龍眼果醋發(fā)酵前后主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異研究

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(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510642;2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510610)

龍眼(DimocarpuslonganLour.)俗稱桂圓,為無(wú)患子科龍眼屬植物。該植物適宜生長(zhǎng)在熱帶和亞熱帶地區(qū),我國(guó)種植區(qū)主要集中在廣東、廣西、云南和四川等南方地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年我國(guó)龍眼產(chǎn)量高達(dá)118.08萬(wàn)噸,龍眼產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值約為 115.95億元[1-2]。龍眼果實(shí)的成熟期多集中于高溫季節(jié),極易腐敗變質(zhì),不耐儲(chǔ)藏與運(yùn)輸,因此,對(duì)龍眼進(jìn)行深加工尤為重要[3]。目前,市場(chǎng)上龍眼的加工產(chǎn)品比較單一,以龍眼干(桂圓干)為主[4]。但隨著人們生活水平的提高,多維的健康觀已經(jīng)成為當(dāng)代人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的主題,全方面健康營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)品的需求日益增高,營(yíng)養(yǎng)豐富且風(fēng)味獨(dú)特的果醋飲料逐漸成為消費(fèi)者的新寵,具有廣闊的市場(chǎng)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)果醋飲料銷(xiāo)售規(guī)模2014年便達(dá)到了30億,預(yù)計(jì)2020年將突破百億規(guī)模[5]。

果醋是以水果或果品加工中的腳料為原料,進(jìn)行微生物發(fā)酵釀制而成,同時(shí)保留水果的營(yíng)養(yǎng)成分又具食醋獨(dú)特風(fēng)味的保健飲品[6]?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn),果醋具有抑菌消炎[7]、緩解疲勞[8]和抗氧化活性[9]等多種功效,豐富的有機(jī)酸以及酚類(lèi)物質(zhì)是發(fā)揮其功效的重要組分[10]。龍眼果肉中含糖量極高,非常適合作為果醋加工原料,但目前對(duì)于龍眼果醋的研究多集中在工藝上,有關(guān)龍眼果醋發(fā)酵過(guò)程中品質(zhì)變化的研究鮮少報(bào)道,而在發(fā)酵期間,營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化對(duì)于龍眼果醋的深加工具有重大的意義。

本研究以龍眼果肉為原料制汁,通過(guò)接種酵母和醋酸菌進(jìn)行發(fā)酵,比較發(fā)酵液隨發(fā)酵時(shí)間基本參數(shù)的變化,確定制備龍眼果醋聯(lián)合發(fā)酵時(shí)間,研究龍眼果醋發(fā)酵前后的主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化,為龍眼果醋的加工提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

龍眼(儲(chǔ)良) 廣州本地某市場(chǎng);安琪酵母 安琪酵母有限公司;As1.41醋酸菌 實(shí)驗(yàn)室保藏;麥芽汁培養(yǎng)基 廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;醋酸菌培養(yǎng)基(1%葡萄糖,1%酵母粉,1%碳酸鈣粉末,121 ℃滅菌15 min后加入3%無(wú)水乙醇) 實(shí)驗(yàn)室自行配置;Folin-Ciocalteu試劑 上海源葉生物科技有限公司;焦性沒(méi)食子酸、磷酸(色譜純) 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;乙腈(色譜純) 美國(guó)Tedia公司;酒石酸、抗壞血酸、乙酸、琥珀酸、果糖、葡萄糖和蔗糖(標(biāo)準(zhǔn)品) Sigma-Aldrich公司;其他試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

榨汁機(jī) 美的集團(tuán)有限公司;DMA 35便攜式密度計(jì) 奧地利安東帕(中國(guó))有限公司;UV 1800型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、LC-20A高效液相色譜儀 日本島津公司;PB-10型pH計(jì) Sartorius公司;ZD-2酸堿滴定儀 上海儀電科技股份有限公司;RP-101折光儀 日本愛(ài)宕有限公司;Ultra Scan VIS型全自動(dòng)色差儀 美國(guó)Hunter Lab公司;Infinite M200 PRO酶標(biāo)儀 瑞士TECAN公司;JW-1042低速離心機(jī) 安徽嘉文儀器裝備有限公司;YXQ-LS-50SII型立式壓力蒸汽滅菌器、SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;無(wú)菌操作臺(tái) 蘇凈集團(tuán)蘇州安康空氣技術(shù)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 龍眼汁的制備 市售新鮮龍眼經(jīng)剝皮去核后,打漿榨汁,100目濾布過(guò)濾,95 ℃殺菌1 min,無(wú)菌熱灌裝,冷卻后冷藏待用。

1.2.2 酵母與醋酸菌的活化 稱取適量干酵母至已滅菌的10倍麥芽汁培養(yǎng)基中,30 ℃靜置活化24 h;取適量醋酸菌保藏物加入至已滅菌的醋酸菌培養(yǎng)基中,30 ℃ 140 r/min活化48 h。

1.2.3 龍眼汁的酵母發(fā)酵 酵母活化后,向龍眼汁中加入1%酵母種子液,30 ℃密封靜置發(fā)酵。在0、24、48、72、96、120 h取樣分析酵母菌菌落總數(shù)、酒精度、糖組分(果糖、葡萄糖和蔗糖)含量等指標(biāo)。

1.2.4 龍眼汁的醋酸發(fā)酵時(shí)間的確定 果醋加工中,醋酸發(fā)酵一般是在酵母發(fā)酵后或與酵母發(fā)酵同步進(jìn)行。本研究向不同發(fā)酵程度的發(fā)酵液接種醋酸菌,分別為同步發(fā)酵組:同時(shí)接種酵母和醋酸菌,發(fā)酵60 h;適度發(fā)酵組:酵母發(fā)酵24 h,接種醋酸菌發(fā)酵60 h;徹底發(fā)酵組:酵母發(fā)酵48 h,接種醋酸菌發(fā)酵60 h。

適度、徹底發(fā)酵組:經(jīng)酵母發(fā)酵24 或48 h后的發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至已滅菌的不銹鋼淺盤(pán)(長(zhǎng)×寬×高=40×25×15 cm),直接接種10%已活化的醋酸菌,用四層無(wú)菌紗布封口,30 ℃靜置發(fā)酵,發(fā)酵液面高度控制在3 cm左右。在0、12、24、36、48、60 h取樣分析酒精度和乙酸含量等指標(biāo)。

同步發(fā)酵:將龍眼汁加入至已滅菌的不銹鋼淺盤(pán)中,同時(shí)接種酵母和醋酸菌,用四層無(wú)菌紗布封口,30 ℃靜置發(fā)酵,發(fā)酵液面高度控制在3 cm左右。在0、12、24、36、48、60 h取樣分析酒精度和乙酸含量等指標(biāo)。

1.2.5 果醋的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析 選擇較優(yōu)的龍眼果醋工藝,與龍眼汁的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行比較分析,包括pH、抗壞血酸含量、總酚含量、ORAC值和色差等的測(cè)定。

1.2.6 檢測(cè)方法

1.2.6.1 酵母菌菌落總數(shù)的測(cè)定 酵母菌菌落總數(shù)的測(cè)定采用孟加拉紅(虎紅)瓊脂培養(yǎng)基進(jìn)行稀釋倒平板法計(jì)數(shù),具體參考GB 4789.2-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[11]。

1.2.6.2 糖組分含量的測(cè)定 糖組分含量的測(cè)定采用高效液相色譜法[12]。糖組分標(biāo)品包括:果糖、葡萄糖、蔗糖。

色譜條件:Shodex Asahipak NH2P-504E(4.6 mm×250 mm,5 μm)色譜柱,柱溫30 ℃,流速為1 mL/min,進(jìn)樣量為10 μL,流動(dòng)相為75%乙腈。糖組分的提取參考文獻(xiàn)[13]的方法。

1.2.6.3 酒精度的測(cè)定 酒精度的測(cè)定參考GB 5009.225-2016《酒中乙醇濃度的測(cè)定方法》[14],選擇酒精計(jì)法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6.4 pH、乙酸含量的測(cè)定 pH采用手持pH計(jì)測(cè)定。乙酸的測(cè)定參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》[15],采用滴定法測(cè)定,結(jié)果以乙酸含量表示。

表1 不同發(fā)酵程度的龍眼果醋感官評(píng)價(jià)評(píng)分表Table 1 Sensory evaluation scale of longan vinegar with different fermentation degrees

1.2.6.5 抗壞血酸含量的測(cè)定 抗壞血酸含量的測(cè)定采用高效液相色譜法[13]。

色譜條件:Zorbax Sb-AQ色譜柱(4.6×250 mm),柱溫30 ℃,流動(dòng)相為0.1 mol/L(NH4)2HPO4緩沖液(磷酸調(diào)節(jié)pH至2.7),流速為0.8 mol/L,紫外-可見(jiàn)光檢測(cè)器檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm?？箟难岬奶崛⒖嘉墨I(xiàn)[16]的方法。

1.2.6.6 總酚含量與抗氧化能力的測(cè)定 龍眼汁或發(fā)酵液經(jīng)6倍體積的85%酸性乙醇(1%鹽酸)超聲提取5 min后,提取液用于測(cè)定總酚和抗氧化能力。總酚含量采用福林酚法[17]測(cè)定,標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.0264x+0.0005,R2=0.9997,結(jié)果以沒(méi)食子酸含量表示樣品中總酚含量?？寡趸芰Σ捎醚踝杂苫漳芰Ψ?oxygen radical absorbance capacity,ORAC)測(cè)定,具體參考文獻(xiàn)[18]方法。

1.2.6.7 色差的測(cè)定 色差采用全自動(dòng)色差儀測(cè)定,以龍眼汁作為參比樣,計(jì)算龍眼果醋色差度,色差結(jié)果以總色差值ΔE*計(jì)[19]。

式中:L0,a0,b0為龍眼汁的Hunter參數(shù);L,a,b為龍眼果醋的Hunter參數(shù)。

1.2.7 感官評(píng)價(jià) 龍眼果醋經(jīng)離心(5000 r/min,10 min),熱殺菌(95 ℃,1 min)后進(jìn)行感觀評(píng)價(jià)。將樣品隨機(jī)提供給品嘗小組(由10位經(jīng)驗(yàn)豐富的感官評(píng)價(jià)人員組成,5男5女),分別從樣品的香氣、滋味、色澤和總體可接受性四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分(滿分100分)。龍眼果醋的評(píng)分項(xiàng)目和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有處理均重復(fù)3次,數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行方差分析(Duncan’s multiple range test),數(shù)值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,并以P<0.05為差異顯著,用Origin 8.5.1軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍眼汁的酵母發(fā)酵

2.1.1 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酵母菌菌落總數(shù)的變化 圖1是龍眼汁酵母發(fā)酵期間酵母菌菌落總數(shù)的變化。從圖1可知,龍眼汁接種酵母后,在酵母發(fā)酵的前24 h,酵母菌呈現(xiàn)迅速生長(zhǎng)的趨勢(shì),發(fā)酵24 h的酵母菌菌落總數(shù)高達(dá)8.39 CFU/mL,隨后酵母菌的生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期(P>0.05)。說(shuō)明龍眼汁的營(yíng)養(yǎng)豐富,非常適合酵母菌的發(fā)酵生長(zhǎng)。

圖1 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酵母菌菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes of the total number ofyeast colonies during yeast fermentation of longan juice注:不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05);圖2同。

2.1.2 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酒精度和糖組分含量的變化 圖2是龍眼汁酵母發(fā)酵期間酒精度和糖組分含量的變化。從圖2b可知,龍眼汁中,蔗糖、果糖和葡萄糖初始含量分別為14.51、3.27、3.24 g/100 mL,蔗糖是龍眼汁中的主要糖組分。酵母發(fā)酵24 h內(nèi),蔗糖含量快速下降,葡萄糖和果糖的含量稍微上升,可能與發(fā)酵所產(chǎn)生的葡聚糖蔗糖酶將蔗糖轉(zhuǎn)化為果糖和葡聚糖有關(guān)[20]。隨著發(fā)酵的繼續(xù)進(jìn)行,發(fā)酵48 h后,龍眼汁中蔗糖和葡萄糖都消耗殆盡,果糖含量也降低至0.40 g/100 mL。如圖2a,酵母發(fā)酵48 h內(nèi),發(fā)酵液的酒精度直線上升,發(fā)酵48 h的酒精度達(dá)到11.5%,隨后趨于穩(wěn)定(P>0.05)。

圖2 龍眼汁酵母發(fā)酵期間酒精度和糖組分含量的變化Fig.2 Changes of alcohol content and sugarcontent during alcohol fermentation of longan juice

2.2 龍眼汁醋酸發(fā)酵期間酒精度和乙酸含量的變化

圖3是醋酸發(fā)酵期間酒精度和乙酸含量的變化。從圖3可知,發(fā)酵的前48 h,同步發(fā)酵組和適度發(fā)酵組的酒精度呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì),其乙酸含量逐漸上升,醋酸發(fā)酵60 h的乙酸含量接近峰值,分別達(dá)28.09、29.59 g/L。徹底發(fā)酵組中,長(zhǎng)時(shí)間的酵母發(fā)酵使龍眼汁大部分糖組分轉(zhuǎn)化為乙醇(圖2),因此在接種醋酸菌后,醋酸菌能利用充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快速生長(zhǎng),把乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸,故酒精度快速下降,乙酸含量快速升高。醋酸發(fā)酵36 h,無(wú)酒精度檢出,乙酸含量也達(dá)到峰值,達(dá)10.31 g/L,但乙酸產(chǎn)量明顯低于前面兩組,可能是因?yàn)榇姿岚l(fā)酵期間氧氣的進(jìn)入,酵母菌開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng)性地利用生成的乙醇,導(dǎo)致醋酸菌無(wú)足夠的乙醇為底物產(chǎn)生乙酸。因此,從乙酸得率考慮,同步發(fā)酵組(同時(shí)接種酵母和醋酸菌,發(fā)酵60 h)和適度發(fā)酵組(酵母發(fā)酵24 h,醋酸發(fā)酵60 h)是相對(duì)較好的果醋淺盤(pán)發(fā)酵工藝。

2.3 兩組龍眼果醋與龍眼汁營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異分析

表2是龍眼汁經(jīng)優(yōu)化后的果醋發(fā)酵工藝(同步發(fā)酵60 h;酵母發(fā)酵24 h后醋酸發(fā)酵60 h)得到的兩種果醋與龍眼汁的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異。從表2可知,與龍眼汁相比,兩種果醋產(chǎn)品中總酚的含量都分別下降了14.75%和27.60%,這可能與產(chǎn)品中酚類(lèi)物質(zhì)被酵母或醋酸菌吸附或分解有關(guān),還有可能是因?yàn)樵诖姿岚l(fā)酵過(guò)程中,長(zhǎng)時(shí)間好氧發(fā)酵使酚類(lèi)物質(zhì)發(fā)生氧化降解[21]。另外,與龍眼汁相比,龍眼果醋中抗壞血酸含量和抗氧化能力都有顯著提高,可能是因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程中,酵母菌和醋酸菌進(jìn)行生物合成抗壞血酸。抗壞血酸和酚類(lèi)物質(zhì)是龍眼汁和果醋中主要的抗氧化物質(zhì),產(chǎn)品抗氧化能力的提高除了跟抗壞血酸含量的增加相關(guān),還可能與酚類(lèi)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變存在一定的關(guān)系。有研究表明,抗氧化劑的抗氧化能力與酚羥基的數(shù)量和位置直接相關(guān)[22]。

表2 龍眼果醋與龍眼汁營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異Table 2 Difference of nutritional quality between longan vinegar and longan juice

注:-代表無(wú);同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖3 龍眼汁醋酸發(fā)酵期間酒精度和乙酸含量的變化Fig.3 Changes of alcohol content and aceticacid content during acetic acid fermentation of longan juice

經(jīng)發(fā)酵后,兩組龍眼果醋的L*,b*值都升高,a*值降低,且差異顯著(P<0.05),ΔE*分別為10.97和36.49。一般認(rèn)為,ΔE*大于3時(shí),顏色發(fā)生了顯著的變化,且肉眼可以分辨出[23],這說(shuō)明發(fā)酵后的龍眼果醋顏色發(fā)生了極大的變化,呈誘人的亮黃色。發(fā)酵產(chǎn)生的醇類(lèi)以及褐變反應(yīng),是使顏色改變的主要原因[24]。

2.4 三組龍眼果醋的感官評(píng)價(jià)

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)不同發(fā)酵程度的發(fā)酵液進(jìn)行醋酸發(fā)酵60 h,得到三組龍眼果醋產(chǎn)品,對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià),結(jié)果如表3。從表3可知,適度發(fā)酵組呈亮黃色,色澤均勻,果香和醋香協(xié)調(diào),口感柔和,酸味適中;徹底發(fā)酵組則因發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng),酸積累較多,有刺激性酸味,口感欠協(xié)調(diào);同步發(fā)酵組也呈亮黃色,有淡淡的果香和醋香,口感較柔和。因此同步發(fā)酵組和適度發(fā)酵組龍眼果醋感官評(píng)價(jià)的總體可接受度分值較高,結(jié)果與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異分析一致。

表3 感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 The results of sensory evaluation

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,龍眼汁的酵母發(fā)酵期間,30 ℃下靜置發(fā)酵48 h,龍眼汁中總糖降低至0.4 g/100 bmL,酒精度達(dá)11.5%。龍眼汁的醋酸發(fā)酵期間,30 ℃下淺盤(pán)靜置發(fā)酵60 h,同步發(fā)酵組(同時(shí)接種酵母和醋酸菌,發(fā)酵60 h)和適度發(fā)酵組(酵母發(fā)酵24 h,醋酸發(fā)酵60 h)中乙酸含量分別達(dá)28.09和29.59 g/L。與龍眼汁相比,同步發(fā)酵組和適度發(fā)酵組制備的龍眼果醋,其總酚含量分別下降了14.75%和27.60%,抗壞血酸和抗氧化能力都有顯著提高。色差分析顯示龍眼果醋呈誘人的亮黃色,其感觀評(píng)價(jià)也表明這兩組為較優(yōu)的果醋淺盤(pán)發(fā)酵工藝。