我国荔枝类果酒的研究现状

2017-02-03 03:39马胤鹏张晓丹秦丹曾璐
农产品加工 2017年7期
关键词:褐变果酒荔枝

马胤鹏,张晓丹,秦丹,曾璐

我国荔枝类果酒的研究现状

马胤鹏1,张晓丹1,秦丹1,*曾璐2

(1.湖南农业大学食品科学技术学院,湖南长沙410128;
2.湖南农业大学湖南省作物种质创新与资源利用重点实验室,湖南长沙410128)

综述我国荔枝酒的生产、加工及利用现状,简要介绍荔枝酒的营养价值与市场前景,对荔枝酒的发酵工艺、香味物质成分、防褐变技术进行详细阐述,并总结荔枝酒产业发展的制约因素及未来发展的趋势,以期为荔枝酒的研究提供参考。

荔枝;果酒;研究现状

荔枝是我国南方地区四大果品之一,栽培面积和产量较大,而且由于良种选育及科学种植的普及,荔枝的产量正在逐年增长。荔枝具有益气补血、理气、散结、止痛的功效,对血液循环、产温机能有特殊的促进作用。但是,荔枝多以鲜果的方式销售,由于产品结构的单一性,滞销的问题非常严重,所以对荔枝鲜果的新型加工方式亟待探索。近年来,出现了以荔枝酒为代表的一系列荔枝加工产品。目前,国内外对荔枝酒的发酵工艺、香气成分等方面的研究取得了一定进展,但是荔枝酒受到生产条件及酵母的制约,一直未能将其实现产业化、市场化。

1 荔枝目前的生产利用情况

1.1 荔枝生产现状

根据国家荔枝龙眼产业技术体系的数据,2013—2015年我国荔枝产量分别约为180×104,230×104,220×104t。2014—2015年小幅减产是受海南、粤西等地的台风影响,而其他地区的产量都略有增长,荔枝的生产面积也基本稳定在3.7×104hm2左右[1]。其中,广东的产量最大,2014年其种植面积达到1.8×104hm2,产量124×104t,比2013年增长了20×104t[2]。由于产量的增加,荔枝的地头价和批发价总体呈降低趋势,超过28%,但是高等级的荔枝品种价格略有上升。

1.2 荔枝加工利用现状

我国荔枝几乎97%是以鲜果的形式销售,每年仅有4.5×104t荔枝用于加工,其中2/3用于罐头加工,荔枝干、荔枝酒及荔枝汁仅占1/3。但随着生活水平的提高,现代人逐渐开始追求低糖低热的饮食方式,荔枝罐头这种高糖食品会渐渐失去市场。因此需要深入研究荔枝加工特性,解决荔枝加工中的主要问题,增加荔枝产业的多样性。1998年,我国就已经开始荔枝发酵酿酒技术、工艺和设备的研究。近几年来,我国许多大型酒厂已经具备加工10×104t荔枝鲜果的能力,但是由于人们对于果酒的认知不够深入,需求量有限,每年只转化0.82×104t荔枝鲜果,是酒厂加工能力的8.2%[3]。

1.3 荔枝酒的营养价值

荔枝果酒具有味道可口、酒香浓郁和营养丰富的特点。荔枝中含有VC 35.4 mg/100 g,是苹果中VC含量的8倍,具有美容养颜、抗氧化的功效[4];荔枝中矿物质含量也极其丰富,一些微量元素和常量元素在加工中被保留下来,它们对人体正常的生长发育具有重要作用[5]。果酒具有独特的果香味,酒精度低、口感温和,随着人们对养生保健的逐渐重视,果酒将逐渐成为酒类消费的主流。

2 荔枝酒的发酵工艺参数研究

2.1 原料处理

荔枝经清洗、去皮、去核、榨汁、过滤即可进行下一步工序。牛蕾等人[6]研究不同品种的荔枝酿酒适性,结果表明在试验的9种荔枝(仙婆果、糯米糍、妃子笑等)中,综合可食率、可溶性固形物、酶解性质等加工因素比较,认为“妃子笑”“淮枝”“糯米糍”的加工品质优良,适合酿造荔枝酒。

2.2 调整成分

由于荔枝汁的含糖量为12%~18%,无法达到酵母菌生长繁殖的最适含糖量(20%~25%)[4],所以通常要对其进行浓缩或加入白砂糖,以补充碳源。氮源多采用外加谷氨酸的形式,张斌等人[7]研究氨基酸对荔枝酒风味的影响发现,添加100 mg/L谷氨酸的荔枝酒与其他样品相比果香较浓郁,刺激性气味明显减弱[7],而pH值应调至微酸性(3.5~4.0),SO2含量为荔枝汁的6%[8]。

氨基酸作为氮源,对荔枝酒的发酵有重要作用。调整氮源时,一般在果汁中加入的是谷氨酸,它是生物合成转氨反应中最常见的氮源供体,经过转氨作用或铵离子氢化,能将氮元素转化为氨而利于细胞的吸收[9]。商玉荟等人[10]发现,特定浓度和种类的氨基酸可以提高发酵速率,增加荔枝酒中的有利成分,降低了无用或有害物质的量。Jie Qing等人[11]利用添加磷酸氢二铵来增加氨基酸的产量,加入磷酸氢二铵虽在发酵前期氨基酸含量减少,但属于酵母正常生理活动的吸收,而在后期氨基酸含量明显增加。但是氨基酸脱羧会形成生物胺,这类物质含量过高(大于8 mg/L)会引起头疼、低血压、水肿、心悸等不适症状。而加入磷酸氢二铵的发酵酒中生物胺含量为3.9~5.0mg/L,所以有一定的安全性。

2.3 发酵

王天陆[12]研究荔枝果酒酿造过程中的果胶酶用量、二氧化硫用量、发酵温度、含糖量和酵母菌接种量对发酵的影响。结果表明,在单因素条件的影响下,果胶酶用量80 mg/L,二氧化硫用量50~100mg/L,发酵温度22℃,含糖量22%,酵母菌接种量6%分别为最适条件。

杨佑慧等人[13]对荔枝酒发酵研究表明,荔枝酒发酵的较为理想温度为20℃。若温度过高,酵母衰老加快,发酵停止得早,影响风味;温度过低,发酵得太慢,容易滋生有害菌株,产生有毒有害物质。

吴继军等人[14]对荔枝酒生产工艺的研究认为,发酵前加入6%的白砂糖比较适合,最适温度20℃。并且对常用护色剂偏重亚硫酸钾进行了研究,发现其褐变度随浓度的增加而增加,造成反效果,不建议使用。

Malgqrzata Lasik[15]采用乳酸菌二次发酵的方法,(MLF)来补偿由发酵温度过低导致发酵液酸度过高的缺点。MLF还可以很好地增强风味,但它会产生氨基甲酸酯等副产物,并且该方法存在高特异性,所以应用受到限制。

2.4 陈酿和澄清

荔枝酒要求在密封低温的条件下陈酿,在低温5~10℃下进行陈酿80 d左右,可使酒液的风味得到大幅度改善,形成典型的荔枝香气。

王丽敏等人[3]对陈酿后果酒的澄清剂(明胶、皂土、聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、壳聚糖)选择进行了相关研究。结果表明,皂土是较好的澄清剂,价格便宜且吸附效果较好;而价格较贵的壳聚糖对果酒营养成分几乎没有影响,并且还增强了贮藏性能。

罗威等人[16]对蛋清、硅藻土、壳聚糖的澄清作用进行了比较,发现硅藻土的澄清效果好、经济实惠。其最适澄清条件为添加量0.4%,温度30℃,澄清时间0.5 h。

3 荔枝酒的香气成分

荔枝酒中含有多种香气成分,可分为酒香和果香。其中,酒香主要有醇类物质和酯类物质;而果香主要有萜烯类化合物和酸类物质等。荔枝酒的香气成分是评价荔枝酒好坏的一个重要指标,并且氨基酸是一些香气物质的前体物,增加氨基酸含量可以增强荔枝酒的风味。王贞强等人[17]利用GS-MS法测出了荔枝酒中的67种化合物,其中按官能团分类得到了20种醇、13种酯、10种烷烃、9种酸、3种胺、2种酮、2种醛、2种烯、2种酚、2种苯的衍生物、1种杂环化合物和1种脲。这些香味物质的相互协调,才能使荔枝酒形成人们所喜爱的风味。

3.1 醇类物质

酵母菌发酵的主要产物是乙醇,赋予了酒的普遍风味。而酒中还含有一些高级醇类混合物(如异丁醇、正丙醇等)合称为杂醇油,由埃希利机制和合成代谢机制生成。杂醇油溶解性不高,一般以油的形式存在于酒中[18],是形成酒香味的重要香气物质,可由氨基酸骨架直接转氨基生成,随氨基酸的含量增加而增加,但是应控制其含量,如果超过限定的范围对人体健康不利[19]。杂醇油在国标检测中增加了对正丙醇的数值要求,可见杂醇油对果酒品质的影响[20]。果酒中还存在甲醇,会对人体有毒害作用,容易造成酒精中毒。一般在发酵过程中控制温度、pH值和果胶酶含量,可将其控制在一个较低的浓度内[21]。

3.2 酯类物质

酯类物质是著名的芳香类物质。氨基酸骨架是酯类合成的前体物质,对酯类的合成有促进作用,增添了荔枝酒的香味。荔枝发酵产生的醇类物质也会与荔枝本身的有机酸结合,生成酯。这些酯类物质主要是丁二酸单乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯等,在香气物质中所占比例最高的是丁二酸单乙酯[22]。

3.3 萜烯类化合物

此类化合物占香气总成分的25%左右,比醇类物质所占比例更大。萜烯类化合物在荔枝酒中以α-芹子烯为主。这些萜烯类化合物是植物体中天然存在的,但是其稳定性较差,在工艺过程中很容易被破坏,故荔枝酒缺乏这种香味。Jutaporn Swangkeaw等人研究出β-葡糖苷酶对于酒中萜烯类物质的产生有促进作用,其中Hanseniaspora sp.BC9产生的β-葡糖苷酶具有很高的耐糖性,而Pichia anomala MDD24产生的β-葡糖苷酶对酒精的耐受性很强。故在发酵的前期可加入耐糖性的菌株,而在发酵后期加入耐酒精的菌株可增加β-葡糖苷酶的含量。

3.4 酸类物质

荔枝酒中的酸类物质有调节风味、消炎、抗突变、抗癌等作用。荔枝酒中的主要酸类香气物质是乙酸,不同质量浓度的乙酸对酵母生长、合成代谢的影响不同,应将其含量控制在0.2~0.7 g/L的质量浓度范围。含量过高会抑制酵母生长,延长发酵周期,控制在这一范围内既能增强香味的复杂性,还可以消除因乙酸浓度过高而产生的不良影响。而其他的酸类物质,如苹果酸、酒石酸、琥珀酸、丙酮酸等,都有着不同的迁移规律。苹果酸只来源于发酵过程;酒石酸则是一部分来源于荔枝本身,一部分来源于发酵过程;琥珀酸的含量则是随着发酵的进行而逐渐减少。

4 防褐变工艺的研究

褐变有两大类,一种是酶促褐变,另一种是非酶褐变。非酶褐变又包括了美拉德反应和焦糖化反应。褐变对荔枝酒的生产极其不利:一是褐色物质影响了荔枝酒的外观和口感;二是大量的羰氨反应,降低了荔枝酒中的营养价值。

4.1 发生褐变的原因

非酶褐变的发生是由于荔枝酒中含有的邻羟基酚结构,氧化生成邻醌,进而生成褐色物质,在贮藏期间受到温度、光照等一系列影响就会发生反应。而在荔枝酒中发生更多的是酶促褐变,荔枝酒中的酚类物质,在有氧条件下,与多酚氧化酶(PPO)作用,形成醌类物质,醌类物质又会迅速聚合为褐色物质,从而引起褐变。

4.2 防止褐变的方法

4.2.1 非酶褐变

(1)温度。温度升高,非酶褐变的反应速率逐渐增快。经研究表明,荔枝酒在4℃左右时几乎不发生非酶褐变,而在常温下(20℃)虽然发生了褐变,但是其褐变值只上升了0.01,褐变程度很低。所以将温度控制在20℃左右,可节约成本。

(2)还原糖的含量。还原糖是非酶褐变的反应物,含量越多,褐变就越严重。所以要在发酵时控制发酵条件,尽量提高糖的转化率,降低还原糖的含量。

(3)含氧量。非酶褐变必须在有氧条件下才能发生反应,所以酒中的含氧量太高会促进非酶褐变。当氧气含量为0时,此时非酶褐变几乎不发生;而当含氧量提高到了25%左右,酶促褐变发生的较为明显。在生产中,多采用惰性气体保护的方法,防止果酒与氧气接触。同时利用葡萄糖氧化酶除去氧气,使酒中含氧量降至很低,从而防止褐变的发生。4.2.2酶促褐变

(1)底物。荔枝酒中含有的酚类物质是酶促褐变重要的底物。在发酵前先将荔枝汁进行过氧化处理,使酚类物质氧化生成褐色物质,再通过澄清处理除去这些物质,如此就能最大限度地降低底物浓度,防止酶促褐变的发生。

(2)PPO酶。PPO反应的最适条件与普通的酶相似,其最适温度为35~50℃,最适pH值为8。PPO不耐热,在80℃下温浴60 min,80%的PPO会失去活性。所以可在榨汁前进行热烫处理,使PPO酶大量失活,这样就可以减少酶促褐变的发生。但是热烫会损失挥发性的有机酸等物质,所以生产上多采用加入抑制剂的方法来抑制酶活性。常用的抑制剂有植酸、氯化钠、草酸等物质,它们可使PPO完全失活,但是表现出对浓度的依赖性。目前,我国对复合抑制剂的研究也取得了一定进展。将0.006 mol/L植酸,0.050 mol/L氯化钠和0.030 mol/L草酸混合,其褐变抑制率达到了90%以上。

4.2.3 褐色物质的去除

对于已经发生了褐变的荔枝酒并不是不可食用的,可以利用超滤和吸附结合的方法除去褐变物质。其原理是利用树脂的多孔结构对褐色物质进行物理吸附,再用超滤的方法除去树脂即可得到澄清的荔枝酒。由于树脂显化学惰性,不会与荔枝酒中的物质发生反应,从而不会影响其风味和口感。当然,褐变已经发生,说明其营养成分不如未发生褐变的荔枝酒多,品质也差一些[23]。

5 产业化发展的制约因素

荔枝酒具有较高的营养价值,而且荔枝酒的风味也非常好,但是荔枝酒却迟迟未能实现大规模工业化生产,进入人们的日常饮食中。这是由于荔枝酒的生产条件极为苛刻,并且无专用酵母。

5.1 生产条件

荔枝不耐贮藏,这也是荔枝鲜果很难走出国门的原因。在荔枝酒的生产中,从原料的储存开始就需要很严格的环境条件,最关键的地方在于控制发酵和贮藏条件,来防止荔枝酒的褐变及变酸。目前,保存荔枝的方法主要是泡沫箱加冰法、气调贮藏保鲜法、化学药剂保存法、低温储藏保存法、速冻保存法等。我国荔枝的贮藏方法多处在试验阶段,贮藏能力不足,使得荔枝酒的生产不连续,有季节性[24]。而邓开野等人[25]对荔枝酒贮藏条件进行的研究中表明,用不锈钢材质在低温下灌装荔枝酒,其香气成分与原酒成分相近,可长时间保存。

5.2 酵母

目前,未能找到发酵荔枝酒的专用酵母,现在荔枝酒的发酵依赖发酵葡萄酒的酵母。这就会引起酵母发酵不完全的情况,对酒的风味有很大的影响。现在,异常汉逊酵母Y4适用于低醇荔枝酒的酿造;刘国明等人筛选出的Lavin EC1118酵母对禾荔品种的发酵效果最好;张斌等人[26]的研究发现,高糖发酵时R2酵母更有利于脂类物质和乙醇的生成,使香气更加浓郁,而对于专用酵母菌株的发现还亟待解决。

6 结语

目前,国内对荔枝酒的发酵工艺、香气成分和防褐变技术方面都进行了大量研究,取得了一定的成果,但荔枝酒仍然只占酒厂产值的一小部分。然而,随着人们保健意识和生活水平的逐渐提高,荔枝酒这类低度果酒以其营养价值高的优势,具有广阔的发展前景。所以,对于荔枝酒的研究还需更进一步,使荔枝酒早日实现大规模生产,成为主流产品。

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Research Status of LycheeWine in China

MA Yinpeng1,ZHANG Xiaodan1,QIN Dan1,*ZENG Lu2
(1.College of Food Science and Technology,Hu'nan Agricultural University,Changsha,Hu'nan 410128,China;2.Hu'nan Provincial Key Laboratory for Germplasm Innovation and Utilization of Crop,Hu'nan Agricultural University,Changsha,Hu'nan 410128,China)

Lychee wine's nutritional value,current situation of processing and utilization are reviewed and elaborated lychee wine from market prospect,fermentation process,aroma components,anti-browning technology,etc.As a reference point for lycheewine,the paper also summarizes restricting factors andmarketing trends in the future.

lychee;fruitwine;research status

TS262.7

A

10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2017.04.021

1671-9646(2017)04a-0065-04

2017-03-13

湖南农业大学青年科学基金(12QN11)。

马胤鹏(1996—),男,在读本科,研究方向为食品科学与工程。

*通讯作者:曾璐(1983—),女,博士,助理研究员,研究方向为微生物学。

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