芫根枸杞果酒發酵工藝優化研究

張文剛

(1.青海大學農林科學院,青海 西寧 810016;2.青海省青藏高原農產品加工重點實驗室,青海 西寧 810016;3.青藏高原種質資源研究與利用實驗室,青海 西寧 810016)

芫根(BrassicarapaL.),又名蕪菁、蔓菁、扁蘿卜等,為十字花科蕓苔屬的藥食同源蔬菜作物,主要種植區域為我國西北地區[1]。芫根性喜冷涼,能夠適應高海拔地區氣候環境,有長壽圣果的美譽[2],其含有豐富的蛋白質、氨基酸、類黃酮、皂苷、多糖、生物堿、有機酸等營養和功能成分[3-5],表現出抗疲勞、抗缺氧、調節免疫、降血脂、降血糖、補腎生精、健胃消食等多種功效[6-9]。因其具有良好的促進健康作用且可藥、食、飼兼用,近年來逐漸成為醫學、營養學和食品工業領域的研究熱點[10]。

枸杞又稱枸杞子、枸杞果、枸杞豆,為茄科枸杞屬多年生落葉灌木,是我國傳統的藥食兩用植物。在我國西北地區如寧夏、青海、甘肅、西藏、內蒙古等分布廣泛[11]。枸杞富含多糖、蛋白質、甜菜堿、維生素、多酚、微量元素等活性成分[12,13],《本草綱目》中記為甘平而潤,性滋而補,具有抗氧化、抗衰老、抗癌、抗炎、調節免疫等多種生物活性[14,15]。隨著大健康產業的快速發展,枸杞已被廣泛應用于食品和藥品的開發與生產加工[13]。

目前,芫根多被當地百姓用于食用或飼用,而在食品加工方面還很薄弱,已有制品以飲料為主,市場開發前景廣闊[16]。果蔬酒是以新鮮果蔬或果蔬汁為原料經部分或完全發酵而成的低度酒精飲料,因其含有豐富的營養成分、較低的酒精度及豐富的香氣而受到消費者廣泛歡迎[17]。以芫根為原料開發果蔬酒產品是拓寬其應用途徑的有效方式之一。然而,芫根味淡微甜且略帶辛辣味,僅以芫根為原料制作相關產品通常風味不佳[18]。鑒于枸杞的高健康價值及甘甜滋味,將其與芫根結合進行復配發酵,不僅可以結合兩種原料的營養功能優勢,也能賦予發酵果酒產品較好的感官品質。本研究以芫根和枸杞為原料制作芫根枸杞果酒,通過單因素和正交試驗優化加工工藝,以期為芫根資源的綜合開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

芫根,由青海大學農林科學院園藝所提供;枸杞粉,由江蘇君康萊健康產業有限公司生產;EC1118酵母,由拉曼公司生產。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

芫根→預處理→打漿→成分調整→酵母活化→主發酵→成品。

1.2.2 試驗步驟

(1)預處理:選擇成熟的芫根,剔除其有損傷的部分。用清水洗去附著的泥沙、雜質等。

(2)打漿:取200 g預處理后的芫根,切成約2 cm × 2 cm × 2 cm的果塊然后置于打漿機中,按照料液比1∶1(g/mL)加水打漿。

(3)成分調整:添加白砂糖控制糖度,添加枸杞粉調整風味,枸杞粉添加量以打漿加水量為基準。

(4)酵母活化:取釀酒干酵母,加入溫度為30 ℃、含有4%白砂糖的溶液中進行活化。

(5)發酵:將活化后的酵母加入芫根漿液中,接種量以芫根質量計,置于培養箱發酵,當酒精度連續3 d無明顯變化時,主發酵結束。

1.2.3 單因素試驗

以酒精度和感官評分為指標,探討枸杞粉加量(10%、20%、30%、40%、50%)、糖度(21 °Bx、24 °Bx、27 °Bx、30 °Bx、35 °Bx)、酵母接種量(2%、4%、6%、8%、10%)和發酵時間(3 d、4 d、5 d、6 d、7 d)對芫根枸杞果酒品質的影響。各因素固定條件為枸杞粉加量20%、糖度30 °Bx、酵母接種量4%、發酵時間5 d。

1.2.4 正交試驗

在單因素試驗基礎上,選擇糖度(A)、酵母接種量(B)、發酵時間(C)和枸杞粉加量(D)四個因素的較優水平,設計L9(34)正交試驗,確定芫根枸杞果酒的最優工藝條件。正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table.1 Factor and level of orthogonal test

表2 感官評價標準Table.2 Sensory evaluation criteria

1.2.5 試驗指標測定

1.2.5.1 酒精度

參考魏曉霞[19]的方法測定。取1 mL酒液于50 mL容量瓶中定容,取定容后的樣液5 mL加入錐形瓶,再依次加入10 mL 2%的重鉻酸鉀溶液和5 mL 98%的濃硫酸,搖勻后用錫箔紙封口并反應10 min。冷卻至室溫后,以空白標準液作參比,在波長610 nm處測定樣品吸光度值,根據標準曲線定量。酒精度按照式(1)計算。

z(%vol)=20×y(%vol)

(1)

式中:y為樣品酒精度;z為實際酒精度。

1.2.5.2 總酚和總黃酮含量

參考楊希娟等[20]的方法測定總酚含量、DPPH·自由基清除力、FRAP還原能力及ABTS+·自由基清除力?？偡雍恳詻]食子酸當量表示(mg GAE/L),抗氧化活性以Trolox當量表示(μmol/L)。

1.2.5.3 感官評價

參照 GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的要求,以色澤、香氣、滋味、典型性為評定指標。組織7名經過基礎培訓人員在室溫條件下對樣品進行感官評價,評分以平均值表示。感官評價標準如2所示。

1.3 數據處理

試驗平行三次,采用Origin 2019和Excel進行圖表繪制。差異顯著性水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗研究

2.1.1 糖度對果酒品質的影響

由圖1可知,隨著糖度的增加,芫根枸杞果酒的酒精度和感官評分均呈現出先升高后降低趨勢,當糖度為30 °Bx時酒精度和感官評分均最高。當糖度在21～30 °Bx范圍內增加時,酒精度和感官評分不斷增加;而當糖度超過30 °Bx后,發酵液滲透壓過大,酵母繁殖和代謝受到抑制,酒精度和感官評分降低;與此同時,過高的糖度使得酒中殘糖過多,口感下降[21]。因此,選取糖度30 °Bx為適宜水平。

圖1 糖度對果酒品質的影響Fig.1 Effect of sugar content on fruit wine quality

2.1.2 酵母接種量對果酒品質的影響

由圖2可知,隨著酵母接種量的增大,芫根枸杞果酒酒精度和感官評分先升高后降低,當酵母接種量為6%時酒精度和感官評分均最高。酵母添加較少時,發酵速度緩慢、周期長、易染雜菌,酒精度偏低,酒的品質不佳;酵母添加較多時,酵母繁殖所需營養物質不足,酒的酒精度降低且容易產生酵母味,風味與口感下降[22]。因此,選取酵母接種量6%為適宜酵母添加量。

圖2 酵母接種量對果酒品質的影響Fig.2 Effect of yeast inoculation on fruit wine quality

2.1.3 枸杞粉添加量對果酒品質的影響

由圖3可知,隨著枸杞粉添加量增加,芫根枸杞果酒的酒精度和感官評分總體呈現先升高后降低再上升趨勢,當枸杞粉加量為30%時酒精度和感官評分達到最高。枸杞粉添加較少時,酒中芫根風味明顯且色澤暗淡,綜合品質不佳;枸杞粉添加過多時,枸杞風味突出,風味和色澤不夠協調,典型性較差。因此,選取枸杞添加量30%為適宜添加量。

圖3 枸杞粉加量對果酒品質的影響Fig.3 Effect of dosage of Chinese wolfberry powder on fruit wine quality

2.1.4 發酵時間對果酒品質的影響

由圖4可知,隨著發酵時間延長,芫根枸杞果酒的酒精度和感官評分均先升高后降低,當發酵時間為5 d時酒精度和感官評分最高。發酵時間較短時,酵母發酵作用不足,酒精度較低,品質不佳;發酵時間過長時,不良產物出現積累,酒的酸甜比不協調,品質出現下降[23]。因此,選取發酵時間5 d為適宜發酵時間。

圖4 發酵時間對果酒品質的影響Fig.4 Effect of fermentation time on fruit wine quality

2.2 正交試驗研究

由表3可知,以酒精度為指標,極差(R)為A>D>B>C,最優工藝條件為A2B1C3D3,即糖度30 °Bx、酵母接種量4%、發酵時間6 d、枸杞粉添加量40%;以感官評價為指標,極差(R′)為D>A>B>C,最優工藝條件為A2B1C2D3,即糖度30°Bx、酵母接種量4%、發酵時間5 d、枸杞粉添加量40%。在最優組合下制備芫根枸杞果酒,測定發現組合1(A2B1C3D3)感官評分達到88分,高于組合2(A2B1C2D3)。因此,選擇組合1為芫根枸杞果酒的最佳制備條件。

表3 正交試驗結果分析Table.3 Results of orthogonal tests

2.3 理化指標測定研究

由表4可知,芫根枸杞果酒中總酚含量為642.57 mg/L,DPPH、FRAP和ABTS抗氧化能力分別達到651.71、1 393.46和2 065.20 μmol/L,表明芫根枸杞果酒富含酚類化合物并具有較強的抗氧化活性,功能品質良好。

表4 芫根枸杞果酒理化指標測定結果Table.4 Physicochemical indicators detection results of Brassica rapa L.Chinese wolfberry fruit wine

3 討論和結論

目前,芫根研究大多集中在品種選育、營養評價、生物活性等方面,已報道的產品主要為泡菜和果汁飲料[24,25],其在發酵酒中的應用有待進一步探究。枸杞作為藥食兩用的寶貴漿果資源,已被廣泛用于功能酒類產品的釀造中。李少鵬等[26]以新鮮枸杞為原料制備了枸杞果酒,發現最優條件下枸杞果酒含有豐富的多酚、黃酮、多糖、甜菜堿、氨基酸等營養功能成分,且香氣幽雅協調、酒體醇厚。將芫根與枸杞相結合進行果酒釀制,有助于增加果酒營養功能成分,并豐富成品酒的感官和風味特征,進而提升芫根資源附加值。

本研究通過單因素和正交試驗確定了芫根枸杞果酒發酵優化條件為糖度30 °Bx、酵母接種量4%、時間6 d、枸杞添加量40%。成品芫根枸杞果酒呈橘紅色、澄清透明、香氣較協調、酸甜適中,感官評分為88分。此外,芫根枸杞果酒富含酚類物質并表現出良好的抗氧化特性。芫根自身存在獨特的辛辣味,這為其發酵果酒的加工帶來不利影響。添加枸杞粉進行復配發酵不僅有效改善了芫根發酵果酒的風味和口感,也賦予成品酒豐富的酚類化合物,有助于強化芫根發酵果酒的潛在功能品質。本研究為芫根的精深加工利用增加了新思路。