功能性水果飲料發(fā)酵工藝及抗氧化活性研究

趙謀明， 董紅竹， 林戀竹

(1.華南理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640;2.廣東省食品綠色加工與營養(yǎng)調(diào)控工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 511458;3.北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心， 北京 100048)

功能性水果飲料發(fā)酵工藝及抗氧化活性研究

趙謀明1,2,3， 董紅竹1,2， 林戀竹1,2

(1.華南理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640;2.廣東省食品綠色加工與營養(yǎng)調(diào)控工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 511458;3.北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心， 北京 100048)

以糙米和糯米為原料，通過添加酒曲、酵母發(fā)酵得到米酒，在此基礎(chǔ)上添加混合水果(青蘋果、番石榴、臍橙、芒果)和醋酸菌發(fā)酵得到一款具有強(qiáng)抗氧化活性、適合多類人群飲用的水果發(fā)酵飲料。研究結(jié)果表明，水果飲料的最佳發(fā)酵工藝為：糙米與糯米比例1∶1；酒曲添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.80%，糖化溫度30 ℃，糖化時(shí)間3 d；酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.06%，發(fā)酵溫度28 ℃，發(fā)酵時(shí)間7 d；水果與糙米糯米酒比例2∶1，醋酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.30%，發(fā)酵溫度33 ℃，發(fā)酵時(shí)間4 d。水果發(fā)酵飲料的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.62%，酒精度為4.41%，可滴定酸度為3.00%，pH值為3.49，總酚質(zhì)量濃度為1 420.14 mg/L，DPPH自由基清除能力為10.14 mmol/L，氧自由基吸收能力為16.65 mmol/L。

水果發(fā)酵飲料； 發(fā)酵工藝； 總酚； 抗氧化活性

隨著人們健康意識(shí)的加強(qiáng)，飲料市場隨之變化，開始向碳酸飲料、含乳飲料、果蔬汁飲料、果酒飲料、果醋飲料、茶飲料等多元發(fā)展[1]，發(fā)酵飲料也越來越受到人們的喜愛。發(fā)酵飲料的營養(yǎng)健康性體現(xiàn)在其發(fā)酵過程中益生菌的加入或功能性成分(如小分子肽、抗氧化活性物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等)的變化上。除了傳統(tǒng)的酸奶和發(fā)酵乳之外，谷物或大豆發(fā)酵食品和果蔬汁發(fā)酵飲料同樣占據(jù)重要的市場份額[2]。

自由基是指含有未成對(duì)電子的分子、原子或基團(tuán)[3]，人體在正常的新陳代謝中會(huì)產(chǎn)生自由基，外界環(huán)境(如食物霉變、環(huán)境污染、物理輻射等)也會(huì)導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生[4]。通常情況下，人體內(nèi)的自由基處于產(chǎn)生和清除的動(dòng)態(tài)平衡中，但當(dāng)體內(nèi)自由基產(chǎn)生過多或清除受到限制時(shí)，就會(huì)造成人體多種疾病的發(fā)生[5]，如炎癥[6]、衰老[7]、阿爾茨海默癥[8]等。而有效降低自由基對(duì)人體健康損傷的有效方法就是膳食營養(yǎng)，谷物、蔬菜、水果中的多酚和維生素等物質(zhì)具有顯著的生理活性，對(duì)人體健康有積極的促進(jìn)作用[5]。水果發(fā)酵飲料不僅可以滿足人們對(duì)食品風(fēng)味的追求，它還含有豐富的維生素C、多酚類物質(zhì)[9-10]，有益于人體健康[11-12]。

本文以糙米、糯米、青蘋果、番石榴、臍橙、芒果為原料，采用多菌種發(fā)酵，制備一種酸甜可口、帶水果香味，且酒精度低、富含多酚類化合物，具有強(qiáng)抗氧化活性的水果發(fā)酵飲料，力圖為功能性食品的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供理論和方法的指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

青蘋果、番石榴、臍橙、芒果、糯米，均購于廣州市南沙區(qū)天匯百貨超市；糙米購于福建省浦城縣官路神農(nóng)薏米專業(yè)合作社；酒曲、酵母菌購于安琪酵母股份有限公司；醋酸菌購于山東省北方發(fā)酵研究所濟(jì)寧玉園生物科技有限公司；6-羥基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、熒光素鈉、偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AAPH)，購于美國Sigma公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器

UV- 754型分光光度計(jì)，上海分析儀器總廠；CR22N型高速冷凍離心機(jī)，日本日立公司；組織破碎機(jī)，深圳市彩陽貿(mào)易有限公司；數(shù)顯pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1功能性水果飲料的發(fā)酵工藝流程

水果發(fā)酵飲料是以糙米和糯米為原料，添加酒曲糖化酵母發(fā)酵得到米酒，作為酒基，添加水果和醋酸菌發(fā)酵而成的一種低酒精度(<6%)型飲料。

1.3.1.1 米酒的發(fā)酵工藝[13-14]

將同一批糙米和糯米各200 g，清洗干凈后浸泡至手指可以捏碎(一般在20 ℃的室溫條件下，糙米浸泡24 h，糙米浸泡16 h)。將浸泡后的糙米、糯米洗去米漿后，按1∶1的加水量加去離子水蒸煮30 min。蒸煮后進(jìn)行淋水，涼至酒曲發(fā)酵溫度。將降溫后的糙米、糯米按比例混合，添加酒曲，拌勻并打窩，30 ℃條件下進(jìn)行糖化，糖化結(jié)束后添加活化后的酵母，28 ℃條件下發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后200目濾布過濾，得到米酒。

1.3.1.2 水果發(fā)酵飲料的發(fā)酵工藝[14-15]

稱取青蘋果、番石榴、臍橙和芒果共1 000 g，清洗干凈后瀝干水分，切丁，按2∶2∶4∶2的比例組織粉碎打漿榨汁，按比例加入到上述糙米糯米酒酒基中，添加醋酸菌，33 ℃條件下發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后200目濾布過濾，取濾液，6 000 r/min離心15 min，取濾液，得到水果發(fā)酵飲料。

1.3.2發(fā)酵條件對(duì)米酒品質(zhì)的影響

1.3.2.1 米比例對(duì)米酒品質(zhì)的影響

按照1.3.1.1發(fā)酵工藝，考察糙米與糯米比例(7∶1，4∶1，1∶1，1∶4，1∶7)對(duì)米酒品質(zhì)的影響。

1.3.2.2 酒曲添加量對(duì)米酒品質(zhì)的影響

按照1.3.1.1發(fā)酵工藝，考察酒曲添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.20%，0.80%，1.60%)對(duì)米酒品質(zhì)的影響。

1.3.2.3 酵母添加量對(duì)米酒品質(zhì)的影響

按照1.3.1.1發(fā)酵工藝，考察酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.02%，0.06%，0.10%，0.14%)對(duì)米酒品質(zhì)的影響。

1.3.3發(fā)酵條件對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

1.3.3.1水果與米酒比例對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

按照1.3.1.2發(fā)酵工藝，考察水果與米酒的比例(4∶1，2∶1，1∶1，1∶2)對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響。

1.3.3.2醋酸菌發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

按照1.3.1.2發(fā)酵工藝，考察醋酸菌發(fā)酵時(shí)間(3，4，5 d)對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響。

1.3.3.3 醋酸菌添加量對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

按照1.3.1.2發(fā)酵工藝，考察醋酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.10%，0.30%，0.50%)對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響。

1.3.4混合果汁的制備

稱取同一批水果400 g(青蘋果：番石榴：臍橙：芒果為2∶2∶4∶2)切丁，迅速使用組織破碎機(jī)打漿榨汁，取汁液在95 ℃條件下滅酶20 s，200目濾布過濾后抽濾，取濾液，4 ℃冷藏備用。

1.3.5果酒的發(fā)酵工藝

稱取同一批水果1 000 g，其中青蘋果：番石榴：臍橙：芒果的比例為2∶2∶4∶2，經(jīng)過清洗后切成小丁，組織破碎打漿，添加0.10%酵母，28 ℃發(fā)酵7 d。發(fā)酵結(jié)束后取樣，200目濾布過濾后，6 000 r/min離心15 min，取濾液4 ℃冷藏備用。

1.3.6果醋的發(fā)酵工藝

稱取同一批水果1 000 g，其中青蘋果：番石榴：臍橙：芒果的比例為2∶2∶4∶2，經(jīng)過清洗后切成小丁，組織破碎打漿，添加0.10%酵母，28 ℃發(fā)酵7 d，200目濾布過濾后添加9%糖漿及0.30%醋酸菌，33 ℃通氧條件下發(fā)酵4 d。發(fā)酵結(jié)束后取樣，200目濾布過濾后，6 000 r/min離心15 min，取濾液4 ℃冷藏備用。

1.4 總糖的測(cè)定方法

采用苯酚- 硫酸法測(cè)定樣品溶液中的總糖含量[16]。吸取樣品溶液1.00 mL，加入6%苯酚溶液0.50 mL，振蕩搖勻，快速加入2.50 mL濃硫酸，振蕩搖勻，室溫放置30 min，490 nm處測(cè)定其吸光度值。以蒸餾水代替樣品溶液測(cè)定其吸光度值作為空白對(duì)照。配制100 μg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將樣品溶液吸光度值代入葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品溶液中總糖含量。

1.5 酒精度的測(cè)定方法

采用附溫比重瓶法測(cè)定樣品溶液的酒精度[17](見式(1))。用蒸餾水將附溫比重瓶(整套)清洗干凈，再用無水乙醇清洗，烘干至恒重，計(jì)為G1(室溫)。將蒸餾水煮沸30 min，放入裝滿冰的泡沫箱中冷卻20～30 min。將冷卻好的水注滿比重瓶，用濾紙將溢出側(cè)管之水吸去，蓋上小罩，擦干，20 ℃稱重(整套和水之共重)G3。樣品蒸餾液和整套瓶之共重計(jì)為G2。

(1)

查表酒精水溶液密度與酒精度對(duì)照表(20 ℃)，計(jì)算樣品溶液的酒精度。

1.6 可滴定酸度的測(cè)定方法

采用酸堿滴定法測(cè)定樣品溶液中的可滴定酸度[18](見式(2))。吸取樣品溶液1 mL，用除去二氧化碳的蒸餾水定容至100 mL，搖勻，加入4～5滴酚酞指示劑，搖勻，用標(biāo)定后的氫氧化鈉溶液滴定至溶液變?yōu)榉奂t色，保持30 s不褪色，記錄消耗氫氧化鈉溶液的體積(V1)。以蒸餾水代替樣品溶液作為空白，記錄其消耗的氫氧化鈉溶液的體積(V0)。

可滴定酸度(以蘋果酸計(jì))：

可滴定酸度=c(NaOH)×(V1-V0)×

0.067×100%。

(2)

1.7 pH值的測(cè)定方法

采用pH計(jì)測(cè)定樣品溶液的pH值。

1.8 總酚的測(cè)定方法

樣品溶液總酚含量的測(cè)定方法選擇福林酚法[19](見式(3))。量取樣品溶液200 μL于15 mL具塞刻度試管中，添加蒸餾水至6 mL，搖勻，加入福林酚試劑0.5 mL，搖勻，在1～8 min內(nèi)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%碳酸鈉溶液1.5 mL，加蒸餾水至10 mL，搖勻后40 ℃水浴2 h，立即冷卻至室溫，在760 nm處測(cè)定吸光度值。制作沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品溶液中的總酚含量，同時(shí)計(jì)算樣品總酚溶出率。

(3)

式(3)中：c(總酚)為樣品溶液中的總酚質(zhì)量濃度，mg/L；V為樣品溶液體積，L；m為水果質(zhì)量，g。

1.9 DPPH自由基清除能力的測(cè)定方法

量取2 mL樣品溶液于具塞試管中，加入0.2 mmol DPPH自由基溶液2 mL，搖勻，在室溫條件下避光反應(yīng)30 min，測(cè)定517 nm處的吸光度值(A樣品)。用2 mL無水乙醇代替樣品溶液，測(cè)定其吸光度值作為對(duì)照(A對(duì)照)。用2 mL無水乙醇代替0.2 mmol DPPH自由基溶液，測(cè)定其吸光度值作為空白(A空白)。DPPH自由基清除率見式(4)。

(4)

繪制Trolox標(biāo)準(zhǔn)曲線，以Trolox當(dāng)量計(jì)算樣品溶液中的DPPH自由基清除能力[20]。

(5)

式(5)中：c1為樣品溶液中的DPPH自由基清除能力值，mmol/L；V為樣品溶液體積，L；m為水果質(zhì)量，g。

1.10 氧自由基吸收能力的測(cè)定方法

配制pH值7.475 mmol的磷酸鹽緩沖溶液。用75 mmol磷酸鹽緩沖液配制39.9 μmol熒光素鈉儲(chǔ)備液，4 ℃避光冷藏保存。實(shí)驗(yàn)時(shí)，用75 mmol磷酸鹽緩沖液稀釋39.9 μmol熒光素鈉儲(chǔ)備液至0.159 μmol，作為熒光素鈉使用液。用75 mmol磷酸鹽緩沖液配制38.25 mmol AAPH溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。測(cè)定時(shí)，吸取25 μL樣品溶液(或75 mmol磷酸鹽緩沖溶液作為空白對(duì)照)及75 μL熒光素鈉使用液于96孔板中，在37 ℃下保溫10 min，加入38.25 mmol AAPH溶液100 μL啟動(dòng)反應(yīng)。以37 ℃溫度下，激發(fā)波長485 nm，發(fā)射波長530 nm，開始計(jì)時(shí)反應(yīng)并讀數(shù)(f0)，每分鐘讀一次數(shù)(f0，f1…f120)，讀121次數(shù)(共計(jì)反應(yīng)120 min)，將每次讀數(shù)數(shù)值連成曲線。反應(yīng)體系的終體積為200 μL。每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)復(fù)孔。AUC表示曲線下的面積見式(6)、式(7)。

AUC=0.5×(f0+fn)+(f1+f2+…+fn-1)，

(6)

NetAUC=AUC樣品-AUC空白。

(7)

制作Trolox標(biāo)準(zhǔn)曲線，以Trolox當(dāng)量計(jì)算樣品溶液的氧自由基吸收能力(oxygen free radicals of absorptive capacity，ORAC)[21]。

(8)

式(8)中：c2為樣品溶液中的氧自由基吸收能力值，mmol/L；V為樣品溶液體積，L；m為水果質(zhì)量，g。

1.11 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)一式三份，使用IBM SPSS Statistics V21.0軟件的ANOVA分析方法中的Duncan進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性分析，數(shù)值采用均值±SD表示，顯著性水平p<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 米比例對(duì)米酒品質(zhì)的影響分析

隨著糙米含量逐漸減小，糯米含量逐漸增大，米酒中的總糖含量逐漸降低(見表1)。當(dāng)糙米與糯米添加質(zhì)量比為7∶1時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為6.10%；在糙米與糯米添加質(zhì)量比為1∶4時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為0.75%，隨著糯米所占比例增大，總糖下降趨勢(shì)穩(wěn)定。酒精度隨著糙米與糯米添加量比例變化逐漸升高，當(dāng)糙米與糯米添加質(zhì)量比為1∶1時(shí)升高趨勢(shì)逐漸穩(wěn)定，比例為1∶4時(shí)達(dá)到最高為15.29%?？傻味ㄋ犭S著糙米與糯米添加質(zhì)量比變化先降低后穩(wěn)定，pH值逐漸升高，但整個(gè)過程中變化趨勢(shì)不大。隨著糙米與糯米添加比例的變化，米酒的DPPH自由基清除率逐漸下降。當(dāng)糙米與糯米添加質(zhì)量比為7∶1時(shí)，DPPH自由基清除率最高為0.45 mmol/L，在糙米與糯米添加質(zhì)量比為1∶7時(shí)最低為0.19 mmol/L。因?yàn)椴诿自诎l(fā)酵過程中具有出酒量少，發(fā)酵周期長的特性，故選擇糙米與糯米比例為1∶1。

表1 米比例對(duì)米酒品質(zhì)的影響

a,b,c,d表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

2.2 酒曲添加量對(duì)米酒品質(zhì)的影響分析

隨著酒曲添加量的增大，總糖含量先降低后穩(wěn)定，酒精度先升高后穩(wěn)定(見表2)。當(dāng)酒曲添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.80%時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.76%；繼續(xù)增大酒曲添加量，總糖含量下降趨勢(shì)穩(wěn)定，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.60%時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為0.69%，酒精度最高為15.36%。當(dāng)酒曲添加量較少時(shí)，酒醪中的根霉菌含量也較少，糖化過程較慢，酒精度較低；隨著酒曲添加量增大時(shí)，酒醪中的根霉菌含量增多，糖化過程變快，營養(yǎng)成分豐富，酵母生長旺盛，從而總糖含量下降，酒精度升高。在整個(gè)過程中，當(dāng)酒曲添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.80%時(shí)，可滴定酸度最高為0.45%，pH值最低為3.85，但是變化趨勢(shì)不明顯。故酒曲添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇0.80%。

表2 酒曲添加量對(duì)米酒品質(zhì)的影響

a,b,c表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

2.3 酵母添加量對(duì)米酒品質(zhì)的影響分析

隨著酵母添加量的增加，總糖含量先下降后略有升高，酒精度先升高后降低(見表3)。當(dāng)酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%，酒精度為16.23%。當(dāng)酵母添加量比較少時(shí)，米醪中酵母菌含量少，發(fā)酵過程慢，總糖消耗較慢，酒精度低。酵母添加量的高低直接影響糙米糯米酒的發(fā)酵速度，當(dāng)酵母添加量增加時(shí)，米醪中的酵母菌含量增多，發(fā)酵過程加快，總糖消耗快，酒精度升高。但當(dāng)酵母添加量繼續(xù)增加時(shí)，米醪中酵母菌含量過高，從而導(dǎo)致總糖迅速消耗，酒精度偏低。當(dāng)酵母添加量逐漸增多時(shí)，可滴定酸度先升高后略有降低，pH值逐漸降低，當(dāng)酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%時(shí)，可滴定酸度最高為0.51%；當(dāng)酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.14%時(shí)，pH值最低為3.84，在整個(gè)過程中數(shù)值變化范圍不大。故酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇0.06%。

表3 酵母添加量對(duì)米酒品質(zhì)的影響

a,b,c,d表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

2.4水果與米酒比例對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響分析

隨著水果添加量減少、米酒添加量增多，總糖含量逐漸降低，酒精度逐漸升高，可滴定酸度逐漸降低，pH值逐漸升高(見表4)。當(dāng)水果與米酒比例為4∶1時(shí)，水果發(fā)酵飲料中的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為7.91%，酒精度最低為4.25%，可滴定酸度最高為2.69%，pH值為3.58；當(dāng)水果與米酒比例為1∶2時(shí)，水果發(fā)酵飲料中的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為2.58%，酒精度最高為9.48%，可滴定酸度最低為1.04%，pH值為3.74。

表4 水果與米酒比例對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

a,b,c表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

隨著水果添加量減少、米酒添加量增多，總酚含量先升高后降低，如圖1。當(dāng)水果與米酒比例為2∶1時(shí)，總酚質(zhì)量濃度最高為1 317.31 mg/L，總酚溶出率逐漸升高；當(dāng)水果與米酒比例為1∶2時(shí)，總酚溶出率最高為2 886.83 mg/kg。隨著水果添加量減少，米酒添加量增多，當(dāng)水果與米酒比例為2∶1時(shí)，DPPH自由基清除能力最高為9.94 mmol/L，DPPH自由基清除劑溶出率逐漸升高；當(dāng)水果與米酒比例為1∶2時(shí)，DPPH自由基清除劑溶出率最高為16.25 mmol/kg。隨著水果添加量減少，米酒添加量增多，當(dāng)水果與米酒比例為2∶1時(shí)，氧自由基吸收能力最高為13.15 mmol/L；當(dāng)水果與米酒比例為1∶2時(shí)，氧自由基吸收劑溶出率最高為28.34 mmol/kg。較高濃度的乙醇有利于總酚、DPPH自由基清除劑和氧自由基清除劑的溶出，從而使得總酚溶出率、DPPH自由基清除劑溶出率和氧自由基吸收劑溶出率升高。故水果與米酒的比例選擇2∶1。

圖1 水果與米酒比例對(duì)水果發(fā)酵飲料抗氧化活性的影響Fig.1 Effect of ratio of fruit and rice on antioxidant activities of fruit fermented beverage

2.5醋酸菌發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響分析

隨著醋酸菌發(fā)酵時(shí)間的延長，總糖含量先下降后略有升高，酒精度也逐漸下降，見表5。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為4 d時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為4.37%，酒精度為5.22%。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為5 d時(shí)，酒精度最低為4.99%?？傻味ㄋ岫仍诎l(fā)酵時(shí)間的變化過程中逐漸升高，pH值逐漸降低。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，醋酸菌生長旺盛，消耗溶液中的營養(yǎng)物質(zhì)，酒精度下降，可滴定酸度升高。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為4 d時(shí)，酒精度<6%，可滴定酸度為2.63%，pH值為3.59。故醋酸菌發(fā)酵時(shí)間選擇4 d。

表5 醋酸菌發(fā)酵時(shí)間對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

Tab.5 Effect of acetate bacteria fermentation time on quality of fruit fermented beverage

指標(biāo)3d4d5d總糖/%575±003b437±007a445±014a酒精度/%740±006b522±006a499±012a可滴定酸度/%199±001a263±001b268±002cpH370±001b359±001a357±001a

a,b,c表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

2.6醋酸菌添加量對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響分析

隨著醋酸菌添加量的增加，總糖含量逐漸下降，酒精度先下降后升高(見表6)，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50%時(shí)，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為4.37%；當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%時(shí)，酒精度最低為4.41%?？傻味ㄋ岫仍诖姿峋砑恿康淖兓^程中先升高后降低，pH值先降低后略有升高，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%時(shí)，可滴定酸度最高為3.00%，pH值最低為3.49。當(dāng)添加量較少時(shí)，溶液中的醋酸菌較少，發(fā)酵速度慢，發(fā)酵不充分，可滴定酸度較低。但當(dāng)添加量過多時(shí)，溶液中營養(yǎng)物質(zhì)過多消耗在醋酸菌菌體細(xì)胞生長繁殖上，從而導(dǎo)致可滴定酸度也較低[22]。故醋酸菌添加量選擇0.30%。

表6 醋酸菌添加量對(duì)水果發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響

a,b,c表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

2.74種產(chǎn)品總糖含量、酒精度、可滴定酸度、pH值對(duì)比分析

4種產(chǎn)品總糖含量、酒精度、可滴定酸度、pH值對(duì)比見表7。從表7中可以看出，果汁的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)到10.44%，果醋次之，果酒的總糖含量最低，具有顯著性差異(p<0.05)；果酒的酒精度最高，達(dá)到8.50%，果醋次之，果汁的酒精度最低，具有顯著性差異(p<0.05)；水果發(fā)酵飲料的可滴定酸度最高，達(dá)到3.00%，果醋次之，果汁的可滴定酸度最低，具有顯著性差異(p<0.05)；果酒的pH值最高，達(dá)到4.01，果汁次之，水果發(fā)酵飲料的pH值最低，具有顯著性差異(p<0.05)。果酒是水果中的糖分經(jīng)酵母發(fā)酵轉(zhuǎn)化為酒精，故總糖含量降低，酒精度升高。水果發(fā)酵飲料是以米酒為酒基，添加水果及醋酸菌后發(fā)酵得到的產(chǎn)品，故可滴定酸升高，pH值降低。果醋是果酒發(fā)酵后添加醋酸菌發(fā)酵得到的產(chǎn)品，故可滴定酸也較高，pH值降低。果汁是鮮果直接經(jīng)過組織破碎打漿離心后得到的未經(jīng)發(fā)酵的產(chǎn)品，所以其總糖含量最高，不含酒精。

表7 4種產(chǎn)品總糖含量、酒精度、可滴定酸度、pH值對(duì)比

a,b,c,d表示不同樣品之間相比具有顯著性差異(p<0.05)。

2.8 4種產(chǎn)品總酚含量對(duì)比分析

圖2是4種產(chǎn)品總酚含量和原料總酚溶出率的對(duì)比圖。從圖2可以看出，果汁的總酚質(zhì)量濃度最高，達(dá)到2 853.26 mg/L，抗氧化活性最強(qiáng)，果酒次之，水果發(fā)酵飲料最弱，具有顯著性差異(p<0.05)。水果發(fā)酵飲料中總酚含量比果汁、果酒和果醋中的總酚含量低，主要原因是在功能性水果飲料的發(fā)酵工藝中水果的添加量要低于果汁、果酒和果醋，因此其抗氧化活性要弱于果汁、果酒和果醋。但對(duì)于原料水果來說，水果發(fā)酵飲料的總酚溶出率最高，達(dá)到2 130.22 mg/kg，抗氧化活性最強(qiáng)，對(duì)原料中抗氧化物質(zhì)利用率最高，約是果酒和果醋的2倍，充分體現(xiàn)了在該水果發(fā)酵飲料的工藝流程下，水果總酚溶出率顯著提高。

圖2 4種產(chǎn)品總酚含量和總酚溶出率Fig.2 Total phenol contents and total phenol extraction rates of 4 kinds of products

2.9 4種產(chǎn)品DPPH自由基清除能力對(duì)比分析

圖3是4種產(chǎn)品DPPH自由基清除能力和原料DPPH自由基清除劑溶出率的對(duì)比圖。從圖3可以看出，果酒的DPPH自由基清除能力最強(qiáng)，達(dá)到20.82 mmol/L，抗氧化活性最強(qiáng)，果醋次之，果汁最弱，具有顯著性差異(p<0.05)。水果發(fā)酵飲料的DPPH自由基清除率低于果酒和果醋，主要是因?yàn)樵诠δ苄运嬃系陌l(fā)酵工藝中水果添加量要低于果酒和果醋，因此其抗氧化活性比果酒和果醋弱。但對(duì)于原料水果來說，水果發(fā)酵飲料的原料DPPH自由基清除劑溶出率最高，達(dá)到15.21 mmol/kg，抗氧化活性物質(zhì)溶出率最高，對(duì)原料中抗氧化物質(zhì)的利用率最高，約是果酒和果醋利用率的1.5倍。因此，在該水果發(fā)酵飲料的工藝流程下，水果DPPH自由基清除劑溶出率顯著提高。

圖3 4種產(chǎn)品DPPH值和DPPH自由基清除劑溶出率Fig.3 DPPH values and DPPH free radical scavenger extraction rates of 4 kinds of products

2.10 4種產(chǎn)品氧自由基吸收能力對(duì)比分析

圖4是4種產(chǎn)品氧自由基吸收能力和原料氧自由基吸收劑溶出率的對(duì)比圖。從圖4可以看出，果酒的氧自由基吸收能力最強(qiáng)，達(dá)到26.26 mmol/L，抗氧化活性最強(qiáng)，果醋次之，果汁最弱，具有顯著性差異(p<0.05)。但對(duì)于原料水果來說，水果發(fā)酵飲料的原料氧自由基吸收劑溶出率最高，達(dá)到24.97 mmol/kg，抗氧化活性物質(zhì)溶出率最高，對(duì)于原料中抗氧化物質(zhì)的利用率最高，約是果酒和果醋利用率的2倍。即在該水果發(fā)酵飲料的工藝流程下，水果氧自由基吸收劑溶出率顯著提高。

圖4 4種產(chǎn)品ORAC值和氧自由基吸收劑溶出率Fig.4 ORAC values and oxygen free radical scavenger extraction rates of 4 kinds of products

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，功能性水果飲料的最佳發(fā)酵工藝為：糙米與糯米比例為1∶1，酒曲添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，糖化溫度為30 ℃，糖化時(shí)間為3 d；酵母添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%，發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為7 d；水果與糙米糯米酒比例為2∶1，醋酸菌添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，發(fā)酵溫度為33 ℃，發(fā)酵時(shí)間為4 d。通過對(duì)比不同處理方式得到的5種產(chǎn)品的總糖、酒精度、可滴定酸度、pH值和抗氧化活性(總酚含量、DPPH自由基清除能力和氧自由基吸收能力)可以看出，水果發(fā)酵飲料的糖酸適宜、酒精度比較低，適合多類人群飲用。同時(shí)，雖然水果發(fā)酵飲料的總酚含量比較低，但其總酚溶出率最高，達(dá)到2 130.22 mg/kg；DPPH自由基清除能力較弱，但原料DPPH自由基清除劑溶出率最高，達(dá)到15.21 mmol/kg；氧自由基吸收能力較弱，但原料氧自由基吸收劑溶出率最高，達(dá)到24.97 mmol/kg。即在該水果發(fā)酵飲料的生產(chǎn)方法下，總酚溶出率、DPPH自由基清除劑溶出率和氧自由基吸收劑溶出率均顯著性提高，可以獲得更多的具有抗氧化活性的混合水果發(fā)酵飲料。水果發(fā)酵飲料不僅保留了水果的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)，還具有米酒獨(dú)特的風(fēng)味，適合多類人群食用，具有廣闊的市場前景。

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(責(zé)任編輯：檀彩蓮)

PreparationofFruitFermentedBeveragewithStrongAntioxidantActivities

ZHAO Mouming1,2,3， DONG Hongzhu1,2， LIN Lianzhu1,2

(1.SchoolofFoodScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China; 2.GuangdongFoodGreenProcessingandNutritionRegulationTechnologiesResearchCentre,Guangzhou511458,China; 3.BeijingAdvancedInnovationCenterforFoodNutritionandHumanHealth,BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing100048,China)

In the present study, rice wine was obtained in terms of mixed fermentation of brown rice and glutinous rice by distiller’s yeast and yeast. Then, the fermented fruit beverage with pleasant flavor and strong antioxidant activities was obtained by adding mixed fruits (green apple, guava, navel orange, and mango) and acetic acid bacteria. The optimum fermentation conditions were obtained. The ratio of brown rice and glutinous rice was 1∶1 by adding 0.80% distiller’s yeast at 30 ℃ for 3 d, and then the mixture was treated with 0.06% yeast at 28 ℃ for 7 d. After that, the mixed fruits were added into rice wine at the ratio of 2∶1, which were fermented by adding 0.30% acetic acid bacteria at 33 ℃ for 4 d. The total sugar, alcohol content, titratable acidity, and pH value of the fermented fruit beverage were 4.62%, 4.41%, 3.00%, and 3.49, respectively. The high total phenol content (1 420.14 mg/L) of the fermented fruit beverage exhibited strong DPPH radical scavenging capacity (10.14 mmol/L) and oxygen free radicals of absorptive capacity (16.65 mmol/L).

fermented fruit beverage; fermentation process; total phenol content; antioxidant activities

(主持人：江正強(qiáng)教授)

10.3969/j.issn.2095-6002.2017.04.004

2095-6002(2017)04-0024-09

趙謀明， 董紅竹， 林戀竹. 功能性水果飲料發(fā)酵工藝及抗氧化活性研究[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2017,35(4):24-32. ZHAO Mouming，DONG Hongzhu，LIN Lianzhu. Preparation of fruit fermented beverage with strong antioxidant activities[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017,35(4):24-32.

2017-04-15

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31501424)。

趙謀明，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事蛋白質(zhì)化學(xué)與工程、食品生物技術(shù)等方面的研究。

TS255.4； TS261.4

： A

專題研究專欄

編者按：益生菌等有益微生物是某些食品不可或缺的加工單元，不僅在食品加工中產(chǎn)生特殊的風(fēng)味，更是提升了一些食品的營養(yǎng)價(jià)值和功能。本期欄目特邀專家撰寫了兩篇論文，其一探討了功能性水果飲料發(fā)酵工藝及抗氧化活性研究，通過發(fā)酵工藝得到了一種具有抗氧化功能的水果發(fā)酵飲料；另一篇論文則著重于益生乳酸菌的生理特性研究及其在發(fā)酵果蔬飲料中的應(yīng)用，得到了能適應(yīng)人體胃腸環(huán)境且可用于復(fù)合果蔬汁快速發(fā)酵的菌株。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作將為有益微生物發(fā)酵在食品中的應(yīng)用提供更多思路。