藍(lán)莓籽瓜果酒釀造工藝優(yōu)化及其抗氧化功能研究

王鶴霖

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江大慶 163319)

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藍(lán)莓籽瓜果酒釀造工藝優(yōu)化及其抗氧化功能研究

王鶴霖

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江大慶 163319)

本實驗選取藍(lán)莓、籽瓜為原料制備果酒,分別對酵母接種量、藍(lán)莓籽瓜比、固形物含量進行單因素實驗,并以酒精度為指標(biāo),確定果酒的最佳工藝參數(shù)。選取羥基自由基、抗超氧自由基、總抗氧化三種試劑盒分別進行果酒清除自由基能力、清除超氧自由基、總抗氧化能力的測定,并利用Folin-Ciocalteu法進行總酚含量的測定。確定果酒的最佳工藝參數(shù):調(diào)至固形物含量為200 g/L、酵母接種量添加量為0.3 g/L、藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比為55∶45,該果酒的酒精度為11.63%±0.04%。發(fā)酵過程中,藍(lán)莓籽瓜果酒具有很強的抗氧化能力,隨著發(fā)酵時間的延長,其抗氧化活性較穩(wěn)定?？钩踝杂苫⒁种屏u基自由基、總抗氧化能力與總酚含量呈正相關(guān),皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.916、0.976、0.922,抑制羥自由基能力與總酚含量關(guān)系最為密切。

藍(lán)莓,籽瓜,果酒,抗氧化,總酚

籽瓜含有豐富的維生素、胡蘿卜素和多種氨基酸以及鈣、磷、鐵等微量元素,目前,只取其籽,加工為炒制食品,93%的瓤、皮被廢棄,造成了資源的浪費[1]。前期工作研究發(fā)現(xiàn),籽瓜瓜瓤中的色素具有很強的穩(wěn)定性、抗氧化活性及還原能力[2]。皮和瓤的粗提物對癌細(xì)胞的增殖具有一定抑制作用[3]。藍(lán)莓中含有多酚類活性成分,使藍(lán)莓具有很強的抗氧化性,能夠促進視紅素再合成、改善糖尿病并發(fā)癥、抗炎癥、增強心臟功能、抗心血管疾病、抗衰老、抗癌及抗突變等多種生理活性功能[4-8]。人體內(nèi)的自由基為配對電子、極不穩(wěn)定的電子,易造成機體衰老,引起多種疾病。水果中含有的類黃酮、酚類物質(zhì)能顯著清除自由基[9],水果攝入量與疾病發(fā)病率呈負(fù)相關(guān)[10]。因此,本文根據(jù)籽瓜生物活性功能,將籽瓜瓤加入藍(lán)莓果酒的釀造中,研究其釀造工藝及其抗氧化功能。本文通過實驗確定藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵工藝,并對發(fā)酵過程中總酚及其總抗氧化活性進行檢測,為今后果酒發(fā)酵及籽瓜應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

表1 不同酵母接種量對藍(lán)莓籽瓜果酒品質(zhì)的影響

Table 1 The effect of yeast inoculation quantity on characteristic of blueberry and seed melon wine

酵母用量(g/L)酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒風(fēng)味01147555渾濁，有沉淀，酒香怡人，藍(lán)莓籽瓜香味淡薄02156851酒體透明，顏色為紅色，有些許沉淀藍(lán)莓籽瓜香氣良好03162150透明，顏色呈紅色，有濃郁的藍(lán)莓籽瓜香氣，香味綿長協(xié)調(diào)04165650透明，顏色呈紅色，無沉淀，藍(lán)莓籽瓜香氣良好悅?cè)?/p>

表2 固形物含量對藍(lán)莓籽瓜果酒品質(zhì)的影響

Table 2 The effect of soluble solids content on characteristic of blueberry and seed melon wine

原料中固形物含量(g/L)酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒風(fēng)味160118460透明，紅色，無沉淀物180123160透明，顏色為暗紅色，無沉淀出現(xiàn)，酒香純正200134261清澈透明，顏色呈深紅色，無沉淀，酒香濃厚，藍(lán)莓籽瓜香氣良好220147565透明，顏色為深紅色，有少量沉淀，酒香純正

焦亞硫酸鉀、果膠酶、白糖、沒食子酸、福林酚(Folin-Ciocalteu) 分析純試劑;總抗氧化(T-AOC)試劑盒、羥自由基試劑盒、超氧自由基試劑盒 南京建成工程研究所;藍(lán)莓、籽瓜 內(nèi)蒙古通遼市科爾沁農(nóng)戶。

UV-1100紫外-可見分光光度儀 上海美諾達(dá)儀器有限公司;RE-3000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海圣科儀器設(shè)備有限公司;F2 pH計 梅特勒-托利多公司;WTY手持糖度儀 北京鑫潤科諾儀器儀表有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點

工藝流程:原料選擇→果汁制取、調(diào)配→接種→前發(fā)酵→后發(fā)酵→陳釀→過濾、澄清→灌裝、滅菌

操作要點:選擇固形物含量>11%籽瓜,將榨好的籽瓜、藍(lán)莓過濾獲得果汁,100 ℃滅菌8～10 s,籽瓜汁、藍(lán)莓汁和水按1∶1∶4配制酵母活化液,36 ℃水浴15 min,接種。24 ℃發(fā)酵4 d,測定固形物含量為2%～3%前發(fā)酵結(jié)束,過濾至無菌密閉容器中,20 ℃發(fā)酵15 d。15 ℃陳釀1個月,去酒腳。靜置一段時間,過濾、澄清得到金黃色的澄清果酒,分裝玻璃瓶中密封,70 ℃滅菌30 min,冷卻后低溫貯存。

1.2.2 藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵條件的單因素實驗設(shè)計 單因素實驗內(nèi)容分別為:接種量為0.3%、藍(lán)莓與籽瓜質(zhì)量百分比50∶50,添加不同蔗糖調(diào)至果汁固形物含量160、180、200、220 g/L;接種量為0.3%,果汁固形物含量200 g/L,藍(lán)莓與籽瓜質(zhì)量百分比60∶40、55∶45、50∶50、45∶55;果汁固形物含量200 g/L,藍(lán)莓與籽瓜質(zhì)量百分比50∶50,接種量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,發(fā)酵后比較酒精度[11]、原酒風(fēng)味、SSC。

1.2.3 響應(yīng)面實驗設(shè)計 在單因素分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用三因素三水平的Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計方法[12],選擇接種量、藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比、固形物含量三個因素進行響應(yīng)面實驗,以酒精度為響應(yīng)值進行優(yōu)化,所有實驗均重復(fù)3次。

1.2.4 藍(lán)莓籽瓜酒抗氧化活性測定 分別利用羥基自由基、抗超氧自由基、總抗氧化三種試劑盒進行清除自由基能力、抗超氧能力、總抗氧化能力的測定,具體方法按照試劑盒使用說明書進行操作。

1.2.5 指標(biāo)測定及數(shù)據(jù)處理 酒精度的測定:參照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中密度瓶法;總酚含量的測定(以沒食子酸計):采用Folin-Ciocalteu法[13];原酒風(fēng)味測定:參照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中感官檢查與評定;可溶性固形物含量:利用手持糖度儀。所有實驗重復(fù)三次,數(shù)據(jù)結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓籽瓜酒發(fā)酵工藝的單因素實驗結(jié)果

2.1.1 不同接種量對藍(lán)莓籽瓜酒品質(zhì)的影響 表1為不同接種量對果酒酒精度、酒中固形物含量、產(chǎn)品風(fēng)味的影響。酵母接種量過大時,發(fā)酵速度較快,口感、色澤較差。當(dāng)酵母接種量較少,發(fā)酵時間長、乙醇產(chǎn)生較少,易污染。由表1可知,接種量為0.1～0.4 g/L,隨著接種量的增加,酒精度升高,但當(dāng)接種量為0.4 g/L時,酒精度變化值較小。因此,接種量為0.3 g/L時酒精度較適合。果酒中固形物含量在接種量為0.1 g/L時,固形物含量為5.5%,隨著接種量繼續(xù)增加,固形物含量變化不大。接種量低于0.3 g/L時,獲得原酒有沉淀、氣味淡薄,接種量0.3、0.4 g/L時獲得原酒風(fēng)味較好,綜上,確定接種量為0.3 g/L。

2.1.2 固形物含量對藍(lán)莓籽瓜酒品質(zhì)的影響 表2為原料中固形物含量對果酒酒精度、果酒中固形物含量、果酒風(fēng)味影響。制備果酒常選用蔗糖調(diào)節(jié)固形物含量,蔗糖不僅能夠提高酒精度,而且還能改善酒的口感。蔗糖添加量越多,酒精度數(shù)越高。由表2可以看出,隨著原料中固形物含量的增加,酒精度逐漸升高,當(dāng)原料中固形物含量為220 g/L時,營養(yǎng)物質(zhì)未被充分利用，出現(xiàn)少量沉淀[14],影響原酒風(fēng)味。因此,確定原料中固形物含量為200 g/L。

2.1.3 不同藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比對藍(lán)莓籽瓜酒品質(zhì)的影響 表3為不同藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比對果酒酒精度、果酒中固形物含量、原酒風(fēng)味的影響。

表3 不同藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比對藍(lán)莓籽瓜果酒品質(zhì)的影響

Table 3 Effect of blueberry to seeding watermelon ration on characteristic of blueberry and seed melon wine

藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒風(fēng)味60∶40132151稍有沉淀，藍(lán)莓籽瓜香氣淡薄，無異味，酒體單薄，缺乏味道，有酸澀味55∶45132450透明，顏色為暗紅色，無沉淀，藍(lán)莓籽瓜香氣良好、酒香怡人50∶50133251清透見底，呈紅色，無沉淀物，藍(lán)莓籽瓜香氣良好45∶55134150酒體透明，呈紅色，有些許沉淀，口感良好，無不良口味酒體細(xì)膩

由表3可以看出,酒精度、果酒中固形物含量變化較小,說明藍(lán)莓、籽瓜不同配比對果酒酒精度、酒中固形物影響不大,當(dāng)藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比為55∶45時,原酒風(fēng)味較好,藍(lán)莓添加量越大,籽瓜香味淡薄。繼續(xù)增加籽瓜含量,口感、色澤變差,選擇藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比55∶45較好。

護理部人員或護士長定期訪談患者及患者家屬，問其關(guān)于護理人員的疾病護理、心理護理、人文關(guān)懷等的情況，讓其說出自己的真實想法、對自己責(zé)任護士工作及態(tài)度的滿意度、自己對醫(yī)院環(huán)境、制度、管理的意見。這種形式從護理人員角度可以讓其提高警惕，對工作負(fù)責(zé)，實時對患者進行人文關(guān)懷和心理疏導(dǎo)，訪談結(jié)果也可作為其評優(yōu)評先的一項指標(biāo)；從患者角度可以讓其得到重視感，了解到護理人員對其的付出，增進患者對護士的信任感，促進和諧護患關(guān)系；從醫(yī)院的角度，通過訪談的結(jié)果可以知道需要改進的方面，建立健全科學(xué)合理的管理制度，不斷提高醫(yī)院的水平。

2.2 藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵條件的響應(yīng)面優(yōu)化實驗

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計及結(jié)果 根據(jù)Box-Behnken的中心組合實驗設(shè)計原理,在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,進行響應(yīng)面分析實驗,實驗設(shè)計與實驗結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面設(shè)計與實驗結(jié)果

Table 4 Experimental design and results of response surface design

實驗號因素A接種量(g/L)B原料中固形物含量(g/L)C藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比Y酒精度(%)1-1(02)-1(180)-1(50∶50)55121(04)-1-19213-11(220)-1892411-18535-1-11(60∶40)82161-119507-11181281119139-15250(200)0(55∶45)65110152500901110(03)-15250912120152509511300-152585414001525902150001111160001132170001113180001121190001054200001161

對表4響應(yīng)面優(yōu)化實驗結(jié)果進行多元非線性回歸分析,得到接種量(A)、原料中固形物含量(B)和藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比(C)對藍(lán)莓籽瓜果酒酒精度的影響，利用Design Expert 7.0軟件對表數(shù)據(jù)進行整理分析,確立回歸模型如下:Y(%)=11.06+0.75A+0.23B+0.27C-0.54AB-0.11AC-0.41BC-1.31A2-0.66B2-0.88C2

2.2.2 因素間交互作用分析 圖1、圖2為接種量、原料中固形物含量、藍(lán)莓籽瓜比兩兩之間的交互作用對藍(lán)莓籽瓜果酒酒精度的影響。在響應(yīng)面圖中,藍(lán)莓籽瓜果酒酒精度在實驗范圍內(nèi)均有最高點,因此,在實驗范圍內(nèi)可確定最佳藍(lán)莓籽瓜果酒的最佳工藝參數(shù)。

圖1 酵母接種量和固形物含量的交互作用對藍(lán)莓籽瓜果酒酒精度影響的響應(yīng)面Fig.1 Response surface showing the interactive effects of yeast inoculation quantity and soluble solids content on alcohol content of blueberry and seed melon wine

圖2 固形物和藍(lán)莓籽瓜比的交互作用對藍(lán)莓籽瓜果酒酒精度影響的響應(yīng)面與等高線圖Fig.2 Response surface showing the interactive effects of soluble solids content and blueberry to seeding watermelon ration on alcohol content of blueberry and seeding watermelon wine

表5 方差分析表

Table 5 Analysis of variance for the regression model

方差來源平方和自由度均方F值p值顯著性模型44099491459<00001??A7151715213000010??B065106519301950C095109528201239AB231123168800254?AC010101003005950BC136113640500418?A21849118495507<00001B247514751414<00007C283318332481<00006殘差33610034失擬項269505440200764純誤差0675013總和474519模型決定系數(shù)R2=09292 校正決定系數(shù)R2Adj=08655

注:*p<0.05,表示差異顯著;**p<0.01,表示差異極顯著。2.2.3 回歸模型的驗證實驗 經(jīng)軟件Design Expert 7.0優(yōu)化,分析得到實驗的最佳工藝參數(shù):原料中固形物含量為200 g/L、酵母接種量添加量為0.3 g/L、藍(lán)莓籽瓜質(zhì)量百分比為55∶45。按照工藝參數(shù)進行3次重復(fù)性驗證實驗,測得藍(lán)莓籽瓜果酒的酒精度為11.63%±0.04%,與理論預(yù)測值11.68%相近,說明該模型能很好的預(yù)測藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵條件與酒精度的關(guān)系。

2.3 藍(lán)莓籽瓜果酒抗氧化功能及總酚含量測定

通過實驗確定了藍(lán)莓籽瓜果酒的最佳工藝參數(shù),根據(jù)最佳工藝參數(shù)制備藍(lán)莓果酒,測定果酒中總酚含量、清除羥基自由基、超氧自由基及總抗氧化活性測定,隨著發(fā)酵時間延長,果酒抗氧化活性的變化及與總酚含量的相關(guān)性。

圖3 發(fā)酵過程中藍(lán)莓籽瓜果酒總酚含量變化趨勢圖Fig.3 Changes of total phenol during blueberry seeding watermelon wine alcohol fermentation

2.3.2 藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵過程中抗氧化活性測定

2.3.2.1 藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵過程中抑制羥自由基能力測定 圖4為藍(lán)莓籽瓜原料在發(fā)酵過程中對羥自由基的抑制作用變化趨勢圖。在人體內(nèi)羥基自由基的含量較大,能殺死紅細(xì)胞,降解DNA、細(xì)胞膜和多糖化合物。由圖4可知,發(fā)酵初期清除羥自由基能力為125.7 U/mL,發(fā)酵2 d降為108.7 U/mL,4 d為98.2 U/mL,主發(fā)酵結(jié)束后測定其抑制羥自由能力為94.5 U/mL,經(jīng)方差分析,發(fā)酵期間隨著發(fā)酵時間的延長抑制羥自由基能力差異不顯著(p>0.05)。隨著發(fā)酵時間延長,抑制羥自由基能力呈下降趨勢,而藍(lán)莓、籽瓜中的色素等抗氧化物質(zhì)隨著發(fā)酵時間延長,發(fā)生褐變、穩(wěn)定性下降,降低了清除羥自由基能力。

圖4 發(fā)酵過程中藍(lán)莓籽瓜果酒抑制羥自由基能力變化趨勢圖Fig.4 Variations of hydroxyl free radical inhibition in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.2.2 藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵過程中抗超氧陰離子自由基能力測定 圖5為藍(lán)莓籽瓜原漿在發(fā)酵過程中清除超氧自由基能力變化圖,由圖5可知,隨著發(fā)酵時間延長,抗超氧陰離子自由基能力差異顯著(p<0.05),未發(fā)酵測定果漿抑制超氧自由基能力為99.75 U/L,發(fā)酵2 d后測定為62.45 U/L,發(fā)酵4 d 43.21 U/L,發(fā)酵第6 d時,抑制超氧自由基能力上升,隨之下降。發(fā)酵過程中抗氧化物質(zhì)沉淀,分布不均勻?qū)е聹y定結(jié)果值偏高。繼續(xù)發(fā)酵,抗超氧自由基趨于平穩(wěn)。發(fā)酵過程中,酵母利用果汁中的營養(yǎng)成分,如蛋白類,被利用水解,形成小肽類物質(zhì),具有抗氧化能力,協(xié)助抗氧化作用[15-16]。

圖5 發(fā)酵過程中藍(lán)莓籽瓜果酒抗超氧陰離子自由基變化趨勢圖Fig.5 Variations of superoxide free radical inhibition in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.2.3 藍(lán)莓籽瓜果酒發(fā)酵過程中總抗氧化能力測定 圖6為藍(lán)莓籽瓜果酒隨著發(fā)酵時間延長,總抗氧化能力變化趨勢圖,如圖6所示,隨著發(fā)酵時間延長,總抗氧化能力呈下降趨勢,當(dāng)發(fā)酵20 d后總抗氧化能力趨于平緩。測定原漿中總抗氧化活性為82.1%,發(fā)酵2 d后測定為71.5%,主發(fā)酵結(jié)束后測定原酒中總抗氧化能力為52.3%,之后趨于平穩(wěn)。發(fā)酵時間延長會使多酚氧化酶失活,降低果汁的抗氧化活性。

圖6 發(fā)酵過程中藍(lán)莓籽瓜酒總抗氧化能力(T-AOC)能力變化趨勢圖Fig.6 Variations of T-AOC in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.3 抗氧化活性與總酚相關(guān)性 圖7為抗氧化與總酚含量關(guān)系圖,由圖7可知,抗超氧自由基、清除羥基自由基、總抗氧化能力與總酚含量呈線性?？钩踝杂苫芰εc總酚含量的皮爾遜系數(shù)為0.916,抑制羥自由基能力與總酚含量的皮爾遜系數(shù)為0.976,總抗氧化能力與皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.922。總酚含量與抑制羥基自由基能力的相關(guān)性大于其與抗超氧自由基、總抗氧化能力的相關(guān)性。說明總酚含量的變化趨勢與清除羥基自由基能力更接近。

圖7 不同抗氧化活性與總酚含量的關(guān)系圖Fig.7 Correlation of antioxidant and total phenolics of blueberry seeding watermelon wine

3 結(jié)論

經(jīng)過實驗確定果酒的最佳工藝參數(shù):酵母接種量為0.3 g/L、果汁中SSC為200 g/L,藍(lán)莓籽瓜比為55∶45,測得藍(lán)莓籽瓜果酒的酒精度為11.63%±0.04%。發(fā)酵過程中,藍(lán)莓籽瓜酒具有很強的抗氧化能力,隨著發(fā)酵時間的延長,其抗氧化活性較穩(wěn)定。抗超氧自由基、抑制羥基自由基、總抗氧化能力與總酚含量呈正相關(guān),皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.916、0.976、0.922,抑制羥自由基能力與總酚含量關(guān)系最為密切。

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Research of process optimization and antioxidant activities of blueberry and seed melon wine

WANG He-lin

(Hei Long Jiang Ba Yi Agricultural University,Food Science,Daqing 163319,China)

Thewatermelonseedandblueberrywereselectedastherawmaterialstobrewfruitjuice,inoculationquantity,blueberry-watermelonseedratio,solublesolidscontentwereinvestigatedbysinglefactorexperiment,theoptimaltechnologicalparametersweredeterminedwithalcoholasindicator.Theantioxidantandtotalphenolweretestedbytestkits.Inconclusion,theoptimaltechnologicalparametersweredeterminedasfollows:solublesolidcontent200g/L,blueberryandseedmelonration55∶45(w/w),yeastinoculationquantity0.3g/L,andthealcoholiccouldreach11.63%±0.04%.Thefruitjuicehasverystrongantioxidantabilityincourseoffermentation.Theantioxidantabilityhadgoodstabilityastheincreasingtime.Therewassignificantlypositivecorrelationbetweentotalphenolandantioxidantion.Relativecoefficientofsuperoxideradical，hydroxylradicalscavengingactivitiesandtotalantioxidantwere0.916,0.976,0.922,separately.Hydroxylradicalscavengingactivitieswerecloselyrelatedtototalphenol.

blueberry;watermelonseed;wine;antioxidant;totalphenol

2016-03-21

王鶴霖(1983-)，女，碩士研究生，實驗師，農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏,E-mail:wanghelin@byau.edu.cn。

TS201.2

B

1002-0306(2016)19-0232-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.037