11种酵母菌对冬瓜酒品质及抗氧化性的影响

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(1.广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007; 2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室,广西南宁 530007)

冬瓜(Benincasahispida(Thb.)Cogn.)又名白瓜、寒瓜、枕瓜,属一年生葫芦科植物,是夏秋季的常见蔬菜[1]。冬瓜营养丰富,具有清热解毒、祛湿解暑、防治高血压、减肥和美容等功效[2-4],在医药领域中也有着广泛的用途。长期以来,冬瓜一直被奉为一种价廉物美、药食兼用的优良蔬菜。冬瓜果肉是月饼水果馅和一些软糖的重要原料,很多冬瓜加工厂利用果肉加工成冬瓜蓉。而在加工冬瓜蓉的过程中,往往只利用了冬瓜果肉的纤维,以100 kg冬瓜计算,可产生14 kg馅,其余的74 kg汁、8 kg皮、4 kg瓤常被作为废料弃掉[5]。冬瓜汁里面含有丰富的糖类、胡萝卜素、多种维生素、粗纤维和钙、磷、铁,且钾盐含量高[6],经处理后可再利用生产冬瓜酒,以解决冬瓜副产物浪费严重及污染环境的问题。

酵母在酒精发酵过程中产生大量的发酵副产物,包括高级醇、脂肪酸、乙酸酯、乙基酯、醛、有机酸等,是酿造果蔬酒的最关键因素之一,显著影响果蔬酒口感和风味,决定着果蔬酒品质的优劣,对果蔬酒中的活性物质的影响深远。不同的酵母菌种发酵同种作物产生的香气与品质有所不同,这是由于酵母的代谢活性、合成酶和分解酶活性不同,导致释放和合成多种挥发性复合物的能力不同[7-8]。目前,很多研究者在果蔬酒的菌种筛选方面做了大量的工作,如李艳等[9]选取11株耐受性较好的果酒酵母对青梅酒进行发酵试验,筛选所得的活性干酵母BV818发酵能力最强,所得的青梅酒品质最优。刘国明等[10]以草莓为原料,分别加入10种不同酵母进行草莓酒发酵,筛选出了发酵草莓酒感官得分相对较高的3种酵母:酵母F10、帝伯仕果酒专用酵母(红)、Lalvin D254酵母。Loira等[11]在雷司令酒酵母菌种筛选中,研究表明酿酒酵母EC1118、V1116和VL1能产生具有明显差异含量的香气物质,所酿得的雷司令酒品质较佳。但目前有关冬瓜酒专用商业菌种筛选的研究却未见报道。因此,本实验黑皮冬瓜作为原料,以品质指标及抗氧化性指标为衡量标准,筛选出适合此品种冬瓜酿酒的商用酵母菌种,为实现冬瓜酒工业化生产调控提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

植物材料:黑皮冬瓜 采于广西南宁市冬瓜种植基地,选取成熟度一致、大小均匀、无病虫害和表皮无破损的果实；乙醇、2,6-二氯靛酚、DPPH、抗坏血酸、蒽酮、硫酸亚铁、氢氧化钠、浓硫酸、酒石酸甲钠、苯酚、3,5-二硝基水杨酸、邻二氮菲、乙酸乙酯、邻苯三酚、盐酸、三羟甲基氨基甲烷等 均为国产分析纯；供试酿酒酵母:法国LAFFORT系列干酵母F44、F45、F33、F15、FX10、X16,法国拉曼德系列干酵母71B、KD、R-HST、EC1118,安琪酵母 BV818 购买于烟台帝伯仕贸易有限公司。

A3000 榨汁机 南京威利郎食品有限公司;PHS-3C pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;PTP-IV-30实验室超纯水机 广州品业仪器设备有限公司;东城FG214型糖度计 东莞集达仪器仪表电子工具有限公司;TU-1810型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 冬瓜酒发酵工艺

1.2.1.1 工艺流程 新鲜冬瓜→削皮去籽→榨汁→调整成分→接种(不同酵母菌种)→前发酵→倒瓶→后发酵→硅藻土过滤→陈酿→冬瓜酒

1.2.1.2 操作要点 削皮、榨汁:新鲜冬瓜清洗干净后削皮去籽,用榨汁机榨汁,备用。

调整成分:在冬瓜汁中加入蔗糖调整可溶性固形物含量为22°Brix,加入柠檬酸调整pH至4,用焦亚硫酸钠调整果汁SO2浓度到50 mg/L。

酵母活化:称取一定量的干酵母于20倍质量的5%蔗糖溶液在35 ℃中活化20 min。

前发酵:将活化好的不同酵母菌按接菌量为0.5%接入调配好的冬瓜汁中,在20 ℃条件下密闭发酵8 d后倒瓶。

后发酵:在25～28 ℃的条件下密闭存放30 d。

1.2.2 冬瓜酒理化品质指标测定

1.2.2.1 pH和酒精度 pH用pH计测定;酒精度按照 GB/T 15038-2006 测定。

1.2.2.2 色度、色调和澄清度 色度、色调参考隋佳霖[12]方法,冬瓜酒经0.45 μm滤膜过滤,用去离子水调零,分别于420、520及620 nm波长处测定吸光值A,用去离子水做空白对照,色度值=A420+A520+A620,色调值=A520/A620;澄清度参考董文娟[13]方法,采用分光光度法,以去离子水为空白调零,于680 nm处测透光率。

1.2.2.3 理化成分 残糖含量按照 GB/T 15038-2006 测定;可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定[14]:移取10 mL冬瓜酒,置于150 mL锥形瓶中,加入煮沸冷却至室温的蒸馏水,加入2 mL酚酞指示液,混匀后,用0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定,至出现粉红色30 s内不褪色为终点;维生素C(VC)含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[15]:移取10 mL冬瓜酒,置于150 mL锥形瓶中,用标定后的2,6-二氯靛酚溶液滴定,当样品溶液颜色变为粉红色,保持30 s不褪色为终点。

1.2.3 抗氧化性指标测定

1.2.3.1 羟基自由基(·OH)清除能力 采用芬顿(Fenton)体系邻二氮菲-Fe2+氧化法测定[16]:取1.5 mL 1 mmol/L的邻二氮菲放入试管中,加入4.5 mL 0.1 mol/L pH7.4磷酸钠缓冲液,混合均匀加入1 mL样品液,加入1 mL 1 mmol/L硫酸亚铁溶液,然后加入1 mL 0.1% H2O2启动反应,于37 ℃保温60 min,509 nm处测吸光值;同时设置损伤管(加1 mL水代替样品液)和未损管(加2 mL水分别代替样品液和H2O2溶液),损伤管、未损管以水为空白,样品管以样品液加磷酸钠缓冲液为空白。

表1 冬瓜酒感官评分细则Table 1 Sensory scoring rules for wax gourd wine

1.2.3.3 DPPH自由基(DPPH·)清除能力 采用DPPH分析法测定[18]:取样品液1 mL于试管中,加入3.5 mL 1.9×10-4mol/L DPPH溶液,立即混匀,在阴暗处静置30 min,以60%乙醇溶液为空白,于517 nm波长处测定吸光值A样品;空白组以等体积无水乙醇代替DPPH溶液,对照组以等体积蒸馏水代替样品溶液。

1.2.4 感官评价 参考[19-20]方法,分别取冬瓜酒样品,随机编号后进行品尝打分。样品的感官评定采用评分法,从广西农业科学院筛选了3名国家级品酒师和7名经过酒类品评培训并长期从事果酒酿造工作的员工(女4人,男6人)组成品评小组。受试者被要求品评果酒的感官质量并按评分表(表1)进行评分。在20～22 ℃进行盲评,品尝过程中提供清水,品评前后使用水漱口,单独打分,避免互相影响。

1.3 数据处理

各项指标测定数据为3次以上重复实验的平均值±标准差;使用SPSS 20.0软件进行统计分析,利用邓肯多重比较法(Duncan)对数据间进行差异显著性分析,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同菌种对冬瓜酒理化品质的影响

2.1.1 不同菌种对冬瓜酒pH和酒精度的影响 不同菌种对冬瓜酒pH和酒精度的影响见表2。pH主要反映发酵过程中游离酸的变化,其影响着果蔬酒褐变和老化过程,是影响酒口感和颜色的重要因素。高pH会导致果蔬酒迅速褐变、老化及口味平淡单调[13]。11种酵母发酵的冬瓜酒,pH在4.13～4.29之间,无显著性差异(P>0.05),说明菌种对pH的影响不大。

从表2可知,BV818酵母的酒精度最高,达12.70%vol,显著高于F15、71B(P<0.05),表明BV818酵母对糖的利用率最高,F15、71B酵母的发酵能力较差。马丽娜等[21]研究4种不同酵母对菠萝果酒发酵特性的影响时,也以酒精度作为评价指标之一,得到K1菌种的酒精度最高,与本试验的结果一致。酒精度是评价果蔬酒品质的重要化学指标之一,其含量的多少对酒的风味品质有重要影响。果蔬发酵进行到一定阶段,由于pH、糖分等外界因素和菌体衰老等内部因素影响,酵母合成酒精速度降低直至发酵后期才保持稳定[22]。

2.1.2 不同菌种对冬瓜酒色度、色调和澄清度的影响 不同菌种对冬瓜酒色度、色调和澄清度的影响见表2。色度和色调是评价果蔬酒外观质量的一个重要指标,根据果蔬酒的色度和色调,能够判断果蔬的氧化程度和质量好坏。由表2可知,F33、F15、FX10、EC1118的色度较高,R-HST色度最低,F44、F45、71B、KD、BV818的菌种发酵的冬瓜酒色度较为适中。X16菌种的色调显著高于R-HST(P<0.05),其它菌种的色调则较为适中且差异不显著(P>0.05)。张方艳[23]在优选猕猴桃酿酒酵母时,也将色调作为了筛选菌种的品质指标之一,优选了色度较为适中的EC1118酵母菌种,与本试验的结果基本一致。

澄清度外观质量果蔬酒的重要评价指标,浑浊的果蔬酒通常其口感质量也差。11种酵母发酵的冬瓜酒,澄清度在82.83%～92.51%之间,其中F45、BV818的澄清度显著高于其它酵母菌种(P<0.05)。

2.1.3 不同菌种对冬瓜酒残糖、可滴定酸和VC的影响 不同菌种对冬瓜残糖、可滴定酸和VC的影响见表2。发酵过程中,酵母菌将糖发酵生成乙醇、多元醇、乙醛、乙酸和乳酸等风味物质。由表2可知,在11个菌种分别发酵的冬瓜酒中,经BV818酵母发酵的冬瓜酒残糖最低,其次是F45，显著低于F33、F15、FX10、71B、X16、KD、EC1118(P<0.05),与F44、R-HST无显著性差异(P>0.05),说明BV818、F45酵母对糖的利用程度较高,发酵能力较强。

表2 冬瓜酒品质结果Table 2 Results of wax gourd wine quality

注:组间不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

在果蔬酒的品质研究中,很多研究者都将残糖量作为一个较为重要的评价指标。胡冀太等[24]、汤卫华等[25]、刘灿珍等[26]分别研究山楂酒、枸杞酒、海棠酒的发酵菌种筛选时,都以残糖量为评价指标,筛选出了残糖量较低的酵母菌种,与本试验结果一致。

酸度对果酒品质有直接影响,合适的酸度对酒体平衡以及滋味起着重要作用。11种酵母发酵的冬瓜酒,可滴定酸在0.29%～0.35%之间,其中R-HST最高，EC1118、FX10、71B较高,显著高于F33(P<0.05)。而F44、BV818、KD、F15、X16、F45的则酸度适中。李泽霞等[27]在研究不同酵母菌种对蜜桃酒的品质影响时发现不同酵母菌种对蜜桃酒的酸度影响较大,不同菌种的酸度存在显著性差异,与本研究结果一致。

经11种酵母发酵的冬瓜酒,VC含量差别较大。由表2可知,KD、F44、BV818菌种发酵后冬瓜酒的VC含量最高,分别为45.04、44.31、41.30 mg/100 g,显著高于其它菌种(P<0.05)。黎星辰[28]研究了不同酵母对猕猴桃酒的理化指标的影响,发现不同酵母对VC的影响较大,最终筛选了3个猕猴桃酒VC含量最高的酵母,这与本研究的结果一致。

2.2 不同菌种对冬瓜酒抗氧化性的影响

2.2.1 不同菌种发酵冬瓜酒对羟基自由基(·OH)的清除能力 对11种菌种发酵冬瓜酒进行·OH清除能力测定,结果见图1。

图1 不同菌种发酵冬瓜酒对羟基自由基清除能力Fig.1 Hydroxyl radicals scavenging capacity of wax gourd wines fermented by different yeasts 注:同组间不同字母表示差异显著性

由图1可知,不同菌种发酵冬瓜酒的·OH清除能力差异较大。其中,BV818酵母的清除能力最强,显著高于其它菌种(P<0.05);其次为KD、F44、EC1118、F45酵母。清除能力较低的是F33、F15、FX10、71B、X16酵母。乌日娜等[29]在研究不同酵母发酵的火龙果酒抗氧化活性时发现,发酵结束后不同酵母发酵火龙果酒的·OH清除能力存在较大差异,酵母D254酿制的火龙果酒对·OH清除作用显著低于酵母R2、RC212、DV10,而酵母R2、RC212、DV10之间则差异不显著，这与本研究的结果一致。本研究中的11种酵母所酿造冬瓜酒的·OH清除能力差异也较大。

图2 不同菌种发酵冬瓜酒对超氧阴离子自由基清除能力Fig.2 Superoxide anion scavenging capacity of wax gourd wines fermented by different yeasts

2.2.3 不同菌种发酵冬瓜酒对DPPH自由基的清除能力 对11种菌种发酵冬瓜酒进行DPPH·清除能力测定,结果见图3。

图3 不同菌种发酵冬瓜酒对DPPH自由基的清除能力Fig.3 DPPH free radicals scavenging capacity of wax gourd wines fermented by different yeasts

由图3可知,11个菌种发酵冬瓜酒对DPPH·的清除能力最低为33.96%,最高为45.73%,这表明冬瓜酒有明显的清除自由基的能力。其中BV818、F45、KD、FX10的DPPH·的清除能力较强,显著高于F33、F15、71B、EC1118酵母(P<0.05),与F44、X16、R-HST酵母无显著性差异(P>0.05)。

表3 冬瓜酒指标间相关性分析Table 3 Correlation coefficients between indexes of wax gourd wines

注:**和*分别代表在0.01和0.05水平上显著相关。

李丽梅等[30]研究了不同酵母对梨酒的DPPH·清除率,发现F33酵母菌的DPPH·的清除率较高,X16与R-HST无显著性差异,KD的清除率较低,这与本研究结果稍有不同,可能是发酵条件不同造成的。

2.3 不同菌种冬瓜酒的感官评定

11个菌种发酵所得冬瓜酒的感官评定综合得分结果见图4。

图4 不同菌种发酵冬瓜酒的感官得分Fig.4 Sensory evaluation of wax gourd wines fermented by different yeasts

由图4可知,感官评价得分较高的是:BV818、KD、F44、F45、R-HST,综合得分分别为:90、88、87、87、87。这5个酵母发酵所得的冬瓜酒色泽淡黄、澄清透明、有光泽和特有的冬瓜香气,酒体酸甜更协调、醇厚,产品口感良好。F33、F15、FX10 3个酵母的综合得分较低,无冬瓜的清香且有异味,稍有苦味。很多研究者在筛选果酒专用商业菌种时都以感官评价作为评判依据之一,应静等[31]研究了不同酵母菌株对甘蔗酒风味的影响,发现H7Y7菌株发酵的甘蔗酒评分最高,而KD菌株发酵的甘蔗酒评分较低,所得的甘蔗酒味较杂,口感较差。郑娇等[32]在研究三种酵母菌(BV818、ICV254和CY3079)对海红果酒的品质影响时发现ICV254酵母的感官评分最高,BV818酵母较低。但在本研究中,BV818、KD酵母在冬瓜酒中的表现良好,感官评分较高。

2.4 指标相关性分析

3 结论