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復合抗氧化劑在柑橘-枸杞果酒中應用效果研究

2017-02-16 07:08:32劉琨毅周書來
中國釀造 2017年1期
關鍵詞:果酒抗壞血酸竹葉

劉琨毅,王 琪*,鄭 佳,周書來

(1.宜賓職業(yè)技術學院,四川宜賓644003;2.五糧液集團技術研究中心,四川宜賓644000;3.樂山職業(yè)技術學院,四川樂山614000)

復合抗氧化劑在柑橘-枸杞果酒中應用效果研究

劉琨毅1,王 琪1*,鄭 佳2,周書來3

(1.宜賓職業(yè)技術學院,四川宜賓644003;2.五糧液集團技術研究中心,四川宜賓644000;3.樂山職業(yè)技術學院,四川樂山614000)

為尋找適合柑橘-枸杞果酒抗氧化的復合抗氧化劑,通過單因素試驗研究抗壞血酸、竹葉黃酮、乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)、茶多酚對柑橘-枸杞果酒抗氧化效果的影響,在此基礎上采用正交試驗得出最優(yōu)復合抗氧化劑的配方為:抗壞血酸0.6‰、竹葉黃酮0.07‰、EDTA-2Na 0.026‰、茶多酚0.06‰。用此復合抗氧化劑來代替發(fā)酵過程中的SO2,果酒的理化指標(酒精度、總酸、總糖、還原糖等)沒有明顯的變化而揮發(fā)性成分更優(yōu),致使其感官評分有所提高。柑橘-枸杞果酒色澤亮黃、透明、果香與酒香和諧。

果酒;抗氧化;抗壞血酸;竹葉黃酮;乙二胺四乙酸二鈉;茶多酚

柑橘富含維生素、有機酸及礦物質等多種生物活性物質,有利于調節(jié)人體新陳代謝,具有降低膽固醇、軟化血管、預防冠心病的功效[1-5]。枸杞是一種藥食兩用的水果,其主要含枸杞多糖、類胡蘿卜素及多種氨基酸與微量元素,有助于降低血糖血脂、延緩衰老、改善人體免疫功能、預防腫瘤及消除疲勞[6-9]。復合果酒是以兩種或兩種以上水果為原料經發(fā)酵而得的低度飲料酒,在單一的果酒基礎上結合多種果酒的營養(yǎng)特點及功效,釀造出風味獨特的酒類飲品,因而越來越受到人們的重視[1,4,10-11]。為避免復合果酒色澤褐變、風味劣化,在果酒發(fā)酵過程中,需加入抗氧化劑來抑制果酒被氧化[12-13]。二氧化硫是果酒中廣泛使用的抗氧化劑,但其具有刺激性的“硫味”和“灼燒”感并且具有一定的毒性,故世界衛(wèi)生組織一直要求降低食品中的二氧化硫濃度[14-15]。目前要尋找新型、高效、無毒副作用的抗氧化劑來替代這類化學抗氧化劑,所以開發(fā)適用于復合果酒的新型抗氧化劑有著廣闊的應用前景。

抗壞血酸是一種在果酒發(fā)酵中常用的還原劑,能顯著降低果酒的氧化還原電位,防止和減緩氧化反應的進行[16-18];竹葉黃酮是淡竹葉和淡竹瀝的主要活性物質,對超氧負離子自由基和對羥自由基的有效清除作用,且具有較好的的抗氧化能力[19-20];乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)二鈉在果酒中能很好地防止金屬離子引起的變色、變質、變濁及維生素C(vitamin C,VC)氧化,起到護色、抗氧化作用[21-22];茶多酚作為一種新型的天然抗氧化劑,是茶葉中所含的一類多羥基酚類化合物,其具有優(yōu)良的抗氧化性能,并且還具有抑菌抑病毒活性、抗輻射等多種特殊作用[23-24]。在果酒抗氧化過程中,當將兩種或多種抗氧化劑混合使用時,其抗氧化效果往往要比單一使用其中一種抗氧化劑要好[25-26]。因此本研究對上述四種抗氧化劑復合使用,并通過單因素及正交試驗優(yōu)化復合抗氧化劑的配方,后續(xù)對添加最優(yōu)復合抗氧化劑的果酒與添加傳統(tǒng)抗氧化劑的果酒進行理化分析、揮發(fā)性成分分析及感官評定,以期為柑橘-枸杞果酒添加抗氧化劑提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柑橘、枸杞、蔗糖:市售;釀酒酵母CICC31482:宜賓職業(yè)技術學院菌種保藏中心提供;亞硫酸鈉(分析純):南京試劑有限公司;抗壞血酸(純度為98.0%):國藥集團化學試劑有限公司;竹葉黃酮干粉(棕黃色粉末,含總黃酮32.4%):安吉圣氏生物制品有限公司;EDTA-2Na(純度99.0%):廣州拜晴生物科技有限公司;茶多酚(含量為50.0%):天水維康生物工程有限公司;辛酸甲酯(純度99%):美國Agilent公司。

1.2 儀器與設備

723型可見分光光度計:上海精密科學儀器有限公司;TG328型分析天平:上海精科天平廠;PHs-3c型精密pH計:上海理達儀器廠;LXJ-IIB低速大容量多管離心機:鄭州長城工貿有限公司;CS501型超級水浴恒溫鍋:上海浦東榮科學儀器有限公司;HH-B11 600型電熱恒溫培養(yǎng)箱:天津市實驗儀器廠;TRACE GC DSQ II型氣相色譜-質譜聯(lián)用儀:美國Thermo Fisher公司;HP-5MS毛細管色譜柱(30.0 m× 0.25 mm×0.25 μm):美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 柑橘-枸杞果酒加工工藝流程及操作要點

操作要點:柑橘汁與枸杞汁按照3:1的體積比進行混合后調糖度為20°Bx、調整pH值為4.0并加入由抗壞血酸、竹葉黃酮、EDTA-2Na、茶多酚所組成的復合抗氧化劑0.3‰~0.8‰,分裝入發(fā)酵罐后0.1 MPa滅菌30 min。按體積分數(shù)5%接入經擴大培養(yǎng)后的酵母菌懸液,25℃主發(fā)酵,保持通氣,觀察到無氣泡后主發(fā)酵完成,倒桶后22℃條件下陳釀。

1.3.2 抗氧化劑的制備

(1)抗壞血酸:將0.l g抗壞血酸溶于100 mL無菌蒸餾水中,配制為質量濃度為0.l g/100 mL抗壞血酸溶液待用。

(2)竹葉黃酮:取一定量的竹葉黃酮干粉溶于體積分數(shù)為20%的乙醇溶液中,充分溶解后真空抽濾,取其濾液待用。

(3)EDTA-2Na:將0.l g EDTA-2Na溶于100 mL無菌蒸餾水中,配制為質量濃度為0.l g/100 mL EDTA-2Na溶液待用。

(4)茶多酚:將0.l g茶多酚溶于100 mL無菌蒸餾水中,配制為質量濃度為0.l g/100 mL茶多酚溶液待用。

1.3.3 果酒抗氧化效果的測定方法

果酒抗氧化能力的測定采用鐵離子還原(ferricreducing antioxidant power,F(xiàn)RAP)法:取稀釋10倍后的酒樣100 μL,加入FRAP工作液3 mL,反應20 min后于波長593 nm處讀取吸光度值,以FeSO4為標準物質繪制標準曲線[27]。根據樣品所得吸光度值,在FeSO4標準曲線回歸方程上求得相應的FeSO4質量濃度,定義為FRAP值。通過測量樣品吸光度值的變化來測量其抗氧化能力,F(xiàn)RAP值越高,反映果酒抗氧化活性越強。

1.3.4 抗氧化劑配方優(yōu)化單因素試驗

抗壞血酸抗氧化效果:在調整好糖度及pH的果汁中分別加入0.1‰、0.2‰、0.3‰、0.4‰、0.5‰、0.6‰、0.7‰抗壞血酸及0.06‰的竹葉黃酮、0.02‰的EDTA-2Na、0.04‰的茶多酚,經主發(fā)酵后測定樣品的FRAP值,并重復3次。

竹葉黃酮抗氧化效果:在調整好糖度及pH的果汁中分別加入0.03‰、0.04‰、0.05‰、0.06‰、0.07‰、0.08‰、0.09‰的竹葉黃酮及0.4‰的抗壞血酸、0.02‰的EDTA-2Na、0.04‰的茶多酚,經主發(fā)酵后測定樣品的FRAP值,并重復3次。

EDTA-2Na抗氧化效果:在調整好糖度及pH的果汁中分別加入0.011‰、0.014‰、0.017‰、0.020‰、0.023‰、0.026‰、0.029‰EDTA-2Na及0.4‰的抗壞血酸、0.06‰的竹葉黃酮、0.04‰的茶多酚,經主發(fā)酵后測定樣品的FRAP值,并重復3次。

茶多酚抗氧化效果:在調整好糖度及pH的果汁中分別加入0.01‰、0.02‰、0.03‰、0.04‰、0.05‰、0.06‰、0.07‰、0.08‰茶多酚及0.4‰的抗壞血酸、0.06‰的竹葉黃酮、0.02‰的EDTA-2Na經主發(fā)酵后測定樣品的FRAP值,并重復3次。

1.3.5 抗氧化劑配方優(yōu)化正交試驗

為探討抗氧化劑之間的協(xié)同增效作用,以抗壞血酸(A)、竹葉黃酮(B)、EDTA-2Na(C)、茶多酚(D)添加量為影響因素,以FRAP值為評價指標,采用4因素3水平L9(34)正交試驗設計,正交試驗因素與水平見表1。

表1 復合抗氧化劑配方優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for formula optimization of compound antioxidants

1.3.6 理化指標檢測

分析添加最優(yōu)復合抗氧化劑后的酒樣與添加0.20‰SO2酒樣的理化指標。酒精體積分數(shù)采用酒精法測定;總糖采用蒽酮法測定;還原糖采用斐林試劑法測定;總酸采用酸堿滴定法測定;可溶性固形物采用手持糖度計測定。

1.3.7 揮發(fā)性組分檢測

(1)試樣的制備

取10 mL樣品于圓底燒瓶中,加入內標(1 mg/mL辛酸甲酯)50 μL;加入適量的去離子水(約20 mL)調節(jié)酒精度為14%vol;向混合液中加入氯化鈉至飽和;加入約20 mL無水乙醚,充分混勻,將上層液體轉入裝有約5 g無水硫酸鈉的漏斗中,過濾后用氮氣吹走乙醚,收集殘留溶液即目標成分(氮吹至約有2 mL液體);進樣氣相色譜-質譜(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)測定。

(2)GC-MS分析條件

GC條件:色譜柱為HP-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm膜厚)石英毛細管柱;程序升溫,初始溫度40℃,保持5 min后,以4℃/min升至100℃,然后以6℃/min升至220℃,保持8 min;進樣口溫度250℃;載氣流速為1.0 mL/min;載氣為高純氦。

MS條件:電離方式為電子電離(electronionization,EI)源,離子源溫度、連接口溫度分別為230℃和250℃;電子能量為70 eV;質量掃描范圍為35~400 amu。

(3)揮發(fā)性組分的定性定量方法

定性方法:待測樣品的質譜圖通過與美國國家標準技術研究所(national institute of standards and technology,NIST)05標準譜庫比對鑒定,匹配度>80%的結果才予以報道。

定量方法:以辛酸甲酯(1 mg/mL)作為內標,采用內標法確定各組分相對含量。揮發(fā)性組分含量結果以“平均值±標準偏差”表示(n=3)。

(4)感官評定方法

感官評定由21名專業(yè)人員組成的感官評定小組參照GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》對復合果酒從色澤(滿分5分)、澄清度(滿分5分)、香氣(滿分30分)、滋味(滿分40分)、典型性(滿分20分)5個方面進行感官評定,酒樣總分為5項得分之和,滿分為100分。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 抗壞血酸對果酒抗氧化效果的影響

抗壞血酸(VC)能有效抑制使果酒發(fā)生褐變的多酚氧化酶與過氧化物酶的酶活性,因而對果酒具有一定的抗氧化作用[16],抗壞血酸對果酒抗氧化效果的影響見圖1。由圖1可知,抗壞血酸添加量為0.1‰~0.6‰時,果酒的FRAP值顯著提高(P<0.05),最高達到了(4.393±0.007)g/L。當抗壞血酸添加量為0.7‰時,F(xiàn)RAP值有所下降,但較0.6‰時變化不顯著(P>0.05)。因此,選擇抗壞血酸添加量為0.5‰~0.7‰用于正交試驗。

圖1 抗壞血酸添加量對果酒抗氧化的影響Fig.1 Effect of ascorbic acid addition on antioxidation of fruit wine

2.1.2 竹葉黃酮對果酒抗氧化效果的影響

竹葉黃酮可以作為生物抗氧化劑應用于釀造酒中,對果酒中的超氧負離子自由基和對羥自由基具有一定的清除作用,從而起到抗氧化的作用[20]。隨著竹葉黃酮添加量從0.02‰增加至0.07‰時,果酒的抗氧化作用也隨之顯著增加(P<0.05),果酒的FRAP值在竹葉黃酮添加量為0.07‰時達到最大值(4.434±0.005)g/L。當竹葉黃酮添加量>0.07‰后,果酒的FRAP值有所降低,但變化不顯著(P>0.05)。因此,選擇竹葉黃酮的添加量0.06‰~0.08‰用于正交試驗。

圖2 竹葉黃酮添加量對果酒抗氧化的影響Fig.2 Effect of bamboo leaf flavonoids addition on antioxidation of fruit wine

2.1.3 EDTA-2Na對果酒抗氧化效果的影響

EDTA能與金屬形成惰性的絡合物,抑制氫過氧化物的分解與自由基的生成,從而起到抑制氧化褐變的作用[16]。由圖3可知,當EDTA-2Na的添加量從0.011‰提高至0.023‰時,果酒的FRAP值顯著增加(P<0.05),從(4.207± 0.004)g/L增加至(4.354±0.007)g/L。但隨著EDTA-2Na添加量的繼續(xù)增加,果酒的FRAP值有一定增加,但效果不顯著(P>0.05),當EDTA-2Na的添加量增加至0.029‰時,果酒的FRAP值較0.026‰時有所降低但不顯著(P<0.05)。因此,選擇EDTA-2Na的添加量0.020‰~0.026‰用于正交試驗。

圖3 EDTA-2Na添加量對果酒抗氧化的影響Fig.3 Effect of EDTA-2Na addition on antioxidation of fruit wine

2.1.4 茶多酚對復合果酒抗氧化效果的影響

茶多酚作為一種新型的抗氧化劑,具有較強清除活性氧自由基的活性[26]。當茶多酚添加量從0.01‰增加至0.06‰時,果酒的FRAP值隨之顯著增加(P<0.05);當茶多酚添加量為0.07‰時,F(xiàn)RAP值到達最高為(4.458±0.012)g/L;但隨著茶多酚添加量的繼續(xù)增加,果酒的FRAP值則有所下降;茶多酚添加量為0.06‰~0.08‰時,果酒的FRAP值變化不顯著(P>0.05)。因此,選擇茶多酚的添加量0.05‰~0.07‰用于正交試驗。

圖4 茶多酚添加量對果酒抗氧化的影響Fig.4 Effect of tea polyphenols addition on antioxidation of fruit wine

2.2 抗氧化劑配方優(yōu)化

以抗壞血酸(A)、竹葉黃酮(B)、EDTA-2Na(C)、茶多酚(D)添加量為影響因素,F(xiàn)RAP值為評價指標進行正交試驗,結果與分析見表2。由表2可知,影響果酒抗氧化作用因素的主次關系為D>B>C>A,即茶多酚對果酒生產過程中抗氧化作用的影響最強,其次是竹葉黃酮,再次為EDTA-2Na。從R值的大小可知,最優(yōu)組合為A2B2C3D2,即復合抗氧劑的配方為抗壞血酸0.6‰、竹葉黃酮0.07‰、EDTA-2Na 0.026‰、茶多酚0.06‰。在該最佳條件進行驗證試驗,得到果酒的FRAP值為(4.824±0.004)g/L。

為進一步驗證以上分析結果,以果酒的FRAP值為考察對象對其進行方差分析[28],結果見表3。由表3可知,4個因素中竹葉黃酮添加量與茶多酚添加量達到了顯著水平(P<0.05),其他2個因素均不顯著(P>0.05)。

表2 復合抗氧化劑配方優(yōu)化正交試驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for formula optimization of compound antioxidants

表3 正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal tests results

2.3 復合抗氧化劑對柑橘-枸杞果酒品質的影響

2.3.1 復合抗氧化劑對柑橘-枸杞果酒理化指標的影響

將使用最優(yōu)復合抗氧化劑與單獨添加0.20‰SO2釀造的柑橘-枸杞果酒,對其進行理化指標的檢測,結果見表4。

表4 柑橘-枸杞果酒理化指標Table 4 Physiochemical properties of orange-wolfberry fruit wine

由表4可知,添加最優(yōu)復合抗氧化劑的果酒與添加SO2的果酒在理化指標(酒精度、總糖、還原糖、總酸、可溶性固形物)上無顯著性差異(P>0.05)。

2.3.2 復合抗氧化劑對柑橘-枸杞果酒揮發(fā)性成分的影響

應用液液萃取技術對使用最優(yōu)復合抗氧化劑與單獨添加SO2釀造的柑橘-枸杞果酒的揮發(fā)性成分進行分析,得到總離子流色譜圖見圖5。通過質譜解析及與NIST 05標準譜圖進行比對,鑒定得到各揮發(fā)性成分,結果見表5。

圖5 添加復合抗氧化劑(A)及SO2(B)果酒揮發(fā)成分GC-MS分析的總離子流色譜圖Fig.5 Total ion chromatograms of volatile compounds in wines with complex antioxidants(A)and SO2(B)analysis by GC-MS

表5 柑橘-枸杞果酒揮發(fā)性組分含量檢測結果Table 5 Results of the volatile compounds contents of orangewolfberry fruit wine

續(xù)表5

由表5可知,使用復合抗氧化劑所釀造出來的果酒在醇類物質、酸類物質、酯類物質、酚類物質及其他揮發(fā)性物質的總和均高于單獨添加SO2釀造的果酒,尤其是2,3-丁二醇、乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、琥珀酸甲酯、二丁基苯酚、馬鈴薯螺二烯的含量明顯高于單獨添加SO2釀造的果酒(P<0.05),而酮類物質與醛類物質總和低于單獨添加SO2釀造的果酒。利用復合抗氧化劑釀造的果酒揮發(fā)性成分優(yōu)于單獨添加SO2釀造的果酒。

2.3.3 復合抗氧化劑對柑橘-枸杞果酒感官品質的影響

分別對兩個酒樣進行感官評定,結果見表6。

表6 柑橘-枸杞果酒的感官評價Table 6 Sensory evaluation of orange-wolfberry fruit wine

由表6可知,添加最優(yōu)復合抗氧化劑釀造的果酒感官評分為93.2分,而添加SO2釀造的果酒感官評分為82.8分。新型復合抗氧化劑釀造的果酒感官評分較優(yōu)。結果表明無硫復合果酒釀造技術的可能性和可行性。

3 結論

本研究結果表明,柑橘-枸杞果酒釀造過程中采用綠色健康、安全無毒的抗氧化劑來替代傳統(tǒng)的二氧化硫生產無硫復合果酒的可能性和可行性,復合抗氧化劑的最佳配方為抗壞血酸0.6‰、竹葉黃酮0.07‰、EDTA-2Na 0.026‰、茶多酚0.06‰。用此復合抗氧化劑來代替發(fā)酵過程中的SO2,果酒的理化指標(酒精度、總酸、總糖、還原糖等)沒有明顯的變化而揮發(fā)性成分更優(yōu)致使其感官評分有所提高。在此工藝下可以獲得色澤亮黃、透明、果香與酒香和諧的柑橘-枸杞果酒。新型復合抗氧化劑用于柑橘-枸杞果酒生產具有廣闊的應用前景,如若進一步投入工廠生產,還需繼續(xù)做更深入地探討研究。

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Application of compound antioxidants in orange-wolfberry fruit wine

LIU Kunyi1,WANG Qi1*,ZHENG Jia2,ZHOU Shulai3(1.Yibin Vocational and Technical College,Yibin 644003,China;2.Technogical Research Center of Wuliangye Group,Yibin 644000, China;3.Leshan Vocational and Technical College,Leshan 614000,China)

In order to obtain compound antioxidants suitable for citrus-wolfberry fruit wine,the effects of ascorbic acid,bamboo leaf flavonoids,ethylene diamine tetraacetic acid-disodium salt(EDTA-2Na)and tea polyphenols on antioxidation of citrus-wolfberry fruit wine were researched on the basis of single factor experiments.The optimum formula of composite antioxidants was ascorbic acid 0.6‰,bamboo leaf flavonoids 0.07‰,EDTA-2Na 0.026‰and tea polyphenols 0.06‰by orthogonal experiments.Using this compound antioxidant to replace SO2in wine fermentation,the physicochemical indexes(such as alcohol content,total acid,total sugar,reducing sugar,etc)in the fruit wine had no significant changes,but the volatile components were better,so sensory score of fruit wine was increased.The orange-wolfberry fruit wine was bright yellow color,transparent with harmonious aroma and bouquet.

fruit wine;antioxidant;ascorbic acid;bamboo leaf flavonoids;EDTA-2Na;tea polyphenols

TS262

0254-5071(2017)01-0120-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.025

2016-10-10

發(fā)酵資源與應用四川省高校重點實驗室開放基金(No.2011KFJ004)

劉琨毅(1987-),男,講師,碩士,研究方向為白酒釀造技術。

*通訊作者:王琪(1989-),女,講師,碩士,研究方向為白酒分析檢測。

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