為荔枝本身呈白色,不含苦味物質,其次是荔枝中含有的糖類,氨基酸,多酚等物質在發(fā)酵階段發(fā)生反應,如發(fā)酵期間隨pH下降,多酚-蛋白質復合物析出等。不同荔枝對泡沫持久性的影響較大,加入荔枝釀造的成品啤酒泡持性減弱的原因可能是因為荔枝的投料造成麥汁中泡持蛋白含量的減少[17]。同時,荔枝本身所含蛋白質、多糖、多肽等物質,這類物質具有促進泡沫生成和穩(wěn)定泡沫性能的作用,這些物質是否對成品啤酒泡沫起到作用以及加入荔枝對酵母分泌蛋白酶A的影響還需進一步探究。

2.2 不同品種荔枝對啤酒抗氧化性的影響

不同荔枝品種對啤酒的總酚含量的影響,結果如圖1所示。結果表明,不同荔枝品種啤酒的總酚含量低于對照組。其中添加“妃子笑”荔枝釀造的啤酒總酚含量較高,為375.79 mg/L,與對照組相比相差27.66 mg/L。

圖1 不同品種荔枝釀造啤酒的總酚含量

不同荔枝品種對啤酒抗氧化性的影響如表4所示,結果表明,添加“黑葉”、“妃子笑”、“井崗紅糯”和“白糖罌”荔枝釀造的啤酒其DPPH自由基清除能力和FRAP還原能力均高于對照組。“白糖罌”荔枝釀造的啤酒DPPH自由基清除能力最強,達2.23 mmol/L,其次是添加“妃子笑”荔枝釀造的啤酒,達2.15 mmol/L。FRAP還原能力最高的是添加“妃子笑”荔枝的啤酒。從表4還可以觀察到,添加荔枝釀造的啤酒其ABTS陽離子自由基清除能力均低于對照組。

表4 不同品種荔枝對啤酒抗氧化活性和TBA值的影響

不同荔枝品種釀造的啤酒的抗氧化性與總酚含量之間并不表現(xiàn)出相同的變化趨勢。這也許與荔枝果汁中還含有其他的抗氧化性物質有關,如荔枝果肉含有抗氧化活性的多糖類[18],富含γ-氨基丁酸(GABA)[19],有研究指出辣木葉GABA提取物對DPPH自由基、羥自由基以及ABTS陽離子自由基清除能力較強,呈劑量依賴性[19]。荔枝中的GABA對啤酒抗氧化活性是否有影響還亟需進一步研究。

啤酒中的酚類物質主要來源于麥芽和酒花,是影響啤酒色度、風味、口感和膠體穩(wěn)定性的重要指標,一方面具有預防心血管病等健康特性,另一方面作為抗氧化劑,具有延長啤酒貨架期,防止氧化降解導致的風味劣變等作用[20-21]。在啤酒中加入荔枝原料,可以豐富成品啤酒中的活性成分種類,改善啤酒的品質和功能活性。荔枝中含有的酚類物質主要為原花青素和黃酮類物質,具有較高的抗氧化活性,且抗氧化能力與總酚含量呈正相關,“妃子笑”荔枝是酚類物質含量和抗氧化活性最高的品種[18]。ZHAO等[12]研究發(fā)現(xiàn)市面上34種商業(yè)啤酒的總酚含量為152.01～339.12 mg/L。添加“妃子笑”釀造的啤酒總酚含量顯著高于這市面上34種商業(yè)啤酒總酚含量。

由表4結果還知,不同荔枝品種對成品啤酒的風味穩(wěn)定性具有顯著影響,“妃子笑”荔枝釀造的啤酒TBA值最低,其次是“懷枝”。TBA值能夠評價啤酒風味老化代表性化合物-羰基化合物,預測啤酒風味穩(wěn)定性[22]。TBA值越低,表明啤酒體系穩(wěn)定性越好；與對照組相比,加入荔枝可以顯著降低TBA值,這表明,加入荔枝可以增加啤酒的穩(wěn)定性。

2.3 不同品種荔枝啤酒有機酸的差異

有機酸是決定啤酒質量非常重要的因素,主要來源于麥芽和酵母代謝,對啤酒的口感和風味影響較大。乙酸、琥珀酸、乳酸、檸檬酸是影響啤酒緩沖體系的主要酸味物質,不同品種荔枝釀造的成品啤酒有機酸含量如圖2所示,“妃子笑”荔枝釀造的啤酒中4種有機酸總量最高,達1 259.33 mg/L；“井岡紅糯”荔枝釀造的啤酒最低,達981.83 mg/L；其他3種荔枝成品啤酒含量在1 077.02～1 091.48 mg/L,無顯著差異；各成品啤酒中均是琥珀酸含量最高,“黒葉”、“妃子笑”、“白糖罌”和“懷枝”荔枝的啤酒中檸檬酸其次,而“井崗紅糯”中乳酸其次。除“井崗紅糯“組外,與對照組相比,添加荔枝會使乳酸和檸檬酸含量降低,琥珀酸和乙酸含量增高。啤酒有機酸的種類及含量受麥汁濃度,酵母菌種及接種量影響最大。添加荔枝可能影響了酵母三羧酸循環(huán),在無氧發(fā)酵階段,三羥酸循環(huán)中斷,還原支路琥珀酸不斷積累[23]。

圖2 不同品種荔枝啤酒中4種主要有機酸含量

2.4 不同品種荔枝啤酒的感官評價

從外觀、泡沫、香氣、口味4個方面對成品啤酒進行評價,如圖3所示,外觀方面差異不明顯(P>0.05)；泡沫評價方面,“妃子笑”和“白糖罌”荔枝組得分較高,分別為18和17.8分；香氣評價方面,“妃子笑”荔枝組香氣得分最高,為20.1分,顯著高于對照組(P<0.05),其次是“白糖罌”組18.8分,“黒葉”荔枝和“井崗紅糯”荔枝組差異不大,最低為對照組16.5分；在口味評價方面,不同荔枝品種釀造的啤酒具有顯著差異(P<0.05),“白糖罌”荔枝組得分最高,達29.6分,其次是“妃子笑”,為27.2分,最低為對照組20分。從感官得分總分來看,添加不同品種荔枝釀造的啤酒與對照組相比均具有顯著差異(P<0.05)；“白糖罌”荔枝和“妃子笑”荔枝組得分差異不大,分別為78.7和78.1分；“黒葉”荔枝和“井崗紅糯”荔枝組得分差異不大,分別為71.3和70.2分；最低是對照組為64.5分。可見“妃子笑”荔枝為最佳釀造啤酒品種,其次是“白糖罌”荔枝。

圖3 不同品種荔枝啤酒感官評價剖析圖

3 結論

探究在傳統(tǒng)啤酒釀造工藝中添加“黒葉”、“妃子笑”、“井岡紅糯”、“白糖罌”和“懷枝”5個品種荔枝對啤酒的發(fā)酵特性、理化特性、總酚含量、抗氧化性、有機酸含量和感官評價指標的影響。結果表明,加入荔枝釀造啤酒可以明顯改善啤酒品質。“妃子笑”荔枝釀造的啤酒總酚含量最高,抗氧化性較強,有機酸含量豐富,感官評分最高。成品啤酒純正協(xié)調,殺口力強,泡沫細膩,具有特征荔枝風味。研究結果為荔枝加工產業(yè)的發(fā)展提供了新的方向與應用前景,為后續(xù)工業(yè)化生產和下一步研究提供了理論和實踐依據(jù)。添加荔枝對啤酒多酚種類,酵母代謝,貯存穩(wěn)定性和功能特性的影響亟需進一步研究。