桂圆绞股蓝发酵饮料工艺优化、抗氧化活性及风味品质分析

陈明珍1,蒋倩嫔1,石丹荣1,黄 艳1,杨冬冰1,李 晶1,胡德辉2,3*

(1.广西中医药大学 药学院,广西 南宁 530200;2.广西中医药大学 教学实验实训中心,广西 南宁 530200;3.广西中医药大学 中药学国家级实验教学示范中心,广西 南宁 530200)

摘 要:为了探究桂圆绞股蓝发酵饮料的抗氧化活性以及风味品质,选择干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)对桂圆绞股蓝复合提取液进行发酵,经过单因素试验、正交试验结合感官评价,优化桂圆绞股蓝发酵饮料工艺,并对其香气和滋味进行电子鼻和电子舌分析。结果 表明,桂圆绞股蓝发酵饮料最佳发酵工艺条件为绞股蓝、桂圆提取液体积比2∶6,发酵剂接种量1.4%,发酵时间5 d,发酵温度39 ℃。在此优化条件下,桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分、总黄酮、总酚、总酸含量和1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基清除率分别为89.30分、12.20 μg/mL、2.78 μg/mL、4.37 mg/mL及79.16%,其颜色参数L*值、a*值和b*值分别为2.33、35.44及29.93。电子鼻与电子舌检测响应值雷达图结果显示,发酵过程赋予了桂圆绞股蓝发酵饮料桂圆香味、独特的发酵香味及协调的酸味,丰富了发酵饮料的风味层次。综上,干酪乳杆菌发酵可以提高桂圆绞股蓝发酵饮料的风味品质。

关键词:桂圆;绞股蓝;干酪乳杆菌;发酵饮料;抗氧化;香气;滋味

绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum (Thunb.)Makino)为葫芦科绞股蓝属植物,又名七叶胆、五叶参等。全世界约有17种2变种,我国特有9个种,广泛分布在亚热带至东亚[1]。绞股蓝性寒,味苦,1986年,国家科委在“星火计划”中,把绞股蓝列为待开发的“名贵中药材”之首,2002年3月5日国家卫生部将其列入保健品名单。研究发现,绞股蓝活性成分主要包括糖类、脂类、核苷、皂苷、多肽、多酚、氨基酸等[2],具有保护心血管、抗肿瘤、增强免疫力、抗氧化、抗衰老等作用[3],大量临床研究表明,绞股蓝对人体几乎无毒副作用,绞股蓝入选了《第一批广西壮瑶等少数民族药材目录》,具有广阔的开发前景。

桂圆(Dimocarpus longan Lour.)为无患子科植物龙眼的假种皮,始载于《神农本草经》[4],主要分布于福建、广东、广西等地。桂圆性温,味甘,现代医学研究证实,桂圆含有蛋白质、脂肪、糖类、有机酸、粗纤维及多种维生素及矿物质等[5]。 桂圆具有提高机体免疫力、抑制肿瘤、降血脂、抗衰老、抗氧化等作用[6]。桂圆是广西传统的中药材并且入选“桂十味”,应用广泛。 因此,通过加入桂圆,不仅可以改善发酵饮料的口感,还能赋予饮料一定的功效。

益生菌是一类对宿主机体产生益处的活性微生物,在其发酵过程中,益生菌自身会形成多种代谢产物比如有机酸、肽、酶等[7],能丰富发酵饮料的口感,消除不良味道[8]。如ZHAO J等[9]以担子菌灵芝发酵南瓜汁后有机酸含量增加,香气明显改善。LI Q等[10]研究发现,发酵后茯砖茶的苦涩味大大降低。干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)为革兰氏阳性菌,有较强的耐酸、耐胆盐能力。 近年来,干酪乳杆菌在植物源基质的发酵中越来越受到关注。闫雍雍等[11]研究发现,干酪乳杆菌发酵芡实浆液有助于活性物质的释放。赖婷等[12]以干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种等7种不同乳酸菌发酵桂圆浆液,发现乳酸菌可以促进游离态酚类物质的释放,抗氧化能力得到了提高。陈艾琳等[13]研究发现,赶黄草叶茶经冠突散囊菌发酵后虽然总酚和总黄酮含量有所下降,但是不良气味的挥发性成分相对含量下降明显,感官品质得到提升。桂圆、绞股蓝均为药食两用食品原料,国内外关于桂圆、绞股蓝发酵的研究鲜有报道。因此,发酵桂圆绞股蓝既能丰富其产品类型,又可以改善绞股蓝的苦味的弊端。

该研究采用干酪乳杆菌发酵桂圆、绞股蓝复合提取液制备桂圆绞股蓝发酵饮料,通过单因素及正交试验优化桂圆绞股蓝发酵饮料发酵条件,检测其理化指标、颜色参数及抗氧化能力,并通过电子鼻和电子舌研究分析发酵饮料的香气和滋味,以期为桂圆、绞股蓝深度开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绞股蓝(产地四川,干品):洪雅县瓦屋山药业有限公司;桂圆(产地广西,干品):甘肃聚合泰电子商务有限公司;干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)冻干粉:西安米先尔生物科技有限公司;1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl radical,DPPH)(纯度>97%):梯希爱(上海)化成工业发展有限公司;2,6-二叔丁基对甲酚(2,6-di-tertbutyl-4-methylphenol,BHT)、无水碳酸钠、氢氧化钠(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇(分析纯):成都市科隆化学品有限公司;亚硝酸钠、硝酸铝(均为分析纯):广东光华科技股份有限公司;福林酚(分析纯)、没食子酸标准品(纯度>99%):上海麦克林生化科技股份有限公司;芦丁标准品(纯度≥97%):上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

YT1030超声波清洗机:深圳云奕科技股份有限公司;TDZ5-WS离心机:湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;SQP电子分析天平:赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;TU-1810紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;SW-CJ-1F洁净工作台:苏州安泰空气技术有限公司;JJ200电子天平:常熟市双杰测试仪器厂;ZWY-240恒温培养振荡器:上海智诚分析仪器制造有限公司;0-90%手持糖度计:湖南力辰仪器科技有限公司;YXQ-LS-50SⅡ高压灭菌锅:上海博讯实业有限公司医疗设备厂;PHS-3CpH计:上海仪电科学仪器股份有限公司;HH-8数显恒温水浴锅:上海力辰邦西仪器科技有限公司;NR110色差仪:深圳市三恩驰科技有限公司;PEN3电子鼻系统:德国AIR SENSE公司;TS-5000Z味觉分析(电子舌)系统:日本Insent公司。

1.3 方法

1.3.1 桂圆绞股蓝发酵饮料加工工艺流程及操作要点

原料预处理→煎煮→过滤→浓缩→冷却分装→灭菌→冷却→发酵→离心→桂圆绞股蓝发酵饮料成品

操作要点:

原料预处理:分别称量一定量的绞股蓝、桂圆,取适宜的蒸馏水浸泡30 min,备用。

水提液的获取:分别将浸泡的绞股蓝、桂圆加水至超过药面2~3 cm进行一煎,再加水至超过药面1~2 cm进行二煎,八层纱布过滤,合并滤液,于100 ℃加热浓缩至0.1 g/mL(按生药量),分别获得绞股蓝、桂圆水提液。

分装:将浓缩得到的绞股蓝水提液、桂圆水提液按照一定体积比分装,并充分混匀。

灭菌、冷却:将充分混匀的绞股蓝、桂圆水提液于121℃、20 min条件下进行高压灭菌,冷却至室温。

添加菌种、发酵:将市售的干酪乳杆菌冻干粉按一定接种量直接加入灭菌冷却后的绞股蓝、桂圆复合水提液中,于39 ℃条件下进行发酵5 d。

离心:发酵结束后,于5 000 r/min条件下离心10 min,取上层滤液,即得桂圆绞股蓝发酵饮料。

1.3.2 发酵工艺优化单因素试验

以感官评分为评定标准,固定发酵剂接种量、发酵时间、发酵温度分别为1%,5 d和37 ℃,考察绞股蓝与桂圆提取液体积比(2∶3、2∶4、2∶5、2∶6、2∶7)对发酵饮料感官评分、pH值及可溶性固形物含量的影响;固定发酵剂接种量、绞股蓝与桂圆提取液体积比、发酵温度分别为1%,2∶5和37 ℃,考察发酵时间(2 d、3 d、4 d、5 d、6 d)对发酵饮料感官评分、pH值及可溶性固形物含量的影响;固定发酵剂接种量、绞股蓝与桂圆提取液体积比、发酵时间分别为1%,2∶5和5 d,考察发酵温度(33 ℃、35 ℃、37 ℃、39 ℃、41 ℃)对发酵饮料感官评分、pH值及可溶性固形物含量的影响;固定绞股蓝与桂圆提取液体积比、发酵时间、发酵温度分别为2∶5,5 d和37 ℃,考察发酵剂接种量(0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%)对发酵饮料感官评分、pH值及可溶性固形物含量的影响。

1.3.3 发酵工艺优化正交试验

根据单因素试验结果,选取发酵时间(A)、发酵温度(B)、发酵剂接种量(C)、绞股蓝与桂圆提取液体积比(D)为因素,以感官评分为评价指标,按照L9(34)正交试验设计进行正交试验,正交试验因素与水平见表1。

表1 发酵工艺优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation process optimization

水平 A 发酵时间/d B 发酵温度/℃ C 发酵剂接种量/%D 绞股蓝与桂圆提取液体积比123 456 35 37 39 0.6 1.0 1.4 2∶4 2∶5 2∶6

1.3.4 感官评价

参考袁辛锐等[14]的方法制定桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分标准,请10名具有食品学科专业背景的评价人员从外观、色泽、滋味、气味方面进行评分,满分100分,感官评分标准见表2。

表2 桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards of fermented longan-Gynostemma pentaphyllum beverage

项目评分标准分数/分外观(25分)色泽(25分)滋味(25分)气味(25分)澄清透亮,无沉淀物澄清透亮,有少许沉淀物较澄清透亮,有少许沉淀物浑浊,有大量沉淀物色泽均匀,颜色呈棕色色泽均匀,颜色呈浅棕色或深棕色色泽较均匀一致,颜色暗淡色泽不均匀一致,其他颜色酸度适合,绞股蓝、桂圆口味适中酸度基本适合,绞股蓝、桂圆口味口感较适过酸或过于苦涩,绞股蓝、桂圆口感一般协调过酸或过于苦涩,绞股蓝、桂圆口感极不协调绞股蓝、桂圆气味不冲突且适中绞股蓝或桂圆气味单一的突出,几乎没有口味冲突绞股蓝或桂圆气味单一的突出,有口味冲突绞股蓝或桂圆单方面气味过重,严重冲突21~25 16~20 11~15 0~10 21~25 16~20 11~15 0~10 21~25 16~20 11~15 0~10 21~25 16~20 11~15 0~10

1.3.5 发酵饮料相关指标测定

pH值:采用pH计测定;可溶性固形物含量:采用糖度计测定,结果用°Bx表示;总酸:参考国标GB/T 12456—2021《食品中总酸的测定》中的直接滴定法测定。

颜色参数:利用便携式色差仪测定。 颜色参数用L*值、a*值、b*值来定义[15]L*值代表明亮度;a*值为红绿值;b*值为黄蓝值。

总糖含量:采用3,5-二硝基水杨酸比色法[16-17]测定。取1 mL桂圆绞股蓝发酵饮料,补足蒸馏水至2 mL,加入1.5 mL 3,5-二硝基水杨酸溶液,沸水浴5 min,静置20 min至完全冷却,加入蒸馏水至20 mL,充分摇匀,于波长540 nm处测定其吸光度值,以葡萄糖溶液质量浓度(x)为横坐标,吸光度值(y)为纵坐标制作葡萄糖标准曲线,得到葡萄糖标准曲线回归方程y=0.806 8x-0.024 2,相关系数R2=0.990 3。按照标准曲线回归方程计算样品中总糖含量。

总酚含量:采用福林酚比色法[18-19]测定。 取1 mL桂圆绞股蓝发酵饮料,加入1 mL福林酚试剂,摇匀后加入1 mL 7.5%碳酸钠溶液,室温下避光50 ℃水浴10 min,静置20 min至完全冷却,加入蒸馏水至10 mL,充分摇匀,于波长760 nm处测定其吸光度值,以没食子酸溶液质量浓度(x)为横坐标,吸光度值(y)为纵坐标制作标准曲线,得到没食子酸标准曲线回归方程y=15.029 0x+0.005 7,相关系数R2=0.998。按照标准曲线回归方程计算样品中总酚含量。

总黄酮含量的测定:采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法[20-21]测定。取8 mL桂圆绞股蓝发酵饮料,加入1.5 mL 5%亚硝酸钠溶液,摇匀后静置6 min,再加入1.5 mL 10%硝酸铝溶液,摇匀后静置6 min,最后加入10 mL 4%氢氧化钠溶液,用体积分数60%乙醇定容至25 mL,摇匀后静置15 min,于波长510 nm处测定其吸光度值,以芦丁溶液质量浓度(x)为横坐标,吸光度值(y)为纵坐标制作标准曲线,得到芦丁的标准曲线回归方程y=11.455 0x-0.002 7,R2=0.998。按照标准曲线回归方程计算样品中总黄酮含量。

DPPH自由基清除率测定:参考江雨秋等[22-23]的方法略作修改。 取8 mL 25 μg/mL DPPH溶液,加入0.25 mL无水乙醇溶液,作为空白组,充分混合均匀后,室温避光反应30 min,于波长517 nm测定其吸光度值,记为A0;取8 mL 25 μg/mL DPPH溶液,0.25 mL桂圆绞股蓝发酵饮料,作为试验组。其他操作同上,记为A1:取8 mL无水乙醇溶液,加入0.25 mL桂圆绞股蓝发酵饮料,作为对照组。 其他操作同上,记为A2。DPPH自由基清除率计算公式如下:

式中:A1为桂圆绞股蓝发酵饮料与DPPH混合液的吸光度值;A2为桂圆绞股蓝发酵饮料与无水乙醇溶液混合液的吸光度值;A0为DPPH溶液与无水乙醇溶液混合液的吸光度值。

1.3.6 电子鼻分析

电子鼻分析采用PEN3电子鼻系统,采用直接顶空进样法[24-25]进行测定。 用移液枪吸取10 mL桂圆绞股蓝发酵饮料于30 mL螺口玻璃瓶中,于30 ℃恒温水浴锅中静置30 min,上机测试。 采样间隔1 s,清洗60 s,零点调整10 s,预采样5 s,测试120 s,进样体积流量300 mL/min。每个处理组平行测定3次,取平均值进行数据分析。电子鼻各传感器详细信息见表3。

表3 电子鼻传感器阵列特征
Table 3 Characteristics of electronic nose sensor array

阵列序号传感器名称性能特点1234567891 0 W1C W5S W3C W6S W5C W1S W1W W2S W2W W3S对芳香成分灵敏对氮氧化合物很灵敏对氨水、芳香成分灵敏对氢气有选择性对烷烃、芳香成分灵敏对甲烷灵敏对硫化物灵敏对乙醇灵敏对芳香成分、有机硫化物灵敏对烷烃灵敏

1.3.7 电子舌分析

电子舌分析采用TS-5000Z味觉分析系统进行,参考陈天荣等[25]方法并略作修改。 将4 ℃冷藏备用的桂圆绞股蓝发酵饮料取出,室温静置12 h,取约30 mL桂圆绞股蓝发酵饮料于电子舌专用样品杯中上机测试。每个处理组平行测定3次,将原始数据在电子舌自带数据处理软件中转化为味觉值后导出进行分析。电子舌各传感器详细信息见表4。

表4 电子舌传感器阵列特征
Table 4 Characteristics of electronic tongue sensor array

传感器可检测的味道味道回味鲜味(AAE)咸味(CT0)酸味(CA0)苦味(C00)涩味(AE1)甜味(GL1)鲜味咸味酸味苦味涩味-丰富度--苦味余味涩味余味-

1.3.8 数据分析

采用Excel2021、SPSS 27.0、Origin 2022、正交设计助手V3.1软件对数据进行处理、分析及绘图。 样品指标测定均重复3次,结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 发酵工艺优化单因素试验

2.1.1 绞股蓝与桂圆提取液体积比对发酵饮料品质的影响

由图1可知,绞股蓝与桂圆提取液体积比为2∶3~2∶5时,桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分呈上升的趋势,随着桂圆提取液比例的增加,可溶性固形物增加,可稀释或者掩盖绞股蓝的气味,并有较明显的桂圆风味,绞股蓝与桂圆提取液体积比为2∶5时感官评分最高,为82.60分,饮料透明澄清、色泽均匀、酸味适宜且有桂圆香味;当绞股蓝与桂圆提取液体积比为2∶5~2∶7时,桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分呈下降的趋势,原因有可能是菌株发酵过程中产生酸性物质,此时口感较酸,影响感官评分。 绞股蓝与桂圆提取液体积比为2∶3~2∶7时,pH值变化不大,可溶性固形物含量有所上升。因此,选择绞股蓝与桂圆提取液体积比2∶4、2∶5、2∶6个水平进行正交试验。

图1 绞股蓝与桂圆提取液体积比对发酵饮料品质的影响
Fig.1 Effects of volume ratio of Gynostemma pentaphyllum and longan extract on the quality of fermented beverage

不同字母代表不同水平之间差异显著(P<0.05)。

2.1.2 发酵时间对发酵饮料品质的影响

由图2可知,发酵时间为2~5 d时,桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分呈上升的趋势,随着发酵时间的增加,可溶性固形物减少,菌株发酵生成的酸性物质增加,可减轻或者掩盖绞股蓝产生的不愉快气味,发酵时间为5 d时感官评分最高,其感官评分为84.00分,此时发酵饮料澄清、色泽均匀、酸味适宜、气味协调且有桂圆香味。当发酵时间为5~6 d时,饮料感官评分呈下降的趋势,原因可能是在菌株发酵过程中,产生大量的酸性物质,酸味过重,且风味变得不协调,影响评分。发酵时间为2~6 d时,pH值和可溶性固形物含量有所下降,选择发酵时间4 d、5 d、6 d三个水平进行正交试验。

图2 发酵时间对发酵饮料品质的影响
Fig.2 Effect of fermentation time on the quality of fermented beverage

2.1.3 发酵温度对发酵饮料品质的影响

由图3可知,发酵温度为33~37 ℃时,桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分呈上升的趋势,随着发酵温度的增加,菌种活性提高,菌株生长速度快,产酸效果好,可掩盖绞股蓝的不良气味。 发酵温度为37 ℃时评分最高,其感官评分为83.80分,发酵饮料澄清、色泽均匀、酸味适宜、气味协调且有桂圆香味。 当发酵温度为37~41 ℃时,发酵饮料感官评分呈下降的趋势,原因可能是菌株生长速度较快,消耗了大量的物质,使得桂圆风味变淡,影响评分。发酵温度为33~41 ℃时,pH值变化不大,可溶性固形物含量变化趋势与感官评分一致。因此,选择发酵温度35 ℃、37 ℃、39 ℃三个水平进行正交试验。

图3 发酵温度对发酵饮料感官评分的影响
Fig.3 Effect of fermentation temperature on the quality of fermented beverage

2.1.4 发酵剂接种量对发酵饮料品质的影响

由图4可知,发酵剂接种量为0.2%~1.0%时,桂圆绞股蓝发酵饮料的感官评分随之呈上升的趋势。随着发酵剂接种量增大,菌体量增多,其利用碳源转化成的酸性物质增加,可掩盖绞股蓝本身附带的不良气味,淡化苦涩味;发酵剂接种量为1.0%时,感官评分最高,为84.30分,发酵饮料澄清、色泽均匀、酸味适宜,气味口味协调且有桂圆香味;当发酵剂接种量为1.0%~1.8%时,发酵饮料感官评分呈下降的趋势,原因可能是发酵过程中,菌体量过多,产生大量的酸性物质,此时酸味过酸。发酵剂接种量为0.2%~1.8%时,pH值变化不大,可溶性固形物含量呈上升趋势。因此,选择发酵剂接种量0.6%、1.0%、1.4%三个水平进行正交试验。

图4 发酵剂接种量对发酵饮料品质的影响
Fig.4 Effect of starter culture inoculum on the quality of fermented beverage

2.2 发酵工艺优化正交试验

在单因素试验的基础上,以发酵时间(A)、发酵温度(B)、发酵剂接种量(C)、绞股蓝与桂圆提取液体积比(D)为影响因素,以感官评分为评价指标,进行4因素3水平正交试验,正交试验结果与分析见表5。

表5 发酵工艺优化正交试验结果与分析
Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation process optimization

试验号ABCD感官评分/分123456789k1 111222333 123123123 123231312 123312231 80.80±2.13 78.80±2.14 88.20±1.54 86.30±1.27 83.50±2.20 84.30±1.95 82.70±1.85 83.90±3.36 81.80±1.40 k2 k3极差R 82.600 84.700 82.800 2.100 83.267 82.067 84.767 2.700 83.000 82.300 84.800 2.500 82.033 81.933 86.133 4.200

由表5可知,各因素对桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分影响顺序为:绞股蓝与桂圆提取液体积比>发酵温度>发酵剂接种量>发酵时间。 通过极差分析,最佳发酵工艺组合为A2B3C3D3,即发酵时间5 d、发酵温度39 ℃、发酵剂接种量1.4%、绞股蓝与桂圆提取液体积比2∶6。此优化工艺下,桂圆绞股蓝饮料感官评分为89.30分。

2.3 桂圆绞股蓝发酵饮料品质分析

在最佳发酵工艺条件下,制备桂圆绞股蓝发酵饮料,其理化指标,颜色参数及抗氧化活性检测结果见表6。

表6 桂圆绞股蓝发酵饮料理化指标、颜色参数及抗氧化活性测定结果
Table 6 Determination results of physicochemical indexes, color parameters and antioxidant activities of fermented longan-Gynostemma pentaphyllum beverage

指标检测结果pH值可溶性固形物/°Bx总酸含量/(mg·mL-1)总糖含量/(mg·mL-1)总酚含量/(μg·mL-1)总黄酮含量/(μg·mL-1)DPPH自由基清除率/%3.31±0.004 7 5.13±0.047 4.37±0.041 14.42±0.000 8 2.78±0.14 12.20±0.04 79.16±0.001 4

续表

指标检测结果L*值a*值b*值2.33±0.008 35.44±0.475 29.93±0.598

微生物发酵过程中,桂圆绞股蓝复合提取液的糖类经代谢分解,生成乳酸等酸性物质,导致发酵饮料pH下降,赋予桂圆绞股蓝发酵饮料酸味。总酚与总黄酮是评估抗氧化活性的重要指标,由表6可知,桂圆绞股蓝发酵饮料含有一定的酚类物质和黄酮类物质,表明发酵饮料具备一定的抗氧化基础。 颜色参数中,L*值反映亮度,a*值表示在红色和绿色之间的偏向,b*值表示在黄色和蓝色之间偏向,由表6可知,发酵饮料a*值、b*值分别为35.44、29.93,均为正数,表明发酵饮料的颜色呈现出明显的红黄色调。 桂圆绞股蓝发酵饮料的DPPH自由基清除率达79.16%,高于50%,表明发酵饮料具有较好的体外抗氧化活性,而这与发酵饮料含有的酚类、黄酮类物质密切相关。

2.4 电子鼻和电子舌分析

电子鼻与电子舌能够借助电子传感器检测味觉特征,模仿人类的味觉[26]。为了更直观地反映桂圆绞股蓝发酵饮料的风味,基于电子鼻、电子舌响应值数据绘制了雷达图,结果见图5。

图5 桂圆绞股蓝发酵饮料电子鼻(a)和电子舌(b)分析响应值雷达图
Fig.5 Radar charts of response values of fermented longan Gynostemma pentaphyllum beverage analysis by electronic nose (a) and
electronic tongue (b)

由图5a可知,W5S(氮氧化合物)、W1S(短链烷烃)、W1W(无机硫化物)、W2S(醇、醚、醛、酮类)、W2W(芳香成分以及有机硫化物)等传感器有响应,其中W1W传感器响应值最为显著,其次为W2W、W5S、W1S、W2S,表明桂圆绞股蓝发酵饮料中富含的氮氧化合物、短链烷烃、无机硫化物、醇类及芳香族等挥发性物质,共同赋予了桂圆绞股蓝发酵饮料独特的发酵风味和桂圆香味。

由图5b可知,酸味、苦味、涩味、苦味余味、鲜味、咸味等有响应,其中咸味的响应值最高,其次为苦味、鲜味、涩味。 这一现象可能与发酵过程密切相关,微生物代谢产生的酸性物质使发酵饮料pH值降低,而酸味增强会通过味觉间的交互作用放大对咸味的感知[27]

3 结论

本研究选用桂圆与绞股蓝作为原料,干酪乳杆菌作为发酵菌种制备发酵饮料,对其进行发酵工艺优化、抗氧化及风味品质分析。通过单因素试验及正交试验,确定了最佳工艺,即绞股蓝与桂圆提取液体积比2∶6,发酵剂接种量1.4%,发酵时间5 d,发酵温度39 ℃。在此优化工艺下,桂圆绞股蓝发酵饮料感官评分为89.30分,桂圆绞股蓝发酵饮料的pH值、可溶性固形物、总酸含量、总糖含量、总酚含量、总黄酮含量分别为3.31、5.13 °Bx、4.37 mg/mL、14.42 mg/mL、2.78 μg/mL、12.2 μg/mL;其颜色参数L*值、a*、b*值分别为2.33、35.44、29.93,呈现明显的红黄色调;桂圆绞股蓝发酵饮料的DPPH自由基清除率为79.16%,体现出较强的体外抗氧化活性。电子鼻与电子舌技术对发酵饮料风味品质分析可知,干酪乳杆菌发酵可以赋予桂圆绞股蓝发酵饮料协调的酸味,独特的发酵香味和桂圆香味,显著提升了产品风味。本研究采用单一菌种发酵,后续可尝试混菌发酵,以进一步丰富桂圆绞股蓝发酵饮料的风味层次与品质特性。

参考文献:

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Optimization of fermentation process,antioxidant activity and flavor quality of fermented longan-Gynostemma pentaphyllum beverage

CHEN Mingzhen1,JIANG Qianpin1,SHI Danrong1,HUANG Yan1,YANG Dongbing1,LI Jing1,HU Dehui2,3*

(1.School of Pharmacy,Guangxi University of Chinese Medicine,Nanning 530200,China;2.Teaching Experiment and Training Center,Guangxi University of Chinese Medicine,Nanning 530200,China;3.National Experimental Teaching Demonstration Center for Traditional Chinese Medicine,Guangxi University of Chinese Medicine,Nanning 530200,China)

Abstract:To explore the antioxidant activity and flavor quality of fermented longan-Gynostemma pentaphyllum beverage,Lactobacillus casei was selected to ferment longan-G.pentaphyllum composite extract,and the fermentation process conditions of fermented longan-G.pentaphyllum beverage were optimized by single factor tests and orthogonal tests combined with sensory evaluation.Its aroma and taste were analyzed by electronic nose and electronic tongue.The results showed that the optimal fermentation process conditions of fermented longan-G.pentaphyllum beverage were obtained as follows: volume ratio of G. pentaphyllum to longan extract of 2∶6, starter inoculum 1.4%, fermentation time 5 d and temperature 39 ℃.Under these optimal conditions,the sensory score,total flavonoids,total polyphenols,total acids contents,and 1,1-diphenyl-2-pyridineyl hydrazine(DPPH)free radical scavenging rate of fermented longan-G.pentaphyllum beverage were 89.30 points,12.20 μg/ml,2.78 μg/ml,4.37 mg/ml,and 79.16%,respectively.The color parameters of L*value,a*value,and b*value were 2.33,35.44,and 29.93,respectively.The radar chart results of the electronic nose and electronic tongue detection response values shown that the fermentation process endowed the fermented beverage of longan-G.pentaphyllum with longan aroma,unique fermentation aroma,and harmonious sourness,enriching the flavor layers of the fermented beverage.In summary,fermentation with L.casei could improve the flavor quality of fermented longan-G.pentaphyllum beverage.

Key words:longan;Gynostemma pentaphyllum;Lactobacillus casei;fermented beverage;antioxidant;aroma;taste

中图分类号:TS261.4

文章编号:0254-5071(2025)09-0153-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.09.023

引文格式:陈明珍,蒋倩嫔,石丹荣,等.桂圆绞股蓝发酵饮料工艺优化、抗氧化活性及风味品质分析[J].中国酿造,2025,44(9):153-159.

收稿日期:2025-04-10

修回日期:2025-07-11

基金项目:广西中医药大学大学生科研训练课题项目(2023DXS27)

作者简介:陈明珍(2004-),女,本科生,研究方向为食品质量与安全。

*通讯作者:胡德辉(1988-),男,实验师,硕士,研究方向为功能食品研究与开发。