仙人掌果酒發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及其抗氧化性

李 雪，白新鵬，曹 君，趙 曄，武林賀，張宇翔，馬若影

（海南大學(xué)食品學(xué)院，生物活性物質(zhì)與功能食品開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 ?？?570228）

仙人掌果酒發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及其抗氧化性

李 雪，白新鵬*，曹 君*，趙 曄，武林賀，張宇翔，馬若影

（海南大學(xué)食品學(xué)院，生物活性物質(zhì)與功能食品開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 ?？?570228）

以仙人掌果汁為原料，添加SY型安琪酵母進(jìn)行恒溫發(fā)酵并對(duì)其發(fā)酵動(dòng)力學(xué)和抗氧化性進(jìn)行研究。每隔12 h測(cè)定仙人掌果酒的酵母菌數(shù)、酒精度、還原糖量，針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Logistic模型、SGompertz模型和DoseResp模型對(duì)其進(jìn)行非線性擬合。同時(shí)在果酒發(fā)酵的各個(gè)階段測(cè)定了總酚和黃酮的含量及其抗氧化性，了解其變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：3 種模型的模擬預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的擬合度均大于0.99，模擬擬合度較好，綜合反映了仙人掌果酒發(fā)酵過程的動(dòng)力學(xué)特征。總酚和黃酮含量相對(duì)較高，清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽自由基效果顯著，F(xiàn)e3+還原能力良好。

仙人掌果；發(fā)酵動(dòng)力學(xué)；抗氧化性

仙人掌果為熱帶植物仙人掌的果實(shí)，表皮為紫色、青綠色或者金黃色，果肉為紫色或紅色，可以食用，口感微酸甜。仙人掌在我國海南、云南、廣西等地均有分布，是一種資源豐富的野生植物。仙人掌果實(shí)富含糖、氨基酸、有機(jī)酸、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，還含有大量的黃酮類物質(zhì)，另外它還含有果膠、色素和三萜化合物，以及珍貴的玉芙蓉、抱壁蓮和角蒂仙等[1]。經(jīng)研究，仙人掌果有行氣活血、祛濕退熱、清熱解毒、提高免疫力、抗腫瘤抗癌，降低血糖血脂血壓、清除自由基等作用[2]。馬丹雅等[3]用乙醇提取仙人掌果肉紅色素，發(fā)現(xiàn)仙人掌果紅色素色澤艷麗、穩(wěn)定性強(qiáng)。Reddy等[4]通過高效液相色譜法分析果酒中所含活性成分，發(fā)現(xiàn)果酒中活性成分明顯高出水果。

發(fā)酵動(dòng)力學(xué)可對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行定量分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，對(duì)發(fā)酵過程放大及從分批發(fā)酵過渡到連續(xù)發(fā)酵有著重要指導(dǎo)作用[5]。通過對(duì)仙人掌果酒進(jìn)行發(fā)酵動(dòng)力學(xué)分析，可以為日后工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供依據(jù)。仙人掌果酒發(fā)酵過程中，產(chǎn)物酒精的生成與基質(zhì)糖的消耗及菌體的生長都有著直接的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械腖ogistic模型、SGompertz模型和DoseResp模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合，建立發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型，為仙人掌果酒的發(fā)酵生產(chǎn)控制提供了理論支持。

自由基是機(jī)體氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的有害化合物，具有強(qiáng)氧化性，可損害機(jī)體的組織和細(xì)胞，進(jìn)而引起機(jī)體慢性疾病及衰老效應(yīng)[6]。雖然測(cè)定物質(zhì)抗氧化性的方法很多，但還沒有一種方法可以綜合地評(píng)價(jià)物質(zhì)的抗氧化能力，應(yīng)選取多個(gè)體系綜合考察物質(zhì)的抗氧化性。本實(shí)驗(yàn)采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法、2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)，ABTS）法測(cè)定物質(zhì)抗氧化能力，普魯士藍(lán)法測(cè)定還原能力，通過比較仙人掌果原汁及果酒不同發(fā)酵階段的抗氧化性，了解其變化規(guī)律。

目前市面上有仙人掌的加工利用，但是仙人掌果的加工鮮有報(bào)道。由于仙人掌果實(shí)的表皮覆蓋著倒鉤狀刺，內(nèi)部還有八角刺，果肉多籽，不利于經(jīng)常食用。通過把仙人掌果釀成果酒，不僅能保持其保健價(jià)值，同時(shí)還可以豐富人們的日常飲食，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4]。仙人掌果發(fā)酵成果酒，酒性溫和，色澤艷麗，風(fēng)味獨(dú)特，具有清熱解毒、美容養(yǎng)顏及抗氧化等功效。通過發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及抗氧化性研究，可以為日后更好地開發(fā)仙人掌果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仙人掌果為海南三亞市售。

釀酒酵母采用SY型葡萄酒、果酒專用酵母，購于安琪酵母股份有限公司。

果膠酶 法國萊蒙特集團(tuán)；白砂糖 香港藝龍?jiān)词称酚邢薰?；酒石酸鉀鈉、NaOH（均為分析純）廣州化學(xué)試劑廠；DPPH 西亞試劑；磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS） 北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；SW-CJ-1FD潔凈工作臺(tái) 蘇凈安泰空氣技術(shù)有限公司；MLR-351恒溫培養(yǎng)箱 日本三洋電機(jī)貿(mào)易株式會(huì)社（北京）；DA-130N酒精計(jì) 日本京都電子工業(yè)株式會(huì)社；G154DW壓力蒸汽滅菌鍋 美國致微（廈門）儀器有限公司；PHS-3C型pH計(jì) 上海雷磁儀器廠；HB43-S快速水分測(cè)定儀 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；723 PC可見分光光度計(jì) 上海奧普勒儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 仙人掌果酒發(fā)酵工藝流程

仙人掌果→清洗→去皮去刺、取果肉→打漿→過濾去籽→酶解→調(diào)整糖度與pH值→接種發(fā)酵→恒溫發(fā)酵培養(yǎng)→分析測(cè)定。

加白砂糖調(diào)整糖度至21 °Brix，加檸檬酸調(diào)整pH值至4.0，65 ℃條件下巴氏殺菌10 min，室溫冷卻至常溫，接入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的酵母，23 ℃條件下恒溫發(fā)酵。

1.3.2 仙人掌果基本成分分析

采用索氏抽提法測(cè)定仙人掌果肉粗脂肪含量[7]；利用HB43-S快速水分測(cè)定儀測(cè)定仙人掌果肉水分；根據(jù)GB 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》測(cè)定仙人掌果肉的灰分含量[8]；根據(jù)GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》，采用凱氏定氮法測(cè)定仙人掌果肉的蛋白質(zhì)含量[9]；根據(jù)GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》測(cè)定仙人掌果肉的總酸含量[10]；根據(jù)3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定仙人掌果肉的可溶性糖含量。

1.3.3 發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型的建立

采用血球計(jì)數(shù)板計(jì)算酵母菌濃度。還原糖質(zhì)量濃度根據(jù)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，采用斐林試劑滴定法測(cè)定[11]；酒精度根據(jù)GB/T 15038—2006，采用酒精計(jì)法測(cè)定[11]。

1.3.4 樣液的制備

[12]，準(zhǔn)確稱取5.00 g樣品于100 mL三角瓶中，加入25 mL 70%的乙醇溶液，超聲水浴浸提30 min，提取液6 000 r/min離心10 min。濾液倒入100 mL容量瓶中。濾渣用20 mL 70%乙醇溶液洗進(jìn)原三角瓶中，搖勻，超聲水浴30 min，提取液6 000 r/min離心10 min，倒入上述100 mL容量瓶中。2 次離心液用70%乙醇溶液定容至100 mL即為樣液。

1.3.5 總酚、黃酮的制備與測(cè)定

1.3.5.1 總酚的制備與測(cè)定

采用Folin-Ciocalteu法測(cè)定酚類物質(zhì)含量[13]。準(zhǔn)確稱取沒食子酸0.01 g至100 mL容量瓶，純水定容至刻度。分別移取0、1、2、3、4、5、6 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液于10 mL容量瓶中，蒸餾水定容至刻度即為待測(cè)液。取0.5 mL樣液于試管中，加入2.5 mL 0.2 mol/L福林酚試劑，搖勻后避光反應(yīng)5 min，再加入7.5 g/100 mL的Na2CO3溶液2 mL搖勻避光反應(yīng)90 min，于760 nm波長處測(cè)定吸光度，蒸餾水調(diào)零。以沒食子酸質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分別取仙人掌果肉原汁及不同發(fā)酵階段的果酒按照1.3.4節(jié)的方法制備樣液。吸取樣液1.25 mL，蒸餾水定容至25 mL，再取0.5 mL稀釋后的樣液于試管中，按照上述沒食子酸測(cè)定方法測(cè)定吸光度?？偡雍堪垂剑?）計(jì)算。

式中：x為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出的沒食子酸質(zhì)量濃度/（mg/mL）；25為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.5.2 黃酮的制備與測(cè)定

采用NaNO2-Al(NO3)3分光光度法測(cè)定黃酮含量[14]。準(zhǔn)確稱取0.02 g蘆丁用95%乙醇溶液定容至100 mL容量瓶即為蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。分別移取0、1、2、3、4、5、6 mL置于25 mL容量瓶中，加入4 g/100 mL的NaNO2溶液 1 mL，搖勻后避光反應(yīng)6 min。再加入8 g/100 mL的Al(NO3)3溶液1 mL，搖勻后避光反應(yīng)6 min。再加入12 g/100 mL的NaOH溶液10 mL，純水定容至25 mL。避光靜置15 min，于510 nm波長處測(cè)吸光度。以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分別取仙人掌果肉原汁及不同發(fā)酵階段的果酒按照1.3.4節(jié)的方法制備樣液。吸取樣液1 mL，按照上述方法測(cè)定吸光度。黃酮含量按公式（2）計(jì)算。

式中：x為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出的沒食子酸質(zhì)量濃度/（μg/mL）；m為樣品質(zhì)量/g；0.5為稀釋倍數(shù)。

1.3.6 抗氧化性測(cè)定

1.3.6.1 清除DPPH自由基能力測(cè)定

分別取仙人掌果肉原汁及不同發(fā)酵階段的果酒按照1.3.4節(jié)的方法制備樣液。取1 mL樣液，用70%乙醇溶液定容至10 mL即為待測(cè)液。取100 μL待測(cè)液，加入4.9 mL 6.5×10-5mol/L DPPH無水乙醇溶液，搖勻后避光反應(yīng)40 min，于510 nm波長處測(cè)吸光度，無水乙醇調(diào)零。DPPH自由基清除率按公式（3）計(jì)算。

式中：A0為未加樣品的DPPH無水乙醇溶液吸光度；AS為樣品與DPPH無水乙醇溶液反應(yīng)后的吸光度。

1.3.6.2 清除ABTS+·能力測(cè)定

參考文獻(xiàn)[15]，按照1.3.4節(jié)方法制備樣液，取1 mL樣液，用70%乙醇溶液定容至10 mL即為待測(cè)液。移取1 mL 10 mmol/L H2O2-ABTS-醋酸鹽緩沖液，蒸餾水稀釋至30 mL，再移取6 mL稀釋后的ABTS反應(yīng)液，加入40 μL待測(cè)液，迅速振蕩，于734 nm波長處測(cè)吸光度，以30 mmol/L醋酸鈉溶液調(diào)零。ABTS+·清除率按公式（4）計(jì)算。

式中：A0為未加樣品的ABTS溶液吸光度；At為樣品與ABTS溶液反應(yīng)后的吸光度。

1.3.6.3 Fe3+還原能力測(cè)定

參考文獻(xiàn)[16]測(cè)定，配制質(zhì)量濃度為0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035 mg/mL的VC溶液，測(cè)其吸光度，繪制VC標(biāo)準(zhǔn)曲線。

按照1.3.4節(jié)方法制備樣液。取1 mL樣液，用70%乙醇溶液定容至10 mL。取1 mL待測(cè)液，加入1 mL PBS（pH 6.6），再加入1 mL 1 g/100 mL鐵氰化鉀溶液，搖勻，50 ℃條件下反應(yīng)20 min，取出冷卻至室溫。加入1 mL 10 g/100 mL的三氯乙酸溶液，再加入0.2 mL 0.1 g/100 mL的三氯化鐵溶液，搖勻，避光靜置10 min，于700 nm波長處測(cè)其吸光度，蒸餾水調(diào)零。結(jié)果以每克樣品中含有相當(dāng)VC的量表示，單位為g VC/g。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

實(shí)驗(yàn)設(shè)3 組平行，結(jié)果取平均值。應(yīng)用Origin 9.0軟件對(duì)菌體生長、基質(zhì)消耗、產(chǎn)物生成情況建立動(dòng)力學(xué)模型[17-18]。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，酵母的生長呈“S”型曲線，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，選取典型的“S”曲線模型：Logistic模型、SGompertz模型、Botlezman模型進(jìn)行非線性擬合，比較三者的擬合度，R2越大，擬合度越高，故選取擬合相關(guān)系數(shù)最大的模型對(duì)其進(jìn)行描述。酒精的生成與酵母的生長有直接關(guān)系，因此屬于生長“偶聯(lián)”型，選用上述3 種經(jīng)典模型對(duì)其進(jìn)行非線性擬合，選取擬合相關(guān)系數(shù)最大的模型對(duì)其進(jìn)行描述[19]。果酒發(fā)酵過程中主要利用可還原糖合成酒精[18]，因此選用經(jīng)典模型中的DoseResp模型、Logistic模型與Botlzman模型進(jìn)行非線性擬合，選取擬合相關(guān)系數(shù)最大的模型對(duì)其進(jìn)行描述。

應(yīng)用Origin 9.0軟件對(duì)仙人掌果原汁及果酒不同發(fā)酵階段的總酚、黃酮含量和抗氧化性進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 仙人掌果的基本成分

經(jīng)測(cè)定，仙人掌果中水分含量為86.3 g/100 g，灰分含量為0.33 g/100 g，粗蛋白含量為4.02 g/100 g，粗脂肪含量為0.039 g/100 g，可溶性糖含量為4.8 g/100 g，總酸含量為0.22 g/100 g，結(jié)果表明仙人掌果含有豐富的蛋白質(zhì)。

2.2 仙人掌果酒發(fā)酵過程中酵母菌濃度、酒精度、還原糖質(zhì)量濃度的變化規(guī)律

圖1 仙人掌果酒發(fā)酵過程中酵母菌濃度、酒精度、還原糖質(zhì)量濃度的變化規(guī)律Fig.1 Evolution of yeast number, alcohol content, and reducing sugar concentration during the fermentation of cactus wine

由圖1可知，釀酒酵母的生長規(guī)律比較典型，各個(gè)階段比較分明。24 h后逐步進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期，96 h后趨于達(dá)到穩(wěn)定期，菌體生物量最高值為1×108CFU/mL。還原糖在132 h前消耗比較快，之后糖消耗量緩慢降低。酒精度在12 h后增長較快，在132 h后趨于平緩，最大值為14.8%。

2.3 仙人掌果酒的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型

2.3.1 酵母菌數(shù)生長動(dòng)力學(xué)模型

由表1可知，對(duì)比Logistic模型、SGompertz模型及Boltzmann模型的擬合相關(guān)系數(shù)，SGompertz模型擬合效果最好，相關(guān)系數(shù)R2為0.997 28。故選用SGompertz模型對(duì)仙人掌果酒酵母菌數(shù)的生長情況進(jìn)行擬合，此結(jié)論與李俠等[19]關(guān)于紅棗酒酵母菌數(shù)擬合模型一致，擬合曲線如圖2。

表1 酵母菌數(shù)的擬合方程及其相關(guān)系數(shù)Table1 Fitting equations with correlation coeff i cients for yeast count

由圖2可知，酵母菌在仙人掌果酒發(fā)酵24 h后生長速率開始提高，24～96 h呈對(duì)數(shù)生長，在96 h后，菌體幾乎不再生長，趨于平緩，進(jìn)入穩(wěn)定期。

圖2 SGompertz模型下酵母菌生長擬合曲線Fig.2 SGompertz model describing yeast growth

2.3.2 產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)模型

表2 產(chǎn)物生成擬合方程及其相關(guān)系數(shù)Table2 Fitting equations with correlation coeff i cients for alcohol content

圖3 Logistic模型下產(chǎn)物生成擬合曲線Fig.3 Logistic model describing alcohol content

由表2可知，對(duì)比Logistic模型、SGompertz模型及Boltzmann模型的擬合相關(guān)系數(shù)，Logistic模型擬合效果最好，相關(guān)系數(shù)R2為0.998 03，故選用Logistic模型擬合產(chǎn)物生成曲線，結(jié)論與張勇等[20]關(guān)于蜂蜜酒產(chǎn)物擬合方程所選一致，曲線如圖3。

由圖3可知，酒精度在12 h后開始增加，在132 h后趨于平緩，最大值為14.8%。仙人掌果較一般水果易于發(fā)酵，且容易發(fā)酵成高度數(shù)果酒。普通水果正常發(fā)酵酒精度一般在8%～12%[21]，但是仙人掌果酒酒精度相對(duì)來說較高，可能因?yàn)橄扇苏乒詭г季豪谙扇苏乒l(fā)酵。

2.3.3 基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)模型

由表3可知，對(duì)比DoseResp模型、Logistic模型與Boltzmann模型3 種模型的擬合相關(guān)系數(shù)，DoseResp模型擬合效果最好，相關(guān)系數(shù)R2為0.998 10。故選用DoseResp模型擬合基質(zhì)消耗過程[19]。

表3 基質(zhì)消耗擬合方程及其相關(guān)系數(shù)Table3 Fitting equations with correlation coeff i cients for substrate consumption

圖4 DoseResp模型下基質(zhì)消耗擬合曲線Fig.4 DoseResp model describing substrate consumption

由圖4可知，還原糖在132 h前消耗比較快，之后糖消耗量緩慢降低，與酒精度值幾乎同步進(jìn)行。果酒發(fā)酵過程中，糖被還原產(chǎn)生能量供酵母新陳代謝所需，生成酒精[19]。

2.4 總酚、黃酮含量及其抗氧化性變化

2.4.1 仙人掌果發(fā)酵過程中總酚含量變化

圖5 總酚含量變化Fig.5 Change in total phenol content with fermentation time

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y＝11.928 75x+0.039 29（R2＝0.999 01）。根據(jù)上述方程及實(shí)驗(yàn)所測(cè)吸光度，換算為總酚含量。

由圖5可知，仙人掌果總酚含量在發(fā)酵過程中呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。主要上升階段集中在發(fā)酵開始后24～96 h內(nèi)，因?yàn)榇穗A段為仙人掌果酒主要發(fā)酵階段，出汁量較多，使得果酒的總酚含量增加。在發(fā)酵后期，總酚含量開始降低，132 h后緩慢減少。隨著酵母菌和仙人掌果原始菌群的生長繁殖，代謝過程中產(chǎn)生的酶，分解了多酚等大分子物質(zhì)，使得酚含量降低。發(fā)酵結(jié)束后，果酒的總酚含量相對(duì)原汁有所增加，此結(jié)論與于立梅等[22]關(guān)于山竹酒發(fā)酵過程中總酚變化趨勢(shì)的結(jié)論一致。

2.4.2 仙人掌果發(fā)酵過程中黃酮含量變化

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y＝0.016 15x+0.020 12（R2＝0.995 19）。由方程及實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算仙人掌果原汁及其發(fā)酵各個(gè)階段黃酮含量。

圖6 黃酮含量變化Fig.6 Change in total fl avonoids content with fermentation time

由圖6可知，仙人掌果原汁所含黃酮相對(duì)較少，發(fā)酵過程中，黃酮含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。開始發(fā)酵后，黃酮含量迅速增加，96 h后發(fā)酵趨近平緩，黃酮含量開始迅速下降。132 h后下降速率趨于平緩，但發(fā)酵后果酒總黃酮含量相對(duì)原汁高出很多。發(fā)酵前中期，由于仙人掌果大量出汁，酒精含量不斷增加，黃酮的溶解量不斷增加[23]。發(fā)酵后期，由于發(fā)酵菌株對(duì)黃酮的分解及黃酮的不穩(wěn)定性，使得黃酮含量下降。發(fā)酵趨于結(jié)束時(shí)，黃酮幾乎全部溶于發(fā)酵液，含量基本不變。

2.5 果酒抗氧化性變化

2.5.1 發(fā)酵過程中DPPH自由基清除率變化

圖7 仙人掌果原汁及發(fā)酵過程中DPPH自由基清除率變化Fig.7 Change in DPPH radical scavenging capacity during the fermentation of cactus juice

由圖7可知，DPPH自由基清除率總體呈現(xiàn)先微弱上升后微弱下降的趨勢(shì)，與發(fā)酵過程中總酚和黃酮的含量變化趨勢(shì)較符合，總體變化不明顯。發(fā)酵前中期，DPPH自由基清除率緩慢上升，因?yàn)樵诖穗A段，仙人掌果發(fā)酵速率較快，大量出汁，抗氧化性物質(zhì)含量增加。發(fā)酵后期，DPPH自由基清除率緩慢下降，幾乎與原汁DPPH自由基清除率持平，可能因?yàn)辄S酮的不穩(wěn)定性及發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶分解了酚類等大分子物質(zhì)，導(dǎo)致抗氧化性降低[24]。

2.5.2 發(fā)酵過程中ABTS+·清除率變化

圖8 仙人掌果原汁及發(fā)酵過程中ABTS＋·清除率變化Fig.8 Change in ABTS radical scavenging capacity during the fermentation of cactus juice

由圖8可知，ABTS+·清除率與DPPH自由基清除率趨勢(shì)變化幾近相同?？傮w呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，發(fā)酵中酚類物質(zhì)可形成解離和聚合的復(fù)雜反應(yīng)，且這些反應(yīng)與溫度、時(shí)間、浸漬效果等多種因素有關(guān)，仙人掌果酒中總酚、黃酮含量與ABTS+·清除率呈正相關(guān)，此結(jié)論與焦揚(yáng)等[25]的研究結(jié)果一致。

2.5.3 發(fā)酵過程中Fe3+還原能力變化

圖9 仙人掌果原汁及發(fā)酵過程中Fe3＋還原能力變化Fig.9 Changes in Fe3+reducing power during the fermentation of cactus juice

由圖9可知，發(fā)酵過程中Fe3+還原能力為先下降后上升。發(fā)酵中期還原能力最弱。發(fā)酵結(jié)束后，雖然還原能力有所增強(qiáng)，但是總體還原能力弱于仙人掌果原汁，可能是因?yàn)榘l(fā)酵過程中，仙人掌果大量出汁，生成了某些物質(zhì)，使Fe3+轉(zhuǎn)換Fe2+，削弱了Fe3+還原能力[25]。

3 結(jié) 論

通過采用Origin 9.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并采用經(jīng)典模型Logistic、DoseResp、SGompertz對(duì)其進(jìn)行非線性擬合，得到相關(guān)擬合方程，相關(guān)系數(shù)均大于0.99，說明所選的方程能夠很好地模擬仙人掌果酒發(fā)酵過程。本研究主要考察仙人掌果酒發(fā)酵過程中的酵母菌生長情況及特征物質(zhì)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，仙人掌果酒主要發(fā)酵階段集中在24～96 h。

仙人掌果酒發(fā)酵前中期，酵母菌大量生長繁殖，酒精度迅速增大，總酚和黃酮含量也開始增加，抗氧化能力緩慢上升。96 h后由于酶等大分子物質(zhì)的產(chǎn)生、發(fā)酵菌株的分解作用及和黃酮自身的不穩(wěn)定性等因素，總酚和黃酮含量均相對(duì)降低。

仙人掌果及其發(fā)酵果酒的抗氧化能力都比較高，其DPPH自由基和ABTS+·清除率均大于60%。仙人掌果發(fā)酵果酒的抗氧化能力與原果沒有顯著差異，表明將仙人掌果發(fā)酵釀酒后仍較好地保留了其原有的抗氧化性能。

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Fermentation Kinetics and Antioxidant Activity of Cactus Wine

LI Xue, BAI Xinpeng*, CAO Jun*, ZHAO Ye, WU Linhe, ZHANG Yuxiang, MA Ruoying
(Key Laboratory of Biological Active Substances and Functional Food Development, College of Food Science and Technology, Hainan University, Haikou 570228, China)

The fermentation kinetics at a constant temperature and antioxidant activity of cactus wine produced from cactus juice using SY-type Angel-branded yeast were studied. Yeast count, alcohol content, and reducing sugar in cactus wine were determined after every 12 h, and the experimental data were nonlinearly fi tted to the Logistic, SGompertz and DoseResp models. Meanwhile, changes in the contents of total phenol and flavonoids and antioxidant activity of the wine were investigated as a function of fermentation time. The experimental results showed that the fi tness of all the three models was conf i rmed by a satisfactory value of determination coeff i cient, which was calculated to be greater than 0.99. In addition, it was also shown that the contents of total phenol and fl avonoids were relatively high in cactus wine. Cactus wine exhibited remarkable free radical scavenging activities against 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl and 2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate and potent Fe3+reduction power.

cactus wine; fermentation kinetics; antioxidant activities

10.7506/spkx1002-6630-201704015

TS209

A

1002-6630（2017）04-0087-06

李雪, 白新鵬, 曹君, 等. 仙人掌果酒發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及其抗氧化性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(4): 87-92. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704015. http://www.spkx.net.cn

LI Xue, BAI Xinpeng, CAO Jun, et al. Fermentation kinetics and antioxidant activity of cactus wine[J]. Food Science, 2017, 38(4): 87-92. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201704015. http://www.spkx.net.cn

2016-05-16

海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20153159）；海南省高等學(xué)?？蒲许?xiàng)目（Hnky2016ZD-1）；海南大學(xué)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（kyqd1608）

李雪（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：lixuelala@163.com

*通信作者：白新鵬（1963—），男，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂和植物蛋白質(zhì)工程。E-mail：xinpeng2001@126.com

曹君（1986—），女，講師，博士，研究方向?yàn)闋I養(yǎng)、保健與功能食品。E-mail：juncaoyd2007@126.com