枳椇(Hovenia acerba Lindl.)为鼠李科拐枣属落叶乔木[1],始载于《唐本草》,别名拐枣、龙爪、鸡爪梨、万寿果、木蜜、木珊瑚、金钩子[1-2]等,兼具食用与药用价值,被国家卫计委列入食药两用中药名单。枳椇的果梗成熟后,具有浓郁的香甜味和枳椇独特的果香,口感柔和饱满,汁液浓厚甜蜜。枳椇成熟的肉质果梗中含有丰富的营养成分和生理活性物质,主要包括枳椇皂苷[3]、生物碱-黑麦草碱[4-5]、脂肪酸、葡萄糖、粗蛋白、维生素C、微量元素[6-8]及多种活性黄酮类物质[9-11]。枳椇具有多种药用功效,如解酒利尿[8]、防止酒精对肝脏的损伤[12-13]和抗肝纤维化[14]、抑制肿瘤细胞生长[15]、抗疲劳[16]、抑制食欲和减肥降脂[17-18]、治疗肾结石[19]等,同时花梗中充分的多糖与黄酮赋予其良好的抗氧化能力[20]。
目前对枳椇有一些研究报道。黎继烈等[21-22]分析了枳椇果梗的营养成分,并以其为原料酿制果酒,探讨了的果酒酿造工艺,分析了果酒品质及经济效益。市场上与枳椇有关的酒类产品主要是枳椇发酵酒、蒸馏酒、配制酒3个类型[23],但对枳椇果酒的酿造工艺相关文献报道较少。本研究以枳椇为原料酿制枳椇果酒,通过跟踪监测发酵后酒精度、酸度、糖度、总黄酮含量和感官评价等指标来确定最佳发酵工艺参数,为枳椇果酒的产业化生产提供技术参考,为我国枳椇产业健康发展提供技术支持。
枳椇(Hovenia acerba):陕西秦岭;酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W33、果胶酶(酶活为20 000 U)、酵母营养剂:法国LAFFORT公司;偏重亚硫酸钾(分析纯):法国LAMOTHE-ABIET公司;蔗糖、皂土、硅藻土、壳聚糖(均为食用级):郑州万博食品配料有限公司;芦丁(纯度>98%):合肥博美生化科技有限责任公司;无水乙醇、三氯化铝、醋酸钾(均为分析纯):成都市科龙化工试剂厂。
722N可见分光光度计、YP5001电子天平:上海佑科仪器仪表有限公司;DGX-9073B-2鼓风干燥机:上海福玛实验设备有限公司;DZKW-4电子恒温水浴锅:北京中兴伟业仪器有限公司;PHS-3CpH计:杭州齐威仪器有限公司;PAL-1手持糖度计:成都格纳丝商贸有限公司;PAL-36S酒精度计:杭州陆恒生物科技有限公司。
1.3.1 枳椇果酒加工工艺流程及操作要点
枳椇→挑选、清洗→60 ℃烘干→粉碎、打浆→接种酵母→主发酵→酒渣分离→后发酵澄清→贮藏→成品
操作要点:
枳椇预处理:取果柄肥硕,无霉变损坏的成熟果实,多次清洗后60 ℃条件下干燥12 h。
粉碎打浆:将预处理后的枳椇进行粉碎,经40目筛过筛。取枳椇粉末50 g到锥形瓶中,按料液比1∶8(g∶mL)加入纯水。同时加入100 mg/L偏重亚硫酸钾,0.04%的果胶酶,18%的蔗糖,50 mg/L酵母营养剂,用柠檬酸调pH值为5.5。
接种酵母:取2 g酿酒酵母W33倒入20 mL含5%蔗糖的37 ℃温水中,充分搅拌后,活化20 min。添加0.20%的活化酵母液。
主发酵:主发酵时间为10 d,发酵温度为28 ℃,定时振荡摇匀与排气,待pH和糖度趋于稳定时,结束发酵。
酒渣分离:用100 目筛过滤。
后发酵澄清:向滤液中加入复合澄清剂:皂土6 g/L,硅藻土0.1 g/L,壳聚糖0.4 g/L,室温下澄清2 d。经100目的筛过滤后真空泵抽滤,在9 ℃静置2 d,取300 mL上清液。
贮藏:澄清后枳椇果酒于9 ℃条件下贮藏,得到枳椇果酒成品。
1.3.2 枳椇果酒的感官品评标准
枳椇果酒感官品评标准依据国家标准GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[24],组织20人,其中20~30岁10人,30~40岁10人,男女各占一半,含两位国家一级品酒师。对枳椇果酒从色泽、香气、口感、澄清度4个方面进行综合感官评分,满分100分,感官评分取20人的平均值。
表1 枳椇果酒感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of Hovenia acerba fruit wine
续表
1.3.3 分析检测
酒精度测定:酒精计;可溶性固形物:手持糖度计;pH值:pH计;酸度的测定:指示剂法[24]。
总黄酮含量的测定采用分光光度法[25]。芦丁标准曲线的绘制:称取芦丁对照品10.00 mg,加入体积分数为95%乙醇定容至100 mL,吸取20.00 mL于另一100 mL容量瓶中,加入体积分数95%乙醇稀释至刻度线,即得20 mg/L芦丁标准品溶液。取芦丁标准品溶液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL于50 mL玻璃比色管中,先后加入2.00 mL 2.50 g/100 mL三氯化铝溶液和2.00 mL 9.82 g/100 mL醋酸钾溶液,加20%乙醇溶液稀释至刻度线,摇匀,设置样品空白对照。在波长415 nm处测定其OD415nm值(吸光度值),平行测定3次,取平均值。以芦丁质量浓度(x)为横坐标、吸光度值(y)为纵坐标绘制芦丁标准曲线。按照标准曲线回归方程计算枳椇果酒中总黄酮含量。
1.3.4 枳椇果酒发酵工艺优化
单因素试验设计:以酒精度、感官评价为主要评价指标,总黄酮含量、酸度、糖度为辅助评价指标。分别考察主发酵温度(24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃);酵母添加量(0.08%、0.14%、0.20%、0.26%、0.32%);蔗糖添加量(14%、16%、18%、20%、22%);SO2添加量(30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L、70 mg/L)对结果的影响。
正交试验设计:根据单因素试验结果,以感官评价、酒精度和总黄酮含量为评价指标,采用L9(33)正交试验设计,优化枳椇果酒发酵工艺。正交试验因素与水平见表2。
表2 枳椇果酒发酵工艺优化正交试验因素与水平
Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for Hovenia acerba fruit wine fermentation technology optimization
以芦丁质量浓度(x)为横坐标、吸光度值(y)为纵坐标绘制芦丁标准曲线,结果见图1。由图1可知,标准曲线回归方程为y=0.011 9x+0.004 3,相关系数R2为0.999 3。结果表明,芦丁标准品质量浓度在0~20 mg/mL范围内与吸光度值呈现良好的线性关系。
图1 芦丁标准曲线
Fig. 1 Standard curve of rutin
2.2.1 主发酵温度对枳椇果酒品质的影响
不同主发酵温度对枳椇果酒感官品质的影响见表3。由表3可知,当发酵温度在24~28 ℃范围内的升高,感官评分随之增高;当主发酵温度为28 ℃时,感官评分最高为87.67分;当发酵温度高于28 ℃之后,感官评分随之下降。其原因可能是温度过高,酵母代谢旺盛,代谢产物生成过多,影响酒的质量[26]。
表3 不同主发酵温度对枳椇果酒感官品质的影响
Table 3 Effect of different main fermentation temperature on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine
不同主发酵温度对枳椇果酒理化指标的影响见图2。由图2可知,随主发酵温度的升高,果酒的酒精度、酸度呈上升趋势,而糖度呈下降趋势,可能是酵母过量的生殖作用和代谢作用,消耗了糖,分解出酒精和酸类物质。当主发酵温度为32 ℃,酒精度最高为16.23%vol,酸度最高为4.83 g/L,糖度最低为6.50°Bx;随着主发酵温度的升高,果酒的总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,当主发酵温度为28 ℃,总黄酮含量达到最大为998.27 μg/mL。
图2 不同主发酵温度对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 2 Effect of different main fermentation temperature on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine
综上,选择主发酵温度28 ℃为宜。
2.2.2 酵母添加量对枳椇果酒品质的影响
不同酵母添加量对枳椇果酒感官品质的影响见表4。由表4可知,当酵母添加量在0.08%~0.20%范围内增加,感官评分随之增高;当酵母添加量为0.20%,感官评分最高为84.33分;当酵母添加量>0.20%之后,感官评分随之下降,可能是发酵的代谢产物增加,覆盖枳椇原有的风味。
表4 不同酵母添加量对枳椇果酒感官品质的影响
Table 4 Effect of different yeast addition on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine
不同酵母添加量对枳椇果酒理化指标的影响见图3。由图3可知,随酵母添加量的增加,果酒的酒精度呈缓慢上升趋势,酸度呈下降趋势,当酵母添加量为0.32%,酒精度最高为14.57%vol,酸度最低为5.43 g/L。随着酵母添加量的增加,果酒的总黄酮含量、糖度呈先上升后下降的趋势,当酵母添加量为0.26%,总黄酮含量达到最大为1 002.94 μg/mL;酵母添加量为0.20%,果酒的糖度最高为8.70°Bx。
图3 不同酵母添加量对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 3 Effect of different yeast addition on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine
综上,选择酵母添加量0.20%为宜。
2.2.3 蔗糖添加量对枳椇果酒品质的影响
不同蔗糖添加量对枳椇果酒感官品质的影响见表5。由表5可知,随蔗糖添加量在14%~18%范围内的增加,感官评分随之增加;当蔗糖添加量为18%时,感官评分最高为85.67分;当蔗糖添加量≥22%之后,其酒液甜度就会掩盖其酒味儿,色泽不够透亮。
表5 不同蔗糖添加量对枳椇果酒感官品质的影响
Table 5 Effect of different sucrose addition on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine
不同蔗糖添加量对枳椇果酒理化指标的影响见图4。由图4可知,随蔗糖添加量的增加,果酒的酒精度、酸度、糖度呈上升趋势,当蔗糖添加量为22%,酒精度最高为17.07%vol,糖度最高为12.50°Bx,酸度最高为4.54 g/L,糖度最高为12.50°Bx。随着蔗糖添加量的增加,果酒的总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,当蔗糖添加量为20%,总黄酮含量达到最大为896.50 μg/mL。
图4 不同蔗糖添加量对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 4 Effect of different sucrose addition on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine
综上,选择蔗糖添加量18%为宜。
2.2.4 SO2添加量对枳椇果酒品质的影响
不同SO2添加量对枳椇果酒感官品质的影响见表6。由表6可知,当SO2添加量在30~50 mg/L范围内的增加,感官评分随之增加;当SO2添加量50 mg/L时,枳椇果酒感官评分最高为84分;当SO2添加量>50 mg/L之后,酒体会有酸味,协调性较差。
表6 不同SO2添加量对枳椇果酒感官品质的影响
Table 6 Effect of different SO2 addition on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine
不同SO2添加量对枳椇果酒理化指标的影响见图5。由图5可知,随SO2添加量的增加,果酒的酒精度、酸度、糖度呈上升趋势,当SO2添加量为70 mg/L,酒精度最高为14.33%vol,酸度最高为4.12 g/L,糖度最高为10.77°Bx。随着SO2添加量的增加,果酒的总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,当SO2添加量为50 mg/L时,总黄酮含量达到最大为916.11 μg/mL。SO2的主要作用在于抑制杂菌生长以及抗氧化[27],但当铜含量、SO2含量较高的情况下容易发生铜破败。由于后发酵时期还会添加少量用于终止发酵,因此SO2用量不宜过高[28]。
图5 不同SO2添加量对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 5 Effect of different SO2 addition on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine
综上,选择SO2添加量50 mg/L为宜。
根据单因素试验结果,固定SO2添加量为50 mg/L,以主发酵温度(A)、酵母添加量(B)、蔗糖添加量(C)为3个因素进行3因素3水平正交试验,正交试验结果与分析见表7,方差分析结果见表8~表10。
表7 枳椇果酒发酵工艺优化正交试验结果与分析
Table 7 Results and analysis of orthogonal experiments for Hovenia acerba fruit wine fermentation technology optimization
表8 以酒精度为评价指标的正交试验结果方差分析
Table 8 Variance analysis of orthogonal experiments results using alcohol content as evaluation index
注:“*”表示对结果影响显著(P<0.05)。下同。
表9 以感官评价为评价指标的正交试验结果方差分析
Table 9 Variance analysis of orthogonal experiments results using sensory evaluation as evaluation index
表10 以总黄酮含量为评价指标的正交试验结果方差分析
Table 10 Variance analysis of orthogonal experiments results using total flavone content as evaluation index
由表7可知,以酒精度为评价指标,根据极差大小结果可知,各因素对枳椇果酒酒精度影响的次序为A(主发酵温度)>C(蔗糖添加量)>B(酵母添加量),最优发酵工艺组合是A3B1C3。此优化条件下,酒精度最高为16.80%vol。
以感官评分为评价指标,各因素对枳椇果酒感官评分影响的次序为A(主发酵温度)>C(蔗糖添加量)>B(酵母添加量),最优发酵工艺组合是A2B1C2。此优化条件下,感官评分最高为92分。
以总黄酮含量为评价指标,各因素对枳椇果酒黄酮含量影响的次序为A(主发酵温度)>B(酵母添加量)>C(酵母添加量),最优发酵工艺组合是A2B3C1。此优化条件下,总黄酮含量最高为1 123.39 μg/mL。
由表8可知,主发酵温度、蔗糖添加量对枳椇酒酒精度皆有显著影响(P<0.05),而酵母添加量对枳椇酒酒精度的影响未达到显著水平(P>0.05)。
由表9可知,主发酵温度、蔗糖添加量对枳椇酒酒精度皆有显著影响(P<0.05),而酵母用量对枳椇酒酒精度的影响未达到显著水平(P>0.05)。
由表10可知,主发酵温度、蔗糖添加量、酵母添加量对枳椇酒总黄酮含量的影响未达到显著水平(P>0.05)。
根据方差分析可知,酒精度和感官评价中的主发酵温度和蔗糖用量对试验结果影响显著,且温度影响程度大于蔗糖用量。前期试验发现,酒精度较高的样品,其口感偏酸且感官评价偏低。综合考虑,选择最佳发酵工艺条件为感官评分最高的发酵工艺条件组合A2B1C2,即主发酵温度28 ℃,酵母添加量0.14%,蔗糖添加量18%。该优化条件下,枳椇果酒酒味协调,酒味醇厚,果香浓郁,酸甜适口。
以酒精度、感官评价为主要评价指标,总黄酮含量、酸度、糖度为辅助评价指标,通过单因素试验和正交试验,得到了枳椇果酒发酵最佳工艺条件为:主发酵温度28 ℃、酵母添加量0.14%、蔗糖添加量18%。在此优化发酵工艺条件下,枳椇果酒酒精度为13.7%vol,感官评分为92分,总黄酮含量为0.85 mg/mL,酸度为3.4 g/L,糖度为8°Bx,枳椇果酒色泽透亮,呈琥珀色。通过对枳椇果酒发酵条件的探索与优化,为枳椇果酒的研究和生产提供一定的理论基础。
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Optimization of fermentation technology of Hovenia acerba fruit wine