紫薯——猕猴桃复合果酒的制备及香气成分分析

冯莉梅,邬应龙

(四川农业大学 食品学院,四川雅安 625000)



紫薯
——猕猴桃复合果酒的制备及香气成分分析

冯莉梅,邬应龙*

(四川农业大学 食品学院,四川雅安 625000)

以紫薯、猕猴桃为原料混合发酵,利用蜂蜜调节糖度,通过单因素及正交实验确定最佳发酵工艺,并比较紫薯猕猴桃复合果酒与普通紫薯酒的香气成分。结果表明:猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例为1∶4,发酵pH为4.0,酵母添加量为0.15%,初始发酵温度为20 ℃。两种酒共鉴定出39种化合物,其中酯类共25种,烷烃烯烃类7种,醇类2种,酸类1种,酮类1种。紫薯猕猴桃复合酒的香气成分较普通紫薯酒更为丰富,且口感更佳。

复合果酒,紫薯,猕猴桃,蜂蜜,发酵

紫薯是从日本引进的一种水果型甘薯的新品种,不仅色泽诱人,富含淀粉、糖蛋白、维生素、氨基酸、硒、碘、钙、磷、铁等多种营养成分,且紫薯中铁、硒等矿物质元素含量是普通红薯的3～8倍。紫薯中的花色苷主要成分是芍药色素和矢车菊色素,可有效消除自由基,防止蛋白质过氧化,能够有效抑制杂环胺、吲哚、哇琳等物质引起的突变,具有抗氧化、抗突变、预防心血管疾病等多种生理功能[1-2]。

猕猴桃原产中国,分布于马来西亚至远东的广阔地带[3]。猕猴桃又名阳桃、藤梨、奇异果等[4]。其果实皮薄多汁,酸甜可口,含有丰富的营养物质,素有“水果之王”的称号[5]。成熟猕猴桃除了含有Ca、Fe、Zn、K等元素外还含有和17 种氨基酸,且维生素含量丰富,是苹果的15～30倍,橘子的5～10倍。猕猴桃中还含有一定量的儿茶素[6]。猕猴桃还具有降血压、降血脂等作用[7]。

蜂蜜是采集植物的花蜜、分泌物或蜜露,经充分酿造而成的天然甜物质,具有很高的营养价值[7]。蜂蜜不仅营养丰富,还具有很多保健功效,如:润滑肠胃;消炎、祛痰;治疗烫伤、冻伤、慢性溃疡等[8]。

复合果酒是综合两种及两种以上果汁的特点与优势,发酵酿制出的风味突出的果酒,能弥补单一果酒在色、香、味上的欠缺和营养成分不足等缺陷,使果酒感官得到升华,营养更加全面[9]。本实验将紫薯与猕猴桃相结合,利用蜂蜜调节糖度,余森艳[10]等人也是利用蜂蜜调节糖度,做成复合果酒。利用蜂蜜调节糖度保留了蜂蜜的部分营养成分,同时由于微生物的作用,氨基酸、维生素、矿物质等含量也有一定提升,使其营养价值优于利用蔗糖调节糖度的复合果酒,且综合了紫薯与猕猴桃的优势与特点,使果酒更具有营养保健作用和可口性,不仅解决了南方部分地区猕猴桃产量过剩而大量浪费的问题,还为紫薯和猕猴桃的综合利用探寻了新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫薯、猕猴桃 市售;食用柠檬酸 市售;蜂蜜 成都健生堂实业有限公司;α-淀粉酶 北京奥博星生物技术有限责任公司;糖化酶(酶活力100000 U/g) 北京奥博星生物技术有限责任公司;安琪酿酒高活性干酵母(耐高糖) 安琪酵母股份有限公司;亚硫酸溶液 分析纯。

JM-A10002型电子天平 诸暨市超泽衡器设备有限公司;HH-2型数显恒温水浴锅 荣华仪器制造有限公司;SorallST16R型冷冻离心机 美国Thermo公司;PHS-320型PH计 成都世纪方舟科技有限公司;GZ-160-S型生化培养箱 韶关市广智科技设备有限公司;打浆机 上海美的集团有限公司;V-1200紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司;DHG-9245A鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;7890A型安捷伦气质联用 美国安捷伦科技公司。

1.2 操作流程

1.3 实验步骤

1.3.1 原料处理 制备紫薯汁:挑选大小适宜、新鲜无霉烂的紫薯,清洗干净后去皮,切成8～10 mm厚的薯片,蒸熟备用,然后按1∶1.5 v/v的料液比加水打浆[11]。

制备猕猴桃汁:选择七到八成熟的猕猴桃,清洗,去皮之后破碎榨汁。

1.3.2 糖化液化α-淀粉酶添加量为紫薯浆质量的0.15%、温度55 ℃、酶解时间1 h进行液化,pH为6.0。糖化酶使用量为紫薯浆质量的0.2%、糖化温度45 ℃、酶解时间2 h、pH为5.0进行糖化[12]。

1.3.3 成分调节 为防止其中杂菌生长,应向果浆中添加SO2浓度为60 mg/L的偏重亚硫酸钾,偏重亚硫酸钾添加量应适当增加,但不宜高于100 mg/L[13]。利用蜂蜜对混合汁进行糖度调节至28 °Bx,用2 mol/L的柠檬酸进行酸度调节。

1.3.4 灭菌 采用巴氏灭菌法,在65 ℃恒温保持30 min。

1.3.5 活化发酵 将酵母直接投入待发酵液中,在35～38 ℃中,保温30 min,摇匀,尽量避免酵母附着在发酵罐内壁上。

1.4 实验方法

1.4.1 单因素设计

1.4.1.1 确定猕猴桃汁与紫薯汁混合比例 猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例分别为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5,发酵初始pH为4.0,酵母添加量为0.1%[14],初始发酵温度20 ℃,主发酵8 d。通过酒精度和感官评价分值作为判断依据。

1.4.1.2 确定酵母添加量 酵母添加量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%,猕猴桃与紫薯汁的混合比例为1∶3,发酵初始pH为4.0,初始发酵温度为20 ℃,主发酵8 d。通过酒精度和感官评价分值作为判断依据。

1.4.1.3 确定发酵初始pH 发酵初始pH分别为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0,猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例为1∶3,酵母添加量为0.1%,初始发酵温度为20 ℃,主发酵8 d。通过酒精度和感官评价分值作为判断依据。

1.4.1.4 确定发酵温度 初始发酵温度分别为10、15、20、25、30 ℃,猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例为1∶3,酵母添加量为0.1%,发酵初始pH为4.0,主发酵8 d。通过酒精度和感官评价分值作为判断依据。

1.4.2 正交实验优化设计 影响紫薯——猕猴桃复合果酒风味口感的主要因素是:猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例、发酵初始pH、酵母添加量、初始发酵温度,因此对这4个因素进行四因素三水平正交实验优化,确定最佳工艺条件,因素与水平表见表1。

表1 因素与水平表
Table 1 table of factors and levels

水平因素A混合汁比例(猕猴桃∶紫薯)B初始发酵温度(℃)C酵母添加量(%)D发酵初始pH11∶2200103521∶3250154031∶43002045

1.4.3 香气成分分析 样品前处理:取主发酵结束后的紫薯——猕猴桃复合果酒6 mL,加入20 mL的萃取瓶中,之后再加入1.5 mL NaCl,摇匀后静置,密封好后插入经过老化的萃取针,置于50 ℃水浴中,待放稳后推出萃取针头,顶空萃取30 min后将萃取头插入GC-MS进样口,解吸5 min。色谱条件:进样口温度250 ℃;升温程序:初始温度40 ℃,保持12 min,以3 ℃/min升至108 ℃,保持2 min,再以5 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;载气(He)流速为1.00 mL/min,压力53.5 kPa,进样量1 μL,不分流。

1.5 紫薯——猕猴桃复合果酒指标的测定

1.5.1 理化指标测定 酒精度、总酸、干浸出物、甲醇、总糖、还原糖的测定:根据GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.5.2 感官指标 由10名经过培训的食品加工与安全及食品工程专业学生对产品进行感官评定,分别从外观、香气、风味、口感这四个方面对酒进行评分,满分100分。感官评价标准见表2。

表2 感官评价标准
Table 2 Evaluation indicators of the wine

项目评价标准评分外观(20分)呈现紫黑色、无光泽、混浊0～6呈现紫色、略失光、少量沉淀7～13呈现紫红色、有光泽、澄清无沉淀14～20香气(20分)酒香不足、有异味0～6稍有酒味、无异味7～13酒香扑鼻、无异味14～20风味(30分)风味不协调、过浓郁、过清淡0～10紫薯和猕猴桃风味较和谐11～20风味浓郁、有着紫薯和猕猴桃特有的风味21～30口感(30分)过酸、过甜、淡薄、粗糙、有异味0～10酸甜适中、稍有粗超感、无异味11～20爽口润滑、酸甜适宜、酒体丰满21～30

1.6 数据统计分析

实验中的所有线性方程、重复性和准确性实验的数据均由Excel 2013计算得出。

2 结果与分析

2.1 确定猕猴桃汁与紫薯汁混合比例

由图1可得,在猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例为1∶3时,酒精度为最大值,且混合汁比例分别为1∶3和1∶4时,感官分值差异不大,但在混合汁比例为1∶4时,其酒精度较1∶3差距较大,所以综合考虑,猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例为1∶3较为适宜。

图1 原料的配比对发酵的影响Fig.1 Influence of raw material ratio on alcohol content and comprehensive score

2.2 确定酵母添加量

由图2可得,在酵母添加量为0.15%时,紫薯——猕猴桃复合果酒的酒精度和感官分值均呈现最大值。当酵母添加量<0.15%时,紫薯——猕猴桃复合果酒的酒精度和感官分值随酵母添加量的增大呈现上升趋势,当酵母添加量>0.15%时,紫薯——猕猴桃复合果酒的酒精度和感官分值越来越小。所以酵母添加量为0.15%最适宜。因为当酵母菌接种量小时,发酵液中的糖不能完全被酵母利用转化,使酒精含量低;当酵母接种量大时,酵母菌会在短时间内大量生长繁殖从而消耗发酵液中的糖,用于生成酒精的底物量减少[15]。

图2 酵母添加量对发酵的影响Fig.2 Effect of inoculum of yeaston alcohol content and comprehensive score

2.3 确定发酵初始pH

在发酵过程中,初始pH直接影响着酵母的生长繁殖。由图3可得,紫薯——猕猴桃复合果酒在发酵pH为4.0的时候,酒精度和感官分值呈现最大值。当pH<4.0时,紫薯——猕猴桃复合果酒的酒精度和感官分值随pH的增大而增大。当pH>4.0时,复合果酒的酒精度变化趋势小,但是感官分值下降趋势非常明显。所以综合考虑,发酵初始pH为4.0时较适宜,这与邓志勇[16]等人研究的复合果酒发酵初始pH结果一致。

图3 发酵初始pH对发酵的影响Fig.3 Effect of initial pH value on alcohol content and comprehensive score

2.4 确定初始发酵温度

图4 初始发酵温度对酒精度和综合评分的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on alcohol content and comprehensive score

由图4可得,不同的初始发酵温度对紫薯——猕猴桃复合果酒的酒精度有明显的影响,当初始发酵温度为25 ℃时,复合果酒的酒精度和感官分值呈现最大值。当初始发酵温度<25 ℃时,复合果酒的酒精度呈现整体上升的趋势,感官分值也明显增大,当初始发酵温度>25 ℃时,复合果酒的酒精度和感官分值随发酵温度的增高呈现下降趋势。所以初始发酵温度为25 ℃时,最适宜。这与徐洁晞、黄夏、陈成等人研究的复合酒的初始发酵温度结果相一致[17-19]。分析其原因,温度会影响酵母菌的生长,当温度过高时,酵母菌的发酵速度快,衰老快最终不利于酒精的产生和综合评分的提高[20]。

2.5 紫薯猕猴桃复合果酒的正交实验优化设计

由表3可知,影响紫薯——猕猴桃复合果酒酒精度的4个因素的先后次序为发酵初始pH>猕猴桃与紫薯汁的混合比例>酵母添加量>初始发酵温度,最佳组合为A3B1C2D2;影响紫薯梨酒感官评价分值的4个因素的先后次序为发酵初始pH>猕猴桃与紫薯的混合比例>酵母添加量>初始发酵温度,最佳组合为A2B1C2D2。由于猕猴桃价格相对紫薯较昂贵,考虑到成本问题,所以综合考虑紫薯——猕猴桃复合果酒的最佳组合为A3B1C2D2,发酵条件为:猕猴桃汁与紫薯汁的混合比例为1∶4,初始发酵温度为20 ℃,初始pH为4.0,酵母添加量为0.15%。

表3 正交实验结果
Table 3 Results of orthogonal test

实验号ABCD酒精度(%)感官评价分值1111113.21812122213.87873133312.50724212313.29825223113.65846231214.15907313214.20888321313.05799332114.0487K139.5040.7040.4140.90K241.0940.5741.242.22K341.2940.6940.3538.84R1.710.310.853.38K'1240251250252K'2256250256265K'3254249244233R'1621232

2.6 紫薯猕猴桃复合果酒与传统紫薯酒香气成分分析及感官评价对比结果

2.6.1 香气成分分析比较 利用GC-MS 分析紫薯——猕猴桃复合果酒与普通紫薯酒[20]的香气成分,其GC-MS 总离子流色谱图见图5、图6,两种酒共鉴定出39种化合物,其中酯类共25种,烷烃烯烃类7种,醇类2种,酮类1种,酸类1种。紫薯猕猴桃复合果酒酚类以癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯为主,酚类以2,2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)为主,烷烃类以六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷为主,醇类以苯乙醇为主;普通紫薯酒酚类以癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯为主,酚类以2,4-二叔丁基苯酚为主,烷烃类以3,7-二甲基-2,6-辛二烯为主,醇类以苯乙醇为主,酸类以辛酸为主。香气成分结果见表4。

表4 香气成分分析表
Table 4 Analysis of aroma composition

类别编号化合物名称样品中相对百分含量(%)紫薯猕猴桃复合酒传统紫薯酒酯类1丁酸乙酯067-2乙酸异戊酯-0963乙酸苯乙酯1085754正己酸乙酯26006959-十六碳烯酸乙酯-0386苯甲酸乙酯058-72-己烯酸乙酯006-8油酸乙酯-0039苯甲酸甲酯007-10辛酸乙酯89233511硬脂酸乙酯00200812棕榈酸乙酯05923913十二烷基异戊酯03605914壬酸乙酯010-15癸酸甲酯002-16癸酸乙酯30771155173-苯丙酸乙酯051-183，7-二甲基-6-辛烯醇丁酸酯003-19辛酸3-甲基丁酯048-20癸酸异丁酯02501621月桂酸乙酯108170522癸酸3-甲基丁酯13411223癸酸正丙酯003-24十二烷酸异丁酯010-25十四酸乙酯024146酮类26大马士酮003014酚类272，2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)004-282，6-二叔丁基对甲酚002-292，4-二叔丁基苯酚-051烷烃烯烃类30八甲基环四硅氧烷131-31十七烷003-323，7-二甲基-2，6-辛二烯-01233六甲基环三硅氧烷297-34十二甲基环六硅氧烷018-353-乙基-2-甲基戊烷-00536十甲基环五硅氧烷043-醇类37苯乙醇470139438芳樟醇-016酸类39辛酸-505

表7 理化指标
Table 7 physicochemical indexes

项目酒精度(20℃)总糖还原糖总糖总SO2干浸出物甲醇指标1474%vol397g/L328g/L65g/L485mg/L3763g/L156mg/L

图5 紫薯猕猴桃蜂蜜复合果酒的香气成分色谱图Fig.5 Total ion current chromatogram of aromatic components in purple sweet potato——kiwi compound fruit wine

图6 紫薯酒的香气成分色谱图Fig.6 Total ion current chromatogram of aromatic components in purple sweet potato wine

2.6.2 感官评价比较 由10名经过培训的食品加工与安全及食品工程专业学生对产品进行感官评定,分别对紫薯猕猴桃复合酒和传统紫薯酒的外观、香气、风味、口感这四个方面进行评分,然后通过其平均值进行对比。感官评价标准见表2。感官评价结果见表5。

表5 感官评价比较表
Table 5 compare of evaluation

项目外观(20分)香气(20分)风味(30分)口感(30分)总分评分复合酒16351865242227618683紫薯酒17671623233522158040

由表5可知,紫薯猕猴桃复合果酒与紫薯酒在外观、香气、风味这三个方面的差异不大;在口感方面有明显差异,复合果酒口感明显的优于传统紫薯酒,口感更加丰富,弥补了传统紫薯酒口感单一的问题,更受进行感官评定学生的喜爱。

2.7 卫生指标与理化指标

在60 ℃下灭菌10 min后,在10 ℃下低温储存30 d后检测其卫生指标与理化指标,结果见表6、表7。

表6 卫生指标
Table 6 hygienic index

项目致病菌菌落总数(CFU/100mL)大肠杆菌菌(MPN/100mL)指标未检出≤40未检出

3 结论

研究表明,紫薯——猕猴桃复合果酒的最佳工艺条件为:猕猴桃汁与紫薯汁的体积比为1∶4,发酵初始pH为4.0,安琪酵母添加量为0.15%,初始发酵温度为20 ℃。比较紫薯猕猴桃复合果酒与普通紫薯酒的香气成分,两种酒共鉴定出39种化合物,其中酯类共25种,烷烃烯烃类7种,醇类2种,酮类1种,酸类1种。紫薯猕猴桃复合果酒酚类以癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯为主,酚类以2,2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)为主,烷烃类以六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷为主,醇类以苯乙醇为主;普通紫薯酒酚类以癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯为主,酚类以2,4-二叔丁基苯酚为主,烷烃类以3,7-二甲基-2,6-辛二烯为主,醇类以苯乙醇为主,酸类以辛酸为主。

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Preparation and analysis of aroma components of purple sweet potato-kiwi composite wine

FENG Li-mei,WU Ying-long*

(Sichuan Agricultural University,College of Food Science,Ya’an 625000,China)

Mixed fermentation of purple sweet potato and kiwi fruit as raw material was tested,sugar concentration was adjusted by honey,by single factor and orthogonal optimum fermentation,then compared complex kiwi fruit wine purple potato purple sweet potato with ordinary wine aroma components,conditions as follows:the mixture ratio of kiwi fruit juice and purple sweet potato juice was 1∶4,fermentation pH4.0,the amount of yeast was 0.15%,fermentation temperature was 20 ℃.Two kinds of wine 39 kinds of compounds were identified,of which a total of 25 kinds of esters,seven kinds of alkanes and olefins,two kinds of alcohols,one kind of acid,one kind of ketone.Purple sweet potato kiwi complex wine aroma composition was more abundant than ordinary purple sweet potato wine,and tasted better.

compound fruit wine;purple sweet potato;kiwi;honey;fermentation

2016-05-30

冯莉梅(1992-)，女，硕士研究生，研究方向:功能性食品，E-mail：1374898320@qq.com。

*通讯作者:邬应龙(1963-)，男，博士，教授，研究方向:功能性食品，E-mail：wuyinglong99@163.com。

四川农业大学“211”工程双支计划项目(2016)。

TS261.4

B

1002-0306(2016)23-0206-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.030