Fermentation Characteristics of Pitaya Wine

Liquor-Making Science and Technology - - Contents - CHENG Zhihua

CHENG Zhihua1,3, GONG Xiao1,2, YUAN Yuan1,2, PENG Zheng1,2, LI Jihua1,2 and LIN Mao4 (1. Agricultural Products Processing Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Zhanjiang, Guangdong 524001; 2.Key Lab of Tropical Crop Products Processing of Ministry of Agriculture, Zhanjiang, Guangdong 524001; 3.College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070; 4.Guizhou Institute of Integrated Agriculture Development, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang, Guizhou 550006, China) Abstract: The changes of alcoholicity, total sugar, polyphenols, flavonoids, aroma compounds and ABTS & DPPH radical scavenging rate during the fermentation of pitaya wine were explored to provide theoretical evidences for producing high-quality pitaya wine. GC- O determination results showed that, the main aroma substances in pitaya juice included tridecane and longifolene etc., and the main aroma substances in pitaya wine included alcohols and esters such as ethanol, ethyl phthalate, phenylethyl alcohol, and n- decanoic acid etc. The content of polyphenols in pitaya wine increased at first and then dropped with its maximum content as 0.806 mg/mL. The IC50 value of pitaya wine ABTS increased at first and then decreased. The IC50 value of DPPH decreased at first and then rose. Such change was not related with the change trend of polyphenols. Key words: fruit wine; pitaya; volatile substances; antioxidant capacity 火龙果( Hylocereus undatus)又称青龙果、红龙果、仙蜜果等,为仙人掌科的三角柱属植物(量天尺[1]属)的果实,因外表肉质鳞片形似蛟龙外鳞而得名 。 火龙果为热带和亚热带水果,原产于美洲,现在我国海南、广西、广东、福建、云南等地区广泛种植, 2011年,火龙果栽培面积约5万hm2,年产量约100

万t。主要品种有红皮白肉、红皮红肉、黄皮白肉3

[2]种 。火龙果肉质鲜嫩,营养丰富,风味鲜美,主要营养成分有蛋白质、膳食纤维、维生素及钙、镁、磷、铁等矿物质[ 3],尤其是火龙果的果肉几乎不含果糖和蔗糖,糖分以葡萄糖为主。因此,火龙果有抗氧化、美白皮肤、降血压及对便秘、糖尿病等病症具有辅助治疗作用[ 4],集营养、药用和保健优点于一身,受到消费者广泛喜爱。

火龙果果实对温度较敏感[ 5],常温下难以贮藏,造成严重滞销现象,而将其发酵成果酒不仅能延长贮藏期,还能增加经济价值,同时还保留了水果原有的糖类、氨基酸、有机酸和矿物质等成分,具有独特的保健功能。本研究主要探讨了红心火龙果酒发酵过程中的理化性质、多酚及黄酮含量、DPPH

GC-和ABTS自由基清除率以及利用 O测定法测定火龙果酒香气成分,为酿制高品质火龙果酒的研发提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料、试剂及仪器样品及菌种:新鲜红心火龙果,市售,九成熟;酵母DV10 ,上海杰兔工贸有限公司。试剂及耗材:蔗糖,酒石酸,浓硫酸、蒽酮、NaNO3、NaOH、Al(NO3) 、Na2CO3分析纯试剂;福林酚3 Sigma-试剂,美国 aldrich 公司;芦丁( 98 %)、没食子酸( 98 %),上海源叶生物科技有限公司。PAL-仪器设备: 3手持式折光仪,日本Atago公-司;多参数测试仪( pH计),梅特勒 托利多(上海)有限公司; CPA225D十万分之一分析天平,德国UV- Sartorius Group; 1780 紫外可见分光光度计,岛GC-津仪器(苏州)有限公司; O,日本岛津公司; LC- 20A高效液相色谱仪,日本岛津公司。1.2 工艺流程→本试验按下列工艺进行:新鲜火龙果 分选清→ → → → →洗 去皮破碎 打浆 成分调整 巴氏灭菌 冷→ →却 接种 控温发酵。1.2.1 原料选择及处理选用充分成熟的无病虫害及无霉烂变质的新鲜火龙果果实,清洗干净后去皮,用破碎机破碎,加

μL/ 60 L果胶酶处理,澄清。1.2.2 成分调整

火龙果果实的含糖量仅为10 %左右,为了使发酵后的成品达到一定的糖度和酸度,加入蔗糖调整糖度至24.5 %。1.2.3 灭菌

采用70 ℃巴氏杀菌,既可保证火龙果果酒的原有风味,又能杀灭细菌。1.2.4 接种

冷却至室温后,加入一定量的活化酵母液,于28 ℃下进行发酵。1.3 检测方法1.3.1 理化指标测定

糖度(可溶性固形物含量):手持式折光仪; pH值: pH 计;总酸(以酒石酸计): GB/T 15038—2006指示剂法;酒精度:采用酒精计法,具体参考 GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》执行 。

[6] 1.3.2 葡萄糖、果糖、蔗糖及总糖的测定

LC-蒽酮硫酸法[ 7]; 20A高效液相色谱仪,流动相:超纯水, 0.3 mL/min, 柱温: 25 ℃,示差检测器。1.3.3 多酚和黄酮的测定

Folin-分别采用福林酚法( Ciocalteu)[ 和亚硝

8] -

[9]酸钠 硝酸铝法 测定。

GC- 1.3.4 O检测

VF-气相色谱条件:色谱柱: wax毛细管色谱

μm);柱( 30 m×0.25 mm×0.25 升温程序: 45 ℃保持2 min,以5 ℃/ min升至180 ℃,再以20 ℃/ min升至240 ℃,保持5 min;载气( He)流速1 mL/min;压力100.0 kPa;不分流;进样口温度 250 ℃。流出物在毛细管末端以1∶1 的分流比分别流入质谱检测器和ODP嗅闻装置。挑选出经闻香训练的实验人员

GC- 3名,用时间强度法进行 O分析,并记录保留时间和化合物的香气强度和特征,香气强度按1—5共5个等级记录。“1”表示能感受到香气;“2”表

[10]示可以闻到,强于1但气味不明显;“3”表示该气味成分强度适中且气味明显;“4”表示味道强度略大,较强烈;“5”表示气味明显且强烈。1.3.5 抗氧化能力的测定DPPH自由基清除能力的测定参考吴朝霞等

[11]

的方法, ABTS自由基清除能力的测定参考郑善元

[12]等 的方法,结果以半抑制浓度( 50 % inhibitory concentration,IC50)(清除率为50 %时样品的浓度)表示,根据IC50值的大小判断抗氧化剂清除自由基能力的强弱, IC50值越小,其清除自由基能力越强 。

[13]

2 结果与分析

2.1 理化指标分析(表1)果酒中酸类物质部分来自原料本身,发酵过程也会产生。酸度对果酒的品质有直接影响,合适的

[14]糖酸比对酒体平衡以及滋味起着重要作用 。发酵过程中pH值反映了酸度的变化,较低的pH值还可以降低果酒发酵中受杂菌污染的可能性。由表1可知,整个发酵过程中, pH值呈缓慢下降趋势,可能是和酵母菌代谢过程中产生的有机酸积累有关。其中,火龙果果酒发酵过程中酸度呈先上升后下降的趋势。研究认为[ 15],水果中果胶的羧酸甲酯部分的分解会导致水果酸含量升高。通过对比,发现酸度的变化并不完全与其pH值变化一致,说明果酒是一种复杂的缓冲液。

如表1所示,刚开始发酵时,可溶性固形物为14.3 %,发酵第4天,可溶性固形物为24.5 %,此时的可溶性固形物含量较高,可使火龙果酒的风味提高。随着发酵时间的延长,火龙果酒的可溶性固形物含量均有显著的下降。同时,火龙果果酒的酒精度在发酵过程中始终呈上升趋势。2.2 葡萄糖、果糖、蔗糖及总糖分析(图1)

火龙果的果肉几乎不含果糖和蔗糖,糖分以葡萄糖为主。发酵前,在火龙果中加入240 g/L的蔗糖。蔗糖有利于提高果酒的发酵酒精度,降低甲醇含量,但也相应增加了高级醇含量。由图1可知,整个发酵过程中,果糖的含量始终很低,蔗糖和葡萄糖的含量呈先缓慢上升后下降趋势。发酵后期,糖 分基本耗尽。2.3 多酚和黄酮含量分析(表2)

由表2可知,火龙果果酒在发酵过程中多酚含量呈现出先上升后下降的趋势,在发酵第12天含量达到最高,分析原因可能是发酵初期,火龙果果汁中的多酚逐渐释放,随着发酵时间的延长,酚类物质不断被氧化,使多酚含量下降。另外,福林酚试剂也存在专一性,一些非酚类的还原物质也能与

[16]其发生反应 。

黄酮是一类不稳定的化合物,具有清除自由基、抗氧化、抗突变、降血糖等功能。容易受多种因素影响,如光照、pH值、温度、金属离子、氧化剂等都会对

[13]黄酮的含量有所影响 。由表2可知,火龙果果酒在发酵过程中黄酮含量呈现出先上升后下降的趋势,从发酵前的0.146 mg/mL到发酵12 d时达到最高,为0.531 mg/mL,发酵18 d时,下降到0.23 mg/mL。黄酮的含量变化与多酚的变化基本一致。其原因

是果酒在发酵过程中,酵母释放的次级代谢产物会和黄酮类物质反应,生成一些大分子衍生物,从而

[17]使果酒中的黄酮的含量呈现明显下降趋势 。2.4 香气成分分析(表3、表4) 香气成分是决定果酒风味、质量与典型性的主[18]要因素 。表3结果表明,果汁中可被嗅到的香气物质共有4种化合物,火龙果汁中主要挥发性风味物质是十三烷、长叶烯等。

GC-由表4可知,经 O分析,火龙果果酒中检测到较高含量的酯类、有机酸类和醇类。酯类物质对果酒的香味起着积极作用。癸酸乙酯具有香甜的水果香气;辛酸乙酯具有花香、水果和白兰地的风味;苯乙醇有玫瑰花香,属高级醇。高级醇是酒精饮料中一类重要的挥发性物质。这些被嗅到的香气物质对红心火龙果的整体风味起到了重要的作用。通过实验发现,火龙果果汁与火龙果果酒的香气成分存在一定的差异性。同时,整体的香气特征不单单是每种香气物质的简单叠加,而是几种甚至是十几种香气物质的相互作用而产生的结果。2.5 ABTS自由基清除率(图2)

火龙果果酒的ABTS清除能力如图3所示,在发酵前期,火龙果酒的 IC50值上升,说明火龙果果酒清除自由基的能力在下降。在发酵后期,火龙果果酒的 IC50值下降,分析原因可能是由于温度、其他环境因素等会影响抗氧化能力,清除自由基是十 分复杂的过程。2.6 DPPH自由基清除率(图3)

火龙果果酒的DPPH清除能力如图3所示,发酵得到的火龙果酒, IC50值在发酵前期稍有下降,其可能的原因是含有的多酚类化合物具有较强的自由基清除能力。在发酵第18天后,火龙果果酒的IC50值迅速上升,说明火龙果果酒清除自由基的能力在下降。

3 结论

本实验结果表明,火龙果发酵期间,酵母菌代谢过程中产生的有机酸积累,果酒的pH值呈缓慢下降趋势。火龙果果酒发酵过程中酸度呈先上升后下降的趋势,酸度的变化并不完全与其pH值变化一致,说明果酒是一种复杂的缓冲液。火龙果果汁中的多酚逐渐释放,使得发酵前期火龙果果酒的多酚含量增加,随着发酵的进行,酚类物质不断被氧化,导致多酚含量下降。果酒在发酵过程中,酵母释放的次级代谢产物会和黄酮类物质反应,生成

一些大分子衍生物,从而使果酒中的黄酮含量呈现明显下降趋势。并且,多酚和黄酮的总体变化趋势一致。火龙果果汁中主要挥发性风味物质是十三烷、长叶烯等。随着酵母发酵,火龙果酒中生成了新的挥发性风味成分,主要是醇类和酯类,包括大多数果酒中存在的乙醇、癸酸乙酯、苯乙醇、正癸酸等,这些挥发性成分赋予了果酒类似酱香型白酒、玫瑰和水果的独特香气。火龙果果酒ABTS的 IC50值呈先上升后下降趋势, DPPH的 IC50值呈先下降后上升趋势,与多酚的变化趋势没有明显的相关性。

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图1 火龙果果酒发酵过程中糖分的变化

图3 火龙果果酒发酵过程中DPPH自由基清除率的变化

图2 火龙果果酒发酵过程中ABTS自由基清除率的变化

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