龍葵果酒發(fā)酵工藝研究進展

李笑妍，王東，遲昕宜，劉凌云，王文靖 ，趙敏，楊瑩，谷莉，宗憲春

(牡丹江師范學院生命科學與技術(shù)學院，黑龍江 牡丹江 157011)

龍葵(SolanumnigrumL.)俗稱苦葵、野辣椒、朱紅星星等，屬茄科(Angiosprmae)茄屬(Solanum)一年至多年生草本植物，在我國分布廣泛。中國龍葵有3個種，分別為紅果龍葵、龍葵以及少花龍葵，還有一個變種，為黃果龍葵[1-2]。龍葵可以直接食用，也可以加工制成龍葵果酒、果醋、果醬、酸奶、飲料、罐頭等產(chǎn)品；目前制作龍葵果酒的方法主要有固態(tài)發(fā)酵法和液態(tài)發(fā)酵法，在某些地區(qū)也使用浸泡法，將龍葵果泡酒飲用[3]。對龍葵果酒發(fā)酵工藝和果酒優(yōu)化研究進展進行綜述，旨在為生產(chǎn)色香味俱全、品質(zhì)優(yōu)良、營養(yǎng)價值高的龍葵果酒提供理論基礎和技術(shù)指導。

1 龍葵的營養(yǎng)成分、保健功能及食品應用

龍葵營養(yǎng)成分十分豐富。龍葵中蛋白質(zhì)、粗纖維、灰分、淀粉的含量較高，分別為3.01%、2.01%、1.56%和1.22%，有效酸度(pH)為4.69；龍葵果中氨基酸種類多，共17種，其中必需氨基酸總含量高于一些常見果蔬；每100 g成熟的果汁總酸含量為13 g、果糖含量為1.3 g，此外還含有少量果膠和單寧；龍葵含有K、Na、Mg、Fe等礦質(zhì)元素，在龍葵莖葉中有些元素含量高于果實[1,4]；還含有維生素VC、VB1、VB2和VA，含量分別為40.10、0.0877 、1.057和0.0303[5]；龍葵橙色果實中含有龍葵果堿和α-胡蘿卜素[6]。未成熟果實中含甾體皂苷以及生物堿類；成熟龍葵果實中含花青素類，如花青素類紅色素，可以作為天然色素在食品行業(yè)使用；龍葵漿果的提取物中含有甾醇，酯、酚性化合物以及羥基化合物[7-8]，龍葵中含有多種活性物質(zhì)，如黃酮、多糖、花色苷、多酚、生物堿等活性物質(zhì)，其具有抗糖尿病、抗腫瘤、抗氧化和抗增殖等作用。龍葵亞種中的生物活性物質(zhì)含量與作用有所不同，黑果龍葵中花色苷和總酚含量高，分別為1.01 mg/g、27.16 mg/g，黑果龍葵乙酸乙酯萃取物具有高抗氧化活性；紅果龍葵中黃酮的含量高，為18.59 mg/g，紅果龍葵石油醚萃取物具有高抗炎活性；黃果龍葵中不含花色苷[9]。龍葵在食品生產(chǎn)中可以用來制成天然果汁、釀造果酒和果醋、制成龍葵罐頭、龍葵果醬等，還能用來提取紅色素和生物堿[10]。將來有望制成含龍葵成分的保健品、牙膏和漱口水、龍葵口味的口香糖等；在醫(yī)療上也有很多作用，比如抗腫瘤、增強抵抗力和疾病預防、治療胃潰瘍、保護腎臟、鎮(zhèn)定神經(jīng)系統(tǒng)等，而且在臨床上還應用于消炎藥物，治療跌打損傷、毒蛇咬傷和氣管炎[11-12]，龍葵果酒還具有止咳化痰的作用[13]。

2 龍葵果酒發(fā)酵工藝研究進展

2.1 龍葵果酒釀造工藝研究歷程

1987年王金山等[3]首次開展龍葵果酒相關研究，分析了龍葵果中的營養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)用龍葵釀造的龍葵果酒是高檔營養(yǎng)型果酒，采用毒性分析試驗和倍數(shù)測定法證明龍葵果酒無毒性反應，同時也符合飲料酒衛(wèi)生要求；其團隊通過多次探索得出了釀造龍葵果酒的最佳配方，研制出5種品質(zhì)良好的龍葵果酒，并設計釀造工藝，見圖1：

圖1 龍葵果酒釀造工藝流程

在果實選擇、果汁榨取、菌種選育、發(fā)酵汁的貯存以及調(diào)香勾兌的技術(shù)措施方面，經(jīng)過大量研究工作最終提高了果酒品質(zhì)，為以后的研究提供了一定的理論基礎與技術(shù)指導。2001年曹軍勝[14]以當?shù)爻墒忑埧麨樵?，選用葡萄酒酵母為釀酒菌種研制了龍葵果酒，其工藝流程，見圖2：

圖2 龍葵果酒釀造工藝流程

2007年劉志明等[15]通過實驗探究了含糖量、溫度、酵母菌種類和加量對龍葵果酒質(zhì)量的影響，并對發(fā)酵工藝進行了優(yōu)化，他們采用單因素試驗法和正交試驗法確定了龍葵果酒的優(yōu)化發(fā)酵條件，其工藝流程見圖3：

圖3 龍葵果酒釀造工藝流程

2008年蔣繼豐等[16]首次采用液態(tài)發(fā)酵法釀制龍葵果酒，以果渣為原料，將生產(chǎn)果酒的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，該實驗的工藝流程如圖4：

圖4 龍葵果酒釀造工藝流程

2011年羅永華等[17]采用單因素試驗和正交試驗結(jié)合的方法優(yōu)化了影響龍葵果酒品質(zhì)的因素，優(yōu)化了龍葵果酒發(fā)酵的工藝條件，其工藝流程如圖5：

圖5 龍葵果酒釀造工藝流程

2.2 龍葵果酒發(fā)酵工藝流程及注意事項

2.2.1 工藝流程。龍葵果酒的發(fā)酵流程大致可分為幾個步驟。

圖6 龍葵果酒釀造工藝流程

2.2.2 注意事項。在分選龍葵果實時，一定要將未成熟的綠色果實和霉爛果實剔除，應該選用果粒飽滿、成熟、烏黑的漿果，同時也應去除雜草、葉梗、果葉等雜質(zhì)；由于龍葵果實易碎，故可以采用流水清洗或者在不銹鋼清洗槽中通入壓縮空氣的方法來去除龍葵果表面的泥沙、塵土等雜質(zhì)，龍葵果實不易保存，故可以將洗凈瀝干后的果實冷凍備用；在破碎時要注意將果實破碎粒度和破碎程度控制在合適的范圍內(nèi)，與空氣接觸的時間也應盡量短，應在破碎過程中或在破碎后立即調(diào)整糖度和酸度，有些研究在漿體中加入了一定量的SO2，目的是祛除漿體中的溶解氧，以避免部分營養(yǎng)物質(zhì)被氧化，同時有提高酸度、護色的作用，還能殺死無用細菌，抑制酵母生長；酒精發(fā)酵中使用不同種類的酵母菌釀造的果酒質(zhì)量也不同，有些研究采用單一酵母發(fā)酵；若想節(jié)省時間或改善果酒風味，還可以采用復配酵母發(fā)酵[3,6,14-15,17]。

2.3 龍葵果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化研究進展

劉志明等[15]總結(jié)出影響龍葵果酒發(fā)酵品質(zhì)的3個主要因素，包括發(fā)酵溫度、糖度、酵母種類及加量；他們用正交試驗法確定了因素、水平和工藝優(yōu)化條件；實驗結(jié)果顯示龍葵果酒釀造的工藝優(yōu)化條件為：將含量為17%的龍葵果漿體高溫高壓滅菌，再用復配酵母(比例為果酒酵母3份：活性干酵母1份)發(fā)酵，質(zhì)量加量為果漿體積的1.3%，放入培養(yǎng)箱中恒溫發(fā)酵(控制溫度在26 ℃下)，發(fā)酵5 d時間，制得的果酒酒精含量為8.5%，酒液晶亮透明且色澤淺黃，酒體協(xié)調(diào)、風味獨特、香醇誘人，無渾濁現(xiàn)象，具龍葵果特有香氣。羅永華等[17]采用單因素試驗法研究影響發(fā)酵過程酒精度的3個主要因素，包括接種量(酵母菌)、添糖量及發(fā)酵溫度；采用正交試驗法確定龍葵果酒的最佳發(fā)酵工藝；其確定的最佳發(fā)酵工藝為：接種量(酵母菌)為 30%，發(fā)酵液的添糖量為 15 g，發(fā)酵溫度為 30 ℃，發(fā)酵時間為 6～7 d。張麗等[18]的研究有一些創(chuàng)新點，為龍葵果酒發(fā)酵液的處理提供了新的思路，首次采用高壓微射流技術(shù)處理龍葵果，高壓微射流技術(shù)是新興高壓均質(zhì)破碎技術(shù)，此技術(shù)得到的龍葵果汁均勻細膩，穩(wěn)定性高，多酚、黃酮等活性物質(zhì)含量更高；他們還采用植物乳桿菌和酵母菌混菌發(fā)酵，得到總多酚含量較高的龍葵果發(fā)酵液，為優(yōu)化龍葵果酒發(fā)酵的技術(shù)提供了參考。張彥等[19]采取比固態(tài)發(fā)酵法的工藝更易控制、發(fā)酵速度更快的發(fā)酵法(液態(tài)表面發(fā)酵法)來發(fā)酵龍葵果酒，研究了4個影響因素，包括接種量、發(fā)酵溫度、初始糖度以及pH，且采用龍葵果渣釀制，確定的最佳發(fā)酵條件是：接種量為8%，固液比為1∶4，發(fā)酵溫度為22 ℃，初始糖度為18%，pH為3.4，發(fā)酵時間(主發(fā)酵7 d后陳釀2個月，在4000 r/min下離心25 min，此條件下生產(chǎn)出的果酒能夠充分利用果渣中所含營養(yǎng)物質(zhì)，制得的果酒口味純正，香氣濃郁，酒液澄清。

劉志明等[15]研究發(fā)現(xiàn)使用三種不同的酵母：果酒酵母、葡萄酒酵母和活性干酵母釀造出的龍葵果酒在發(fā)酵速度和發(fā)酵風味方面有各自的優(yōu)點，比如：從發(fā)酵速度的角度看，活性干酵母最快，葡萄酒酵母次之，果酒酵母最慢；從發(fā)酵風味的角度看，果酒酵母最佳，活性干酵母次之，葡萄酒酵母最差；學者在單因素試驗結(jié)果的基礎上又進一步通過正交試驗得出：若采用將果酒酵母和活性干酵母以不同比例混合加入果漿的方法進行酒精發(fā)酵，可以發(fā)揮兩種酵母的優(yōu)點，可以節(jié)省時間并改善果酒風味，研究表明果酒酵母和活性干酵母混合比例為3∶1時最優(yōu)。

3 存在的問題

3.1 技術(shù)問題

在龍葵果發(fā)酵制備果酒的過程中，厭氧發(fā)酵有2種轉(zhuǎn)化形式，一是將糖轉(zhuǎn)化成酒精，二是將糖轉(zhuǎn)化成醋酸，后者需要溫度維持在32～33 ℃左右；然而溫度在33 ℃左右時，糖不轉(zhuǎn)化為酒精而轉(zhuǎn)化為醋酸，所以在釀造后期酒精度會下降，故應在發(fā)酵達到最高酒精量時及時結(jié)束發(fā)酵[17]。

3.2 龍葵無專用釀酒酵母

目前龍葵果酒發(fā)酵主要采用單一酵母發(fā)酵或復配酵母發(fā)酵，選用的酵母種類主要包括葡萄酒酵母、活性干酵母和果酒酵母等[15]，沒有龍葵果專用的釀酒酵母，可能是由于龍葵果酒相關研究相對其他果酒較少，市面上龍葵果酒產(chǎn)品也不常見，但酵母對果酒發(fā)酵有著十分重要的作用，相當于釀造果酒的“靈魂”，與果酒的品質(zhì)與口味息息相關，因此，選育果酒專用酵母，能促進果酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展；雖然在自然條件下大多水果與其專用酵母擁有最適的配合關系，但自然來源的菌種往往存在一定缺點，比如：乙醇產(chǎn)量低、凝集能力弱、高級醇產(chǎn)量高、對SO2耐性差等；過去一直在進行專用酵母的篩選研究，許多發(fā)酵性能好的菌株被篩選出來，但后續(xù)的研究缺乏延續(xù)性[20],因此,龍葵果酒酵母的篩選研究是必要的，可以提升果酒品質(zhì)。

4 前景與展望

龍葵果的果實不易保存，易破碎、腐爛變質(zhì)，釀成果酒不但可以解決龍葵果實難以保存的問題，還可以充分發(fā)揮龍葵的經(jīng)濟價值，龍葵的開發(fā)價值很高，不但營養(yǎng)成分豐富，而且有很高的藥用價值。如今龍葵果酒發(fā)酵工藝的相關報道相比其他植物果酒還比較少，現(xiàn)有的研究主要是通過單因素試驗法和正交試驗法來測得果酒發(fā)酵的最佳工藝條件，在發(fā)酵工藝優(yōu)化上取得了一定的進展，但仍缺乏專用釀酒酵母、果酒香氣分析、澄清工藝、果酒質(zhì)量穩(wěn)定性等方面研究。未來可以從龍葵果酒專用酵母的選擇，如何增加龍葵果酒穩(wěn)定性等方面研究，提高龍葵果酒的品質(zhì)。