香蕉果醋酿造过程的理化性质及抗氧化性研究

丁利君，肖思杰，邱树文，刘 丹*，宣恩玉

（1.广东工业大学 轻工化工学院，广东 广州 510006；2.河源广工大协同创新研究院，广东 河源 517000；3.河源醋力饮料有限公司，广东 河源 517000；4.河源市百美果蔬深加工研究院，广东 河源 517000）

我国是香蕉生产大国，香蕉在我国是仅次于苹果、柑桔、梨的第四大宗水果，主要分布在广东、广西、台湾、福建、海南、云南等省区的部分地区。香蕉以其丰富的营养、芳香的气味、低廉的价格倍受消费者喜爱，是一种很好的健康食品。

香蕉采收后极易腐烂，不易保存，因而进行深加工成为一种重要的保存方式。香蕉产品的加工工艺也丰富多样，可以干制、烘烤，做成饮料、罐头等[1]。香蕉果醋是近年来新开发的一种醋饮料，当前的研究多为酿造工艺开发[2-7]，以及与猕猴桃[8]、菠萝[9]、山楂[10]等水果复合的酿造工艺开发。果醋具有多种营养保健功能，能促进新陈代谢、调节酸碱平衡、提高机体免疫力、促进血液循环、降压和美容护肤、延缓衰老等[11-12]。醋酸等有机酸有助于人体三羧酸循环的正常进行，从而使有氧代谢顺畅，有利于清除沉积的乳酸，起到消除疲劳的作用[13]。经分析，利用香蕉发酵生产的香蕉醋饮料，可以将香蕉中的各种维生素、矿物质较完整地保留下来，还含有10种以上的有机酸和人体所需的多种氨基酸。

本实验对香蕉果醋酿造生产过程中几个关键节点的还原糖、总多酚、总酸、pH、色度、透光率、色差、羟基自由基清除率、还原能力进行测定，通过相关性分析，进一步分析抗氧化性能的变化规律及特点，以期为香蕉果醋产品的研究开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验样品均来源于河源醋力饮料有限公司。

果酒专用酵母：安琪酵母股份有限公司；酿醋醋酸菌：上海迪发酿造生物制品有限公司；果胶酶：和氏璧生物技术有限公司；福林酚：上海麦克林生化科技有限公司；3,5-二硝基水杨酸：国药集团化学试剂有限公司；双氧水：广州化学试剂厂；氢氧化钠、碳酸钠、水杨酸、硫酸亚铁、铁氰化钾、三氯乙酸、氯化铁（均为分析纯）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

UV-1800PC紫外分光光度仪：上海美谱达仪器有限公司；pHS-3C型实验室pH计：上海智光仪器仪表有限公司；申光WSF分光测色仪：上海仪电物理光学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 香蕉果醋的制作工艺及操作要点

选择成熟的香蕉去皮打浆，加入0.4%果胶酶，55℃保温酶解5 h，加入0.02%活化后的酵母进行酒精发酵，发酵温度控制在20～30℃，发酵时间为6 d；发酵后进行渣液分离，得到酒精发酵液，发酵液加入0.5%的醋酸菌进行醋酸发酵，30～35℃条件下发酵25 d得到醋酸发酵液；醋酸发酵液于常温贮存陈酿六个月得陈酿液。

1.3.2 理化指标的测定

还原糖测定：采用3,5-二硝基水杨酸法[14]；总酸的测定：采用氢氧化钠滴定法[15]；pH值的测定：采用pH计测定；多酚的测定：采用福林酚法[16]。

1.3.3 色度、透光率的测定方法

色度为果醋溶液分别在波长420 nm、520 nm、620 nm处的吸光度值之和[17]；透光率为果醋溶液在波长670 nm处的吸光度值乘以100%[13]。

1.3.4 色差的测定方法

采用申光WSF分光测色仪测定色差。在透射模式（transmission）下，光源D65，观察角10°。

1.3.5 羟基自由基清除力测定方法

采用水杨酸法[18]测定羟基自由基清除力。取稀释一定倍数的样品2 mL，加入20 mmol/L水杨酸0.3 mL，1.5 mmol/L硫酸亚铁1mL，6mmol/L过氧化氢0.7mL，混匀后37℃静置60 min，在波长562 nm处测定吸光度值。

式中：A为加入样品后的吸光度值，Ai为不加水杨酸的样品吸光度值，A0为空白（蒸馏水）吸光度值。

1.3.6 还原能力的测定方法

采用铁氰化钾法测定还原能力[19]。取稀释一定倍数的样品2.5 mL，加入0.2 mol/L的PBS缓冲液（pH=6.6）2.5 mL，1%的铁氰化钾2.5 mL，50℃水浴20 min后加入10%三氯乙酸2.5 mL，经3 000 r/min离心10 min，取上清液2.5 mL，加入蒸馏水2.5 mL，1%三氯化铁0.5 mL，室温静置10 min后，以蒸馏水调零，在波长700 nm处测定吸光度值，同法测不同质量浓度的抗坏血酸标准曲线，还原能力以当量抗坏血酸浓度表示。

2 结果与分析

2.1 还原糖含量的变化

糖类是微生物生长的重要能量来源，糖类物质的动态变化可在一定程度上反映发酵系统中微生物的代谢活动变化趋势。香蕉果醋在酿造过程中四个不同时期还原糖的含量变化见图1。在发酵前，酶解液的还原糖含量为149.3 mg/mL，经酵母菌酒精发酵后，酒精发酵液的还原糖含量迅速降至3.97mg/mL，消耗率97.3%，在酒精发酵阶段，由于酵母细胞大量形成，处于旺盛的发酵阶段，消耗大量的糖类为生长繁殖提供必需的能量，将其转化为酒精，还原糖迅速减少，酒精度增加，而经其后的醋酸发酵及陈酿过程后，还原糖量略有增加。这可能是在这一过程中植物组织内的糖成分开始缓慢溶解释放造成[20-21]。

图1 酿造过程还原糖含量的变化Fig.1 Change of reducing sugar during fermentation process

2.2 总酸和pH的变化

总酸和pH是影响果醋的口感及风味的重要因素，反应果醋中有机酸的含量，酿造过程中果醋总酸含量和pH的变化见图2。由图2可知，pH的变化趋势与总酸含量一致，即总酸含量增大，pH降低，在发酵前，酶解液总酸含量为3.4 mg/mL，经酒精发酵后的总酸含量较发酵前略有增加，而在醋酸发酵后的总酸含量大幅提升，陈酿前后的果醋总酸基本持平，无明显变化。这是因为在酒精发酵的代谢过程中，原有的部分有机酸会转化生成新的有机酸[22]。研究表明，酒精发酵中，酿酒酵母在厌氧条件下将糖转化为酒精，在这个过程中通常伴随着一定量的乙酸[23]、琥珀酸、丙酮酸[24]、乳酸[25-26]的产生，醋酸菌发酵则利用乙醇在乙醇脱氢酶及乙醛脱氢酶的催化下氧化成乙酸。

图2 酿造过程总酸含量和pH的变化Fig.2 Change of total acid and pH during fermentation process

2.3 颜色变化

采用色差仪对香蕉醋的CIELAB三刺激颜色进行测定，得到CIELAB颜色参数L*（亮度）、a*（红值）和 b*（黄值）。L*值表示亮度，与样品颜色的深浅呈负相关，L*值越高表明样品越透亮。a*＞0表示与红色相关，a*＜0表示与绿色相关；b*＞0表示与黄色相关、b*＜0表示与蓝色相关。酿造过程中不同阶段的果醋颜色变化见图3，色差变化见图4。色度和透光率是表征饮料外观质量的重要指标，不同阶段果醋的色度变化和透光率变化分别见图5、图6。

图3 酿造过程不同阶段的颜色变化Fig.3 Change of color at different stages of the fermentation process

由图3、图4可知，在发酵前的酶解液亮度值最高，颜色最浅，酒精发酵后降至最低。红值和黄值有同样的变化趋势，均与亮度值趋势相反。发酵体系的溶液的总体色调偏红黄。由图5、图6可知，随着发酵的进行，色度值先逐渐增大，再随发酵逐渐下降，经陈酿后再次增加，整体趋势与透光率呈负相关，色度值高则透光率低。有可能是因为在陈酿阶段，香蕉果醋发生了褐变，使得香蕉果醋色度值增加。

图4 酿造过程不同阶段的色差变化Fig.4 Change of chromatic aberration at different stages of the fermentation process

图5 酿造过程不同阶段的色度变化Fig.5 Change of chromaticity at different stages of the fermentation process

图6 酿造过程不同阶段的透光率变化Fig.6 Change of transparence at different stages of thefermentation process

2.4 总多酚含量变化

多酚类化合物是指分子结构中有若干个酚羟基的植物成分的总称，包括黄酮类、单宁类、酚酸类以及花色苷类等，具有抗氧化、抗菌、抗病毒、调节血糖血脂等多方面的活性，具有一定的呈色作用，对果醋的口感及风味有重要影响，酿造过程不同阶段的总多酚变化见图7。

图7 酿造过程不同阶段的总多酚含量变化Fig.7 Change of total polyphenol at different stages of the fermentation process

由图7可知，在发酵前，酶解液总多酚含量为175.5μg/mL，经酒精发酵后，总多酚含量较发酵前大幅增加，达747.1μg/mL，而经醋酸发酵后，多酚含量迅速降至362.3 μg/mL，这可能是因为随着酵母菌的繁殖生长，糖类被大量消耗转化为乙醇，而多酚及黄酮类化合物在乙醇中的溶解度较水中大，香蕉渣粕中的多酚及黄酮大量溶出，而在后期的发酵中，醋酸菌在有氧条件下，将乙醇氧化为乙酸，乙醇含量的下降及所处的氧化环境，造成多酚及黄酮的溶解度降低或者被氧化，导致其在发酵阶段出现先升高后降低的趋势，陈酿前后的总酚含量略有增加，变化并不明显。发酵过程中色度值的变化趋势与多酚含量一致，色度值可能与多酚含量有关。

2.5 抗氧化性的变化

蔬果中含有大量的抗氧化物质，具有抗氧化活性，在一定程度上有预防多种疾病的作用。果醋源于蔬果，可能延续了蔬果的部分抗氧化性。图8、图9描述了香蕉果醋在酿造过程中4个不同时期的羟基自由基清除力、还原力变化规律。经酒精发酵后，发酵液的还原力明显增强，而羟基自由基清除力则有所下降；醋酸发酵前后的发酵液还原力迅速降低，而羟基自由基清除力则无明显变化；陈酿前后，羟基自由基清除力和还原力均无明显变化。还原力的变化趋势与总多酚含量变化一致，呈正相关，说明还原力与总多酚含量存在一定的关系，羟基自由基的清除力呈总体下降的趋势，说明羟基自由基的清除力可能与在复杂的发酵过程中产生的除多酚外的其他物质有关。

图8 酿造过程不同阶段的羟基自由基清除力变化Fig.8 Change of hydroxyl radical scavenging activity at different stages of the fermentation process

图9 酿造过程不同阶段的还原能力变化Fig.9 Change of reducibility at different stages of the fermentation process

2.6 发酵过程各指标的相关性分析

表1 各检测指标的相关性分析Table 1 Correlation analysis of each test index

各检测指标的相关性分析结果见表1。由表1可知，色度值、透光率与CIELAB三刺激颜色之间存在显著的相关性，羟基自由基清除能力与还原糖含量存在显著的相关性，还原糖分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性，说明发酵体系溶液的羟基自由基清除力主要由其贡献。总多酚含量分别与色度值、CIELAB三刺激颜色值、还原能力存在显著的相关性，多酚类化合物包括黄酮类、单宁类、酚酸类以及花色苷类等，具有一定的呈色作用，多酚中含有较多的邻酚羟基结构，该基团很容易被氧化成醌，表现为明显的抗氧化活性。

3 结论

采用二次发酵法生产香蕉果醋，在发酵过程中，其还原糖含量、透光率先降低后升高，总酸含量增加，羟基自由基清除力逐渐降低，总多酚、色度值、色差值、还原能力先升高后降低。羟基自由基清除能力与还原糖含量存在显著的相关性，总多酚含量分别与色度值、色差值、还原能力存在显著的相关性。经酒精发酵后的发酵体系各检测指标变化最大，陈酿期间各检测指标变化最小。

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