紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料的研制及其風(fēng)味物質(zhì)分析

劉明宇

陳李敏1

王思丹1WANG Si-dan1

鄧維琴1

劉書亮1,2

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品加工與安全研究所，四川 雅安 625014)

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紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料的研制及其風(fēng)味物質(zhì)分析

劉明宇1

陳李敏1

王思丹1WANGSi-dan1

鄧維琴1

劉書亮1,2

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品加工與安全研究所，四川 雅安 625014)

以紫薯和苦蕎為主要原料，研制一種紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料，并分析其風(fēng)味組成。將紫薯和苦蕎分別粉碎、調(diào)漿、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵制得紫薯醋和苦蕎醋，通過單因素和正交試驗(yàn)確定紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料的最優(yōu)配方：紫薯醋原液4 mL、苦蕎醋原液4 mL、蔗糖4 g、果葡糖漿4 g，加水定容至100 mL；該條件下制備的醋飲料具有紫薯和苦蕎特有醋香味、色澤紅亮、酸甜可口。HPLC和GC—MS分析結(jié)果表明，紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料共檢出乙酸、檸檬酸、琥珀酸、乳酸等7種有機(jī)酸，苯乙醇、苯甲醛、乙酸苯乙酯等14種揮發(fā)性成分。

紫薯；苦蕎；醋飲料；風(fēng)味物質(zhì)

紫薯(LpomoesbatatsL.)不僅具有普通甘薯的營養(yǎng)成分，還富含天然花青素[1]、活性微量元素硒[2]等，具有清除自由基、通便、防癌、抗癌、抗衰老、抗突變、改善肝功能、降血壓、防動(dòng)脈硬化的保健功能[3-4]。紫薯可鮮食，也可加工成休閑食品[5]、紫薯酸奶[6]、紫薯牛奶[7]等食品?？嗍w(FagopyrumtataricumL.)營養(yǎng)豐富，含有多種生物活性物質(zhì)如黃酮、糖醇、D-手性肌醇、花青素等[8]，具有抗氧化、抗衰老、抗疲勞、清除自由基、抑制腫瘤，降低血糖、血脂和膽固醇，保護(hù)心血管的作用[9-10]?？嗍w除被用作傳統(tǒng)食品外，還被加工成各種功能性食品，如黑苦蕎醋軟膠囊[11]、苦蕎保健面包[12]、苦蕎營養(yǎng)保健粉[13]、苦蕎酒、苦蕎醋、苦蕎酸奶等[14]。

醋飲料不僅在口感、營養(yǎng)、風(fēng)味方面優(yōu)于傳統(tǒng)食醋，還具有一定的保健功能[15-16]。近年研發(fā)的醋飲料有蘋果醋飲料[17]、姜醋飲料[18]、楊梅果醋飲料[19]、無花果果醋飲料[20]、蜂蜜醋飲料[21]、菠蘿皮渣醋酸發(fā)酵飲料[22]等。目前雖有關(guān)于紫薯醋[23]和苦蕎醋[24]研制及功能性的相關(guān)報(bào)道[25-26]，但尚未見紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料及其風(fēng)味物質(zhì)分析的報(bào)道。本試驗(yàn)擬以紫薯和苦蕎為原料，開發(fā)一種紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料，旨在為其工業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料及主要儀器

1.1.1 原料

苦蕎、紫薯、蔗糖、果葡糖漿：市售；

α-淀粉酶：酶活≥3 700 U/g，北京奧博星生物科技有限公司；

β-淀粉酶：酶活≥105U/g，北京奧博星生物科技有限公司。

1.1.2 菌種

啤酒酵母Y1、巴氏醋桿菌C9-4：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院食品微生物室。

1.1.3 主要儀器設(shè)備

液相色譜儀：LC-10A2010C HT型，配可變波長紫外檢測器(UV)，LC-solution1.1色譜工作站，日本島津公司；

GC—MS：Agilent-7890A-5975C型，美國Agilent公司；

超純水系統(tǒng)：Milli-Q Biocel型，美國Millipore公司；

立式自動(dòng)壓力蒸氣滅菌鍋：GI54DWS型，廈門致微儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

(1) 原料的預(yù)處理：紫薯洗凈、去皮、切塊、烘干后用粉碎機(jī)粉碎；苦蕎用粉碎機(jī)粉碎。

(2) 調(diào)漿：用酸水解法先分別測定紫薯和苦蕎的淀粉含量，以總淀粉含量為13%的比例加水進(jìn)行調(diào)漿。

(3) 液化、糖化：將調(diào)漿樣品置于30 ℃恒溫水浴中，加入占主料0.2%的CaCl2，升溫至50 ℃時(shí)加入占主料質(zhì)量0.25% 的α-淀粉酶，攪拌均勻，50 ℃恒溫水浴2.5 h；升溫至90 ℃保持15 min，再升溫至100 ℃煮沸10 min使淀粉充分液化，以碘液測試為淺黃色作為液化終點(diǎn)；冷卻至60～65 ℃，按初始淀粉質(zhì)量加入糖化酶制劑(每1 g淀粉加入100 μg糖化酶制劑)，恒溫糖化1.5 h。

(4) 過濾：用4層無菌紗布對(duì)糖化液進(jìn)行過濾，濾液用于酒精發(fā)酵。

(5) 酒精發(fā)酵：將過濾后的糖化液轉(zhuǎn)移至酒精發(fā)酵瓶中，按每100 mL接種10 mL酵母菌種子液，進(jìn)行酒精發(fā)酵，于25 ℃恒溫發(fā)酵，每天取樣測定發(fā)酵液的酒精度，酒精含量不再增加時(shí)，停止酒精發(fā)酵。

(6) 醋酸發(fā)酵：將酒精發(fā)酵完全的酒醪液進(jìn)行過濾并轉(zhuǎn)入發(fā)酵瓶中，裝液量為發(fā)酵瓶容積的70%。按每100 mL醪液接種10 mL醋酸菌種子液，用4層無菌紗布封口，35 ℃、120 r/min振蕩培養(yǎng)。每天測定發(fā)酵液的總酸含量，以總酸含量不再增加時(shí)為發(fā)酵終點(diǎn)。

(7) 陳釀：將醋酸發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液進(jìn)行煎醋、靜置、過濾，得到澄清醋液，在醋液中添加2%的食鹽，轉(zhuǎn)入陳釀罐中陳釀30 d。

(8) 調(diào)配：以上述制得的紫薯醋和苦蕎醋為醋原液，加入一定比例的蔗糖、果葡糖漿和水進(jìn)行調(diào)配，混勻，4層紗布過濾，90 ℃熱殺菌10 min，趁熱灌裝入無菌玻璃瓶封蓋，冷卻后得成品。

1.2.3 紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料配方的優(yōu)化 選擇紫薯醋原液添加量、苦蕎醋原液添加量、糖漿(預(yù)試驗(yàn)確定蔗糖與果葡糖漿為1∶1)添加量作為醋飲料的主要因素，通過單因素試驗(yàn)選取正交試驗(yàn)的因素和水平。

(1) 紫薯醋原液添加量對(duì)醋飲料的影響：苦蕎醋原液添加量為5 mL/100 mL，蔗糖—糖漿含量為10 g/100 mL，紫薯醋原液添加量分別為2，3，4，5，6 mL/100 mL，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)確定紫薯醋原液添加量。

(2) 苦蕎醋原液添加量對(duì)醋飲料的影響：紫薯醋原液添加量為5 mL/100 mL，蔗糖—糖漿含量為10 g/100 mL，苦蕎醋原液添加量分別為2，3，4，5，6 mL/100 mL，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)確定苦蕎醋原液添加量。

(3) 糖漿添加量對(duì)醋飲料的影響：紫薯醋原液添加量為5 mL/100 mL，苦蕎醋原液添加量為5 mL/100 mL，糖漿添加量分別為6，8，10，12，14 g/100 mL，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)確定糖漿添加量。

(4) 正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定單因素最佳水平范圍，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案。

1.2.4 發(fā)酵過程指標(biāo)分析

(1) 淀粉含量的測定：按GB/T 5009.9—2008的酸水解法執(zhí)行。

(2) 總糖的測定：采用折光計(jì)法[27]。

(3) 酒精度的測定：采用酒精蒸餾法[27]。

(4) 總酸含量的測定：按GB/T 12456—2008的酸堿滴定法執(zhí)行。

1.2.5 產(chǎn)品感官評(píng)價(jià) 由10人組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)醋飲料產(chǎn)品口感、香氣、形態(tài)、色澤進(jìn)行綜合評(píng)分。根據(jù)食醋及醋飲料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[17-18]制定紫薯苦蕎醋飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

1.2.6 主要風(fēng)味物質(zhì)分析

(1) 有機(jī)酸測定：采用高效液相色譜(HPLC)法[28]22。以草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸和乙酸為標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)酸，色譜柱為Sapphire-C18柱(150 mm×4.60 mm，5.0 μm)；流動(dòng)相為5%乙腈—95% 0.05 mol/L KH2PO4溶液，用磷酸調(diào)節(jié)pH至2.5，流速0.6 mL/min；紫外檢測器，檢測波長為210 nm；柱溫為22 ℃；進(jìn)樣量10 μL。

表1 紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) (滿分100分)

Table 1 Sensory evaluation criteria of the sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

口感香氣形態(tài)色澤口感好,酸度適宜,無異味(40～30)香味柔和,刺激味少,具有紫薯和苦蕎特有釀造醋香氣(20～15)液體澄清,透明,無沉淀(20～15)紫紅色(20～15)口感較好,酸度不適宜,無異味(30～20)稍有紫薯和苦蕎特有的釀造醋香氣,有刺激味。(15～10)液體澄清,透明,搖動(dòng)時(shí)有少量沉淀(15～10)黃紅色(15～10)口感較差,酸度不適宜,有異味(≤20)無香味,刺激味較重(≤10)液體透明度差,搖動(dòng)時(shí)有較多沉淀(≤10)淡黃紅色(≤10)

(2) 揮發(fā)性成分測定：采用氣—質(zhì)聯(lián)用(GC—MS)法[28]29。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫薯醋的制備

2.1.1 紫薯醋酒精發(fā)酵過程中糖度及酒精度的變化 由圖1可知，酒精發(fā)酵前4 d，糖度下降很快，酒精度迅速上升，達(dá)到6.7%，之后糖度和酒精度趨于穩(wěn)定，幾乎不再變化，表明酒精發(fā)酵期為4 d。

圖1 紫薯醋酒精發(fā)酵過程中糖度、酒精度變化曲線

Figure 1 Change curve of sugar degree and alcoholicity during alcoholic fermentation of purple potato vinegar

2.1.2 紫薯醋醋酸發(fā)酵過程中總酸的變化 由圖2可知，前1 d 內(nèi)總酸變化較緩慢，為醋酸菌的適應(yīng)期；1～5 d期間發(fā)酵液中酸度迅速上升，為醋酸發(fā)酵的主要階段；之后總酸變化趨于平緩；表明醋酸發(fā)酵期約為5～6 d。

圖2 紫薯醋醋酸發(fā)酵過程中總酸隨時(shí)間的變化曲線

Figure 2 Change curve of total acid during acetic fermentation of purple potato vinegar

2.2 苦蕎醋的制備

2.2.1 苦蕎醋酒精發(fā)酵中糖度及酒精度的變化 由圖3可知，酒精發(fā)酵前4 d，糖度下降很快，酒精度迅速上升，達(dá)到5.7%，之后糖度和酒精度趨于穩(wěn)定，幾乎不再變化。表明酒精發(fā)酵期為4 d。

2.2.2 苦蕎醋醋酸發(fā)酵過程中總酸的變化 由圖4可知，前1 d內(nèi)總酸變化較緩慢，為醋酸菌的適應(yīng)期；1～7 d期間發(fā)酵液中酸度迅速上升，為醋酸發(fā)酵的主要階段；此后總酸變化趨于平緩，表明醋酸發(fā)酵期為7 d。與紫薯醋的醋酸發(fā)酵比較，苦蕎醋發(fā)酵周期略長，其原因可能與苦蕎醋中影響醋酸菌生長物質(zhì)(如黃酮等)有關(guān)。Kim等[29]研究發(fā)現(xiàn)苦蕎籽粒在萌發(fā)過程中會(huì)產(chǎn)生含量較高的總黃酮。周小理等[30]研究證實(shí)蕎麥黃酮具有抑菌效果。

圖3 苦蕎醋酒精發(fā)酵過程中糖度、酒精度變化曲線

Figure 3 Change curve of sugar degree and alcoholicity during alcoholic fermentation of bitter buckwheat vinegar

圖4 苦蕎醋醋酸發(fā)酵過程中總酸隨時(shí)間的變化曲線

Figure 4 Change curve of total acid during acetic fermentation of bitter buckwheat vinegar

2.3 確定紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料的配方

紫薯醋原液和苦蕎醋原液的添加量以及糖酸比直接影響紫薯苦蕎醋飲料的風(fēng)味、口感與色澤。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇正交試驗(yàn)的紫薯醋原液添加量、苦蕎醋原液添加量、糖漿添加量各自最佳的水平范圍見表2。以醋飲料的感官評(píng)分為指標(biāo)，選用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，影響紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料感官評(píng)價(jià)的主次因素關(guān)系為C>A>B，即糖漿添加量>紫薯醋添加量>苦蕎醋添加量。最優(yōu)組合為A2B2C2，即紫薯醋原液添加量4 mL/100 mL、苦蕎醋原液添加量4 mL/100 mL和糖漿添加量8 g/100 mL。通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，復(fù)配的紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料感官評(píng)分為90分。該飲料的總酸(以乙酸計(jì))3.8 g/L；可溶性固形物8%；酒精未檢出；感官評(píng)價(jià)為該醋飲料呈紫紅色澄清透明液體，具有紫薯和苦蕎特有的醋香味，酸甜可口，口感柔和，顏色紅亮怡人。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Orthogonal design of experiment

表3 紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料配方的正交試驗(yàn)結(jié)果

Table 3 The result of orthogonality experiment of the sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

處理號(hào)ABCD空列評(píng)分結(jié)果111116621222853133375421238952231826231271731327983213699332172k175.378.068.773.3k280.778.782.078.3k373.372.778.777.7R6.76.013.35.0

2.4 產(chǎn)品的風(fēng)味物質(zhì)

2.4.1 有機(jī)酸 通過HPLC檢測，7種有機(jī)酸混標(biāo)的液相色譜圖見圖5，紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料檢測出7種有機(jī)酸見表4。

圖5 有機(jī)酸混標(biāo)液相色譜圖Figure 5 Liquid chromatography of mixedorganic acid standard表4 紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料中有機(jī)酸組分及含量

Table 4 The organic acid composition and content of the sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

mg/L

由表4可知，紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料乙酸含量最高，是主體有機(jī)酸成分，也是主要呈酸物質(zhì)。檸檬酸、琥珀酸、乳酸等可以緩沖乙酸的刺激性，提高食醋的酸味平和性，使酸味柔和、醇厚，有利于改善食醋的酸味質(zhì)量，并賦予特色。

2.4.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì) 采用頂空固相微萃取結(jié)合GC—MS對(duì)紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測定，并對(duì)NIST譜庫檢索出的匹配度大于80%的物質(zhì)進(jìn)行歸類分析，結(jié)果見表5。共檢測出14種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括3種酸類化合物，3種羰基類化合物，3種雜環(huán)類化合物，2種酯類和3種醇類化合物。除了酸類、雜環(huán)類化合物外，其中苯甲醛具有特殊的杏仁氣味；苯乙醛具有類似風(fēng)信子的香氣；乙酸苯乙酯具有甜蜜香味；苯乙醇有花香味等。這些揮發(fā)性香味物質(zhì)促進(jìn)了紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料良好風(fēng)味的形成。

表5 紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

Table 5 The volatile flavor compounds in the purple sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

種類名稱相對(duì)含量/%酸類 異戊酸3.53乙酸0.612-甲基丁酸0.53羰基類化合物苯甲醛6.56苯乙醛0.64大馬酮0.12雜環(huán)類化合物萘0.962,4-二叔丁基苯酚0.562,5-二叔丁基酚0.56酯類乙酸苯乙酯11.56丙酸-2-苯乙酯11.56醇類苯乙醇69.49α-松油醇0.97芳樟醇1.26

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以紫薯和苦蕎為原料，通過液化、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵分別制得紫薯醋和苦蕎醋。以兩種醋和蔗糖及果葡糖漿為原料調(diào)配制得醋飲料，其最佳配方為紫薯醋4 mL/100 mL、苦蕎醋4 mL/100 mL、蔗糖—糖漿8 g/100 mL，加水定容至100 mL。該復(fù)合醋飲料的總酸含量3.8 g/L，固形物8%，共檢出7種有機(jī)酸和14種揮發(fā)性香味物質(zhì)；飲品為紫紅色澄清透明液體，酸甜可口。根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)單獨(dú)發(fā)酵制備紫薯醋和苦蕎醋的發(fā)酵時(shí)間并無明顯影響，加之通過對(duì)復(fù)合醋飲料的優(yōu)化試驗(yàn)得出了二者的最優(yōu)配比為1∶1的結(jié)果，所以，在實(shí)際生產(chǎn)中可將兩種原料按1∶1比例混合后進(jìn)行醋的釀造，再進(jìn)行醋飲料調(diào)配，可簡化工藝。紫薯苦蕎復(fù)合醋飲料的研發(fā)為其工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的參考價(jià)值。

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Development and flavor substances analysis of purple sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

LIU Ming-yu1

CHENLi-min1

DENGWei-qin1

LIUShu-liang1,2

(1.CollegeofFoodScience,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China;2.InstituteofFoodProcessingandSafety,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China)

A vinegar beverage combined with purple sweet potato and bitter buckwheat was developed, and the flavor compounds in it were analyzed. Purple sweet potato and buckwheat were processed through smashing, size mixing, saccharification, alcoholic fermentation and acetic fermentation to produce brew purple sweet potato and buckwheat vinegar, respectively.. The optimum formula of the vinegar beverage was obtained through single factor and orthogonal experiments. The 100 mL optimum complex contained 4 mL purple potato vinegar stock solution, 4 mL buckwheat vinegar stock solution,4 g saccharose, and 4 g fructose-glucose syrup. The vinegar beverage prepared under this condition had a unique purple potato and buckwheat vinegar flavor which was red bright, sweet and sour. Seven organic acid including acetic acid, citric acid, acetic acid, lactic acid, etc. and 14 kinds of flavor substances such as benzene alcohol, benzene formaldehyde, acetic acid benzyl ester, etc. were detected, by using High Performance Liquid Chromatography and Gas Chromatography-Mass Spectrometer in this vinegar beverage.

purple sweet potato; bitter buckwheat; vinegar beverage; flavor substances

四川省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(編號(hào)：14NZ0012)；四川農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生科研興趣計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：04051687)

劉明宇，男，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀本科生。

劉書亮(1968—)，男，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士。 E-mail：lsliang999@163.com

2016-09-20

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.041