添加不同水果的柑橘果酒酿造与品质分析

王玉霞,李 兵,2,朱谦丽,张 超,*,粟明杰,岳 利,张 杰,张 鹏

(1.宜宾学院生命科学与食品工程学院,四川宜宾 644000;2.西华大学食品与生物工程学院,四川成都 610039)

中国是世界第一大水果生产国,种植面积和产量均居世界首位[1]。四川地处我国西南,是我国重要的水果产地之一。据《中国统计年鉴-2016》显示[2],四川水果总产量9.3×109kg,柑橘类水果3.8×109kg,苹果和梨分别达到6.1×109和9.8×109kg。2016年猕猴桃种植面积占全国30%以上,种植面积和产量均居全国第二[2]。随着种植技术的改进,四川优质水果大量增产。我国水果多以鲜销为主,精深加工非常落后,总体加工比例不到10%,与国外发达国家高达80%的加工率相比[3],差距巨大。目前,水果类加工品主要以水果罐头、水果汁等为主[4],虽然市场较大,但附加值低。一方面与政策引导、加工环境等有关,另一方面也与加工技术含量不足关联密切,这也为研究人员对加工技术含量的提升提出了新的挑战。

图1 果酒酿造工艺流程图Fig.1 Process of fruit wine-making

柑橘、苹果、猕猴桃、梨等水果,是我国南方种植面积和产量都较大的果品,具有丰富的营养价值和多种生理活性物质[5-6]。柑橘含有的大量核黄素、柑橘苦素、黄酮、无机盐、钙和磷等营养物质,是人体器官工作和代谢所需的重要营养成分。属蔷薇科大宗水果的苹果不仅在我国有大量种植,也是世界上种植面积和产量最大的果品,素有“智慧果”和“记忆果”的美称,其酸甜适口、营养丰富等品质深受消费者喜爱。原产我国的猕猴桃,又名阳桃、茅梨,果肉呈草绿色,酸甜可口,清爽宜人,是著名的高VC含量水果。甜脆多汁的雪梨,味甘微酸、性凉,入肺、胃经,具有生津止渴、益脾止泻、和胃降逆、清心润肺的功效。独特的风味与营养价值、丰富的资源,使柑橘等大宗水果成为加工功能性产品的首选。以这些大宗水果为原料酿造果酒类产品,酒度低、口感温和清爽、果香浓郁,可以较好地保持水果中的营养成分[7]。与传统白酒相比,发展果酒产业,不仅可以节约粮食、改善酒类消费结构,而且能够充分利用大宗水果资源,丰富水果加工产品,为解决鲜果滞销难问题提供有效的途径。目前,果酒加工产品大多为单一型果酒,存在营养单一,口感、品类较少、香气淡薄等不足,无法提供多品种、多类型且集多重功能于一身的产品。有些学者开始进行混合型果酒方面的研究,如对鸭梨、山楂、雪莲果和柑橘等水果进行的不同水果混合酿造工艺的探讨[8-11],黄夏等[12-13]对等量香蕉-菠萝、龙眼-菠萝复合果酒双酵母混合发酵工艺,显示出混合水果酒在营养成分、香气和风味互补等多方面的品质优势。

本研究采用四川常见大宗水果,以柑橘为主体混合不同用量苹果、猕猴桃和雪梨果醪,进行混合酿造果酒工艺研究,考察添加不同水果、不同比例混合发酵过程中参数变化情况,通过对发酵过程中总糖、总酸变化情况监测,果酒中黄酮、多酚、VC、氨基酸含量和感官品质5个方面分析比较,以期得到口感、品质、香气平衡、滋味协调的柑橘混合酿造系列果酒,满足不同消费群体的偏好需求,同时也为混合果酒的深入研究、发酵工艺的优化及酒体品质的提升提供基础数据和借鉴性参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜柑橘、苹果、猕猴桃、雪梨 购自本地超市;果胶酶Pectinex BEXXL 诺维信公司(16000 PECTU/mL);活性干酵母CY3079 法国拉曼公司;芦丁标准品(BR级,纯度为95%) 上海试剂二厂;果胶、酪氨酸、酪蛋白、福林酚试剂 中国医药集团上海化学试剂公司;偏重亚硫酸钠、3,5二硝基水杨酸等试剂 均为分析纯。

AL204型分析天平、Delta 320-S型精密pH计 梅特勒-托利多仪器有限公司;Spectra MaxM2型酶标仪 Molecular Devices;TDL-50B型台式离心机 上海安亭科学仪器厂;3K型冷冻高速离心机 德国Sigma公司;HX-9080B-2型生化恒温培养箱 上海福码实验设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 4种水果果醪的制备 挑选无病虫害的优质水果(柑橘、苹果、猕猴桃、雪梨),去皮、去核、打浆,按果浆总体积迅速添加果胶酶0.06 g/L、亚硫酸(SO2含量120 mg/L),4 ℃保存,备用。

1.2.2 果酒酿造工艺 以新鲜柑橘等为原料混合酿造的水果酒按以下流程酿制。

操作要点:以柑橘果醪为主体,分别设置柑橘与其它水果(苹果、猕猴桃、雪梨)的果醪体积比1∶1、2∶1、3∶1、4∶1,并以全柑橘为对照。按果浆总体积接种活性干酵母,接种量0.5 g/L。20 ℃恒温静置发酵,每24 h取样测定各项理化指标并监控发酵进程;发酵10 d后,发酵结束,用100目滤网过滤后添加60 mg/L SO2于4 ℃满罐储藏,酒液用于分析果酒感官品质并测定黄酮、多酚等指标。

1.2.3 指标测定

1.2.3.1 总糖含量 以DNS法测定,实验方法参照文献[14]并微调以酶标仪检测,以葡萄糖标准曲线换算总糖含量,得到回归方程y=0.8746x+0.0007(R2=0.9995)。

1.2.3.2 总酸含量 酸碱滴定法,总酸以柠檬酸计,实验方法参照GB/T 12456-2008。

1.2.3.3 黄酮含量 按阳梅芳[15]方法分析果酒中黄酮类物质,在波长510 nm下测定吸光值,以芦丁标准曲线换算黄酮含量,得到回归方程y=0.4634x+0.0031(R2=0.9970)。

1.2.3.4 多酚 按刘硕谦[16]方法分析果酒中多酚含量,在波长760 nm下测定吸光值,以没食子酸标准曲线换算多酚含量,得到回归方程y=0.7048x+0.0053(R2=0.9969)。

1.2.3.5 氨基酸 按黄本芬等[17]方法分析果酒中总氨基酸含量,在波长570 nm下测定吸光值,以标准曲线换算果酒中总氨基酸含量,得到回归方程y=0.8637x+0.003(R2=0.9978)。

1.2.4 感官评价 参照葡萄酒品评方法及文献[18],组成10人品评小组,采用无记名投票方式对果酒进行感官综合评价。

表1 感官评价表Table 1 Sensory evaluation

1.2.5 主成分分析 利用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),对各项测试评价指标进行综合分析,选择累积贡献率80%以上主成分做图比较[19]。

1.3 数据处理

数据应用SPSS 19.0 for windows和Excel软件进行处理分析,以Mean±SD表示。

2 结果与分析

2.1 发酵过程总糖含量的变化

由于各种因素的影响,果酒发酵过程中有可能会发生骤停、过于剧烈或过于缓慢,甚至微生物污染等异常现象,通过对发酵过程中醪液总糖的监测,不仅仅作为发酵终点的判定提供依据,还为发酵过程的正常进行判定提供参考指标。各系列柑橘混合果酒总糖含量在发酵过程中的变化情况如图2所示。由图2可以看出,在发酵过程中,其总糖的变化总体上随着发酵的进行呈现出起酵后2～4 d下降较快,7 d以后下降速度较为平缓。添加其它水果,对醪液中总糖下降速度表现出不同程度地延缓作用,其中延缓作用最强的是猕猴桃,发酵前3 d降糖量平均值仅为17.33 g/L·d,其次是雪梨,降糖量平均值为22.77 g/L·d,降糖量最小的是苹果,为35.67 g/L·d,且随着其它水果添加量的降低,这种延缓作用逐渐减弱,并与纯柑橘果酒发酵情况相近(前3 d平均降糖量为41.07 g/L·d)。此外,在发酵前期,其它水果添加量较大的处理中(如图2A、图2B),出现了醪液总糖增加的现象,其原因可能与水果中可溶性糖的溶解以及果胶酶对果胶类物质的水解作用,使果胶分解成半乳糖醛酸等还原糖,这些物质与DNS试剂反应后,表现出使醪液总糖增加的现象。

图2 水果和果醪用量对发酵进程总糖的影响Fig.2 Influence of different fruits and different concentrations on total sugar of wines during fermentation

2.2 发酵过程总酸含量的变化

果酒发酵过程中总酸变化情况也是判断发酵进程正常与否的重要指标之一。总酸增加过快,发酵醪液存在被细菌污染的可能,尤其是起酵阶段和发酵前期,酵母菌数量还没有形成绝对优势,较易被生长代谢较快的产酸细菌污染,从而造成醪液酸度迅速升高。试验对发酵过程中醪液酸度变化情况进行了监测,结果如图3所示。

柑橘混合水果发酵醪液总酸变化情况表明,在整个发酵过程中,不同处理组总酸都呈现缓慢上升的趋势。醪液和果酒中的酸类物质,除了来自原料中酸性成分外,还有酵母细胞在醪液中生长繁殖自身代谢产酸,以及细胞在高糖浓醪的环境下,激发了细胞代谢产酸的应激效应所产生的酸[20],因此,表现出持续上升的变化情况。相同混合比例的不同水果的添加对果酒总酸影响也不同,其中,添加猕猴桃和苹果的果酒比纯柑橘水果发酵的果酒酸度高。在1∶1混合处理组发酵结束时,柑橘猕猴桃醪果酒的总酸为14.49 g/L,其次是柑橘苹果果酒(13.81 g/L),分别比柑橘果酒的高出1.45和0.77 g/L(图3A)。添加雪梨的醪液发酵过程和发酵结束时,酸度都低于柑橘果酒。不同水果对醪液和最终果酒酸度影响的差异,可能与这些水果自身含酸量以及醪液酶解后产物酸性大小差异有关。此外,添加同一水果的系列果酒发酵过程中,随着添加量的降低,醪液总酸变化情况趋于接近柑橘果酒,影响变小。

2.3 果酒黄酮含量分析

试验测定了添加不同比例其它水果的各类型发酵柑橘果酒中黄酮含量,比较分析各处理组的差异情况,结果如图4所示。从图4数据可以看出,同一水果不同添加量的处理组中,随着苹果、猕猴桃和雪梨果醪用量比例的增加,酒样中黄酮含量变化趋势依水果不同而呈现不同的变化趋势。其中,柑橘苹果果酒中的黄酮含量随着苹果用量的增加呈升高的趋势。苹果最大用量(1∶1)处理果酒中黄酮含量显著高于同系列其它柑橘苹果果酒(393.43 mg/L)(p<0.05),高出纯柑橘酒2.70倍。添加猕猴桃和雪梨的系列果酒中,黄酮含量随着用量的增加呈现逐渐减少的情况。最低为柑橘猕猴桃1∶1的果酒,黄酮含量仅有106.73 mg/L,不仅比同比例柑橘雪梨果酒和柑橘苹果果酒低了25.27和286.70 mg/L,也比纯柑橘果酒低了38.93 mg/L。柑橘苹果系列果酒黄酮含量高于柑橘猕猴桃和柑橘雪梨系列果酒,或许与苹果中黄酮含量较高有一定关系。

图4 水果和果醪用量对果酒黄酮含量的影响Fig.4 Influence of different fruits and different concentrations on flavonoid contents of wines注:字母表示同一水果不同添加量显著性比较,小写字母为0.05水平;大写字母为0.01水平(图5～图8同)。

2.4 果酒多酚含量分析

果酒中的多酚,是一类对酒体颜色、口感、稳定性和品质都有非常重要影响的化合物,具有明显的防癌抗衰老功效[21]。试验利用福林酚试剂与没食子酸反应,考察不同水果用量配比对柑橘系列果酒中多酚含量的影响,结果如图5所示。分析图5结果可知,其它水果的添加,对果酒多酚含量没有促进作用,且随着其它水果用量的增加,柑橘系列果酒多酚含量呈下降的趋势,这个现象表明柑橘水果中多酚类物质含量显著高于苹果、猕猴桃和雪梨(p<0.05)。比较同比例用量的其它水果多酚含量可以看出,柑橘苹果酒中含有相对较高的多酚类物质。柑橘苹果1∶1果酒多酚含量为203.01 mg/L,其次是柑橘猕猴桃酒(184.00 mg/L),最低的为柑橘雪梨酒,比柑橘苹果酒低了14.28%。

图5 水果和果醪用量对果酒多酚含量的影响Fig.5 Influence of different fruits and different concentrations on ployphenol contents of wines

2.5 果酒VC含量分析

维生素C,又名L-抗坏血酸,是具有许多生物学功能的水溶性己糖衍生物,具有多种生物功能,如抗氧化作用、参与细胞间质的合成、对基因表达和蛋白质功能、增强抵抗力、预防感冒等[22-24]。试验考察了不同水果及用量对柑橘系列果酒中VC含量的影响,结果如图6所示。图6结果显示,除柑橘雪梨组和最低苹果用量果酒外,其它水果的添加对果酒中VC含量有显著(p<0.05)的提升效果,提升最多的为添加猕猴桃系列组,最高为1∶1柑橘猕猴桃果酒,达到484.21 mg/mL,比未添加任何水果的柑橘果酒提高了338.10%,而最低猕猴桃添加的处理中VC含量也显著高于柑橘果酒(p<0.05),是柑橘果酒的4.38倍,充分显示出添加高VC含量著称的猕猴桃的显著效果[25]。在柑橘苹果系列果酒中,较高苹果添加量对柑橘苹果果酒VC含量增加效果显著(p<0.05)。各系列果酒VC含量的比较分析,揭示出苹果、猕猴桃和雪梨水果中VC含量的差异情况,猕猴桃最高,其次为苹果,雪梨的VC含量则为最低。

图6 水果和果醪用量对果酒VC含量的影响Fig.6 Influence of different fruits and different concentrations on VC contents of wines

2.6 果酒总氨基酸含量分析

氨基酸是构成蛋白质的基本单位,在有机体内具有特殊的生理功能,是生物体不可或缺的营养成分之一,在食品和医药方面应用较广[26-27]。试验依据茚三酮-组氨酸标准曲线分析各系列果酒中总氨基酸含量情况,结果如图7所示。由图7结果可以分析得出,添加雪梨的系列果酒中氨基酸含量与未添加的柑橘果酒含量相当,差异不显著。添加猕猴桃的处理组中,猕猴桃用量的增加对总氨基酸含量有一定促进作用,最大猕猴桃添加量(1∶1)的果酒中,总氨基酸为603.58 mg/L,比柑橘果酒增加了40.26 mg/L,显著高于同系列其它酒样,而其余各酒样间含量差异未达到显著性水平。苹果的添加对果酒总氨基酸含量影响与猕猴桃类似,随着苹果添加量的增加,酒样中总氨基酸含量也呈现不断增加的趋势。最大苹果用量(1∶1)的果酒中总氨基酸含量为604.11 mg/L,在0.01水平上显著高于柑橘果酒,而柑橘果酒与其它苹果添加量果酒的总氨基酸含量间无显著性差异。

图7 水果和果醪用量对果酒氨基酸含量的影响Fig.7 Influence of different fruits and different concentrations on amino acid contents of wines

2.7 果酒感官评价

对果酒品质进行分析的各类方法中,感官分析是一项非常重要的评价指标,参照文献对试验条件下的各款酒样进行感官品评,结果如图8所示。对图8数据分析可知,苹果、猕猴桃和雪梨的添加,对各系列果酒感官品质有显著的提升效果(p<0.05),其中柑橘雪梨果酒的感官评价分值相对较高,且添加猕猴桃与雪梨系列果酒的评价分值在0.01水平下显著高于未添加其它水果的柑橘果酒。此外,在2∶1配比系列组中,柑橘猕猴桃果酒感官品评结果显著高于其它各酒样(p<0.05),品评分值为81.73,其次为柑橘雪梨果酒,最低的是未添加其它水果的柑橘酒样,只有76.73分,显示出多种混合酿造果酒对酒体感官品质的显著提升效果。

图8 水果和果醪用量对果酒感官评价的影响Fig.8 Influence of different fruits and different concentrations on sensory evaluation of wines

2.8 果酒主成分分析

为了较直观判断添加其它水果混合发酵后,对柑橘果酒品质的影响和区别,试验采取主成分分析法,对果酒各项测定指标综合分析,结果如图9所示。经过主成分分析后,前三个主成分,分别以42.47%、21.55%和19.29%的贡献率反映了累积达到83.31%的信息量,能够较客观地反映原有变量情况,从而实现对果酒各项指标的综合评价和品质区分。其中,主成分一与感官评价指标有强相关性,主成分二与果酒的VC、氨基酸含量等营养成分相关性较强,主成分三与黄酮等功能因子相关性大于其它指标。

图9 果酒样品的主成分分析Fig.9 PCA analysis of fruit wines

主成分分析结果表明,不同类型酒样在图中得到了较好区分和聚类,尤其是添加了苹果等水果的果酒样品,其风味和营养等各项因子的总体品质都显著优于未添加任何水果的柑橘酒。此外,添加雪梨和猕猴桃的酒样在主成分分析图中,较添加苹果的酒样较为接近,表明添加苹果的酒样整体品质与另两种水果差别较大。综合本实验对各酒样黄酮、多酚、VC含量和氨基酸含量等各项分析比较情况,主成分分析的结果进一步揭示添加不同水果对柑橘果酒的显著品质提升效果。

3 结论

通过对添加不同用量苹果、猕猴桃和雪梨与柑橘果醪混合发酵情况进行研究,分析以柑橘为主体的混合水果柑橘果酒的黄酮、多酚、VC等活性物质含量变化情况,结果表明:添加不同类型水果,对糖降速度速度都有不同程度影响,其中添加猕猴桃的影响最大。总酸都呈现出缓慢增加的趋势,且酸增加情况差异较大,添加猕猴桃和苹果的果酒比纯柑橘水果发酵的果酒酸度高。由于添加的各水果自身营养成分的差异,造成与柑橘混合发酵后的果酒中,黄酮、多酚等物质含量出现较大差异。添加苹果的果酒中,随着添加量的增加,黄酮含量增加显著(p<0.05),其中1∶1柑橘苹果酒样中黄酮含量最大(393.43 mg/L),是柑橘果酒的2.7倍。猕猴桃的添加对果酒中VC含量增效显著(p<0.05),各添加量酒样中VC都极显著(p<0.01)高于柑橘果酒,苹果的添加对果酒中VC含量在0.05水平下也有不同程度的促进作用。果酒中总氨基酸含量比较结果显示,猕猴桃和苹果的添加使果酒中总氨基酸含量都有明显增加。感官品评分析显示,与未添加其它水果的柑橘果酒相比,其它水果的添加对柑橘系列果酒感官品质都有较明显的提升效果。其中柑橘雪梨果酒感官分析分值较高,其次是柑橘猕猴桃果酒,最差的为未添加任何其它水果的柑橘果酒,感官评价分值只有76.73,显著低于添加其它水果的处理(p<0.05)。综合各项评价指标后的主成分分析结果进一步验证并展示了多水果混合酿制的果酒品质提升的显著效果。基于不同水果自身营养功能特性和差异,不同水果的添加在营养性能或感官评价等不同侧面反映出多水果混合酿造果酒的优势。本实验的研究结果,不但为水果酒类新品种的开发研究提供了一定的借鉴作用,也为果酒品种的丰富提供了基础数据。