赵敏惠,易媛,张强,陈静,左勇,3*
(1.四川轻化工大学生物工程学院,四川 宜宾 644000;2.固态发酵资源利用四川省重点实验室,四川 宜宾 644000;3.四川师范大学生命科学学院,四川 成都 610000)
拐枣(Hovenia dulcis)为鼠李科(Rhamnaceae)枳椇属(Hovenia)植物的果序轴,又名万寿果、鸡爪果、金钩梨、弯捞捞等,原产于中国、日本和韩国,在巴西、阿根廷、乌拉圭、美国、古巴也有分布[1]。成熟的拐枣果梗可食用,外皮呈红褐色,果肉肥厚多浆,味甜略有甘涩,有清香的果香味。拐枣果梗营养价值高,除了富含葡萄糖、氨基酸、维生素、矿物质[2-3],还含有丰富的酚类化合物、拐枣多糖、三萜皂苷等活性物质[4-7],具有良好的药用价值。拐枣中酚类物质含量较一般水果更为丰富[8],其果梗提取物总酚含量高达2 513.28 mg/L。从拐枣果梗中分离出的黄酮类化合物具有解酒保肝[9-10]、抗疲劳[11]、降血糖[12]的功效;活性多糖具有免疫调节活性和抑制肿瘤细胞增殖活性[13];皂苷类物质具有抑制中枢神经的作用[14]。
拐枣果梗虽然甘甜可口、营养价值极高,但是其汁少、个小、残渣多、外形扭曲、贮藏性差,因此拐枣的食用和推广受到限制,拐枣产业的发展受到一定阻碍。将拐枣进行深加工,酿制拐枣酒,既对拐枣的大小、形状等没有特殊要求,又能很好地利用拐枣高糖、高营养的特点,提高拐枣的商业价值。本文就近年来拐枣酒制品的种类、拐枣酒品质的影响因素、品质评价指标3个方面展开综述,旨在为拐枣酒的开发提供技术参考与理论支持,促进拐枣酒产业的健康发展。
拐枣营养丰富,含糖量高达41%,非常适合发酵制成保健果酒。目前,国内市场还未对拐枣酒制定系统的分类标准,因此本文根据拐枣酒的生产工艺,将拐枣酒制品分为以下4个类型。
据《本草纲目》记载,拐枣泡酒具有止渴除烦、去膈上热、润五脏、利尿通便的功效。拐枣配制酒酿造工序简单、成本低廉。酿造前将成熟的拐枣果梗清洗干净,直接或破碎后用酒精或白酒浸泡取露[15]。由于拐枣果皮具有一定涩味,因此在制备拐枣配制酒时拐枣与酒的比例不宜过大,一般按照拐枣与白酒质量比1∶2~1∶5混合。与此同时,拐枣配制酒中糖类的溶出与液料比呈反比[16],因此适当的液料比不仅有利于糖的溶出,还可以改善酒的口感,提高拐枣配制酒的营养价值。
保健啤酒即在传统啤酒的基础工艺上加入具有药用价值的中药,使其在口感、外观、色泽上更加富有特色并兼具一定保健功能,具有多种滋补、食疗或辅助作用。拐枣啤酒是由拐枣和大麦为原料酿造而成的新型营养型啤酒。司武阳等[17]在麦芽汁中加入拐枣汁,并添加0.1%活化后的酵母发酵21 d,制得的拐枣风味啤酒泡沫细腻、持泡性优于普通啤酒,清香爽口,且具有拐枣独特的清香。拐枣啤酒的酿造工艺非常复杂,易受到各种因素的影响,因此在具体实践中要结合拐枣的特点,针对性的选择酿造技术,确定最佳酿造工艺,提高拐枣啤酒的整体品质。
蒸馏拐枣白酒是以拐枣和粮食为原料,采用传统白酒固态发酵酿造工艺发酵,再经过蒸馏制得的一种新型蒸馏酒,蒸馏得到的拐枣酒酒精度为20%vol~60%vol。近年来,研究者对发酵工艺不断探究,如将小曲发酵和蒸馏技术结合获得拐枣基酒,再与由己酸菌、酵母菌和甲烷菌所建造的菌泥窖池中制备的浓香型大曲酒香醅串蒸制得清浓香拐枣酒[18]。此外,为弥补单一拐枣酒在色、香、味及营养保健功能上的不足,许多学者对拐枣酒原料展开探究,将拐枣与其他水果[19]、中药材[20-21]复配,以提高拐枣酒品质。
拐枣白酒虽风味独特,但生产过程复杂,采用酒精生产方法制得的液态发酵拐枣酒具有机械化程度高、劳动生产率高的特点。通过酵母酒精发酵制得的拐枣果酒酒精度为8%vol~17%vol,酒精度较拐枣白酒低,刺激性较小。薄醉微醺、口感甘醇的拐枣果酒具有巨大的市场前景。
不同的前处理方式对拐枣酒保健功能有很大的影响。未成熟的拐枣果皮和种子中酚类物质含量高,而过量的酚类物质会引起发酵产物苦涩,甚至降低酵母活力,导致发酵停止。随着拐枣的成熟,拐枣中总酚化合物含量下降,黄酮醇和花青素含量增加[22]。因此,选择适当成熟度的拐枣果梗用于酿酒既能保证发酵过程的顺利进行,又能保留拐枣的抗氧化特性。此外,为提高拐枣酒品质,向金环[23]利用蒸汽对拐枣原料进行两次杀青处理,有效地去除了拐枣果梗的臭青味和涩味,增加了香甜味。
在液态发酵拐枣酒和拐枣配制酒的加工过程中常采用超声处理、破碎、酶法处理等方法进行前处理,这有利于不溶性结合型酚酸、生物碱、拐枣多糖等物质的溶出,增加拐枣果梗中活性物质的利用率,从而提高拐枣酒的抗氧化性和保健功能[24-25]。Yang等[26]利用单频、双频和三频3种超声提取方式对拐枣中拐枣多糖进行提取,结果表明,在58℃使用40 kHz双频超声波处理拐枣33 min,拐枣多糖提取率可达9.02%,具有良好的抗氧化活性。除此之外,Yang等[26]采用高压超声辅助提取技术对拐枣进行提取,并采用响应面法对提取条件进行优化,结果表明,当超声功率为330 W、温度68℃提取22 min,拐枣多糖提取率可高达11.81%。
刘咏等[15]将新鲜拐枣磨浆后烘干制成果干粉,以果粉与水质量比1∶4~1∶6进行配料混合,接种5%果酒酿酒酵母后30℃控温发酵,在此工艺条件下酿制的拐枣酒具有拐枣特有果香,且拐枣多糖含量高达4 g/L~5 g/L。Liu等[27]比较了冷冻干燥法、热风干燥法、真空干燥法和微波干燥法对拐枣生物活性的影响,结果表明,经过600 W微波干燥和真空干燥后的拐枣表现出显著的抗氧化活性(P<0.05)。梁金权[28]将拐枣与白酒混合后采用胶体磨破坏拐枣细胞壁,将拐枣中的黑麦草碱、β-咔啉、枳椇甙C、枳椇甙D、枳椇甙G、枳椇甙G'和枳椇甙H等有效成分提取出来,制得的拐枣酒具有良好的保健功能。王丽敏[29]采用植物蒸馏技术和萃取技术提取忧遁草、红花、拐枣中的有效成分,再与白酒混合制得治疗痛风酒,其祛湿散瘀程度高达90%。
Park等[30]采用淀粉芽孢杆菌DL-3产生的纤维素酶对拐枣进行处理,再采用酿酒酵母KCCM11293对处理后的拐枣液酒精发酵72 h,结果表明,采用纤维素酶处理的还原糖产量是无纤维素酶处理的1.43倍,酿酒酵母对其转化率为48%。
在拐枣酒的生产过程中,发酵菌株的种类对酒的品质起到至关重要的作用。拐枣果酒目前多采用葡萄酒酿酒酵母,无专用酵母,这在很大程度上限制了拐枣酒自身的独特风味[31],因此分离和筛选具有良好发酵性能的拐枣酒专用酵母菌株是当前的一大研究热点。邬雪莲等[32]根据酵母菌在拐枣果汁中的发酵试验,从丰谷酒厂不同月份的大曲中分离出3株能耐受10%乙醇、pH2.5、60%糖、适合生产拐枣酒的酵母菌,且在发酵性能试验中该菌株能快速进入发酵阶段,迅速消耗底物。董晓芬等[33]从拐枣果梗表面成功分离筛选出一株优势富硒菌株。该菌株为屎肠球菌,可将拐枣液pH值降至1.23,耐受10 μg/mL亚硒酸钠溶液,在人体胃肠道中发挥益生作用。
目前,使用单一酵母菌株发酵的果酒风味相对淡薄,而采用复合菌株发酵生产的果酒能较好地弥补这一缺点。复合菌株发酵是指运用两种及以上不同类型的菌株对果酒进行发酵,该方法产生的果酒具有更丰富的芳香类物质,赋予果酒特定的风味,使酒体更加醇厚[34]。钱籽霖[35]将干酪乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌、果酒酵母1383以2∶2∶2∶1(体积比)进行复配,然后对拐枣汁进行发酵处理。结果表明,所得产物果香浓郁,拐枣多糖、总黄酮及总酚含量分别为18.03、85.84、73.85 mg/100 mL。在果蝇生存实验中,该发酵汁能明显延长果蝇的平均寿命,提高雌雄果蝇体内超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力,降低丙二醛含量。固态发酵拐枣白酒的酿造过程是开放式的,其微生态的形成主要以酒曲微生物和酒醅微生物为主,环境微生物为辅,酵母菌、霉菌、细菌及放线菌属等微生物遍布整个固态发酵体系。在发酵过程中,微生物之间的共生、消长及代谢互补等作用能赋予拐枣白酒浓郁的香气特征和独特的口感。
发酵工艺是影响拐枣酒品质的另一关键因素。在拐枣酒的发酵过程中,初始糖度、发酵pH值、菌株接种量、发酵温度、发酵时间等试验因素对拐枣酒的感官评价、酒精度、香气成分、抗氧化活性等指标都有不同程度的影响。通常,发酵汁的糖分超过25%会延滞发酵进程,因此在发酵前应将发酵汁的糖度控制在22%以下。发酵汁pH值一般控制在3.5~4.0,在此酸度条件下既能抑制杂菌生长又能使酵母菌正常发酵。主发酵温度一般控制在26℃~30℃,温度过低时酵母或孢子发芽速度缓慢,随着温度升高,发酵速度逐渐加快,单位时间内分解糖分的量逐渐增加,当温度升高到34℃~35℃时,酵母菌生长受到影响,繁殖速度下降[36]。为了提升拐枣酒品质,白小琼[37]对拐枣果梗的酿酒工艺进行探索,通过正交试验得出,影响拐枣果酒发酵品质的因素依次为主发酵温度、白砂糖用量、酵母用量。拐枣最佳酿造工艺:发酵温度为22℃、白砂糖用量为18%、酵母用量为0.15%,在此条件下酿造的果酒酒精度为12.0%vol、总酸为 7.32 g/L、总糖为 9.72 g/L。
拐枣中含有较多的果胶、蛋白质、膳食纤维等大分子物质,容易导致拐枣酒在存放过程中发生浑浊、失光、沉淀现象。对于拐枣果酒来说,发酵结束后酒体中存在的微生物、某些金属离子(Fe2+、Cu2+)也会引起浑浊。因此,在发酵后必须对拐枣酒进行澄清处理。目前对拐枣酒澄清工艺的研究还相对较少,可以借鉴其他果酒澄清工艺的研究成果,采用离心、下胶、过滤、冷/热处理、添加澄清剂等处理除去上述物质,使拐枣酒获得较高的澄清度和长期稳定性。添加澄清剂是提高果酒稳定性最常用的方法,具有操作简单、时间短、速度快等优点,通常可以分为单一澄清和复合澄清。澄清剂一般可以选用皂土、硅藻土、明胶、壳聚糖、果胶酶、硅胶、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVPP)等[38]。通常,复合澄清剂的澄清效果比单一澄清剂的澄清效果更好,但会除去果酒中部分酸、酚、醇类物质和香气物质,在一定程度上影响果酒的最终品质,因此对于拐枣酒澄清剂的选择还有待进一步研究。
蒸馏过程可以最大限度地提取出酒醅中各种有益物质和香气成分,因此就拐枣蒸馏酒而言,控制好头酒和尾酒时间,能使酒体中的总酸、总酯、醛类合理分布,去除杂味,使酒体更加醇香。郎建等[18]去酒头250 g左右,以流酒温度为34℃~36℃、流酒时间为80 min~90 min、流酒速度为 3 kg/min~4 kg/min 进行接酒,最终获得无酸味、有拐枣特有清香的拐枣酒。王茂均[39]将发酵好的酒糟与清蒸过的熟糠混匀后进行蒸馏,除去100 g酒头和30%vol下的尾酒,结果表明,该蒸馏方法所得的拐枣酒味道丰富,酒质良好。
拐枣酒的品质评价主要包括理化指标、感官评价、香气成分、抗氧化性等方面。理化指标包括酒精度、总糖、总酸、挥发酸、可溶性固形物、游离SO2等参数。感官评价采用GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》,主要包括外观、香味、口感、典型性等方面。由于感官评价往往受到主观因素的影响,模糊综合评价法(一种模拟人的思维逻辑方式并将模拟信息数值化以定量测评的方法)逐渐被采用,以达到对拐枣酒进行多因素、多层次的评判效果。
香气成分是构成和影响拐枣酒品质、典型性的主要因素,香气成分的种类、含量、相互作用及人的感官阈值决定了拐枣酒的香味。拐枣酒香气成分主要采用溶剂萃取法和顶空固相萃取(headspace solidphase microextraction,HS-SPME)法进行提取,再利用气质联用(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)仪对香味物质进行分析检测。醇、酮、酯类物质是拐枣果实中的主要挥发性化合物。拐枣含有1-己醇、己醛、异丁酸乙酯、龙脑、β-大马酮和丁子香酚等挥发性风味物质[40],在发酵过程中,挥发性风味物质成分会随着发酵的进行不断变化,生成一系列挥发性香气物质。钱籽霖[35]采用气相色谱-质谱联用技术和气相色谱-嗅闻技术(gas chromatograph-olfactometry,GC-O)对拐枣发酵汁与未发酵汁中挥发性成分进行分析鉴定,结果表明,拐枣发酵汁中挥发性成分和呈香物质种类明显多于未发酵拐枣汁。发酵后的拐枣汁总挥发性成分增多并产生了大量酯类和醇类物质,酸类和醛类物质降低。拐枣发酵汁中的呈香物质主要有碳酸乙烯酯、辛酸乙酯、葵酸乙酯、正戊醇、苯乙醇、对乙烯基愈创木酚。这些醇类和酯类物质主要呈现酸甜香、烘焙香、发酵香、酒香、果香和玫瑰花香,使拐枣发酵酒香味更浓厚。
目前关于拐枣酒功能的研究主要集中在其活性物质的抗氧化功能方面。郑淑彦等[41]以总酚含量、总黄酮含量、清除DPPH自由基能力、还原能力、总抗氧化能力为指标,对拐枣酒和拐枣醋发酵前后抗氧化活性进行研究。结果表明,拐枣酒的总抗氧化能力高于拐枣醋。Liu等[42]对拐枣果梗的多糖提取液进行抗氧化活性分析,发现该多糖能有效地清除ABTS+自由基和·OH,且含有半乳糖和阿拉伯糖的提取液抗氧化能力更强。唐兰芳等[16]将拐枣露酒与拐枣发酵酒的抗氧化成分和活性进行对比,测定其营养成分含量,并采用氧自由基吸收能力、铁离子还原能力、2,2'-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐阳离子自由基与1,1-二苯基-2-苦肼基自由基清除能力4种方法对其抗氧化活性进行测定。结果表明,拐枣发酵酒中总多酚、总黄酮、抗坏血酸含量均高于拐枣露酒。
综上所述,不同类型的拐枣酒在生产工艺和品质方面存在一定差异。拐枣作为一种崭新的酿酒原料,具有极高的营养和保健功能,但目前还存在以下几个问题:一是目前国内对拐枣酒还没有系统的分类标准,定位也不明确[43]。现在拐枣酒主要研究方向过度强调保健功能,导致拐枣酒的市场定位模糊,没有明确地划分消费群体[44]。二是拐枣酒的酿造工艺和设备缺乏针对性,发酵菌株大多沿用葡萄酒发酵菌株,没有将拐枣的特点完全呈现出来。三是拐枣酒产品质量不稳定。拐枣中含有的丰富的酚类物质会使拐枣酒外观颜色发生变化,甚至产生不良气味和沉淀,严重降低拐枣酒的品质和经济价值。目前还未找到长期保持拐枣酒澄清度的有效方法。
将营养丰富的拐枣加工为拐枣酒既能提高拐枣的利用率又能有效地避免浪费,带来良好的经济效益,具有广阔的开发空间和销售市场。拐枣酒酿造技术的研究及产品开发可推动拐枣种植业的发展,延伸特色植物产业链,在促进区域产业结构调整、增加农民经济收入、改善生态环境等方面均具有重要作用。