富川臍橙果酒釀造工藝的優(yōu)化及其抗氧化活性分析

何彩梅 龔福明 李杰民 黃星學(xué) 陸興謀 郭繼毅

摘要?[目的]為新型富川臍橙果酒的釀造及新型保健果酒的研發(fā)提供理論依據(jù)。[方法]采用單因素試驗及正交試驗對富川臍橙果酒釀造工藝進(jìn)行優(yōu)化的同時對其抗氧化特性進(jìn)行研究。[結(jié)果]工藝優(yōu)化結(jié)果表明：當(dāng)酵母接種量為0.10%，發(fā)酵液初始pH為4.0，初始糖度為22%，裝液量為60%時，富川臍橙果酒風(fēng)味獨特且品質(zhì)最佳，酒精度可達(dá)11.0%（vol），感官評價分值則高達(dá)94分。在此最優(yōu)條件下，富川臍橙果酒具有極強(qiáng)的抗氧化能力，對1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH·）、羥自由基（·OH）、超氧陰離子自由基（·O2-）等氧自由基清除率分別達(dá)到了88.4%、80.1%和86.0%，主要抗氧化活性成分可滴定酸、總黃酮和總酚含量顯著增加，分別達(dá)到了1.26 g/L、9.5 mg/mL和27.1 mg/100 mL。[結(jié)論]富川臍橙果酒有著較高的營養(yǎng)保健價值，一旦研發(fā)投產(chǎn)將是一款市場潛力巨大且備受廣大消費(fèi)者喜愛的功能性保健果酒飲品。

關(guān)鍵詞?富川臍橙果酒;工藝優(yōu)化;抗氧化活性

中圖分類號?TS262.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A文章編號?0517-6611（2020）02-0173-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.050

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Optimization of Fermentation Process for Fuchuan Navel Orange Wine and Analysis on Its Antioxidant Activity

HE Cai-mei1， GONG Fu-ming2， LI Jie-min3 et al

（1. School of Food and Bioengineering， Hezhou University， Hezhou， Guangxi 542899;2. School of Clinical Medicine， Dehong Vocational College， Mangshi，Yunnan 678400;3. Agro-food Science and Technology Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007）

Abstract?[Objective] To provide theoretical basis for fermentation of Fuchuan navel orange wine and development of new health fruit wine. [Method] The single factor analysis and orthogonal design experiment are employed to determine the optimal fermentation process for Fuchuan navel orange wine， and the antioxidant characteristics of this fruit wine have been studied in this paper. [Result] The results showed that inoculation volume 0.10%， initiation pH at 4.0， initial content of total sugar 22%， inoculate volume at 60% was the best optimal processing technology for the Fuchuan navel orange wine. After the optimization， a unique flavor and quality fruit wine of 11 alcohol degrees， to reach the values of sensory 94 scores was produced. In addition， Fuchuan navel orange wine has strong antioxidant activity， its scavenging capacity of DPPH radical （DPPH·）， hydroxyl radical （·OH） and superoxide anion （·O2-） were 88.4%， 80.1% and 86.0% respectively. The titratable acid， total flavonoids and total phenolics content of this orange wine were 1.26 g/L， 9.5 mg/mL and 27.1 mg/100 mL respectively， compared with the navel orange juice their contents were increased significantly. [Conclusion] Fuchuan navel orange wine has a high value of nutrition and health care， once developed and put into production， it will be a functional health fruit wine with great market potential and popular with the majority of consumers.

Key words?Fuchuan navel orange wine;Optimization of fermentation technology;Antioxidant activity

果酒是以水果或野生果實為原料，經(jīng)過破碎、榨汁、發(fā)酵或浸泡等工藝釀制而成的低度飲料酒[1]。相關(guān)報道表明，果酒因其富含糖類、有機(jī)酸、芳香酯、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分而具備抗氧化、防衰老、助消化、降膽固醇、利尿殺菌及防癌抗癌等保健作用[2-4]，加之色、香、味別具風(fēng)韻，果酒將成為一款市場潛力巨大且備受廣大消費(fèi)者喜愛的保健飲品。

臍橙（Citrus sinensis Osbeck）是柑橘品種中最優(yōu)良的甜橙種類，不僅富含類黃酮、多酚、維生素C、多種氨基酸、類胡蘿卜素及類檸檬素等營養(yǎng)物質(zhì)，而且還具有去除自由基、降膽固醇、分解脂肪、減少重金屬及放射性元素在人體內(nèi)累積、防癌抗癌、清火養(yǎng)顏、延年益壽的功效[5]。廣西壯族自治區(qū)賀州市富川縣的臍橙品質(zhì)極佳，因其果實大而美觀、色澤鮮艷、肉質(zhì)脆嫩、含糖量高（13%～15%）、風(fēng)味濃郁、無核化渣而著名[6]，并先后獲得中國“優(yōu)秀產(chǎn)品”金獎，“中國名牌農(nóng)產(chǎn)品”及“國家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品”等稱號。然而其不耐儲藏，運(yùn)輸過程損耗大，銷售渠道單一、深加工產(chǎn)業(yè)滯后等因素導(dǎo)致富川臍橙滯銷，并嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)啬毘犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展[7]?，F(xiàn)階段，臍橙果酒的研發(fā)主要集中在釀造工藝方面，缺少相關(guān)抗氧化特性的研究，因而利用富川臍橙的資源優(yōu)勢，研發(fā)一款新型功能性抗氧化臍橙果酒就成為必然。

基于上述現(xiàn)狀，筆者以富川臍橙為原料，用安琪酵母做發(fā)酵起子，通過單因素試驗和正交試驗對接種量、初始pH、初始糖度等果酒釀造條件進(jìn)行優(yōu)化，并對最佳工藝條件下的抗氧化特性及抗氧化成分進(jìn)行分析，以期為新型富川臍橙果酒的釀造及新型保健果酒的研發(fā)提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?材料與試劑

1.1.1?富川臍橙。購于廣西賀州市富川縣臍橙果園。

1.1.2?主要菌種。安琪葡萄酒高活性干酵母BV818（500 g/袋）。

1.1.3?主要試劑。果膠酶（生工生物工程股份有限公司，2 000 U/g）;K2S2O5（長沙科迪亞實業(yè)有限公司，食品級）;沒食子酸（上海阿拉丁生物科技股份有限公司）;維生素C（VC，廣東光華科技股份有限公司）;福林酚（山東西亞化學(xué)股份有限公司）;苯酚（廣東光華科技股份有限公司）;Tris堿（上海麥克林生化科技有限公司）;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（成都曼斯特生物科技有限公司）;DPPH（上海阿拉丁生物科技股份有限公司）;水楊酸（西隴化工股份有限公司）;沒食子酸（北京百靈威科技有限公司）。

1.1.4?主要溶液的配制。

1.1.4.1

DPPH標(biāo)準(zhǔn)液（0.002 mol/L）。精確稱取0.019 7 g的DPPH，用適量無水乙醇溶解后定容至250 mL，混勻即為0.002 mol/L的DPPH標(biāo)準(zhǔn)液，避光保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.4.2?Tris-HCl緩沖液。用50 mL 0.1 mol/L的Tris溶液和22.9 mL 0.1 mol/L的HCl混合，振蕩1 min后即為0.05 mol/L，pH 8.2的Tris-HCl緩沖液。

1.1.4.3?蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液。精密稱取蘆丁20 mg 置于100 mL 容量瓶中，用50%乙醇溶解并定容，充分搖勻后備用。

1.1.4.4

磷酸和冰醋酸混合液。精密移取3 mL濃度為3%的磷酸與7 mL 濃度為8%的冰醋酸混勻，蒸餾水定容至50 mL混勻備用。

1.1.4.5?VC標(biāo)準(zhǔn)液。精密稱取25 mg VC，蒸餾水溶解后加入10 mL磷酸和冰醋酸混合液，定容至250 mL，混勻即為濃度0.1 mg/mL的VC標(biāo)液。

1.2?主要儀器設(shè)備

RE 52-86A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）;HY211212型糖度計（北京云華科儀科技有限公司）;AZ8601型pH計（臺灣衡欣科技股份有限公司）;0-80型酒精計（武強(qiáng)縣新林儀器儀表有限公司）;UV-7504紫外可見分光光度計（上海欣茂儀器有限公司）。

1.3?試驗條件與方法

1.3.1

臍橙果酒的釀造[8]。取新鮮富川臍橙洗凈剝皮，去除種子后榨汁打碎，加入0.012%（M/V）果膠酶及適量偏重硫酸鉀，讓果汁中SO2濃度為0.008%（M/V），室溫靜置6 h后加蔗糖，將果汁含量調(diào)整至20%（M/V）后，按0.05%（V/V）的接種量接入活化酵母，28 ℃密閉發(fā)酵7 d后轉(zhuǎn)移至新酒罐中，避光、密封靜置15 d，無菌過濾即為臍橙果酒。

1.3.2?臍橙果酒釀造工藝的優(yōu)化。

1.3.2.1?臍橙果酒釀造工藝的單因素分析。

按“1.3.1”的工藝處理，考察發(fā)酵酵母接種量、發(fā)酵液初始pH、初始糖濃度及發(fā)酵裝液量等單因素對臍橙果酒品質(zhì)的影響。

1.3.2.2?臍橙果酒釀造工藝優(yōu)化的正交設(shè)計。結(jié)合“1.3.2.1”的結(jié)果，對發(fā)酵接種量、初始pH、初始糖濃度及發(fā)酵裝液量等因素作正交試驗，并以感官評價為指標(biāo)[9]，確定臍橙果酒的最佳釀造工藝條件，正交設(shè)計各因素水平編碼見表1[10]。

1.3.3?臍橙果酒的抗氧化能力及其成分含量分析。

1.3.3.1?臍橙果酒的抗氧化能力分析。臍橙果酒DPPH·、·OH、·O2-清除能力，參照文獻(xiàn)[11-13]方法，略作修改后測定。

1.3.3.2?臍橙果酒抗氧化活性成分的分析?？傻味ㄋ岷繀⒄瘴墨I(xiàn)[14]方法，略作修改后測定。可溶性總糖含量采用苯酚-硫酸法測定[11，15]?？偡雍坎捎酶Ａ址臃y定[16]?？傸S酮含量參照文獻(xiàn)[17-18]方法，略作修改后測定。VC含量參照文獻(xiàn)[19]方法，略作修改后測定。

1.3.4?數(shù)據(jù)處理。以Excel 2016繪制圖表，采用Excel 2016和RSD 值計算統(tǒng)計軟件和依格線性回歸軟件進(jìn)行計算數(shù)據(jù)處理與分析，該研究所得試驗數(shù)據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差均由2個以上樣品的測定結(jié)果經(jīng)計算得到。

2?結(jié)果與分析

2.1?臍橙果酒釀造工藝的優(yōu)化

2.1.1?臍橙果酒釀造工藝的單因素分析。

2.1.1.1?酵母接種量對臍橙果酒品質(zhì)的影響。酵母接種量是影響果酒品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一，接種量過多或過少均不利于果酒品質(zhì)的提升，酵母接種量對富川臍橙果酒品質(zhì)的影響見表2。由表2可知，當(dāng)酵母接種量在0.10%時，富川臍橙果酒的酒精度高達(dá)10.4%（vol），此時可溶性固形物為7.0%（M/V），感官評價分值則更是高達(dá)92分。因此，后續(xù)試驗將以0.10%的接種量作為試驗條件。

2.1.1.2?果酒發(fā)酵初始pH對臍橙果酒品質(zhì)的影響。在酵母菌接種量為0.10%的優(yōu)化條件下，富川臍橙果酒不同發(fā)酵初始pH對其品質(zhì)的影響結(jié)果見表3。由表3可知，果酒發(fā)酵初始pH過高或過低均會對臍橙果酒的品質(zhì)產(chǎn)生一定影響。結(jié)合酒精含量、可溶性固形物含量及感官評價的結(jié)果，確定 4.0為后續(xù)富川臍橙果酒發(fā)酵釀制的初始pH，此時可溶性固形物含量為7.0%（M/V），酒精度為10.4%（vol），感官評分為92分。

2.1.1.3

果酒發(fā)酵初始糖度對臍橙果酒品質(zhì)的影響。糖化合物是酵母菌生產(chǎn)酒精的主要原料，適當(dāng)增加糖度，可提高發(fā)酵果酒的酒精度。在最優(yōu)酵母接種量及最適初始pH條件下，果酒發(fā)酵不同初始糖度對臍橙果酒品質(zhì)的影響結(jié)果見表

4。由表4可知，當(dāng)發(fā)酵初始糖度低于22%時，隨著發(fā)酵初始糖度增加，果酒綜合品質(zhì)顯著提升，果酒酒精度也隨之逐步提高;當(dāng)初始糖濃度高于22%時，雖然可溶性固形物含量升高，但果酒酒精度和觀感評價值卻呈下降趨勢，分析可能的原因是高濃度的糖抑制了酵母菌生長，從而引起酒精度和果酒品質(zhì)下降[20]。結(jié)合酒精含量、可溶性固形物含量及感官評分，選擇22%的初始糖濃度作為后續(xù)果酒發(fā)酵的最優(yōu)初始糖度，此時富川臍橙果酒中可溶性固形物含量為8.0%（M/V），酒精度為11.2%（vol），感官評分則高達(dá)93分。

2.1.1.4

果酒發(fā)酵裝液量對臍橙果酒品質(zhì)的影響。酵母在發(fā)酵釀制果酒過程中，發(fā)酵初期酵母的增殖需要一定氧氣，但酵母酒精發(fā)酵階段是一個厭氧發(fā)酵過程，此時如存有大量氧氣就會導(dǎo)致酵母將酒精進(jìn)一步發(fā)酵為醋酸，進(jìn)而影響果酒口感。因此，果酒發(fā)酵裝液量是影響果酒品質(zhì)的一個重要因素[21]。發(fā)酵裝液量對臍橙果酒品質(zhì)的影響見表5。由表5可知，當(dāng)發(fā)酵裝液量小于60%時，酵母菌生長旺盛，可溶性固形物消耗較大，但感官評價較差;當(dāng)發(fā)酵裝液量大于60%時，酵母的酒精產(chǎn)量略有下降，可溶性固形物的含量也略有降低，感官評分也呈下降趨勢。結(jié)合酒精含量、可溶性固形物含量及感官評分，選擇60%的發(fā)酵裝液量作為最佳發(fā)酵液體積，因為此時不僅酒精度（10.8%，vol）和可溶性固形物含量（7.8%，M/V）高，而且口感還極佳（感官評分高達(dá)93分）。

2.1.2

臍橙果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化的正交試驗結(jié)果。基于上述單因素分析結(jié)果，富川臍橙果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化的正交試驗結(jié)果見表6。由表6可知，RB>RC>RA>RD，即影響富川臍橙果釀造品質(zhì)的主次因素為初始pH>初始糖度>酵母接種量>裝液量，與臍橙果酒工藝優(yōu)化研究相關(guān)文獻(xiàn)報道相比，在影響因素的主次關(guān)系方面有顯著差異[22，23]。分析導(dǎo)致這一差異的原因可能與臍橙種類、臍橙發(fā)酵釀造酵母菌菌株及果汁處理發(fā)酵條件不同有關(guān)[3，24]。結(jié)合酒精含量、可溶性固形物含量及感官評價結(jié)果可知，富川臍橙果酒發(fā)酵的最佳釀造工藝優(yōu)化組合為A2B2C3D1，即酵母菌接種量為0.10%，發(fā)酵液初始pH為4.0，初始糖度為22%，裝液量為60%時，富川臍橙果酒的口感極佳（感官評分高達(dá)94分），可溶性固形物含量為8.0%，酒精度高達(dá)11.0%（vol）。

2.2?臍橙果酒的抗氧化特性

2.2.1

臍橙果酒抗氧化能力。在最優(yōu)條件下，富川臍橙果酒抗氧化能力的分析結(jié)果見表7。由表7可知，富川臍橙果酒是一款抗氧化能力極強(qiáng)的果酒，其對DPPH·自由基、羥自由基（·OH）及超氧陰離子（·O2-）自由基的清除率均高于臍橙果汁，清除率分別高達(dá)88.4%、80.1%和86.0%。與臍橙果汁相比，該果酒對上述3種自由基的清除率明顯提高，進(jìn)一步說明功能性抗氧化富川臍橙果酒的研發(fā)是富川臍橙產(chǎn)業(yè)開發(fā)的有效途徑之一。

2.2.2?臍橙果酒抗氧化活性成分。在最優(yōu)條件下，富川臍橙果酒與果汁抗氧化活性成分的含量分析結(jié)果見表8。由表8可知，富川臍橙果酒中可滴定酸、總糖、總酚、總黃酮及VC含量依次為1.26 g/L、2.2 g/100 mL、27.1 mg/100mL、9.5 mg/mL和25.0 mg/mL。與未發(fā)酵的臍橙果汁相比，可滴定酸、總酚和總黃酮含量明顯增高，但總糖含量和VC含量卻下降明顯。其中，可滴定酸、多酚和黃酮等抗氧化活性成分有著極強(qiáng)的自由基清除能力[25-26]，結(jié)合果酒中主要抗氧化活性成分含量上升及“2.2.1”中抗氧化特性分析結(jié)果，說明該富川臍橙果酒是一款具有抗氧化特性的新型功能性果酒。富川臍橙果酒中有機(jī)酸含量升高與果酒中總糖含量降低有關(guān)，果酒中糖類除經(jīng)酵母發(fā)酵轉(zhuǎn)化為酒精外，部分糖類則經(jīng)酵母轉(zhuǎn)化形成了乳酸、乙酸、檸檬、酒石酸等有機(jī)酸[26-27]，但研究過程中未對發(fā)酵液pH變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，因而無法準(zhǔn)確闡明有機(jī)酸變化是否會對果酒pH及果酒品質(zhì)產(chǎn)生影響。而富川臍橙果酒中多酚和黃酮等主要抗氧化活性成分含量的變化則與相關(guān)文獻(xiàn)報道一致[28];VC則因發(fā)酵過程中被大量氧化分解而呈下降趨勢并隨發(fā)酵時間延長而進(jìn)一步降低，此結(jié)果與相關(guān)研究報道一致[29]。

3?結(jié)論

該研究采用單因素試驗及正交試驗對富川臍橙果酒發(fā)酵釀制工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明：當(dāng)酵母接種量為0.10 %，初始pH為4.0，初始糖度為22 %，裝液量為60%時，28 ℃發(fā)酵7 d，陳釀15 d可得到一款抗氧化能力極強(qiáng)的功能性富川臍橙果酒。該果酒風(fēng)味獨特且品質(zhì)最佳，其可溶性固形物含量為8.0 g/L，酒精度可達(dá)11.0%（vol），感官評分高達(dá)94分。抗氧化特性研究表明，該功能性果酒有著極強(qiáng)的抗氧化能力，對DPPH·自由基、羥自由基（·OH）、超氧陰離子自由基（·O2-）等的清除率分別達(dá)88.4%、80.1%和86.0%，與未發(fā)酵處理的臍橙果汁相比，抗氧化能力明顯增強(qiáng)。因此，該款功能性的富川臍橙果酒有著較高的營養(yǎng)保健價值，一旦研發(fā)投產(chǎn)將是一款市場潛力巨大且備受廣大消費(fèi)者喜愛的功能性保健果酒飲品。

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