荔枝酒贮藏过程中非酶褐变的因子解析

陈坚生,杨幼慧,蹇华丽,李学伟,黄丽漫

1(华南农业大学食品学院,广东 广 州,510642) 2(无限极(中国)有限公司,广东 江 门,529156)

荔枝酒贮藏过程中非酶褐变的因子解析

陈坚生1,2,杨幼慧1,蹇华丽1,李学伟1,黄丽漫1

1(华南农业大学食品学院,广东 广 州,510642) 2(无限极(中国)有限公司,广东 江 门,529156)

为了解荔枝果酒在贮藏过程中的非酶褐变机理,研究了在4种不同贮藏温度条件下荔枝酒的褐变指数和各主要致褐因子的变化情况,并进行了因子间相关性及通径分析。结果表明,褐变指数增加量与总酚降低量、还原型Vc降低量、溶氧消耗量、5-HMF增加量之间均呈现显著或极显著的正相关。总黄酮、还原糖的变化量与褐变指数增加量之间均没有显著相关性。在35℃贮藏条件下的荔枝酒中,总酚降低量与溶氧消耗量的交互作用是决定荔枝酒贮藏过程褐变指数增加的首要因素。

荔枝酒,贮藏,非酶褐变,相关分析,通径分析

荔枝(Litchi chinensisSonn.)为岭南特色佳果,色泽鲜红,肉质白嫩晶莹,汁多味甜,富含多种营养成分,素有“果中之王”的美称。荔枝全汁酿造果酒以其果香纯正、优雅怡人、风味独特等特点,正受到越来越多的消费者青睐。近几年对荔枝酒的加工工艺研究虽然有了较大进展,但荔枝酒极易发生氧化褐变的问题依然突出。一旦在保质期发生褐变,就失去原有产品应有的色泽,酒体颜色逐渐加深,荔枝风味逐渐变淡,甚至出现氧化怪味,对果酒的感官品质产生严重影响,商品价值大大降低。目前有关果酒褐变的研究较多,但主要集中在葡萄酒和苹果酒方面[1],对荔枝酒褐变的研究未见报道。

1921年,W right首先提出通径系数(Path Coefficient)的分析方法,简称通径分析。通径系数能够有效地表示相关变量间原因对结果的直接影响效应,能够估计出原因因素对效应因素的间接效应,从而能直接比较各原因因素的相对重要性。所以建立在通径系数概念基础上的通径分析,比相关和回归分析更为精确,同时能考虑到两两(原因)对结果的影响,使多变数资料的同级分析更符合实际[2]。本研究是建立在荔枝汁发酵前已经进行瞬时高温灭酶处理,确保酶促褐变反应不发生的基础上,重点研究荔枝酒在不同温度下的贮藏过程中,各主要致褐物质如总酚、总黄酮、5-HMF、还原糖、还原型抗坏血酸、溶解氧等因素的变化规律及其与荔枝酒褐变指数增加量(△A420)的关系,并对非酶褐变的主要因子进行通径分析,得出各因子对褐变指数增加量的相对重要性,探讨引起荔枝酒非酶褐变的主要原因。

1 材料与方法

1.1 试验材料

荔枝酒:选用广东从化产的荔枝品种“淮枝”为原料加工酿制而得的半干型荔枝酒,乙醇体积分数为14.31%,pH值3.66,残糖(以葡萄糖计)5.92 g/L。

1.2 试验试剂

5-羟甲基糠醛标准品(5-HMF),美国Sigma公司。芦丁(≥98%),上海友思生物技术公司。Foline-Phenol试剂,美国Sigma公司。2,6-二氯靛酚钠(≥97.0%),Fluka Biochemika公司。没食子酸(≥98%)、3,5-二硝基水杨酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸(TBA)、抗坏血酸(Vc)、柠檬酸、无水甲醇、无水乙醇、95%乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、甲醛试剂均为分析纯试剂。

1.3 仪器与设备

Mettler-Toledo GB204型电子天平(瑞士梅特勒-托利多公司);DL-5型大容量离心机(上海安亭科学仪器厂);pHS-3B型pH计(上海雷磁仪器厂);LRH-250A型生化培养箱(广东省医疗器械厂);U-1100紫外/可见分光光度计(日本H ITACHI公司);HHS-4型电热恒温水浴锅(上海跃进医疗器械厂);T N2510智慧型氧气/溶氧分析仪(台湾T AINA泰纳仪器仪表公司)。

1.4 试验方法

将同一批次的新酿荔枝酒经过澄清处理和膜过滤后,装瓶封口。分别放置于4℃冰箱、15℃、25℃与35℃恒温箱中避光贮藏,分别在0 d、15 d、30 d、45 d、60 d、75 d内,定期取样,测定荔枝酒的褐变指数A420、总酚、总黄酮、5-HMF含量、还原糖含量、还原型抗坏血酸的含量、溶氧量DO。

1.4.1 褐变指数A420的测定

采用分光光度计法:用1 cm比色皿,以蒸馏水为参比,在420 nm波长下,使用分光光度计测定其吸光度。用吸光度的大小直接表示非酶褐变的褐变度。

1.4.2 总酚的测定

参照朱宝镛的Folin-Ciocalteu法[3]。

1.4.3 酚类相对聚合度(FD/V)的测定

参照刘伟伟的FolinDenis-香草醛法[4]。

1.4.4 总黄酮的测定

参照苏银法的方法[5]。

1.4.55-HMF的测定

参照Cohen等的测定方法[6]:取10 mL无水乙醇,加入 5mL样本溶液,(4000×g)下离心10 min,取离心后的上清液 2mL,2 mL的三氯乙酸和 2mL的0.025 mol/L的硫代巴比妥酸(TBA),混合后在带盖子的试管中放置于(40±0.5)℃,加热50 min后流水冷却至25℃,然后测定443 nm的吸光度。利用标准曲线y=0.1685x-0.1417,R2=0.9998即可得到待测样品中5-HMF的含量。

1.4.6 还原糖的测定

采用3,5-二硝基水杨酸法[7]。

1.4.7 还原型抗坏血酸的测定

采用2,6-二氯靛酚滴定法[8]。

1.4.8 溶氧量(DO值)的测定

用TN-2510智慧型氧气分析仪在有连续的氮气流条件下对荔枝酒进行溶解氧的含量测定,记录溶解氧(即荔枝酒的分子氧浓度,以每升荔枝酒中含氧量mg/L来表示)。

1.5 数据分析

使用Excel 2003软件作图,运用SAS 9.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 荔枝酒在贮藏过程中非酶褐变指数A420的变化

为了解荔枝酒在贮藏过程中的褐变情况,采用褐变指数A420来表示荔枝酒的褐变程度。褐变指数A420越大,褐变程度也越高。由图1可见,在4种贮藏温度下,荔枝酒稳定性变化差异很大,随着贮藏时间的延长,在4℃低温下贮藏的荔枝酒其非酶褐变指数变化不明显,但温度越高,褐变程度越高。在35℃下贮藏的荔枝酒褐变指数增大速率远远大于15℃、25℃下的荔枝酒。该结果与浓缩果汁的贮藏中温度和褐变指数变化关系研究所得的结论一致[9]。

图1 褐变指数A420随贮藏时间的变化

2.2 荔枝酒在贮藏过程中各主要致褐因子的变化

2.2.1 总酚含量的变化

从图2可以看出,不同贮藏温度下,总酚物质含量都随贮藏时间的延长而减少。此现象在白葡萄酒贮藏过程的褐变研究中也有类似的规律[10-11]。在贮藏45 d后,15℃、25℃和35℃贮藏的荔枝酒内的总酚含量随贮藏时间延长而继续减小,而4℃下贮藏的荔枝酒总酚含量下降趋于平缓。

图2 总酚含量随贮藏时间的变化

2.2.2 酚类相对聚合度(FD/V)的变化

图3 酚类相对聚合度(FD/V)随贮藏时间的变化

从图3可以看出,随着时间的延长,不同温度下荔枝酒的酚类相对聚合度都有明显的上升。贮藏的温度越高,相对聚合度上升越快。对酚类相对聚合度的增加量与总酚降低量(△总酚)进行相关性分析,该两因子之间呈现极显著的正相关(P<0.01)(见表1),表明荔枝酒中总酚的降低可能是酚类物质发生氧化聚合反应所致。

表1 相对聚合度的增加量与△总酚的相关性分析

2.2.3 总黄酮含量的变化

从图4可以看出,4℃、15℃、25℃荔枝酒贮藏初期总黄酮的含量随时间的延长而呈现下降趋势,在贮藏后期则随时间延长而升高。而35℃储藏下的荔枝酒中的总黄酮含量随储藏时间延长一直趋向升高。

图4 总黄酮含量随贮藏时间的变化

2.2.45-HMF含量的变化

5-HMF是美拉德反应非常重要的中间产物,不仅是体系形成色素沉积的潜在条件,也是美拉德反应和非酶褐变的重要指示因子[12]。

从图5可以看出,当贮藏温度低于25℃时,荔枝酒中5-HMF含量随贮藏时间的延长变化不明显,说明低温有利于抑制荔枝酒的美拉德反应进程;在35℃下贮藏的荔枝酒5-HMF含量随贮藏时间的延长逐渐增多,其增长速率大于低温(≤25℃)下的增长速率。5-HMF作为美拉德反应的中间产物,在贮藏过程中可能进一步发生了转化。Lee等[13]也发现,

图55-HMF含量随贮藏时间的变化

10℃贮存的罐装袖子汁,HMF并没有增长,当在50℃贮藏时,则会有较高的HMF积聚。

2.2.5 还原糖含量的变化

从图6可以看出,在4℃、15℃、25℃、35℃四种贮藏温度下,还原糖的含量在贮藏过程中变化不明显,不同贮藏温度间差异也不明显。

图6 还原糖含量随贮藏时间的变化

2.2.6 还原型抗坏血酸含量的变化

还原型抗坏血酸(Vc)极易氧化分解成为含双羰基的化合物,并进一步发生氧化、聚合等反应形成有色物质,氨基酸等含氮化合物能与氧化了的Vc发生美拉德反应,而引起褐变[12]。从图7可以看出,在不同的贮藏温度下,荔枝酒中还原型Vc含量均随贮藏时间延长而趋于降低,且温度越高下降速度越快。在贮藏前15 d,还原型Vc含量下降较缓慢,随后下降速率迅速增大,到60 d时已基本全部消耗。

图7 还原型Vc含量随贮藏时间的变化

2.2.7 溶氧(DO值)的变化

图8 溶氧量(DO值)随贮藏时间的变化

从图8可以看出,荔枝酒中溶氧(DO值)均随贮藏时间延长而趋于降低,最后趋向稳定,温度越高溶氧(DO值)消耗速度越快。在贮藏初期(15 d)DO值急速下降,随后下降趋缓,到后期,溶氧(DO值)趋于稳定。这与康文怀[14]、Nevares[15]等所研究报道的葡萄酒中氧消耗规律相似。

2.3 褐变指数A420与各主要致褐因子的相关分析

荔枝酒在不同温度下的贮藏过程中,褐变指数增加量(△A420=A420-A420初始)与各主要致褐物质如总酚、总黄酮、5-HMF含量、还原糖含量、还原型抗坏血酸的含量、溶氧量DO值变化量的相关系数见表2。

表2 褐变指数A420与各主要致褐因子变化量的相关系数

相关性分析结果表明,在4种不同贮藏温度下,总酚降低量(△总酚)和酚类相对聚合度的增加量(△相对聚合度)与褐变指数A420增加量(△A420)之间均呈现显著或极显著的正相关,荔枝酒中总酚减少越多,酚类相对聚合度越大,酒的褐变越严重,表明荔枝酒中褐变主要原因之一可能是酚类物质发生氧化聚合反应所致,总酚物质是引起荔枝酒非酶褐变的重要因子。随贮藏温度的升高,总黄酮变化量(△总黄酮)和还原糖变化量(△还原糖)与△A420之间的相关性均不显著(P>0.05),说明黄酮类物质和还原糖(在半干型荔枝酒中)并非主要的致褐因子。5-HMF增加量(△HMF)与△A420之间呈现出极显著的正相关(P<0.01),说明5-HMF的生成是导致荔枝酒非酶褐变的重要因子,这与前人研究所证明的5-HMF的积累可作为预测褐变速度的指标[16]、用来进一步评估果汁品质变化的结论相符。还原型Vc的降低量(△Vc)与△A420之间呈显著或极显著的正相关(P<0.01),说明还原型Vc是导致荔枝酒褐变的重要因子,参与了荔枝酒非酶褐变的反应过程,如李任强[17]所报道的抗坏血酸分解产物与游离氨基酸发生反应的类型。溶氧消耗量(△DO)与△A420之间均呈显著的正相关(P<0.05),表明溶解氧也是荔枝酒重要的致褐因子,参与了荔枝酒非酶褐变的反应过程。

2.435℃贮藏条件下荔枝酒非酶褐变的通径分析

根据相关性分析结果,与褐变指数变化(△A420)呈显著或极显著相关的4个因子分别是总酚、还原型Vc、5-HMF、溶氧(DO值),将各因子的变化量分别设为自变量x1,x2,x3,x4;以荔枝酒褐变指数增加量(△A420)作为观察指标Y值,各变量间的相关系数见表3,进行通径系数分析,结果见表4。

表3 各因子间的相关系数

表44个因素的通径分析

由表4可知,△总酚、△还原型Vc、△5-HMF、△DO对褐变指数增加量(△A420)的直接通径系数分别为P1=2.64034,P2=-0.41584,P3=0.14329,P4=-1.45890。通径分析结果表明,35℃贮藏条件下对荔枝酒的褐变指数增加量(△A420)起首要作用的是总酚(x1),其P1(绝对值最大)=2.64034;其次是溶氧(DO值)(x4),其P4=-1.4589;而5-HMF(x3)所起的作用最小,其P3=0.14329。从表4中还可以看出,△总酚与△HMF、△还原型Vc、△DO的交互作用也很明显。

由相关系数和通径系数可以计算各决定系数:

单因子对Y的决定系数di=:d1=6.9714,

d2=0.1729,d3=0.0205,d4=2.1284

两因子对Y的决定系数dij=2rijPiPj:

d12=-2.0335,d13=0.6770,d14=-7.4884

d23=-0.0994,d24=0.9945,d34=-0.3462

∑d表示各xi决定的褐变指数增加量(Y)的变异平方和占Y的总变异平方和的比率。Pe为剩余通径系数,表示未被考虑的一切可能影响Y的因素和试验误差。本试验中,Pe较小,说明已找出影响荔枝酒褐变指数增加的主要因素。

将各因子对褐变指数的决定系数按照绝对值由大到小的顺序排列出前3位,可以看出,总酚减少量(△总酚)和溶氧消耗量(△DO)的交互作用是影响荔枝酒贮藏过程褐变指数增加的第一决定因素(d14=-7.4884);而△总酚(dl=6.9714)和溶氧(d4=2.1284)分别是影响荔枝酒褐变增加的第2和第3决定因素;其余以此类推。

3 结论

(1)荔枝酒在贮藏过程中,褐变指数增加量(△A420)与总酚降低量(△总酚)、还原型Vc降低量(△Vc)、溶氧消耗量(△DO)、5-HMF增加量(△HMF)之间均呈现显著或极显著的正相关。△总黄酮、△还原糖含量与△A420之间均没有显著相关性(P>0.05)。

(2)在35℃贮藏条件下的荔枝酒中,总酚降低量与溶氧消耗量的交互作用是决定荔枝酒贮藏过程褐变指数增加的首要因素(d14=-7.4884);而总酚降低量单独作用是影响荔枝酒褐变指数增加的第2决定因素(dl=6.9714);溶氧消耗量的单独作用是影响荔枝酒褐变指数增加的第3决定因素(d4=2.1284)。

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ABSTRACTThe change of browning index(A420)and severalmain browning factorsof litchiwine under four different storage conditionswere investigated to explore the mechanis m of nonenezymatic browning of litchi wine during storage by correlation and path analysis.The results showed that the change of total phenolic content,reduced Vc content,dissolved oxygen,5-HMF content were all significant or very significant correlation with the increase of A420.There was no significant correlation be tween the increase ofA420 and the change of total flavonoid content,reducing sugars.The interaction between the change of total phenolic content and dissolved oxygen was a chief element for deciding the nonenzymatic browning in litchiwine during storage at 35℃

Key wordslitchiwine,storage,nonenzymatic browning,correlation analysis,path analysis

Factors Analyse on Non-enzymatic Brown ing of Litchi Wine During Storage

Chen Jian-sheng1,2,Yang You-hui1,Jian Hua-li1,Li Xue-wei1,Huang Li-man1
1(College of Food Science,South China AgriculturalUniversity,Guangzhou 510642,China)
2(Infinitus(China)Co.Ltd.,Jiangmen 529156,China)

硕士研究生(杨幼慧教授为通讯作者)。

＊广东省科技计划项目(2008B021100019),2005粤港关键领域重点突破项目(20054983),广东省科技攻关重大专项(2004A20301002),广东省省级财政支持技术改造项目(G MTC044046-5)

2010-02-22,改回日期:2010-04-27