三種甘薯發(fā)酵酒抗氧化特性研究

吳發(fā)萍，鄒光友，張文學(xué)

三種甘薯發(fā)酵酒抗氧化特性研究

吳發(fā)萍1，鄒光友2，張文學(xué)3，4

（1.濱州醫(yī)學(xué)院 葡萄酒學(xué)院，山東 煙臺 260000；2.四川光友薯業(yè)有限公司，四川 綿陽 621000；3.四川大學(xué)輕紡與食品學(xué)院，四川 成都 610065；4.四川大學(xué)錦江學(xué)院白酒學(xué)院，四川 眉山 620860）

通過測定渝紫263、紫薯王以及豫薯王三種甘薯發(fā)酵酒中理化指標(biāo)和酚類物質(zhì)含量，以及對鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力，研究了3種甘薯發(fā)酵酒的抗氧化特性。結(jié)果顯示，三種甘薯發(fā)酵酒總酚含量分別為247.5 mg/L、200.5 mg/L、63.5 mg/L，渝紫263發(fā)酵酒和紫薯王發(fā)酵酒的各項酚類物質(zhì)含量及鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力均明顯高于豫薯王發(fā)酵酒，且三種甘薯發(fā)酵酒的羥基自由基清除均明顯高于對照組VC。表明三種甘薯發(fā)酵酒均具有較強的抗氧化特性。

甘薯；發(fā)酵酒；酚類物質(zhì)；抗氧化能力

甘薯營養(yǎng)價值較高，富含淀粉、可溶性糖、蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸，廣泛應(yīng)用于食品加工，其中紫薯屬于甘薯的一個特殊品種類型，除了具有普通甘薯的成分和功能外，還富含花青素和硒元素，近年來甘薯在食品、醫(yī)藥、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)逐漸成為甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點［1-6］。日本較早利用不同品種的甘薯開發(fā)發(fā)酵酒，目前甘薯酒在日本已經(jīng)投入生產(chǎn)，產(chǎn)品十分暢銷［7-9］。目前，國內(nèi)對甘薯蒸餾酒的開發(fā)利用較多，對甘薯發(fā)酵酒的開發(fā)及其抗氧化特性研究較少［10-11］。

前期利用保存的黃曲霉（Aspergillus flavus）QJ與釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）LⅠ8優(yōu)良菌種資源和中日釀酒技術(shù)優(yōu)勢，對日本液態(tài)釀造紫薯清酒工藝與中國傳統(tǒng)黃酒固態(tài)釀制工藝進行技術(shù)交叉融合，構(gòu)建了新型的甘薯發(fā)酵酒釀造工藝，并研究了不同品種甘薯發(fā)酵酒的釀酒特性差異［12］。本試驗在此研究基礎(chǔ)上，選取具有高淀粉含量的紫薯王、渝紫263和豫薯王三種甘薯品種為研究對象，其中豫薯王為紅薯品種，以丁羥基茴香醚（butyl hydroxy anisol，BHA）和維生素C（vitamin C，VC）為對照，以總酚、花青素、總黃酮、總黃烷醇含量以及鐵離子還原力、清除DPPH自由基能力、清除羥基自由基能力為評價標(biāo)準(zhǔn)，評價3種甘薯發(fā)酵酒的酚類物質(zhì)含量和抗氧化能力，旨在為揭示不同品種間甘薯發(fā)酵酒抗氧化特性差異的研究提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

紫薯王（淀粉含量26.96%）、渝紫263（淀粉含量27.31%）和豫薯王（淀粉含量23.91%）：四川光友薯業(yè)有限公司。

黃曲霉（Aspergillusflavus）QJ、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）LⅠ8：四川大學(xué)食品生態(tài)工程與生物技術(shù)研究室。

1，2-二苯基-2-三硝基苯肼（1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、沒食子酸、兒茶素、蘆?。ň鶠樯V純）：梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醇、無水醋酸鈉、氯化鉀、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸、氯化鐵、碳酸鈉、水楊酸等（均為分析純）：成都長城化工有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

HW.SY1-D3S智能恒溫型水浴鍋：北京東方精瑞科技發(fā)展有限公司；HWS-250恒溫恒濕培養(yǎng)箱：寧波江南儀器廠；SHY-2A水浴恒溫振蕩器：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；HZ-90B手持糖度折光儀：廣州華智儀器儀表有限公司；PHS-3C型酸度計：上海康儀儀器有限公司；DHG-92435-Ⅲ電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海新苗醫(yī)療器械制作有限公司；0-100度三支組酒精計：河北省武強縣第一儀器廠；TU-1901型雙光束紫外分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3實驗方法

1.3.1甘薯發(fā)酵酒工藝流程

米曲制備：參考文獻［13］。

前培養(yǎng)：將少量米曲與無菌水按1.0∶1.2（g∶mL）的比例加入到發(fā)酵瓶中，接種2%的釀酒酒母LⅠ8，混合均勻，置于28℃恒溫培養(yǎng)室中培養(yǎng)2～3 d。

糖化發(fā)酵：測定不同甘薯的淀粉和水分含量，并通過物料衡算計算發(fā)酵罐中甘薯與水的添加量。甘薯經(jīng)蒸煮至薯芯熟透后放入無菌室冷卻至30℃左右，向發(fā)酵罐中以分批、逐次擴大投料的方式加入甘薯、曲和水。分批投料時間間隔為1 d，發(fā)酵溫度為20～25℃，發(fā)酵用水pH值為5.0。

發(fā)酵結(jié)束：發(fā)酵過程中，每天測其產(chǎn)氣量，直至產(chǎn)氣量變化不大，發(fā)酵醪殘淀含量≤2%時發(fā)酵結(jié)束。低溫澄清至酒醅完全下沉，發(fā)酵罐中出現(xiàn)分層現(xiàn)象時，進行分離過濾、殺菌等工序處理。所制得原酒放入4℃冷庫內(nèi)中低溫貯藏。

1.3.2甘薯發(fā)酵酒常規(guī)理化分析

按照國標(biāo)GB/T 13662—2008《黃酒》［14］中的要求對甘薯發(fā)酵酒的酒精度、總糖、總酸、氨基酸態(tài)氮、非糖固形物的含量和pH進行測定。

1.3.3甘薯發(fā)酵酒酚類物質(zhì)含量的測定

（1）總酚含量的測定

采用Folin-Ciocalteu試劑法進行測定［15］，以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)物繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=0.001x+0.010 5，相關(guān)系數(shù)R2=0.995 8，取10倍稀釋酒樣1 mL按同樣的方法測其吸光度值，并根據(jù)回歸方程計算甘薯發(fā)酵酒中總酚含量。

（2）花青素含量的測定

按照參考文獻［16］利用pH示差法測定甘薯發(fā)酵酒中花青素含量。

（3）總黃酮含量的測定

采用PEINADO J等［17］的方法，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)物繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=0.0018x+0.0037，相關(guān)系數(shù)R2=0.998 3，取10倍稀釋酒樣1 mL按同樣的方法測其吸光度值，并根據(jù)回歸方程計算甘薯發(fā)酵酒中總黃酮含量。

（4）總黃烷醇含量的測定

參照MENG J F等［18］方法，以兒茶素為標(biāo)準(zhǔn)物繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出兒茶素標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：y=0.0077x+0.0138，R2=0.999 5，取10倍稀釋酒樣1 mL按同樣的方法測其吸光度值，并根據(jù)回歸方程計算甘薯發(fā)酵酒中總黃烷醇含量。

1.3.4甘薯發(fā)酵酒抗氧化能力分析［19-21］

（1）鐵離子還原能力的測定

取5支干凈的試管，分別加入10倍稀釋酒樣50 μL、100 μL、150 μL、200 μL、250 μL和蒸餾水950 μL、900 μL、850 μL、800 μL、750 μL，再向各試管中加入pH 6.6的磷酸緩沖液2.5 mL、1%鐵氰化鉀溶液2.5 mL，混勻，置于50℃水浴鍋中恒溫反應(yīng)20 min，加入10%三氯乙酸溶液1 mL終止反應(yīng)，3 000 r/min離心10 min，取離心液2.5 mL與0.1%的FeCl3溶液1 mL混勻，在波長700 nm處測其吸光度值。吸光度值越高，酒樣的鐵離子還原能力越強。用質(zhì)量濃度為100 μg/mL的BHA做陽性對照。

（2）DPPH自由基清除能力測定

配制0.1mmol/LDPPH自由基醇溶液。取5支干凈的試管，編號1、2、3、4、5，并依次加入10倍稀釋酒樣50μL、100μL、150 μL、200 μL、250 μL和蒸餾水950 μL、900 μL、850 μL、800 μL、750 μL?；靹?，分別加入蒸餾水1 mL和DPPH自由基溶液2 mL。室溫靜置30 min后，于波長517 nm處測定混合液的吸光度值。記為Ai。同時，用無水乙醇代替上述的DPPH自由基溶液測定酒樣顏色的干擾值，即吸光度值，記為Aj。另取一干凈試管，添加2 mL蒸餾水、2 mL DPPH自由基溶液，混勻，平衡30 min后，測定波長517 nm處的吸光度值，并計為Ac。用質(zhì)量濃度為100 μg/mL的BHA做陽性對照，按以下公式計算酒樣的DPPH自由基清除率：

（3）羥基自由基清除能力測定

配制0.02 mol/L的FeSO4、0.15%雙氧水和8 mmol/L的水楊酸溶液，其中水楊酸溶液用無水乙醇配制。分別取950 μL、900 μL、850 μL、800 μL、750 μL蒸餾水于5支干凈的試管中，各試管再分別加入3 mL蒸餾水、100 μL FeSO4溶液和45 μL雙氧水溶液，混勻，使其生成羥基自由基，向各試管中依次加入50 μL、100 μL、150 μL、200 μL、250 μL的10倍稀釋酒樣，混勻后再各加入水楊酸溶液1 mL，置于37℃水浴中恒溫30 min，測定終反應(yīng)液在波長510 nm處的吸光度值，記為A樣。另取一干凈試管，依次加入4 mL蒸餾水、100 μL FeSO4溶液、45 μL雙氧水溶液，振蕩混勻后，加入1mL水楊酸溶液，37℃恒溫30min，記錄該混合液在波長510 nm處的吸光度值，記為A0。以蒸餾水代替FeSO4溶液、雙氧水溶液和水楊酸溶液測定紫薯酒本身顏色的干擾值，即吸光度值，記為A1。用質(zhì)量濃度為100 μg/mL的VC做陽性對照，酒樣羥基自由基清除率的計算公式如下：

2　結(jié)果與分析

2.1 3種甘薯發(fā)酵酒的理化性質(zhì)

表1　三種甘薯發(fā)酵酒的理化指標(biāo)Table 1 Physiochemical indexes in three kinds of fermented sweet potato wine

由表1可知，通過衡算物料淀粉含量確定甘薯與水添加比例所釀造的3種甘薯發(fā)酵酒的酒精度相差不大，豫薯王發(fā)酵酒含有的氨基酸態(tài)氮最高，但非糖固形物含量最低。渝紫263發(fā)酵酒和紫薯王發(fā)酵酒酒體呈紫紅色，豫薯王發(fā)酵酒酒體呈淡黃色。3種甘薯發(fā)酵酒的各項理化指標(biāo)均達到GB/T 13662—2008《黃酒》中優(yōu)級干型非稻米黃酒的理化要求。

2.2 3種甘薯發(fā)酵酒的酚類物質(zhì)含量的測定

圖1　三種甘薯發(fā)酵酒的酚類物質(zhì)含量比較Fig.1 Comparison of polyphenol contents in three kinds of fermented sweet potato wine

由圖1可知，紫薯王、渝紫263和豫薯王3種甘薯發(fā)酵酒的總酚含量分別是200.5 mg/L、247.5 mg/L和63.5mg/L；花青素含量分別是291.24 mg/L、290.09 mg/L、0；總黃酮含量分別是31.83 mg/L、34.61 mg/L和1.27 mg/L；總黃烷醇含量分別是50.61mg/L、47.14mg/L和20.30mg/L。紫薯王和渝紫263兩個紫薯品種發(fā)酵酒的各項酚類含量均顯著高于紅薯品種豫薯王發(fā)酵酒。經(jīng)測定，豫薯王發(fā)酵酒不含花青素，但含有極少量的黃酮類物質(zhì)。兩個紫薯品種發(fā)酵酒的花青素含量無顯著差異，渝紫263發(fā)酵酒的總酚和黃酮類物質(zhì)略高于紫薯王發(fā)酵酒，而黃烷醇類物質(zhì)的含量略低于紫薯王發(fā)酵酒。可見，不同品種的甘薯發(fā)酵酒的酚類物質(zhì)含量和種類是不同的。

2.3 3種甘薯發(fā)酵酒的抗氧化能力比較

2.3.1鐵離子還原能力的比較

圖2　三種甘薯發(fā)酵酒的鐵離子還原能力比較Fig.2 Comparison of ferric ion reducing antioxidant power of three kinds of fermented sweet potato wine

由圖2可知，渝紫263發(fā)酵酒和紫薯王發(fā)酵酒表現(xiàn)出了較強的鐵離子還原能力，發(fā)酵酒用量越大，鐵離子還原能力越強。當(dāng)用量為50 μL和100 μL時，渝紫263發(fā)酵酒的鐵離子還原能力稍高于BHA；當(dāng)用量＞150 μL時，渝紫263發(fā)酵酒的鐵離子還原能力明顯高于BHA；當(dāng)用量＜200 μL時，紫薯王發(fā)酵酒的鐵離子還原能力都低于BHA；當(dāng)用量為250μL時，紫薯王發(fā)酵酒的鐵離子還原能力稍高于BHA。豫薯王發(fā)酵酒對鐵離子還原能力隨著用量的增加變化不大，且明顯低于其他2種甘薯發(fā)酵酒和BHA的鐵離子還原能力。對鐵離子還原能力大小順序為渝紫263＞BHA＞紫薯王＞豫薯王。

2.3.2 DPPH自由基清除率的比較

圖3　三種甘薯發(fā)酵酒的DPPH自由基清除率比較Fig.3 Comparison of DPPH free radical scavenging rate of three kinds of fermented sweet potato wine

由圖3可知，與陽性對照BHA相比，紫薯王發(fā)酵酒和渝紫263發(fā)酵酒具有明顯的DPPH自由基清除能力，且DPPH自由基清除率隨著發(fā)酵酒用量的增加變化不大。當(dāng)發(fā)酵酒用量≤150 μL時，紫薯王發(fā)酵酒的DPPH自由基清除率略高于渝紫263發(fā)酵酒，當(dāng)用量＞150 μL時，紫薯王發(fā)酵酒與渝紫263發(fā)酵酒的DPPH自由基清除率相差不大。當(dāng)發(fā)酵酒用量為50 μL時，豫薯王發(fā)酵酒的DPPH自由基清除率僅為34.4%，紫薯王發(fā)酵酒、渝紫263發(fā)酵酒和陽性對照組100 μg/mL BHA溶液的清除率均＞78%。隨著豫薯王發(fā)酵酒用量的增大，其DPPH自由基清除率迅速上升，當(dāng)發(fā)酵酒用量為250 μL時，豫薯王發(fā)酵酒的DPPH自由基清除率稍高于陽性對照組100 μg/mL BHA溶液，達86.8%，但始終低于紫薯王發(fā)酵酒和渝紫263發(fā)酵酒。

2.3.3羥基自由基清除率的比較

圖4　三種甘薯發(fā)酵酒的羥基自由基清除率比較Fig.4 Comparison of hydroxyl free radical scavenging rate in three kinds of fermented sweet potato wine

由圖4可知，隨著發(fā)酵酒用量的增加，3種甘薯發(fā)酵酒對羥基自由基的清除率也逐漸增大。渝紫263發(fā)酵酒和豫薯王發(fā)酵酒的羥基自由基清除率及上升趨勢無顯著差異，紫薯王發(fā)酵酒的羥基自由基清除率低于上述二者。在發(fā)酵酒用量為250 mL時，3種甘薯發(fā)酵酒的羥基自由基清除率達到50%以上，比同體積100 μg/mL的VC清除率大。結(jié)果說明3種甘薯發(fā)酵酒具有一定的羥基自由基清除能力。

3　結(jié)論

本研究比較分析了3種甘薯發(fā)酵酒中的總酚、花青素、總黃烷醇和總黃酮含量，以及對鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力。結(jié)果表明，紫薯王發(fā)酵酒和渝紫263發(fā)酵酒的各項酚類物質(zhì)含量均明顯高于豫薯王發(fā)酵酒，總酚含量分別為200.5mg/L、247.5mg/L、63.5 mg/L，花青素含量分別是291.24 mg/L、290.09 mg/L、0，總黃酮含量分別是31.83 mg/L、34.61 mg/L、1.27 mg/L，總黃烷醇含量分別是50.61 mg/L、47.14 mg/L、20.30 mg/L。紫薯王發(fā)酵酒和渝紫263發(fā)酵酒所具有的鐵離子還原力和DPPH自由基清除能力也明顯強于豫薯王發(fā)酵酒。3種甘薯發(fā)酵酒羥基自由基清除能力都顯著高于陽性對照VC的清除能力。結(jié)果表明，3種甘薯發(fā)酵酒均具有較強的抗氧化特性，且酚類物質(zhì)含量和抗氧化特性存在一定的差異。不同甘薯發(fā)酵酒抗氧化性質(zhì)存在差異，有必要進一步對甘薯發(fā)酵酒中抗氧化物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)進行深入的探討。

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Antioxidant activities of three kinds of fermented sweet potato wine

WU Faping1，ZOU Guangyou2，ZHANG Wenxue3，4
（1.College of Viticulture&Enology，Binzhou Medical University，Yantai 260000，China；2.Sichuan Guangyou Sweet Potato and Food Products Co.，Ltd.，Mianyang 643000，China；3.College of Light Industry&Textile&Food Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China；4.School of Liquor-Making Engineering，Sichuan University Jinjiang College，Meishan 620860，China）

By the determination of the physicochemical indexes，phenolic compounds content ferric ion reducing antioxidant power，DPPH free radical scavenging activity and hydroxyl radical scavenging activity of the wines，the antioxidant activities of three kinds of fermented sweet potato（including Yuzi 263，Zishuwang and Yushuwang）wines were researched.Results indicated that the total phenols contents in the wines were 247.5 mg/L，200.5 mg/L and 63.5 mg/L，respectively.The phenolic compounds，ferric ion reducing antioxidant power，DPPH free radical scavenging activity of Yuzi 263 wine and Zishuwang fermented wine were significantly higher than that of Yushuwang fermented wine.And the hydroxyl radical scavenging activity of the wines was significantly higher than that of VC.Results indicated that all wines had a strong antioxidant activity.

sweet potato；fermented wine；phenolic compounds；antioxidant activity

TS262

0254-5071（2016）07-0113-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.07.024

2016-03-02

四川統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展科技行動專項（2009NZ0077-006）

吳發(fā)萍（1989-），女，實驗師，碩士，主要從事釀酒微生物研究工作。