不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁品質(zhì)的影響

龔 兵，王艷芳，徐寶釵，鄧秋紅，張頂坤，黃譯生，胡 鑫，黃 特，王啟會，王海燕

（1.湖北文理學(xué)院 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院·化學(xué)工程學(xué)院 鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北 襄陽 441053；2.江西師范大學(xué) 附屬醫(yī)院，江西 南昌 330022；3.湖北科技學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，湖北 咸寧 437100）

麥冬（Liriope spicata）按產(chǎn)地不同主要分為湖北麥冬、四川麥冬以及杭州麥冬，其中湖北麥冬因主產(chǎn)于湖北襄陽歐廟一帶而又俗稱為襄麥冬，是湖北省的道地藥材[1]。其塊根含有多糖、黃酮、皂苷、氨基酸、揮發(fā)油以及多種微量元素等[2-3]。麥冬作為單方或復(fù)方（如參麥注射液、降糖飲、麥門冬湯、麥門冬飲子等）的主要組成藥味，廣泛用于治療胃腸道疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、糖尿病、心血管系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病及腫瘤防治[4-6]等，具有多種藥理活性，有較高的藥用和保健價(jià)值。紅棗（Ziziphus jujuba）在我國廣泛種植，營養(yǎng)價(jià)值及藥用價(jià)值均很高，被譽(yù)為“滋補(bǔ)佳品”和“天然維生素之丸”。新鮮紅棗中的含糖量高達(dá)19%，蛋白質(zhì)1.2%，脂肪0.2%，粗纖維1.6%，每100 g紅棗鮮肉中含維生素C 410 mg，含有一些礦物質(zhì)元素如鐵、鋅、磷、鈣、硒等，富含有機(jī)酸和人體必需氨基酸[7]。隨著生活水平的提高，人們對食品的要求逐漸轉(zhuǎn)向天然、營養(yǎng)和健康的方向，益生菌類保健食品[8-10]也隨之走紅，市場上出現(xiàn)了一系列發(fā)酵紅棗產(chǎn)品，如發(fā)酵紅棗汁、棗酒、棗醋、紅棗酸奶、發(fā)酵棗粉等越來越受到人們的喜愛。目前，棗酒[11]、棗醋[12]的發(fā)酵工藝已經(jīng)比較成熟，而紅棗復(fù)合發(fā)酵飲料的新型產(chǎn)品卻研發(fā)較少，復(fù)合果汁飲料因其能夠?qū)崿F(xiàn)多種原材料的互補(bǔ)搭配，將會受到人們的歡迎[13]。酵母菌在發(fā)酵過程中利用小分子糖，一方面可使糖含量降低；另一方面，酵母菌具有很強(qiáng)的產(chǎn)酶活性，可以產(chǎn)生豐富的氨基酸、麥角固醇、谷胱甘肽、B族維生素，還可以產(chǎn)生一些生長因子等[14]。本研究結(jié)合襄麥冬與新疆紅棗的優(yōu)點(diǎn)，利用酵母菌制備混合發(fā)酵紅棗汁，以麥冬添加量為變量，探究發(fā)酵紅棗汁的品質(zhì)變化，并對結(jié)果進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚類分析（cluster analysis，CA），評價(jià)添加麥冬發(fā)酵紅棗汁的整體品質(zhì)，以期為襄麥冬在食品中的應(yīng)用開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆珍珠棗：新疆葉河源果業(yè)股份有限公司；襄麥冬：安國數(shù)字中藥都有限責(zé)任公司；活性干酵母BV818：湖北安琪酵母股份有限公司；果膠酶（50 000 U/g）：上海藍(lán)季科技有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞98%）：上海展云化工有限公司；氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、無水乙醇、酚酞、硫酸、硫酸銨、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑（均為分析純）：上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LD-Y300A粉碎機(jī)：上海頂帥電器有限公司；LKH-250OF生化培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；3-18k離心機(jī)：德國SIGMA股份有限公司；YP5002電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；PHS-3E型pH計(jì)：上海金邁儀器儀表公司；V-1800紫外分光光度計(jì)：上海美普達(dá)儀器有限公司；SA402B電子舌：日本INSENT公司；PEN3電子鼻：德國AIRSENSE公司；K1100全自動凱氏定氮儀：海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司；UltraScan PRO色度儀：美國HUNTERLAB公司；Abermat 350全自動折光儀：德國ANTON公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)酵紅棗汁的加工工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

紅棗打漿：紅棗經(jīng)清洗干燥去核后，按照料液比1∶5（紅棗100 g，純凈水500 g）打漿，裝入容積約為1 L的發(fā)酵罐中。

麥冬粉碎：麥冬經(jīng)清洗干燥粉碎后，按照不同添加量稱取，加入發(fā)酵罐中。麥冬的添加量依次為0、2%、4%、6%、8%、10%、15%、20%。

酶解：加入0.3%的果膠酶，于45 ℃條件下酶解2 h[15]，酶解結(jié)束后65 ℃滅酶10 min。

滅菌：將發(fā)酵罐置于115 ℃高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)維持15 min，對發(fā)酵原料和容器進(jìn)行滅菌，冷卻至37 ℃。

接種：酵母菌先活化30 min（適量酵母加入5%葡萄糖溶液中置于37 ℃水浴鍋中），向每個發(fā)酵罐內(nèi)加入約5%體積分?jǐn)?shù)的酵母菌發(fā)酵液。

發(fā)酵：調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH至5.5，將發(fā)酵罐置于37 ℃發(fā)酵72 h[16-17]。

過濾、離心：將發(fā)酵好的紅棗汁（果汁）過濾（雙層紗布），取濾液8 000 r/min離心10 min。取上清液置于250 mL樣品瓶中，冷藏于4 ℃冰箱備用。

1.3.3 分析檢測

色度的測定：參考周書楠等[18-19]的方法；滋味的測定：采用SA402B電子舌[20-22]；風(fēng)味的測定：參照文獻(xiàn)[23-25]的方法；pH的測定：采用PHS-3E型pH計(jì)；總酸的測定：參照GB 12456—2021《食品中總酸的測定》的方法；可溶性固形物的測定：參考GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》；色度（L*值表示明亮度，a*值表示紅綠度，b*值表示黃藍(lán)度）的測定：采用UltraScan PRO色度儀。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

采用Stat-200 軟件進(jìn)行顯著性差異分析，采用SAS 8.1進(jìn)行主成分分析，采用Origin 9.5軟件進(jìn)行繪圖。每個樣品平行測試3次，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁色度的影響

以未添加麥冬為對照組，不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁色度影響的測定結(jié)果見表1。

表1 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁色度的影響Table 1 Effect of different Liriope spicata addition on the chromaticity of fermented jujube juice

由表1可知，麥冬添加對發(fā)酵紅棗汁的紅綠值（a*值）影響顯著（P＜0.05）。與對照組相比，a*值均有不同幅度的上升，在麥冬添加量4%時達(dá)到最大值-2.12。麥冬添加對紅棗汁的黃藍(lán)值（b*值）影響顯著（P＜0.05），與對照組相比，麥冬添加量在2%～10%范圍內(nèi)時，b*值更趨向黃色，在8%時達(dá)到最大值35.85，在15%和20%時，b*值減小，在20%時達(dá)到最小值29.7。說明麥冬的添加量對紅棗汁的a*值和b*值影響都較大，除了麥冬添加量15%和20%時的b*值之外，所有麥冬添加量均有利于形成良好的色澤。麥冬添加量對紅棗汁的明亮度（L*值）也有影響，除了在麥冬添加量6%時達(dá)到最大值96.75，但與對照組相比差異不顯著之外，其余組均有顯著差異（P＜0.05），顏色稍暗。綜上所述，麥冬添加量在2%～10%范圍內(nèi)有利于改善紅棗汁的色澤。

2.2 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁滋味的影響

以未添加麥冬為對照組，不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁滋味的影響結(jié)果見表2。

表2 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁滋味的影響Table 2 Effect of different Liriope spicata addition on the taste of fermented jujube juice

由表2可知，麥冬添加后對發(fā)酵紅棗汁的酸味、鮮味、豐度（鮮的回味）影響較大，均有顯著增加趨勢（P＜0.05）。當(dāng)麥冬添加量為20%時達(dá)到最大值，表明麥冬的添加促進(jìn)了酵母菌的發(fā)酵和產(chǎn)酸，賦予紅棗汁較好的滋味口感；其次是澀味和咸味，麥冬的添加，會一定程度上提高紅棗汁的澀味和咸味，當(dāng)麥冬添加量為6%時，澀味達(dá)到最大值3.81，而在10%時達(dá)到添加組的最小值0.43；在20%時咸味達(dá)到最大值2.86；后味A（澀的回味）呈現(xiàn)增加趨勢，在麥冬添加量在20%時，澀的回味達(dá)到最大值2.00，在添加量為2%時澀的回味在添加組中最?。?.25）；與之相反，苦味除了20%添加組之外，其余組呈下降趨勢，在添加量為10%時達(dá)到最小值-1.25，說明麥冬的添加會削弱發(fā)酵紅棗汁本身的苦味。后味B（苦的回味）在麥冬添加量2%時為添加組的最小值0.09。綜上所述，麥冬添加量在2%～10%時可以顯著增加發(fā)酵紅棗汁鮮味，同時減少苦味，尤以麥冬添加量10%時發(fā)酵紅棗汁的苦味最低。

2.3 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁風(fēng)味的影響

以未添加麥冬為對照組，不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁風(fēng)味的影響結(jié)果見表3。

由表3可知，與對照組相比，傳感器W1C（對芳香類物質(zhì)靈敏）、W3C（對芳香類物質(zhì)、氨氣靈敏），W5C（對烷烴、芳香類物質(zhì)靈敏）的響應(yīng)值下降且差異顯著（P＜0.05），說明麥冬的加入并未提升發(fā)酵紅棗汁的芳香類物質(zhì)成分；W5S（對氮氧化物靈敏）、W6S（對氫氣有選擇性）、W1W（對有機(jī)硫化物、萜烯類物質(zhì)靈敏）、W2S（對乙醇靈敏）、W2W（對有機(jī)硫化物靈敏）的響應(yīng)值隨著添加量的增加有增加趨勢，但在最大添加量20%時顯著減少（P＜0.05），說明添加麥冬最大量20%可以明顯改善氮氧化物、氫氣、有機(jī)硫化物、乙醇等多種缺陷性氣味。類似地，傳感器W1S（對甲烷靈敏）的響應(yīng)值呈現(xiàn)增加趨勢（P＜0.05），但在20%時與對照組無顯著差異。W3S（對烷烴靈敏）的響應(yīng)值呈現(xiàn)增加趨勢（P＜0.05），說明隨著麥冬的加入，使得發(fā)酵紅棗汁產(chǎn)生了烷烴類不良?xì)馕?。綜上所述，麥冬的添加量除了20%時可以有效減少缺陷性氣味之外，其余濃度對發(fā)酵紅棗汁風(fēng)味沒有改善作用。

表3 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁風(fēng)味的影響Table 3 Effect of different Liriope spicata addition on the flavor of fermented jujube juice

2.4 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁理化指標(biāo)的影響

以未添加麥冬為對照組，不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁理化指標(biāo)的影響結(jié)果見表4。

表4 不同麥冬添加量對發(fā)酵紅棗汁理化指標(biāo)的影響Table 4 Effect of different Liriope spicata addition on physicochemical indexes of fermented jujube juice

由表4 可知，在紅棗漿液中添加麥冬后進(jìn)行發(fā)酵，所得的發(fā)酵紅棗汁的pH、總酸和可溶性固形物都發(fā)生顯著變化（P＜0.05）。隨著麥冬添加量在2%～20%范圍內(nèi)的逐漸增加，紅棗汁的pH 逐漸下降，由4.58下降至3.52。紅棗汁中的可溶性固形物和總酸含量均逐漸增加，且在麥冬添加量為20%時達(dá)到最大值，分別為20.36 g/L，7.41 g/L；紅棗汁中的可溶性固形物主要為可溶性糖類，麥冬中含有豐富的麥冬多糖，紅棗和麥冬混合發(fā)酵，在酵母菌的發(fā)酵作用下，總酸含量逐漸提升，導(dǎo)致紅棗汁的pH值逐漸下降。至于從對發(fā)酵紅棗汁理化指標(biāo)的影響來看，麥冬添加的適宜量還有待進(jìn)一步分析。

2.5 不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁品質(zhì)影響的主成分分析

經(jīng)主成分分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁的整體品質(zhì)信息主要集中在前三個主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為90.12%，其中第一主成分方差貢獻(xiàn)率為46.63%，第二主成分方差貢獻(xiàn)率為36.49%，第三主成分方差貢獻(xiàn)率為6.99%。不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁的主成分分析結(jié)果見圖1。

圖1 不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁的主成分分析結(jié)果Fig.1 Principal component analysis results of fermented jujube juice with different Liriope spicata addition

由圖1可知，與麥冬未添加組相比，除了15%的麥冬添加量之外，其余組均與色度a*值、b*值靠近且夾角較小，其中10%麥冬添加發(fā)酵紅棗汁組與a*值夾角最小，反映了這些麥冬添加量組有利于紅棗汁形成良好的色澤，趨向于紅-黃色；不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁的鮮味、豐度（鮮的回味）均位于X軸的正向且與不同添加量組之間的夾角小于未添加組，其中尤以10%、15%麥冬添加發(fā)酵紅棗汁組與之靠近，表明麥冬的添加有助于提升發(fā)酵紅棗汁的鮮味。與麥冬未添加組相比，苦味除了20%麥冬添加組之外，其余組均與之夾角較大，表明添加麥冬有助于減少苦味，其中10%麥冬添加發(fā)酵紅棗汁組與之夾角幾乎呈180°，表明該組苦味最低。以上分析與前述實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁品質(zhì)呈現(xiàn)一定的聚類趨勢，麥冬未添加組和20%麥冬添加量時分別位于第三、四象限；其余添加量組均位于第一、二象限。

2.6 不同麥冬添加量發(fā)酵紅棗汁品質(zhì)影響的聚類分析

為進(jìn)一步探究麥冬不同添加量發(fā)酵紅棗汁品質(zhì)的差異性，對添加麥冬的發(fā)酵紅棗汁進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖2。

圖2 添加麥冬的發(fā)酵紅棗汁聚類分析結(jié)果Fig.2 Cluster analysis results of fermented jujube juice with Liriope spicata addition

由圖2可知，在平均距離為7時，麥冬添加發(fā)酵紅棗汁被分成3個聚類，未添加麥冬的發(fā)酵紅棗汁形成了聚類Ⅰ；麥冬的添加量為2%、4%、8%、6%、10%、15%時發(fā)酵紅棗汁形成了聚類Ⅱ，其中在麥冬添加量為4%～10%范圍內(nèi)所得發(fā)酵紅棗汁品質(zhì)最為接近；最大麥冬添加量20%時的發(fā)酵紅棗汁形成了聚類Ⅲ。與前述結(jié)果一致。

3 結(jié)論

將麥冬添加入紅棗漿液后經(jīng)酵母菌發(fā)酵得到的紅棗汁，其色澤和滋味品質(zhì)發(fā)生了顯著變化。麥冬添加量10%時賦予了發(fā)酵紅棗汁良好的色澤，趨向紅-黃色，在明顯提升發(fā)酵紅棗汁的鮮味和豐度的同時也極大程度地降低了苦味。遺憾的是麥冬添加改善發(fā)酵紅棗汁風(fēng)味的作用不大，后續(xù)實(shí)驗(yàn)將深入細(xì)化，探索麥冬紅棗發(fā)酵飲品的最佳工藝配比，進(jìn)一步改善發(fā)酵紅棗汁的品質(zhì)，以期得到色、香、味俱佳的麥冬紅棗發(fā)酵飲品。