不同處理工藝對(duì)獼猴桃果酒品質(zhì)的影響

葛東穎，李華佳，楊成聰，張潤杰，朱永清，郭 壯*

（1.湖北文理學(xué)院 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北 襄陽 441053；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川 成都 610066）

作為一種呼吸躍變型水果，獼猴桃采摘后存在保藏困難、易腐敗變質(zhì)和營養(yǎng)成分易流失等問題[1]，因此，對(duì)獼猴桃進(jìn)行深加工顯得尤為重要。近年來，以獼猴桃為原料開發(fā)了果酒[2]、果醋[3]和果脯[4]等系列產(chǎn)品，不僅充分利用了獼猴桃的營養(yǎng)價(jià)值，而且提高了獼猴桃的利用率，助推了獼猴桃全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。目前制備獼猴桃果酒的工藝常包括清汁發(fā)酵、去皮發(fā)酵和帶皮發(fā)酵3種形式[5]。獼猴桃果皮中各類香氣含量較高[6]，同時(shí)富含氨基酸、鉀和鈣等物質(zhì)[7]，且具有較強(qiáng)的抗氧化性[8]，因而將其應(yīng)用于獼猴桃果酒加工具有較強(qiáng)的可行性。有研究指出，帶皮發(fā)酵可提高酒體的香氣和抗氧化能力[9]，同時(shí)亦可改變酒體外觀并增強(qiáng)酒體結(jié)構(gòu)[10]。陳紅梅等[5]研究發(fā)現(xiàn)，帶皮發(fā)酵工藝可一定程度提高野生獼猴桃酒的品質(zhì)。

GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》約束了從外觀、滋味和香氣等三個(gè)維度對(duì)果酒進(jìn)行感官檢查與評(píng)價(jià)的方法，然而感官鑒評(píng)法具有對(duì)評(píng)價(jià)人員要求高和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究不夠深入等不足[11]。近年來色度儀[12-13]、電子舌[14-15]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatograph mass spectroscopy，GC-MS）儀[16-17]、電子鼻[18-19]和高效液相色譜（highperformance liquidchromatography，HPLC）儀[20-21]等檢測技術(shù)在酒類品質(zhì)評(píng)價(jià)方面有了廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了食品色澤、滋味和氣味指標(biāo)的數(shù)字化評(píng)價(jià)，因而將上述檢測技術(shù)引入獼猴桃果酒品質(zhì)評(píng)價(jià)中具有積極的意義。采用GC-MS技術(shù)，陳紅梅等[5]研究發(fā)現(xiàn)，帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒中酯類、萜烯類和酮類物質(zhì)質(zhì)量濃度相對(duì)較高。然而目前關(guān)于不同處理工藝獼猴桃果酒滋味和色澤品質(zhì)評(píng)價(jià)的報(bào)道尚少。

本研究采用電子舌、電子鼻、HPLC儀和色度儀對(duì)不同處理工藝釀造獼猴桃果酒的品質(zhì)進(jìn)行了數(shù)字化評(píng)價(jià)，并結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法探討了不同處理工藝對(duì)獼猴桃果酒品質(zhì)的影響，以期為后續(xù)獼猴桃果酒的生產(chǎn)和品質(zhì)評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

徐香獼猴桃：市售；蘋果酸、奎寧酸、檸檬酸、乳酸（均為優(yōu)級(jí)純）、乙腈（色譜純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；磷酸二氫鉀、磷酸（均為分析純）：西隴科學(xué)股份有限公司；果膠酶（5萬U/g）、偏重亞硫酸鉀（均為食品級(jí)）：煙臺(tái)帝伯仕自釀機(jī)有限公司；RW葡萄酒·果酒專用酵母：安琪酵母股份有限公司；陽離子溶液、陰離子溶液、預(yù)處理溶液、參比溶液和內(nèi)部溶液：日本Insent公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SA402B電子舌（配備2個(gè)參比電極和5個(gè)味覺傳感器）：日本Insent公司；LC-20ADXR高效液相色譜儀（配備有SPDM20A二極管陣列紫外-可見光檢測器）、InertSustainSwift C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）：日本島津公司；PEN3電子鼻（配備10個(gè)金屬氧化傳感器）：德國Airsense公司；Ultra Scan PRO色度儀：美國Hunter Lab公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 獼猴桃果酒的制作

參照參考文獻(xiàn)[5]的方法制作獼猴桃果酒并進(jìn)行適當(dāng)修改。工藝流程及主要步驟如下所示：

清汁發(fā)酵組：將獼猴桃破碎后加入果膠酶進(jìn)行酶解，10 000 r/min離心5 min，取上清液備用。

去皮發(fā)酵組：將獼猴桃樣品去皮后，果肉破碎入罐添加果膠酶進(jìn)行酶解。

帶皮發(fā)酵組：將獼猴桃破碎后入罐添加果膠酶進(jìn)行酶解。

不同處理工藝組均添加0.06%的果膠酶酶解12 h提高出汁率和0.10 mg/L偏重亞硫酸鉀防止氧化；攪拌均勻后使用蔗糖調(diào)節(jié)糖度為22°Bx；按照0.2‰獼猴桃鮮果的比例接種酵母菌；前發(fā)酵為22℃發(fā)酵7 d；后發(fā)酵為18℃發(fā)酵20 d；10000r/min離心5min，取上清液，備用。每個(gè)處理工藝組做5個(gè)平行。

1.3.2 基于電子舌獼猴桃果酒滋味品質(zhì)評(píng)價(jià)

樣品處理：準(zhǔn)確量取40mL獼猴桃果酒與80 mL超純水混合均勻，靜置15min后抽濾，濾液10000r/min離心10min，取上清液待用。

電子舌測試條件：參照郭壯等[22]的方法并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，每組樣品平行測定4次。

數(shù)據(jù)處理：刪除第1次測試實(shí)驗(yàn)值，取第2、3和4次實(shí)驗(yàn)值作為原始數(shù)據(jù)，并使用電子舌自帶工作站對(duì)電子舌的響應(yīng)值進(jìn)行分析。

1.3.3 基于高效液相色譜獼猴桃果酒中有機(jī)酸測定

樣品處理：準(zhǔn)確吸取2 mL獼猴桃果酒和0.20 mL的0.10mol/L磷酸溶液于10mL容量瓶中，用流動(dòng)相定容，混合均勻后過0.22 μm一次性針頭式過濾器，濾液待用。

色譜條件：參照楊成聰?shù)萚23]的方法并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。流動(dòng)相為0.01 mol/L磷酸二氫鉀溶液，pH值為2.90，柱溫為30℃，流速為1.00 mL/min，檢測波長為215 nm，進(jìn)樣量為20 μL，平行測定3 次。

數(shù)據(jù)處理：使用高效液相色譜自帶的工作站對(duì)測定的獼猴桃果酒中有機(jī)酸信號(hào)值進(jìn)行分析，采用保留時(shí)間對(duì)獼猴桃果酒中4種有機(jī)酸進(jìn)行定性分析，使用外標(biāo)法對(duì)獼猴桃果酒4種有機(jī)酸進(jìn)行定量分析。

1.3.4 基于電子鼻技術(shù)獼猴桃果酒風(fēng)味品質(zhì)評(píng)價(jià)

樣品處理：準(zhǔn)確吸取15 mL獼猴桃果酒樣品于電子鼻樣品瓶中，55℃保溫10 min后室溫平衡10 min，即可插入電子鼻探頭進(jìn)行頂空進(jìn)樣測試。

電子鼻測試條件：參照張淼等[24]對(duì)芝麻醬品質(zhì)評(píng)價(jià)中的測試條件，并進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。

數(shù)據(jù)處理：金屬氧化電極測定在45s后達(dá)到穩(wěn)定，本研究選取49s、50s和51s時(shí)的平均值為測試數(shù)據(jù)，平行測定3次。

1.3.5 基于色度儀獼猴桃果酒色澤品質(zhì)評(píng)價(jià)

將獼猴桃果酒樣品倒入50 mm×10 mm的比色皿中，使用透射模式對(duì)獼猴桃果酒的各色度指標(biāo)進(jìn)行測定，讀數(shù)以CIE1976色度空間值L*值（暗→亮：0→100）、a*值（綠-→紅+）、b*值（藍(lán)-→黃+）表示，平行測定3次[25]。

1.3.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）法、聚類分析（cluster analysis，CA）和多變量方差分析（multivariateanalysisofvariance，MANOVA）法對(duì)不同處理工藝獼猴桃果酒的風(fēng)味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用冗余分析（redundancy analysis，RDA）和Kruskal-Wallis檢驗(yàn)對(duì)不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)差異的關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行甄別。采用Cannoco 4.5軟件進(jìn)行RDA，其他分析均采用MATLAB 2016b，采用Origin 2017繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理工藝對(duì)獼猴桃果酒滋味品質(zhì)的影響

首先使用電子舌技術(shù)對(duì)不同處理工藝獼猴桃果酒的滋味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同釀造工藝獼猴桃果酒各滋味指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度的雷達(dá)圖Fig.1 Radar chart of relative intensity of each taste indexes of kiwifruit wines fermented by different brewing processes

由圖1可知，不同處理工藝獼猴桃果酒在咸味、苦味、酸味和鮮味滋味指標(biāo)上的差異較大，其極差值分別為3.10、2.45、1.88和1.48，而在后味B（苦味的回味）、澀味、后味A（澀味的回味）和豐度（鮮味的回味）上的差異較小且極差值均＜1。由此可見，不同處理工藝獼猴桃果酒滋味品質(zhì)的差異主要體現(xiàn)在咸味、苦味、酸味和鮮味上，雖然在其他滋味指標(biāo)上存在差異，但其差異不會(huì)對(duì)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的喜好程度產(chǎn)生影響[26]。經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酸味、苦味、鮮味和咸味4個(gè)滋味指標(biāo)在不同處理工藝獼猴桃果酒之間的差異顯著（P＜0.05），其中帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒的鮮味和咸味顯著偏高（P＜0.05），而酸味和苦味顯著偏低（P＜0.05）。本研究進(jìn)一步使用高效液相色譜儀對(duì)獼猴桃果酒中4種有機(jī)酸的含量進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。

表1 獼猴桃果酒中4種有機(jī)酸的含量Table 1 Contents of 4 kinds of organic acids in kiwifruit wine

由表1可知，奎尼酸、檸檬酸、蘋果酸和乳酸在不同處理工藝獼猴桃果酒中均有檢出，通過Kruskal-Wallis檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，4種有機(jī)酸在不同處理工藝獼猴桃果酒中均差異顯著（P＜0.05），且?guī)ぐl(fā)酵獼猴桃果酒中4種有機(jī)酸含量顯著偏低（P＜0.05）。

2.2 不同處理工藝對(duì)獼猴桃果酒氣味品質(zhì)的影響

本研究進(jìn)一步使用電子鼻技術(shù)對(duì)獼猴桃果酒的風(fēng)味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，果酒中典型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)度如表2所示。

表2 不同釀造工藝獼猴桃果酒各氣味指標(biāo)相對(duì)強(qiáng)度的差異性分析Table 2 Difference analysis of relative intensity of each flavor indexes of kiwifruit wines fermented by different brewing processes

由表2可知，傳感器W1C和W5C對(duì)帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒的響應(yīng)值顯著偏高（P＜0.05），而傳感器W5S對(duì)其響應(yīng)值顯著偏低（P＜0.05）。傳感器W1C和W5C主要對(duì)食品中的芳香類物質(zhì)靈敏，而傳感器W5S主要對(duì)氮氧化物靈敏。值得一提的是，傳感器W3C、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W和W3S對(duì)不同處理工藝獼猴桃果酒的相應(yīng)值差異不顯著（P＞0.05）。由此可見，帶皮發(fā)酵獼猴果酒的風(fēng)味品質(zhì)較清汁發(fā)酵和去皮發(fā)酵較佳。陳紅梅等[5]的研究結(jié)果與本研究相同，通過采用GC-MS技術(shù)對(duì)不同工藝處理野生獼猴桃酒風(fēng)味品質(zhì)進(jìn)行解析發(fā)現(xiàn)，帶皮發(fā)酵的獼猴桃果酒香氣物質(zhì)總量顯著偏高（P＜0.05），且酒中的酯類、萜烯類和酮類物質(zhì)質(zhì)量濃度亦相對(duì)較高[5]。

2.3 不同處理工藝對(duì)獼猴桃果酒色澤品質(zhì)的影響

不同處理工藝獼猴桃果酒的色澤測定結(jié)果如表3所示。

由表3可知，帶皮發(fā)酵的獼猴桃果酒其亮度（L*值）顯著高于清汁發(fā)酵（P＜0.05），而紅綠度（a*值）顯著高于去皮發(fā)酵（P＜0.05）。值得一提的是，不同處理工藝的獼猴桃果酒在黃藍(lán)度（b*值）上并無顯著性差異（P＞0.05）。

表3 不同處理工藝獼猴桃果酒色澤品質(zhì)的差異性分析Table 3 Difference analysis of each color indexes of kiwifruit wines fermented by different treatment processes

2.4 不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)區(qū)分度的評(píng)價(jià)

以滋味和氣味為評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于PCA不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)的因子載荷圖如圖2所示。

圖2 基于PCA不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)的因子載荷圖Fig.2 Factor loading plot of the quality of kiwifruit wines fermented by different treatment processes based on PCA

由圖2可知，第一主成分（principal component，PC）由咸味、鮮味、后味A（澀味的回味）、豐度（鮮味的回味）、苦味和酸味構(gòu)成，占全部權(quán)重的36.48%；第二主成分（PC2）由W1W（對(duì)有機(jī)硫化物敏感）、W5S（對(duì)氫氧化物靈敏）、W2S（對(duì)乙醇靈敏）和W3S（對(duì)烷烴類物質(zhì)靈敏）4個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，占全部權(quán)重的22.33%。由此可見，PC1主要由獼猴桃果酒的滋味指標(biāo)構(gòu)成，而PC2主要由獼猴桃果酒的氣味指標(biāo)構(gòu)成。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，PC1中載荷量最高的正相關(guān)指標(biāo)是W1W，其載荷量為0.52，即PC1的差異主要集中在有機(jī)硫化物上；PC2中載荷量最高的正相關(guān)指標(biāo)是咸味，其載荷量為0.41，而載荷量最高的負(fù)相關(guān)指標(biāo)為酸味，其載荷量為0.39，即PC2的差異主要集中在酸味和咸味上?；赑CA不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)的因子得分圖如圖3所示。

由圖3可知，不同處理工藝獼猴桃果酒樣品在空間排布上呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢，其中清汁發(fā)酵樣品全部分布于第二象限，去皮發(fā)酵樣品多數(shù)分布于第三象限，而帶皮發(fā)酵樣品則主要分布于第一和第四象限。由此可見，不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)存在明顯的差異。帶皮發(fā)酵樣品較其他處理工藝樣品在空間上的排布偏右，結(jié)合因子載荷圖可知，帶皮發(fā)酵果酒的咸味、鮮味、后味A（澀味的回味）和豐度（鮮味的回味）較強(qiáng)，這與Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果一致。本研究進(jìn)一步采用馬氏距離聚類對(duì)不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)的差異性進(jìn)行了分析，其結(jié)果如圖4所示。

圖3 基于PCA不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)的因子得分圖Fig.3 Factor score plot of kiwifruit wines fermented by different treatment processes based on PCA

由圖4可知，清汁發(fā)酵和去皮發(fā)酵兩者之間存在顯著差異（P＜0.05），且兩者與帶皮發(fā)酵存在極顯著差異（P＜0.001）。由此可見，不同處理工藝獼猴桃果酒的品質(zhì)存在顯著差異。

圖4 不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)的聚類分析Fig.4 Cluster analysis of the quality of kiwifruit wines fermented by different treatment processes

2.5 導(dǎo)致不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)存在差異關(guān)鍵性指標(biāo)的甄別

本研究采用RDA對(duì)導(dǎo)致不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)存在顯著差異的關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行了甄別，其結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同處理工藝釀造獼猴桃果酒的RDA雙序圖Fig.5 RDA biplot of kiwifruit wines fermented by different treatment processes

由圖5可知，酸味、苦味、鮮味、W5S（對(duì)氮氧化物靈敏）和W1C（對(duì)芳香類物質(zhì)靈敏）5個(gè)指標(biāo)與RDA排序圖約束軸上樣本具有良好的賦值相關(guān)，因而代表了與不同處理工藝獼猴桃果酒品質(zhì)差異顯著相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)。由圖5亦可知，酸味和苦味位于去皮發(fā)酵和清汁發(fā)酵獼猴桃果酒一側(cè)，W5S位于清汁發(fā)酵一側(cè)，而W1C和鮮味則位于帶皮發(fā)酵一側(cè)，由此可見，帶皮發(fā)酵的獼猴桃果酒中鮮味和芳香類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的強(qiáng)度要大于其余兩組，而酸味、苦味和氮氧化物揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)呈現(xiàn)出相反的趨勢，這進(jìn)一步證明帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒品質(zhì)要優(yōu)于清汁和去皮發(fā)酵的獼猴桃果酒。3結(jié)論

使用電子舌、HPLC儀、電子鼻和色度儀對(duì)清汁、去皮和帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒的品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒的鮮味和咸味顯著偏高（P＜0.05），而酸味和苦味顯著偏低（P＜0.05），同時(shí)帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒中芳香類物質(zhì)較多而氮氧化物較少；帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒明亮度（L*值）顯著高于清汁發(fā)酵（P＜0.05），而紅綠度（a*值）顯著高于去皮發(fā)酵（P＜0.05）；帶皮發(fā)酵獼猴桃果酒的品質(zhì)與清汁和去皮發(fā)酵獼猴桃果酒的品質(zhì)差異顯著（P＜0.001）。由此可見，帶皮發(fā)酵的獼猴桃果酒品質(zhì)更優(yōu)。