紅心火龍果果酒發(fā)酵特性的研究

程志華 ，龔 霄 ，袁 源 ，彭 政 ，李積華 ，林 茂

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東湛江524001；2.農(nóng)業(yè)部熱帶作物產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東湛江524001；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢430070；4.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究所,貴州貴陽550006）

火龍果（Hylocereus undatus）又稱青龍果、紅龍果、仙蜜果等，為仙人掌科的三角柱屬植物（量天尺屬）的果實，因外表肉質(zhì)鱗片形似蛟龍外鱗而得名[1]。火龍果為熱帶和亞熱帶水果，原產(chǎn)于美洲，現(xiàn)在我國海南、廣西、廣東、福建、云南等地區(qū)廣泛種植，2011年，火龍果栽培面積約5萬hm2，年產(chǎn)量約100萬t。主要品種有紅皮白肉、紅皮紅肉、黃皮白肉3種[2]?；瘕埞赓|(zhì)鮮嫩，營養(yǎng)豐富，風(fēng)味鮮美，主要營養(yǎng)成分有蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素及鈣、鎂、磷、鐵等礦物質(zhì)[3]，尤其是火龍果的果肉幾乎不含果糖和蔗糖，糖分以葡萄糖為主。因此，火龍果有抗氧化、美白皮膚、降血壓及對便秘、糖尿病等病癥具有輔助治療作用[4]，集營養(yǎng)、藥用和保健優(yōu)點于一身，受到消費者廣泛喜愛。

火龍果果實對溫度較敏感[5]，常溫下難以貯藏，造成嚴(yán)重滯銷現(xiàn)象，而將其發(fā)酵成果酒不僅能延長貯藏期，還能增加經(jīng)濟價值，同時還保留了水果原有的糖類、氨基酸、有機酸和礦物質(zhì)等成分，具有獨特的保健功能。本研究主要探討了紅心火龍果酒發(fā)酵過程中的理化性質(zhì)、多酚及黃酮含量、DPPH和ABTS自由基清除率以及利用GC-O測定法測定火龍果酒香氣成分，為釀制高品質(zhì)火龍果酒的研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品及菌種：新鮮紅心火龍果，市售，九成熟；酵母DV10，上海杰兔工貿(mào)有限公司。

試劑及耗材：蔗糖，酒石酸，濃硫酸、蒽酮、Na-NO3、NaOH、Al(NO3)3、Na2CO3分析純試劑；福林酚試劑，美國Sigma-aldrich公司；蘆?。?8%）、沒食子酸（98%），上海源葉生物科技有限公司。

儀器設(shè)備：PAL-3手持式折光儀，日本Atago公司；多參數(shù)測試儀（pH計），梅特勒-托利多（上海）有限公司；CPA225D十萬分之一分析天平，德國Sartorius Group；UV-1780紫外可見分光光度計，島津儀器（蘇州）有限公司；GC-O，日本島津公司；LC-20A高效液相色譜儀，日本島津公司。

1.2 工藝流程

本試驗按下列工藝進行：新鮮火龍果→分選清洗→去皮破碎→打漿→成分調(diào)整→巴氏滅菌→冷卻→接種→控溫發(fā)酵。

1.2.1 原料選擇及處理

選用充分成熟的無病蟲害及無霉?fàn)€變質(zhì)的新鮮火龍果果實，清洗干凈后去皮，用破碎機破碎，加60 μL/L果膠酶處理，澄清。

1.2.2 成分調(diào)整

火龍果果實的含糖量僅為10%左右，為了使發(fā)酵后的成品達到一定的糖度和酸度，加入蔗糖調(diào)整糖度至24.5%。

1.2.3 滅菌

采用70℃巴氏殺菌，既可保證火龍果果酒的原有風(fēng)味，又能殺滅細菌。

供應(yīng)商分級標(biāo)準(zhǔn)制定時應(yīng)用正態(tài)分布的“鐘形”曲線分布規(guī)律，根據(jù)均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ制定分級界限，并結(jié)合2/8原則，期望80%左右的供應(yīng)商落在曲線的中部，將正態(tài)分布概率密度函數(shù)的μ-1.28σ和μ+1.28σ值作為對供應(yīng)商進行分級的分級界限。即當(dāng)供應(yīng)商綜合評價結(jié)果大于μ+1.28σ時為A級供應(yīng)商，供應(yīng)商數(shù)綜合評價結(jié)果小于μ-1.28σ時為D級供應(yīng)商，分別占總數(shù)的10%，供應(yīng)商綜合評價結(jié)果落在分級界限區(qū)間內(nèi)的為B級和C級供應(yīng)商，占總數(shù)的80%；再根據(jù)樣本均值劃分B類和C類供應(yīng)商。

1.2.4 接種

冷卻至室溫后，加入一定量的活化酵母液，于28℃下進行發(fā)酵。

1.3 檢測方法

1.3.1 理化指標(biāo)測定

糖度（可溶性固形物含量）：手持式折光儀；pH值：pH計；總酸（以酒石酸計）：GB/T 15038—2006指示劑法；酒精度：采用酒精計法，具體參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》執(zhí)行[6]。

1.3.2 葡萄糖、果糖、蔗糖及總糖的測定

蒽酮硫酸法[7]；LC-20A高效液相色譜儀，流動相：超純水,0.3 mL/min,柱溫：25℃,示差檢測器。

1.3.3 多酚和黃酮的測定

分別采用福林酚法（Folin-Ciocalteu）[8]和亞硝酸鈉-硝酸鋁法[9]測定。

氣相色譜條件：色譜柱：VF-wax毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：45℃保持2 min，以5℃/min升至180℃，再以20℃/min升至240 ℃，保持5 min；載氣（He）流速1 mL/min；壓力100.0 kPa；不分流；進樣口溫度250℃。流出物在毛細管末端以1∶1的分流比分別流入質(zhì)譜檢測器和ODP嗅聞裝置。挑選出經(jīng)聞香訓(xùn)練的實驗人員3名，用時間強度法進行GC-O分析，并記錄保留時間和化合物的香氣強度和特征，香氣強度按1—5共5個等級記錄[10]?！?”表示能感受到香氣；“2”表示可以聞到，強于1但氣味不明顯；“3”表示該氣味成分強度適中且氣味明顯；“4”表示味道強度略大，較強烈；“5”表示氣味明顯且強烈。

1.3.5 抗氧化能力的測定

DPPH自由基清除能力的測定參考吳朝霞等[11]的方法，ABTS自由基清除能力的測定參考鄭善元等[12]的方法，結(jié)果以半抑制濃度（50%inhibitory concentration，IC50）（清除率為50%時樣品的濃度）表示，根據(jù)IC50值的大小判斷抗氧化劑清除自由基能力的強弱，IC50值越小，其清除自由基能力越強[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)分析（表1）

表1 火龍果果酒發(fā)酵過程中理化指標(biāo)分析

果酒中酸類物質(zhì)部分來自原料本身，發(fā)酵過程也會產(chǎn)生。酸度對果酒的品質(zhì)有直接影響，合適的糖酸比對酒體平衡以及滋味起著重要作用[14]。發(fā)酵過程中pH值反映了酸度的變化，較低的pH值還可以降低果酒發(fā)酵中受雜菌污染的可能性。由表1可知，整個發(fā)酵過程中，pH值呈緩慢下降趨勢，可能是和酵母菌代謝過程中產(chǎn)生的有機酸積累有關(guān)。其中，火龍果果酒發(fā)酵過程中酸度呈先上升后下降的趨勢。研究認為[15]，水果中果膠的羧酸甲酯部分的分解會導(dǎo)致水果酸含量升高。通過對比，發(fā)現(xiàn)酸度的變化并不完全與其pH值變化一致，說明果酒是一種復(fù)雜的緩沖液。

如表1所示，剛開始發(fā)酵時，可溶性固形物為14.3%，發(fā)酵第4天，可溶性固形物為24.5%，此時的可溶性固形物含量較高，可使火龍果酒的風(fēng)味提高。隨著發(fā)酵時間的延長，火龍果酒的可溶性固形物含量均有顯著的下降。同時，火龍果果酒的酒精度在發(fā)酵過程中始終呈上升趨勢。

2.2 葡萄糖、果糖、蔗糖及總糖分析（圖1）

火龍果的果肉幾乎不含果糖和蔗糖，糖分以葡萄糖為主。發(fā)酵前，在火龍果中加入240 g/L的蔗糖。蔗糖有利于提高果酒的發(fā)酵酒精度,降低甲醇含量,但也相應(yīng)增加了高級醇含量。由圖1可知，整個發(fā)酵過程中，果糖的含量始終很低，蔗糖和葡萄糖的含量呈先緩慢上升后下降趨勢。發(fā)酵后期，糖分基本耗盡。

圖1 火龍果果酒發(fā)酵過程中糖分的變化

2.3 多酚和黃酮含量分析（表2）

由表2可知，火龍果果酒在發(fā)酵過程中多酚含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在發(fā)酵第12天含量達到最高，分析原因可能是發(fā)酵初期，火龍果果汁中的多酚逐漸釋放，隨著發(fā)酵時間的延長，酚類物質(zhì)不斷被氧化，使多酚含量下降。另外，福林酚試劑也存在專一性,一些非酚類的還原物質(zhì)也能與其發(fā)生反應(yīng)[16]。

表2 火龍果果酒多酚和黃酮含量的變化 (mg/mL)

黃酮是一類不穩(wěn)定的化合物，具有清除自由基、抗氧化、抗突變、降血糖等功能。容易受多種因素影響，如光照、pH值、溫度、金屬離子、氧化劑等都會對黃酮的含量有所影響[13]。由表2可知，火龍果果酒在發(fā)酵過程中黃酮含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，從發(fā)酵前的0.146 mg/mL到發(fā)酵12 d時達到最高，為0.531 mg/mL，發(fā)酵18 d時，下降到0.23 mg/mL。黃酮的含量變化與多酚的變化基本一致。其原因是果酒在發(fā)酵過程中，酵母釋放的次級代謝產(chǎn)物會和黃酮類物質(zhì)反應(yīng)，生成一些大分子衍生物，從而使果酒中的黃酮的含量呈現(xiàn)明顯下降趨勢[17]。

2.4 香氣成分分析（表3、表4）

表3 發(fā)酵前火龍果汁中的主要香氣成分分析

香氣成分是決定果酒風(fēng)味、質(zhì)量與典型性的主要因素[18]。表3結(jié)果表明，果汁中可被嗅到的香氣物質(zhì)共有4種化合物，火龍果汁中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是十三烷、長葉烯等。

表4 發(fā)酵后火龍果酒中主要香氣成分分析

由表4可知，經(jīng)GC-O分析，火龍果果酒中檢測到較高含量的酯類、有機酸類和醇類。酯類物質(zhì)對果酒的香味起著積極作用。癸酸乙酯具有香甜的水果香氣；辛酸乙酯具有花香、水果和白蘭地的風(fēng)味；苯乙醇有玫瑰花香，屬高級醇。高級醇是酒精飲料中一類重要的揮發(fā)性物質(zhì)。這些被嗅到的香氣物質(zhì)對紅心火龍果的整體風(fēng)味起到了重要的作用。通過實驗發(fā)現(xiàn)，火龍果果汁與火龍果果酒的香氣成分存在一定的差異性。同時，整體的香氣特征不單單是每種香氣物質(zhì)的簡單疊加，而是幾種甚至是十幾種香氣物質(zhì)的相互作用而產(chǎn)生的結(jié)果。

2.5 ABTS自由基清除率（圖2）

火龍果果酒的ABTS清除能力如圖3所示，在發(fā)酵前期，火龍果酒的IC50值上升，說明火龍果果酒清除自由基的能力在下降。在發(fā)酵后期，火龍果果酒的IC50值下降，分析原因可能是由于溫度、其他環(huán)境因素等會影響抗氧化能力，清除自由基是十分復(fù)雜的過程。

圖2 火龍果果酒發(fā)酵過程中ABTS自由基清除率的變化

2.6 DPPH自由基清除率（圖3）

火龍果果酒的DPPH清除能力如圖3所示，發(fā)酵得到的火龍果酒，IC50值在發(fā)酵前期稍有下降，其可能的原因是含有的多酚類化合物具有較強的自由基清除能力。在發(fā)酵第18天后，火龍果果酒的IC50值迅速上升，說明火龍果果酒清除自由基的能力在下降。

圖3 火龍果果酒發(fā)酵過程中DPPH自由基清除率的變化

3 結(jié)論

本實驗結(jié)果表明，火龍果發(fā)酵期間，酵母菌代謝過程中產(chǎn)生的有機酸積累，果酒的pH值呈緩慢下降趨勢?；瘕埞瓢l(fā)酵過程中酸度呈先上升后下降的趨勢，酸度的變化并不完全與其pH值變化一致，說明果酒是一種復(fù)雜的緩沖液?；瘕埞械亩喾又饾u釋放，使得發(fā)酵前期火龍果果酒的多酚含量增加，隨著發(fā)酵的進行，酚類物質(zhì)不斷被氧化，導(dǎo)致多酚含量下降。果酒在發(fā)酵過程中，酵母釋放的次級代謝產(chǎn)物會和黃酮類物質(zhì)反應(yīng)，生成一些大分子衍生物，從而使果酒中的黃酮含量呈現(xiàn)明顯下降趨勢。并且，多酚和黃酮的總體變化趨勢一致?；瘕埞兄饕獡]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是十三烷、長葉烯等。隨著酵母發(fā)酵，火龍果酒中生成了新的揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要是醇類和酯類，包括大多數(shù)果酒中存在的乙醇、癸酸乙酯、苯乙醇、正癸酸等，這些揮發(fā)性成分賦予了果酒類似醬香型白酒、玫瑰和水果的獨特香氣?；瘕埞艫BTS的IC50值呈先上升后下降趨勢，DPPH的IC50值呈先下降后上升趨勢，與多酚的變化趨勢沒有明顯的相關(guān)性。