番木瓜果酒發(fā)酵及其抗氧化能力分析

劉兆璽，徐康，李艷玲，張俊麗，郭萌萌*

（1.泰山醫(yī)學院生命科學學院，山東泰安271016；2.山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，山東泰安271018）

番木瓜果酒發(fā)酵及其抗氧化能力分析

劉兆璽1，徐康2，李艷玲1，張俊麗1，郭萌萌2*

（1.泰山醫(yī)學院生命科學學院，山東泰安271016；2.山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，山東泰安271018）

以番木瓜為原料，經(jīng)破碎、酶解、成分調(diào)整后接種葡萄酒活性干酵母，于（22±1）℃發(fā)酵制備番木瓜果酒。研究發(fā)酵過程中總糖、還原糖、滴定酸含量與抗氧化能力的變化，明確番木瓜果酒的理化指標與感官品質(zhì)。結(jié)果表明，番木瓜果酒發(fā)酵過程中總糖、還原糖含量逐漸降低，滴定酸含量增加，總酚含量、DPPH自由基清除率和亞鐵還原能力（FRAP值）降低，pH值變化無規(guī)律性。番木瓜果酒酒精度10.7%vol，殘?zhí)橇?.4 g/L，滴定酸4.5 g/L，總酚含量3.0 g/L，DPPH自由基清除率63.0%，F(xiàn)RAP值2.33mmol/L，屬半干型果酒，抗氧化能力較強，理化與感官品質(zhì)均符合相關(guān)果酒標準要求。

番木瓜；發(fā)酵；抗氧化能力；果酒品質(zhì)

番木瓜（Carica papaya L.）俗稱木瓜、萬壽瓜、乳瓜等，屬多年生肉質(zhì)草本植物，在熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛栽培[1]。我國的番木瓜主要產(chǎn)于華南地區(qū)，色美肉甜，含多種氨基酸和維生素，營養(yǎng)價值豐富，具有“嶺南佳果”之美譽。已有研究證實番木瓜富含蛋白酶、黃酮類、生物堿等活性成分，具有美容養(yǎng)顏、潤肺健脾、抗腫瘤、促進新陳代謝等功能[2]。但番木瓜果實具有呼吸躍變性，高溫時節(jié)收獲后易變黃、變軟和腐爛，番木瓜的鮮食供應與精深加工受地域和運輸條件限制嚴重[3]。因此，探求高產(chǎn)值加工途徑成為促進我國番木瓜種植業(yè)發(fā)展、提高果農(nóng)收益的關(guān)鍵。

前期研究者已對番木瓜果酒的釀造工藝[1]、產(chǎn)品質(zhì)量特性、尤其是揮發(fā)性物質(zhì)的識別等問題進行廣泛的研究報道[4-6]。盡管也有關(guān)于番木瓜貯藏條件及其抗氧化特性的研究報道[7-8]，但目前國內(nèi)外關(guān)于番木瓜果酒抗氧化特性的研究鮮有報道。本實驗以番木瓜為原料，釀制番木瓜果酒，研究發(fā)酵過程中總糖、還原糖、滴定酸含量與抗氧化能力的變化，并明確番木瓜果酒的理化特征與感官品質(zhì)，以期為番木瓜果酒質(zhì)量的提高提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番木瓜：品種紅妃，產(chǎn)自海南，市售，釀造品質(zhì)見表1。

表1 番木瓜釀造品質(zhì)Table 1 Brewing quality of Carica papaya

葡萄酒活性干酵母：山東農(nóng)業(yè)大學食品生物技術(shù)實驗室提供；果膠酶（500 U/mg）、白砂糖、檸檬酸、焦亞硫酸鉀（均為食品級）：市售；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）、2,4,6-三（2-吡啶基）三嗪（2,4,6-tris（2-pyridyl）-s-triazine，TPTZ）（純度≥99%）：美國Sigma-Aldrich公司；沒食子酸（gallic acid，GA）（純度≥98%）、維生素C（vitam in C，VC）（純度≥99%）：上海源葉生物科技有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

DX-22果蔬破碎機、20L手動壓榨機、FZ10葡萄酒過濾機：山東農(nóng)業(yè)大學食品生物技術(shù)實驗室提供；LRH-250生化培養(yǎng)箱：上海一恒科學儀器有限公司；UV-2600分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；ME104分析天平、FE20酸度計：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HH-601恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市環(huán)宇科學儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 番木瓜果酒加工工藝流程

1.3.2 番木瓜果酒操作要點

在山楂酒和番木瓜果酒制備方法上加以改進[9-10]，具體步驟為：成熟、健康的番木瓜清洗除去污漬，去籽破碎后添加相同質(zhì)量的純凈水打漿，添加適量的SO2和果膠酶靜置過夜。使用白砂糖調(diào)整發(fā)酵液中總糖含量至21.0%～22.0%，添加3.0 g/L的檸檬酸和0.4 g/L葡萄酒活性干酵母，（22±1）℃控溫發(fā)酵。發(fā)酵過程每2 d取樣測定發(fā)酵液中總糖、還原糖、滴定酸含量及pH值、總酚含量和DPPH自由基清除率、亞鐵還原能力（ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP），直至發(fā)酵結(jié)束并分離酒渣。番木瓜原酒于15～20℃自然澄清1～2個月，分離酒腳后澄清劑處理，澄清酒液經(jīng)0.45μm濾膜過濾后灌裝，得番木瓜果酒成品。

1.3.3 分析方法

（1）原料與果酒品質(zhì)

總糖、還原糖、總酸、pH、酒精度、干浸出物：參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[11]；感官特征評價：從果酒的外觀、香氣、滋味和典型性等方面進行，品酒員對番木瓜果酒的色澤、果香、酒香、香氣濃度、香氣質(zhì)量、醇厚、酒體質(zhì)量、后味、協(xié)調(diào)、典型性等10個項目進行打分，每項10分，滿分100分[12]。α-氨基酸態(tài)氮：采用茚三酮比色法測定[13]。

（2）抗氧化指標

總酚：采用福林-肖卡法，以沒食子酸（gallicacid，GA）計[9]。

DPPH自由基清除能力[14]：取待測樣品0.6m L，加入0.1mmol/L的DPPH乙醇溶液3.9m L，混勻后37℃避光水浴1 h，于波長517 nm處測定吸光度值A1，用蒸餾水代替樣品溶液所測定吸光度值A0，用無水乙醇代替DPPH乙醇溶液測定吸光度值A2，以0.1g/L的VC、0.05g/L的GA作陽性對照。

DPPH自由基清除率計算公式如下：

FRAP值[14]：取樣品0.1 m L、FRAP溶液（pH=3.6的0.3mol/L的醋酸鹽緩沖液25m L、10mmol/L的TPTZ溶液2.5m L、20mmol/L的FeCl3溶液2.5m L混合，現(xiàn)用現(xiàn)配）4m L混勻，37℃反應10min，于波長593 nm處測定吸光度值A。分別以0、0.2mmol/L、0.4mmol/L、0.6mmol/L、0.8mmol/L、1.0mmol/L、1.2mmol/L、1.4mmol/L的FeSO4標準溶液制備標準曲線，以吸光度值（y）為縱坐標，F(xiàn)eSO4標準溶液濃度（x）為橫坐標，所得FeSO4標準溶液回歸方程為：y=0.407x-0.0084，相關(guān)系數(shù)R2=0.9987。以1.0mmol/L的FeSO4為標準，樣品FRAP值以達到同樣A值時所需FeSO4的毫摩爾數(shù)表示。以0.1 g/L的維生素C（vitam in C，VC）、0.05 g/L的GA作陽性對照。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)為3次重復測定的平均值，采用DPS7.05軟件對試驗結(jié)果進行相關(guān)性和差異性分析。不同字母表示差異性顯著（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 總糖和還原糖含量變化

酒精發(fā)酵是釀酒酵母通過自身代謝活動將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化為酒精，產(chǎn)生CO2并釋放出能量的過程。由圖1可知，番木瓜果酒發(fā)酵過程中總糖和還原糖含量逐漸降低。發(fā)酵10 d后獲得番木瓜果酒成品，總糖含量由發(fā)酵原液中的212.1g/L降低至4.4g/L，番木瓜果酒的理論酒精度為11.5%vol；還原糖含量則由發(fā)酵原液中的205.8 g/L降低至3.8 g/L。發(fā)酵2～6 d時釀酒酵母處于對數(shù)生長期，數(shù)量迅速增加，加快了對發(fā)酵液中可發(fā)酵性糖的轉(zhuǎn)化速率，導致發(fā)酵液中糖含量表現(xiàn)出最大變化量。

圖1 發(fā)酵過程中總糖和還原糖含量的變化Fig.1 Changes of totalsugar and reducing sugar contents during ferm entation

2.2 滴定酸含量和pH值的變化

酸是保持果酒新鮮感的基礎物質(zhì)，可以修飾酒體的風味與口感。由圖2可知，番木瓜發(fā)酵液中滴定酸含量呈現(xiàn)先升高繼而趨于穩(wěn)定的變化趨勢，發(fā)酵6 d后發(fā)酵液中滴定酸含量再無顯著性變化（P＞0.05）。滴定酸含量影響發(fā)酵液的pH值，繼而影響到酵母細胞的繁殖能力，細胞活性，營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和產(chǎn)物的代謝與分泌等。但是釀造過程中的眾多生化反應均與pH值的變化有關(guān)，番木瓜發(fā)酵液的pH值隨時間變化規(guī)律并不明顯，從發(fā)酵開始至發(fā)酵結(jié)束，pH值在3.43～3.59之間。

圖2 發(fā)酵過程中滴定酸含量和pH值變化Fig.2 Changes of titrable acid contentand pH value during ferm entation

2.3 抗氧化特性變化

2.3.1 總酚

總酚類化合物主要包括綠原酸、表兒茶素和蘆丁等，廣泛存在于果蔬原料及其制品中，是發(fā)揮抗氧化特性的主要成分。由圖3可知，與初始番木瓜發(fā)酵液相比較，番木瓜果酒中總酚含量顯著降低。但發(fā)酵2～8 d時，番木瓜發(fā)酵液中總酚含量并未表現(xiàn)出顯著性差異（P＞0.05）。由圖1可知，番木瓜鮮果中總酚含量為5.70 g/L，與此前研究報道結(jié)果一致（5.81 g/L）[15]，而發(fā)酵結(jié)束后番木瓜果酒中的總酚含量為3.0 g/L。

圖3 發(fā)酵過程中總酚含量變化Fig.3 Change of totalphenols contents during ferm entation

2.3.2 DPPH自由基清除率

DPPH能形成穩(wěn)定的醇溶性自由基，自由基清除劑存在時可與DPPH自由基單電子配對，使其在波長517 nm處的吸收逐漸消失，與乙醇溶液形成的深紫色變淺，其褪色程度與其接受的電子數(shù)成線性關(guān)系，從而評價樣品的抗氧化能力[16]。DPPH自由基清除能力可用清除率表示，清除率越大說明物質(zhì)的抗氧化能力越強。由圖4可知，番木瓜發(fā)酵液的DPPH自由基清除率隨發(fā)酵時間延長逐漸降低，與總酚含量變化趨勢一致。發(fā)酵4～8 d時發(fā)酵液的DPPH自由基清除率無顯著性差異。發(fā)酵10 d時發(fā)酵液的DPPH自由基清除率為63.0%，與初始番木瓜發(fā)酵液相比降低20.3%，但仍高于其他番木瓜發(fā)酵制品報道結(jié)果（55.69%）[15]，與陽性對照相比，番木瓜發(fā)酵液的DPPH自由基清除率均低于0.1 g/L的VC和0.05 g/L的GA。番木瓜果酒的DPPH自由基清除率分別為VC和GA的72.4%和70.8%。

圖4 發(fā)酵過程中DPPH自由基清除率的變化Fig.4 Change o f DPPH free radicalscavenging rate during fermentation

2.3.3 亞鐵還原能力（FRAP值）

圖5 發(fā)酵過程中FRAP值的變化Fig.5 Change of FRAP va lue during ferm entation

酸性條件下Fe3+-TPTZ被氧化還原為深藍色的Fe2+-TPTZ，在波長593 nm處有最大吸光度值，該吸光度值的大小與物質(zhì)的抗氧化能力呈線性關(guān)系，F(xiàn)RAP值主要反應被測物質(zhì)將Fe3+還原成Fe2+的能力[17]。由圖5可知，番木瓜發(fā)酵液的FRAP值隨發(fā)酵時間延長逐漸降低，初始番木瓜發(fā)酵液的FRAP值最高為4.59 mmol/L，發(fā)酵結(jié)束時番木瓜果酒的FRAP值降低至2.33mmol/L。與DPPH自由基清除能力比較結(jié)果不同的是，盡管發(fā)酵結(jié)束時番木瓜果酒的FRAP值降低49.2%，但仍遠高于陽性對照0.1 g/L VC和0.05 g/L GA的FRAP值，說明番木瓜及其發(fā)酵酒具備較強的亞鐵還原能力。

2.4 理化品質(zhì)與感官特征

表2 番木瓜果酒理化特征與感官品質(zhì)Tab le 2 Physicochem ical characteristics and sensory quality of C.papaya wine

由表2可知，番木瓜果酒中殘?zhí)呛繛?.4 g/L，屬半干型果酒（4.1～12.0 g/L）；酒精度為10.7%vol，番木瓜果酒發(fā)酵過程中，釀酒酵母生長代謝消耗導致0.8%的酒精損耗；總酸、干浸出物和揮發(fā)酸含量均符合葡萄酒、果酒品質(zhì)標準要求[11，18]。番木瓜果酒呈金黃色、色澤艷麗，果香特征明顯，酒體醇厚，口感細膩，回味悠長，典型性較好。

3 結(jié)論

本研究以番木瓜為原料制備半干型番木瓜果酒。番木瓜果酒澄清透明，番木瓜果實香氣典型，果香與酒香協(xié)調(diào)，酒體渾厚細膩，尾味持久，酒精度10.7%vol，殘?zhí)?.4 g/L，滴定酸4.5 g/L，其他理化指標符合果酒品質(zhì)標準要求。番木瓜果酒中總酚含量3.0 g/L，DPPH自由基清除率63.0%，F(xiàn)RAP值2.33mmol/L，表明其抗氧化能力較好。本試驗產(chǎn)品的成功研發(fā)有利于拓寬番木瓜加工途徑，豐富番木瓜產(chǎn)品種類，提高番木瓜的經(jīng)濟價值。

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Analysisof fermentation and antioxidantactivity of Caricapapaya wine

LIU Zhaoxi1,XU Kang2,LIYanling1,ZHANG Junli1,GUOMengmeng2*
(1.SchoolofLife Science,Taishan MedicalUniversity,Taian 271016,China; 2.College ofFood Science and Engineering,Shandong AgriculturalUniversity,Taian 271018,China)

Using the Caricapapaya as raw material,after crushing,enzymatic solution and composition adjustment,the C.papaya w inewas fermented w ithw ine active dry yeastat(22±1)℃.The changesof totalsugar,reducing sugar,titrable acid contentsand antioxidantactivity were researched during fermentation.The results showed that the contents of total sugar and reducing sugar gradually decreased,the titrable acid content increased,the total phenols content,DPPH free radical scavenging rate and ferric reducing antioxidant power(FRAP)decreased,and the changes of pH value showed rulelessduring C.papaya w ine fermentation.The contentsof alcohol,residualsugar,titrable acid and totalphenols,DPPH free radical scavenging rate and FRAP value in C.papaya w inewere 10.7%vol,4.4 g/L,4.5 g/L,3.0 g/L,63.0%and 2.33 mmol/L,respectively.The w inewas semi-dry,had strongerantioxidantactivity,and the physico-chem icaland sensory qualitymet thew ine standard requirements.

Caricapapaya;fermentation;antioxidantactivity;w inequality

TS262.7

0254-5071（2017）08-0045-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.010

2017-04-22

劉兆璽（1981-），男，講師，碩士，研究方向為發(fā)酵食品檢測技術(shù)。

*通訊作者：郭萌萌（1985-），男，講師，博士，研究方向為食品發(fā)酵與釀造。