不同酵母發(fā)酵的火龍果酒抗氧化活性及顏色變化

烏日娜，鐘秋平，李 雯*

（1.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?70228；2.海南大學(xué)科研處，海南?？?70228）

不同酵母發(fā)酵的火龍果酒抗氧化活性及顏色變化

烏日娜1，鐘秋平1，李 雯2*

（1.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?70228；2.海南大學(xué)科研處，海南?？?70228）

研究4種不同酵母發(fā)酵的火龍果酒在發(fā)酵過程中總酚、甜菜苷、抗氧化活性和顏色的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在發(fā)酵過程中，4種酵母發(fā)酵火龍果酒的總酚、甜菜苷含量均呈下降趨勢；L*值、a*值均升高，b*值降低。酵母RC212發(fā)酵的火龍果酒的多酚含量最高為272.5 μg/mL，其對DPPH自由基清除率IC50最低為22.98%；酵母R2發(fā)酵的火龍果酒的羥自由基清除率、總還原力IC50最低，分別為8.84%、28.52%，并且甜菜苷含量最高為581.4 mg/L。酵母RC212與酵母R2發(fā)酵的火龍果酒在抗氧化物質(zhì)含量、抗氧化活性及紅色素穩(wěn)定性方面均優(yōu)于酵母DV10與酵母D254發(fā)酵的火龍果酒。

火龍果酒；釀酒酵母；抗氧化活性；顏色

火龍果又稱紅龍果、情人果等，為仙人掌科量天尺屬（Hylocereus undatus）和蛇鞭柱屬（Seleniereus mejalantous）植物，果肉有紅、白、黃等幾種不同顏色[1]。火龍果美味可口，其果肉中含有一般植物少有的植物性白蛋白和花青素，且含有豐富的氨基酸、維生素和膳食纖維等，具有很高的營養(yǎng)價值，而紅心火龍果更是因為富含對人體有益的β-花青苷而受到廣大消費者的歡迎[2]?；瘕埞剖且约t心火龍果果實為原料發(fā)酵而成的低酒精度飲料，保留了火龍果原有的氨基酸、有機酸、礦物質(zhì)和部分水溶性膳食纖維等對身體有益的成分[3]。火龍果酒中含有大量的抗氧化活性成分，不僅能增加產(chǎn)品的保健作用和食用價值，而且具有抗氧化和抗衰老功能，有益于人體健康[4]。

釀酒過程中釀酒酵母對火龍果酒品質(zhì)有直接影響，優(yōu)良的酵母不僅可以保證成品酒的風(fēng)味品質(zhì)優(yōu)良，同時也可以保證成品酒維持較高的抗氧化活性。關(guān)于火龍果色素及果酒的研究，顏璐潔等[5]進行了紅心火龍果酒釀酒酵母的篩選，其側(cè)重點在于酵母耐SO2能力、發(fā)酵能力和耐糖能力的研究；袁星星等[6]研究了紅肉火龍果果酒發(fā)酵期間品質(zhì)變化；鄒晶[7]進行了火龍果色素結(jié)構(gòu)特征、甜菜苷色素抗氧化活性及其抗氧動力學(xué)研究。但少見有不同釀酒酵母發(fā)酵的火龍果果酒抗氧化活性及顏色變化的研究。因此，本研究目的旨在探討4種釀酒酵母發(fā)酵期間火龍果果酒的總酚、甜菜苷、DPPH自由基清除率、羥自由基清除率、總還原力以及樣品國際照明委員會（Commission Internationale de l′Eclairage，CIE）Lab模式參數(shù)的變化，比較分析4種商用釀酒用活性干酵母在發(fā)酵火龍果酒過程中果酒抗氧化物質(zhì)以及抗氧化活性的變化規(guī)律，以期為釀制高抗氧化活性及色素穩(wěn)定的火龍果果酒提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮紅心火龍果：?？谑心蠂?；酵母型號：酵母R2、酵母D254、酵母DV10、酵母RC212、果膠酶：上海杰兔工貿(mào)有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：美國Sigma公司；焦磷酸鈉、磷酸二氫鈉、碳酸鈉、三氯乙酸、三氯化鐵、皂土、硅藻土等（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品：上海麥克林生化技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JYL-Y96九陽高速破壁調(diào)理機：九陽股份有限公司；AR124CN電子天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司；SHZ-D (Ⅲ)型循環(huán)水真空泵：上海鷹迪儀器設(shè)備有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；T6新世紀紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；LRH-250A生化培養(yǎng)箱：韶關(guān)市泰宏醫(yī)療器械有限公司；Biofuge primo R高速冷凍離心機：賽默飛世爾科技有限公司；FE20pH計：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；PAL-1手持糖度計：愛宕科學(xué)儀器有限公司；DA-130N便攜式密度計/比重計：可睦電子（上海）商貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅龍果果酒加工工藝流程及操作要點

操作要點：

選擇成熟度高、無霉?fàn)€變質(zhì)及無病蟲害的新鮮火龍果，清水沖洗、去皮，將果肉打漿，根據(jù)果漿的質(zhì)量添加0.2g/kg果膠酶，42℃條件下水浴酶解2 h，紗布過濾除去果渣，根據(jù)所得的果汁體積添加1 g/L皂土，4℃靜置24 h，取上清液進行硅藻土抽濾，4 000 r/min離心后得澄清火龍果汁，添加蔗糖調(diào)整火龍果汁的糖度至17%。接種前添加120 mg/L的SO2（以偏重硫酸鈉的形式添加）[8]。將4種釀酒酵母R2、D254、DV10、RC212于42℃條件下活化30 min，將活化好的酵母接種在火龍果汁中，20℃培養(yǎng)24 h，得到的酵母培養(yǎng)物以10%的接種量分別接種至火龍果澄清汁中[9]，在25℃條件下進行恒溫發(fā)酵，直至主發(fā)酵結(jié)束，當(dāng)火龍果酒酒體表面無氣泡產(chǎn)生，酵母生長量、殘?zhí)呛颗c酒精度等趨于穩(wěn)定說明主發(fā)酵結(jié)束。主發(fā)酵結(jié)束后，將火龍果酒經(jīng)200目濾網(wǎng)過濾澄清，移入新的發(fā)酵容器于18℃進行低溫陳釀，陳釀結(jié)束后移入容器貯存。

1.3.2 酒精度的測量

利用DA-130N便攜式密度計進行測量。

1.3.3 總酚含量的測定

總酚（以沒食子酸計）含量的測定采用福林-酚（Folin-Ciocalteu）法。

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：稱取0.050 g沒食子酸，用蒸餾水定容至100 mL，即得到500 μg/mL的沒食子酸溶液，分別取0、0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mL、0.8mL上述溶液加入50mL容量瓶中，加入10mL水，搖勻。分別加入1 mL Folin-Ciocalteu顯色劑，3.0 mL 20% Na2CO3，用蒸餾水定容，室溫避光靜置顯色1.5 h，顯色后，于波長760 nm處測定吸光度值，以沒食子酸質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，繪制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=0.923x+0.009 6，相關(guān)系數(shù)為R2=0.999。

樣品中總酚含量的測定：取1.0 mL樣品置于50 mL比色管中，依次加入1.0 mL Folin-Ciocalteu顯色劑和3 mL 20%Na2CO3溶液，用去離子水定容至50 mL，充分混合后，避光室溫放置1.5 h，于波長760 nm處測定吸光度值。根據(jù)沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，計算樣品中總多酚含量。

1.3.4 抗氧化能力的測定

DPPH自由基清除能力的測定參考吳朝霞等[10-11]的方法，羥基自由基清除能力的測定參考張偉敏等[12]的方法，總還原能力的測定參照OYAIZU M等[13]的方法。結(jié)果以半抑制濃度（50%inhibitory concentration，IC50）（清除率為50%時樣品的濃度）表示，根據(jù)IC50值的大小判斷抗氧化劑清除自由基能力的強弱，IC50越小，其清除自由基能力越強[14]。

1.3.5 甜菜苷含量的測定

根據(jù)趙珍珍等[15]的方法，利用體積分數(shù)20%的乙醇溶液萃取火龍果酒樣品中的甜菜苷后，采用比色法測定其含量[16]。

1.3.6 顏色參數(shù)的測定

采用CLELab空間法[17]測定火龍果酒顏色參數(shù)。各個參數(shù)的定義為：亮度L*值，紅綠色調(diào)a值*（a*＞0紅色色調(diào)，a*＜0綠色色調(diào)），藍黃色調(diào)b*值（b*＞0黃色色調(diào)，b*＜0藍色色調(diào)）。L*值、a值*b*值及計算公式如下：

L*=116(Y/Y0)1/3-16

a*=500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3]

b*=200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3]

X=14.172T440+28.583T540+52.727T610-0.462

Y=9.005T440+62.965T540+28.168T610-0.063

Z=94.708T440+15.889T540-5.233T610+1.777

式中：X、Y和Z是根據(jù)國際光學(xué)委員（CIE）會推薦的公式計算波長200～700 nm范圍內(nèi)的紅、綠、黃三原色刺激值；X0、Y0、Z0是CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)白光的顏色三刺激值，Y0=97.29；Y0=100；Z0=116.14；T440nm=10A440nm；T540nm= 10A540nm；T600nm=10A610nm；A440nm、A540nm、A610nm分別為波長440 nm、540 nm、610 nm處的吸光度值。

1.3.7 統(tǒng)計分析

利用SPSS20.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，Origin 8.0軟件進行繪圖，文中所有分析數(shù)據(jù)為各組處理3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精度的變化

由圖1可知，不同樣品酒精度在火龍果酒整個發(fā)酵過程中變化趨勢相同，發(fā)酵結(jié)束后酒精度為酵母R2（11.57%vol）＞酵母D254（10.63%vol）＞酵母DV10（10.47% vol）＞酵母RC212（10.40%vol），酵母R2發(fā)酵火龍果酒的酒精度顯著高于其他三種酵母發(fā)酵火龍果酒的酒精度（P＜0.05）。

圖1 不同酵母發(fā)酵過程中酒精度的變化Fig.1 Changes of the alcohol contents during fermentation process with different yeasts

2.2 總多酚的含量變化

由圖2可知，不同樣品總酚含量在火龍果酒整個發(fā)酵過程中變化趨勢相同，發(fā)酵結(jié)束后總多酚含量排列為：酵母R2（272.521 μg/mL）＞酵母RC212（272.511 μg/mL）＞酵母DV10（272.337 μg/mL）＞酵母D254（270.926 μg/mL），但各釀酒酵母之間的總多酚含量差異不顯著（P＞0.05）。在發(fā)酵的過程中，酚類物質(zhì)不斷被氧化，含量逐漸下降，本實驗結(jié)論與王行等[18]的結(jié)果一致。

圖2 不同酵母發(fā)酵過程中總多酚含量的變化Fig.2 Changes of the total polyphenol contents during fermentation process with different yeasts

2.3 抗氧化能力的變化

2.3.1 對DPPH自由基的清除作用

由圖3可知，發(fā)酵結(jié)束后，不同樣品DPPH自由基的清除能力強弱順序依次為：酵母RC212（22.98%）＞酵母R2（24.92%）＞酵母DV10（25.42%）＞酵母D254（27.84%），酵母RC212發(fā)酵的火龍果酒清除DPPH自由基的能力顯著高于其他三種酵母（P＜0.05），酵母R2和酵母DV10之間差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于酵母D254（P＜0.05）。結(jié)果表明，4種酵母發(fā)酵的火龍果酒的IC50值均會上升，說明在發(fā)酵過程中火龍果酒清除DPPH自由基的能力在逐漸下降。

圖3 不同酵母發(fā)酵過程中DPPH自由基清除率的變化Fig.3 Changes of the IC50of DPPH free radical scavenging rate during the fermentation process with different yeasts

2.3.2 對羥基自由基的清除作用

由圖4可知，發(fā)酵結(jié)束后，不同樣品羥自由基清除能力強弱順序依次為：酵母R2（8.84%）＞酵母RC212（9.03%）＞酵母DV10（9.07%）＞酵母D254（9.55%）。酵母D254釀制的火龍果酒對羥自由基的清除作用顯著低于其他3種酵母（P＜0.05），而其他3種酵母之間則差異不顯著（P＞0.05）。結(jié)果表明，4種酵母發(fā)酵的火龍果酒IC50值均上升，說明在發(fā)酵過程中火龍果酒清除羥基自由基的能力逐漸下降。

圖4 不同酵母發(fā)酵過程中羥自由基清除率IC50的變化Fig.4 Changes of the IC50of hydroxyl radical scavenging rate during fermentation process with different yeasts

2.3.3 總還原能力的變化

由圖5可知，發(fā)酵結(jié)束后，不同樣品還原能力強弱順序依次為：酵母R2（28.52%）＞酵母RC212（29.58%）＞酵母D254（30.64%）＞酵母DV10（33.31%）。酵母DV10釀制的火龍果酒總還原力最弱，與其他3種酵母釀制的火龍果酒之間存在顯著差異（P＜0.05），而其他3種釀酒酵母之間則差異不顯著（P＞0.05）。結(jié)果表明，4種酵母發(fā)酵的火龍果酒的IC50值均會上升，說明在發(fā)酵過程中火龍果酒總還原能力在逐漸下降。

圖5 不同酵母發(fā)酵過程中火龍果酒總還原能力IC50的變化Fig.5 Changes of the IC50of total reducing power during fermentation process with different yeasts

2.4 甜菜苷含量的變化

由圖6可知，整個發(fā)酵過程中火龍果酒中的甜菜苷含量不斷下降。在發(fā)酵初期，隨著酒精度的不斷升高，甜菜苷由于浸漬作用而不斷溶出，致使火龍果酒中的甜菜苷含量在2 d出現(xiàn)峰值；隨著發(fā)酵的進一步進行，甜菜苷色素逐漸受到pH、光照及氧等不利因素的影響，產(chǎn)生氧化分解反應(yīng)和光分解反應(yīng)[15]，從而甜菜苷的含量逐漸下降，本結(jié)果與袁星星等[6]利用天然酵母發(fā)酵的火龍果酒所得結(jié)果一致。發(fā)酵結(jié)束后，酵母R2發(fā)酵的火龍果酒其甜菜苷的含量顯著高于其他3種酵母釀制的火龍果酒（P＜0.05），酵母RC212和酵母D254之間差異不顯著（P＞0.05），但也顯著高于DV10（P＜0.05）。

圖6 不同酵母發(fā)酵過程中甜菜苷含量的變化Fig.6 Changes of betanin contents during fermentation process with different yeasts

2.5 色澤的變化

由圖7A可知，L*值代表亮度，與樣品顏色成反比，L*值越高，樣品顏色越淺，由于發(fā)酵2～3 d甜菜苷含量達到峰值，發(fā)酵初期L*值降低，隨著發(fā)酵的進行，甜菜苷含量不斷下降，火龍果酒顏色逐漸變淺，L*值逐漸升高。酵母RC212發(fā)酵的火龍果酒L*值明顯低于其他3種酵母發(fā)酵的火龍果酒，其褪色程度最低，說明該釀酒酵母有利于火龍果酒色素的穩(wěn)定。

由圖7B可知，a*值代表紅綠色調(diào)，a*＞0代表樣品呈現(xiàn)紅色色調(diào)，隨著發(fā)酵過程中甜菜苷被不斷浸提，a*值則不斷上升，但發(fā)酵后期隨著甜菜苷浸出趨于完全并不斷被氧化，a*值逐漸趨于平緩，甚至有下降的趨勢。酵母DV10發(fā)酵的火龍果酒a*值在后期呈現(xiàn)下降趨勢，顯著低于其他3種酵母發(fā)酵的火龍果酒，說明其甜菜苷含量下降最快。

由圖7C可知，b*值代表的是黃藍色調(diào)，b*＜0代表樣品呈藍色色調(diào)，在發(fā)酵過程中b*值不斷下降。酚類物質(zhì)是產(chǎn)生樣品黃色色調(diào)的主要來源，而發(fā)酵時酚類物質(zhì)不斷氧化損失，導(dǎo)致b*值不斷降低。酵母R2與酵母DV10發(fā)酵的火龍果酒b*值明顯高于其他兩種酵母發(fā)酵的火龍果酒。

圖7 不同酵母發(fā)酵過程中L＊值(A),a＊值(B)及b＊值(C)的變化Fig.7 Changes of theL＊(A),a＊(B)andb＊(C)value during fermentation process with different yeasts

3 結(jié)論

分別對R2、D254、DV10和RC212 4種酵母發(fā)酵的火龍果酒的抗氧化物質(zhì)含量、抗氧化活性及色澤進行比較分析，結(jié)果表明，發(fā)酵過程中總酚與甜菜苷的含量均呈下降趨勢；DPPH自由基清除能力、羥自由基清除能力及總還原能力逐漸減弱；顏色參數(shù)L*值、a*值均升高，b*值降低。酵母RC212發(fā)酵的火龍果酒的多酚含量為272.511 μg/mL，高于其他三種酵母發(fā)酵的火龍果酒；酵母RC212發(fā)酵的火龍果酒的DPPH自由基清除率IC50為22.98%，顯著低于其他3種酵母發(fā)酵的火龍果酒；酵母R2發(fā)酵的火龍果酒的羥自由基清除率IC50為8.84%、總還原力IC50為28.52%，顯著低于其他3種酵母發(fā)酵的火龍果酒；酵母R2發(fā)酵的火龍果酒的甜菜苷含量為581.438 mg/L，顯著高于其他3種酵母發(fā)酵的火龍果酒；酵母RC212與酵母R2發(fā)酵的火龍果酒在抗氧化物質(zhì)含量、抗氧化活性及紅色色素穩(wěn)定性方面均優(yōu)于酵母DV10與酵母D254發(fā)酵的火龍果酒。

[1]陳曉旭，易建勇，郭小寧，等.火龍果加工技術(shù)研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2014（9）：48-53.

[2]徐慧，王秋玲，韋剛，等.火龍果的保健功效及其研究進展[J].廣西科學(xué)院學(xué)報，2010（3）：383-385.

[3]殷俊偉，龔霄，王曉芳，等.紅心火龍果果酒揮發(fā)性成分分析[J].中國釀造，2016，35（9）：159-162.

[4]廖芳，王光銀，陳來平，等.火龍果果皮色素的提取及抗氧化活性的研究[J].凱里學(xué)院學(xué)報，2013，31（6）：61-65.

[5]顏璐潔，郭紅，朱岳麟，等.紅芯火龍果酒釀酒酵母的篩選[J].食品科技，2008，33（5）：4-7.

[6]袁星星，余元善，吳繼軍，等.紅肉火龍果酒天然酵母發(fā)酵期間品質(zhì)變化研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（4）：124-130.

[7]鄒晶.火龍果色素結(jié)構(gòu)特征及其抗氧動力學(xué)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2014.

[8]高翔，王蕊.火龍果酒發(fā)酵工藝的研究[J].中國釀造，2005，24（2）：49-51.

[9]商玉薈，朱萍，鐘秋平.氨基酸添加對荔枝酒發(fā)酵動力及品質(zhì)影響[J].中國釀造，2016，35（7）：166-170.

[10]吳朝霞，王媛，張琦，等.改進的DPPH·法測定葡萄籽原花青素抗氧化能力研究[J].中國釀造，2008，27（20）：77-79.

[11]宮鳳秋，張莉，李志西，等.苦蕎醋對二苯代苦昧?；?DPPH·)自由基的清除作用研究[J].中國釀造，2006，25（12）：22-24.

[12]張偉敏，符文英，李楠，等.諾麗葉化學(xué)成分與提取物抗氧化性質(zhì)研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，2009，35（5）：543-548.

[13]OYAIZU M.Studies on products of browning reaction-antioxidative activities of products of browning reaction prepared from glucosamine[J]. Jpn J Nutr,1986,44(6):307-316.

[14]ALAM M N,BRISTI N J,RAFIQUZZAMAN M.Review onin vivo and in vitro methods evaluation of antioxidant activity[J].Saudi Pharm J,2013,21(2):143-152.

[15]趙珍珍.紅肉火龍果色素提取工藝優(yōu)化及其化學(xué)成份分析[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2012.

[16]KIRSTEN M H,FLORIAN C S,REINHOLD C.Thermal degradation of betacyanins in juices from purple pitaya[Hylocereus polyrhizus(Weber)Britton&Rose]monitored by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectometric analyses[J].Eur Food Res Tech, 2004,219(4):377-385.

[17]王宏，陳曉藝，張軍翔.賀蘭山東麓年輕紅葡萄酒的CIELab顏色空間特征[J].食品科學(xué)，2014，35（9）：20-23.

[18]王行，張海寧，馬永昆，等.藍莓酒發(fā)酵過程中酚類物質(zhì)動態(tài)變化及其抗氧化活性研究[J].現(xiàn)代食品科技，2015，31（1）：90-95.

Changes of antioxidant activity and color of pitaya wine fermented by different yeasts

WU Rina1,ZHONG Qiuping1,LI Wen2*(1.College of Food Science and Technology,Hainan University,Haikou 570228,China; 2.Scientific Research Office,Hainan University,Haikou 570228,China)

The change of total phenols,betanin,antioxidant activity and color during pitaya wines fermentation by four kinds of yeasts were researched. In the process of fermentation,the total phenols and betanin contents in the pitaya wine showed a decreasing trend.L*value anda*value increased, b*value decreased.The polyphenols content in pitaya wines fermented by yeast RC212 was the highest of 272.5 μg/ml,the IC50of DPPH free radical scavenging rate was the lowest of 22.98%.The IC50of hydroxy free radical scavenging rate and total reducing power of pitaya wines fermented by yeast R2 were 8.84%and 28.52%,respectively,and the betanin content was the highest of 581.4 mg/L.The antioxidant substances contents,antioxidant activity and red pigment stability in pitaya wines fermented by yeast RC212 and yeast R2 were better than that in pitaya wines fermented by yeast DV10 and yeast D254.

pitaya wine;Saccharomyces cerevisiae;antioxidant activity;color

TS261.1

0254-5071（2017）01-0102-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.021

2016-07-26

海南省重點研發(fā)計劃項目（ZDYF2016092）

烏日娜（1994-），女，碩士研究生，研究方向為食品發(fā)酵。

*通訊作者：李雯（1967-），女，教授，博士，研究方向農(nóng)產(chǎn)品貯運與保鮮。