超高壓處理對沙棘酒催陳效果的影響

于佳琦，許曉旭，郭子楠，滕 飛，雙 全，夏亞男*

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

沙棘（Hippophae rhamnoidesLinn.）又名醋柳、酸刺，屬于胡頹子科沙棘屬[1]，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)。沙棘的年產(chǎn)量為80萬t左右，但由于沙棘口味偏酸，使用量僅有10萬t，使得沙棘市場空缺，產(chǎn)品利用率低，進而造成了沙棘資源的極大浪費。沙棘酒是以沙棘為原料，經(jīng)過發(fā)酵生產(chǎn)的一種新型果酒，保留了沙棘的強抗氧化性，但酒香不足。酒的催陳老化能明顯提升酒的風(fēng)味口感。水果酒發(fā)酵和陳化香味需要一段時間的陳釀才能體現(xiàn)出來。剛剛發(fā)酵完成的沙棘酒質(zhì)地粗糙，很難聞，酒香不是很協(xié)調(diào)。酒的催陳過程涉及物理、化學(xué)和生物化學(xué)變化[2]。陳釀可以減少所需時間強化酒的典型特征[3]，使酒的香氣更加濃郁復(fù)雜[4]。

超高壓（ultra-high pressure，UHP）是將液體及氣體加熱到100 MPa以上的技術(shù)，在超高壓的作用下，食品中的各種營養(yǎng)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、酶、多糖、核酸等相對較大的分子）活性有所改變。它的作用一般是殺滅細(xì)菌、對食品進行加工、使酶活性降低或者消失[5]，可以使食品的保質(zhì)期延長，改良風(fēng)味，而且不會促使食品的營養(yǎng)物質(zhì)流失[6]。目前，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在果蔬汁[7]、兔肉[8]、水產(chǎn)[9]、乳制品[10]等領(lǐng)域。作為一種新的酒催陳技術(shù)，超高壓處理額外增加了極性分子的親和力，不僅增加了酒精和水分子之間的聯(lián)系，還可能在其他的極性分子之間產(chǎn)生更廣泛、更持久的結(jié)合，一些乙醚和酸也可能參與其中。不同物質(zhì)的分子的能量增加，分子間有效碰撞速率提高，速率加速、使得不利于酒香氣的物質(zhì)逸出[11]。段旭昌等[12]研究發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的增大，酒總體向陳化趨勢變化，UHP處理過酒比未加工的新酒味道更好，但不如傳統(tǒng)的自然陳化的酒好。20 ℃、200 MPa處理2 h，被處理的酒味道最佳。超過400 MPa，被處理的酒失去了原有的風(fēng)味。

本文考察了超高壓處理對沙棘酒的催陳效果，對沙棘酒進行不同程度的超高壓處理，通過對比超高壓處理前后沙棘酒的理化指標(biāo)、抗氧化性、風(fēng)味品質(zhì)的變化，探究超高壓處理對沙棘酒的催陳效果，以期為沙棘酒的品質(zhì)優(yōu)化及沙棘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生沙棘：山西呂梁；安琪釀酒酵母：安琪酵母股份有限公司；檸檬酸氫二銨、水楊酸：天津市永大化學(xué)試劑有限公司；無水乙酸鈉、無水乙醇、三氯乙酸：天津市化學(xué)試劑三廠；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：天津風(fēng)船化學(xué)試劑有限公司；鐵氰化鉀、硫酸亞鐵、磷酸氫二鉀、三氯化鐵、H2O2、FeSO4：天津市科盟化工工貿(mào)有限公司。實驗所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SKP-01電熱恒溫培養(yǎng)箱：湖北省黃石恒豐醫(yī)療器械有限公司；HU-700CB多功能榨汁機：韓國HUROM L.S.Co.，Ltd；KDC-140HR高速冷凍離心機：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；U-5100UV/VIS紫外分光光度計：日本東京Hitachi高科技有限公司；MLtraScanXE色度儀：美國Hunterlab公司；LB32T糖度計：廣州市速為電子科技有限公司；PHS-3C型數(shù)顯酸度計：杭州雷磁分析儀器廠；AIRSENSE PEN3電子鼻：德國AIRSENCE公司；SA402B電子舌-味覺分析系統(tǒng)：日本INSENT公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 沙棘酒加工工藝流程及操作要求

沙棘→篩選→清洗→澄清→榨汁→添加果膠酶→調(diào)酸→調(diào)糖→接種酵母→發(fā)酵→沙棘酒

篩選：去掉破損，霉變漿果。

添加果膠酶：按照1 g/L添加果膠酶，靜置3 h。

調(diào)酸：用pH試劑確定酸度，添加NaHCO3粉末至pH為3.7。

調(diào)糖：用手持糖度計測定其含糖量，添加白砂糖到糖含量20%。

接種酵母：安琪釀酒酵母0.2%，加入酵母所需的2%的含糖水，37 ℃加入水浴鍋活化30 min。

發(fā)酵：將發(fā)酵液置于恒溫培養(yǎng)箱中在28 ℃條件下恒溫發(fā)酵一定時間，得到沙棘酒成品。

1.3.2 樣品預(yù)處理

將發(fā)酵后的沙棘酒樣品放入耐高壓塑料瓶中，每瓶100 mL，密封后放入超高壓設(shè)備中，用水作為介質(zhì)，分別在100 MPa，200 MPa，300 MPa和400 MPa條件下處理，處理溫度20 ℃，保壓20 min。未經(jīng)過超高壓處理的沙棘酒作為空白對照組，測定樣品的理化性質(zhì)、抗氧化性及風(fēng)味指標(biāo)。

1.3.3 沙棘酒理化指標(biāo)的測定

pH的測定：參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測定》；

可溶性固形物的測定：參照NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定》；

色度的測定：將樣品振蕩混勻裝入色度儀下自帶的儀器中后，使用色度儀測定。

1.3.4 沙棘酒抗氧化性的測定

（1）DPPH自由基清除率的測定

參照LIU F[13]的方法，取1 mL的沙棘酒放入試管中，再加蒸餾水1 mL，然后加入2 mL 0.04 mg/mL DPPH溶液在試管中，搖晃使其變得均勻，等待20 min，在4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心20 min。然后取其上邊澄清液體在波長517 nm處測定吸光度值A(chǔ)i；再重新取沙棘酒1 mL，放入試管中，加入1 mL蒸餾水，再加入純乙醇溶液，振蕩，等待20 min，再在波長517 nm處測量吸光度值A(chǔ)j，將其中的DPPH溶液和純乙醇溶液作為空白對照吸光度值A(chǔ)0。

（2）羥自由基清除率的測定

參照徐懷德[14]的方法，取1 mL的沙棘酒放入試管中，再加蒸餾水1 mL，然后加入2 mL 6 mmol/L FeSO4溶液在試管中，再取上述沙棘酒2 mL 6 mmol/L H2O2溶液2 mL搖晃使其變得均勻，再加入6 mmol/L水楊酸溶液2 mL，等待20 min。然后取其上邊澄清液體在波長510 nm處測定吸光度值A(chǔ)i；再重新取沙棘酒1 mL，用蒸餾水代替H2O2時測得吸光度值A(chǔ)j?？瞻讓φ战M用蒸餾水代替不同體積沙棘酒，測得吸光度為A0。

（3）還原力的測定

參照OYAIZU M[15]的方法，吸取沙棘酒1 mL于試管中，再加入蒸餾水1.5 mL，0.2 mol/L磷酸緩沖液（pH6.6）2.5 mL及1%鐵氰化鉀溶液2.5 mL，50 ℃水浴20 min后急速冷卻，加入10%三氯乙酸溶液2.5 mL，于3 000 r/min離心10 min。取上清液5 mL，加蒸餾水4 mL及0.1%三氯化鐵溶液1 mL，混勻10 min后于波長700 nm處測定吸光值值。吸光度值越大，說明其還原能力越強。

1.3.5 沙棘酒風(fēng)味指標(biāo)的測定

（1）電子舌的測定：將40 mL沙棘酒加入20 mL蒸餾水，取30 mL于樣品容器中用于甜味檢測，取60 mL于樣品容器中用于其他味檢測。電子舌測定參照王玉榮等[16]的方法進行測定。

（2）電子鼻的測定：將沙棘酒稀釋10倍，取10 mL于試管中50 ℃水浴30 min，待樣品溫度為室溫后參照折米娜等的方法[17]進行電子鼻測定。參數(shù)設(shè)置：檢測時間120 s，清洗時間80 s，預(yù)進樣時間5 s，進樣流量400 mL/min，載氣流速400 mL/min。開始測定時傳感器隨時間變化開始波動，到達110 s后開始趨于平緩，取114 s、115 s、116 s處數(shù)據(jù)進行分析。每種樣平行測定2次。

表1 電子鼻傳感器敏感物質(zhì)Table 1 Sensitive substances for electronic nose sensors

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓處理對沙棘酒理化性質(zhì)的影響

2.1.1 超高壓處理對沙棘酒pH的影響

測定未經(jīng)過超高壓處理對照組及不同壓力處理后的沙棘酒pH值，結(jié)果見圖1。

圖1 超高壓處理對沙棘酒pH的影響Fig.1 Effects of ultra high pressure treatment on pH of seabuckthorn wine

由圖1可知，未經(jīng)過超高壓處理的沙棘酒pH值為3.7，此為空白對照組。隨處理壓力增大，沙棘酒pH值呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，此結(jié)果與張麗華研究結(jié)果一致[18]。在200 MPa超高壓處理時，沙棘酒pH值降至最低點為3.58，隨后pH值上升，在400 MPa超高壓處理時pH達到最高點3.76。經(jīng)顯著性分析發(fā)現(xiàn)，超高壓處理對沙棘酒的pH值作用無顯著性差異（P＞0.05）。沙棘本身有較高的有機酸含量，含糖量較少，釀造后的沙棘酒容易過酸，400 MPa處理下使得沙棘酒較未處理pH略有升高，口感更為協(xié)調(diào)。

2.1.2 超高壓處理對沙棘酒可溶性固形物的影響

在常溫進行不同壓力超高壓處理，保壓時間20 min，結(jié)果如圖2所示。

圖2 超高壓處理對沙棘酒的可溶性固形物含量影響Fig.2 Effect of ultra high pressure treatment on soluble solids contents of seabuckthorn wine

由圖2可知，在超高壓處理后，相比未處理組可溶性固形物含量均有下降且差異顯著（P＜0.05）。隨超高壓壓力增大，沙棘酒可溶性固形物呈現(xiàn)先降低后升高的變化，與pH變化趨勢相似。200 MPa壓力處理時，可溶性固形物下降到6.9%，達到最低點，之后又顯著增加（P＜0.05），當(dāng)處理壓力為400 MPa時可溶性固形物增加到7.2%，與未處理組接近。

超高壓處理使可溶性固形物下降可能是由于壓力較低時對酵母消耗糖產(chǎn)醇有著促進作用，200 MPa效果最為明顯，超過200MPa使得酵母基本滅活，糖度下降趨勢并不明顯。

2.1.3 超高壓處理對沙棘酒色度的影響

在常溫，保壓時間20 min條件下進行不同壓力超高壓處理沙棘酒測定其色度，得到樣品色度變化，結(jié)果見表2。

表2 超高壓處理對沙棘酒的色度的影響Table 2 Effects of ultra high pressure treatment on the chromaticity of seabuckthorn wine

由表2可知，L*值亮度經(jīng)過超高壓處理后明顯上升，在300 MPa壓力下達到最高，可能是由于超高壓處理壓力大，內(nèi)容物發(fā)生聚集而沉淀導(dǎo)致。與未處理組相比，200 MPa超高壓處理樣品色差變化最小，400 MPa處理的變化最大。a*值代表紅/綠色調(diào)，經(jīng)超高壓處理后，a*值均減小，表明超高壓處理的沙棘酒顏色均變紅，400 MPa時變紅程度最強。b*值代表黃/藍色調(diào)，經(jīng)超高壓處理后，b*值也均減小，表明超高壓處理的沙棘酒顏色有變黃的趨勢，也在400 MPa時變黃程度最強。通過公式計算色差ΔE，經(jīng)超高壓處理，沙棘酒均出現(xiàn)肉眼可見的變化，色差變化最大的是400 MPa處理的樣品，與原酒相比，向紅黃顏色發(fā)展，色澤更加鮮艷，變化最小的是200 MPa處理的樣品。猜測色差ΔE值大有可能是由于內(nèi)容物發(fā)生聚集而沉淀導(dǎo)致。色差ΔE變化極大，可能是由于超高壓處理造成內(nèi)容物聚集沉淀導(dǎo)致，也有可能是沙棘的殘渣造成的誤差。

2.2 超高壓處理對沙棘酒抗氧化性的影響

2.2.1 不同壓力下DPPH自由基清除能力的變化

不同壓力下沙棘酒DPPH自由基清除能力的變化見圖3。

圖3 不同超高壓下DPPH自由基清除能力的變化Fig.3 Changes in DPPH free radical scavenging capacity under different ultra high pressure

由圖3可知，沙棘酒進行超高壓處理后，超高壓組數(shù)據(jù)與未處理組差異顯著（P＜0.05）。原酒的DPPH自由基清除率為83.6%，經(jīng)超高壓處理之后DPPH自由基清除率顯著提高（P＜0.05）。當(dāng)采用100 MPa處理時，DPPH自由基清除率達到84.9%，壓力繼續(xù)增加時，DPPH自由基清除率增強趨勢更明顯（P＜0.05），達到85.5%左右，表明超高壓處理能顯著增強沙棘酒的DPPH自由基清除率，300～400 MPa效果較好。

2.2.2 不同壓力下羥自由基清除能力的變化

不同壓力下羥自由基清除能力的變化見圖4。

圖4 不同超高壓下羥自由基清除能力的變化Fig.4 Changes in hydroxyl radical scavenging capacity under different under ultra high pressure

由圖4可知，沙棘酒在進行超高壓處理后，羥自由基清除率顯著提高（P＜0.05），隨著處理壓力的升高，羥自由基清除率從97.12%上升至97.43%。而不同壓力處理時，羥自由基清除率無明顯差異，表明超高壓處理能顯著增強沙棘酒的羥自由基清除率，而處理壓力的大小對羥自由基清除率的影響不大。

2.2.3 不同壓力下還原力的變化

不同壓力下沙棘酒還原力的變化見圖5。

圖5 不同超高壓下還原力的變化Fig.5 Changes of reduction capacity under different under ultra high pressure

由圖5可知，超高壓處理對沙棘酒的還原力有一定影響。當(dāng)采用100 MPa處理時，沙棘酒還原力與原酒無明顯差異（P＞0.05）。與對照組和100 MPa處理組相比，當(dāng)處理壓力繼續(xù)增大時，還原力出現(xiàn)顯著增加（P＜0.05），表明200 MPa以上的超高壓處理能顯著提高沙棘酒的還原力。

2.3 超高壓處理對沙棘酒風(fēng)味的影響

2.3.1 超高壓處理對沙棘酒滋味的影響

圖6 超高壓處理對沙棘酒滋味的影響Fig.6 Effect of ultra high pressure treatment on the taste of seabuckthorn wine

由圖6可知，沙棘酒經(jīng)過不同壓力的超高壓處理后，苦味，澀回味出現(xiàn)明顯變化，在100 MPa、200 MPa處理下，達到豐富度最高點，澀回味相比新沙棘酒有明顯的下降，說明適度超高壓處理可以有效降低沙棘酒的澀回味。

酸味變化較低可能是由于維生素C的含量高，不易受超高壓處理的影響。沙棘原料含糖量較低，在發(fā)酵過程中酵母又分解糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，沙棘皮含苦味物質(zhì)較多，所以味道偏酸偏苦。沙棘酒未處理組由于本身含糖量較小，發(fā)酵過程消耗糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，導(dǎo)致前期補糖不足，在口味上呈現(xiàn)酸味較多，基本沒有甜味、澀味。

在200 MPa壓力下，酸味，苦味，鮮味，咸味，甜味無明顯變化，但苦味增加，澀回味減小，豐富度達到最高點。此結(jié)果與段旭昌等[19]超高壓技術(shù)處理對白酒物理特性和風(fēng)味的影響結(jié)果相似，此時苦味和澀回味均最低，400 MPa處理苦味和澀回味較低，表明超高壓處理可豐富沙棘酒滋味，消除不良風(fēng)味。

2.3.2 超高壓處理對沙棘酒氣味的影響

由圖7可知，在電子鼻檢測中，W2S傳感器響應(yīng)值最高，其次為W1W、W1S和W5S。W2S傳感器對醇類和部分芳香族化合物敏感，W1W、W1S和W5S分別對應(yīng)的是對無機硫化物和萜烯類敏感，對甲基類敏感，對氮氧化物敏感。所以醇類和部分芳香族化合物，無機硫化物和萜烯類，甲基類物質(zhì)以及氮氧化物對沙棘酒氣味構(gòu)成的貢獻較大。

圖7 超高壓處理對沙棘酒氣味的影響Fig.7 Effect of ultra high pressure treatment on the odor of seabuckthorn wine

由圖7可知，氮氧化物、醇類和部分芳香族化合物、無機硫化物和萜烯類、芳香族化合物和有機硫化物、甲基類呈味物質(zhì)在300 MPa壓力處理下含量大幅下降，在400 MPa壓力處理下超過未處理組，到達最高點。其他傳感器敏感度未有明顯變化。猜測原因是300 MPa是各個呈味物質(zhì)的臨界點，小于300 MPa壓力，呈味物質(zhì)隨著壓力升高而有所損失，超過臨界值后呈味逐漸回升超過未處理組。這與葉慶[20]的超高壓對白酒的催陳實驗結(jié)果相似。本實驗證明超高壓處理對沙棘酒氣味有影響，具有催陳效果，且400 MPa效果最為明顯。

3 結(jié)論

超高壓處理對沙棘酒pH、可溶性固形物無明顯作用，但可增強沙棘酒的色澤，與原酒相比，向紅黃顏色發(fā)展，色澤更加鮮艷。超高壓處理能顯著增強沙棘酒的抗氧化性，400 MPa下DPPH自由基清除能力達85.5%，羥自由基清除能力達97.43%，還原能力顯著增強為4.07。因此，超高壓處理可適度改善沙棘酒的品質(zhì)。綜合各項試驗結(jié)果，表明400 MPa條件下沙棘酒抗氧化性最強，風(fēng)味最佳，口感豐富度、苦味和澀回味得到改善。