全 文 :现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2014, Vol.30, No.5
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山竹酒发酵过程中活性成分变化及成品香气分析
于立梅 1,刘俊梅 2,冯卫华 1,白卫东 1
(1.仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州 510225)
(2.吉林农业大学食品科学与工程学院,吉林长春 130118)
摘要:为了探讨山竹果酒发酵过程中活性物质变化和成品香气贡献,以山竹全果为原料发酵酿制山竹果酒,考察果酒(果肉和
果壳)发酵过程中活性成分含量和多酚组成变化,并对成品果酒挥发性香气成分进行了分析。结果表明:黄酮和多酚含量在主发酵期
都呈上升趋势,主发酵和后发酵 7~9 d交替时含量下降,在发酵后期果肉果酒中的黄酮含量稳定在 3.6~4.0 μg/mL之间,多酚含量稳
定在 30.03 μg/mL左右。总糖含量在整个发酵过程中呈现下降趋势。液相色谱表明两种果酒在发酵末期多酚物质组成有差异。香气成
分表明果壳果肉果酒中酯类物质/醇类物质/羧酸类物质相对含量分别为 42.32%、57.32%、0.37%,果肉果酒中酯类物质/醇类物质/羧
酸类物/相对含量分别为 30.13%、69.63%、0.17%,两种果酒有不同的香气贡献物质。
关键词:山竹果酒;活性成分;香气分析
文章篇号:1673-9078(2014)5-287-291
Changes of the Active Ingredients of Mangostana Wine during
Fermentation and Aroma Components of Finished Wine
YU Li-mei1, LIU Jun-mei2, FENG Wei-hua1, BAI Wei-dong 1
(1.College of Light Industry and Food Technology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou
510225, China) (2.College of food science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)
Abstract: In order to discuss the active ingredients of mangosteen wine during fermentation process and aroma contribution in the final
product, Garcinia Mangostana was used as raw material to produce fruit wine. The changes of active ingredients such as flavonoids,
polyphenols and polysaccharides were studied during the fermentation process, and aroma volatile components of two kinds of finished wine
(fruit wine with shell and flesh only) were also analyzed. The results showed that the content of flavonoid and polyphenol increased in the main
fermentation stage and then slowed down and remained steady in later fermentation, while the total sugar content decreased during the whole
fermentation process. The flavonoid content of the flesh wine was attained stable between 3.6 and 4.0 μg/mL, and polyphenol content was about
30.03μg/mL in the end fermentation. Liquid chromatography showed that polyphenols of two kinds of wine had significant difference in the
fermentation stage. The aroma composition analysis showed the relative content of esters, alcohols and carboxylic acids were 42.32%, 57.32%
and 0.37%, respectively, in fruit wine with shell, and 30.13%, 69.63% and 0.17% in flesh wine, respectively. Different aroma substances
contributed to the aroma of the two kinds of fruit wine.
Key words: mangostana fruit wine; active ingredients; volatile aroma analysis
山竹(Garcinia mangostana L),又称倒捻子、凤
果或莽吉柿,为藤黄科藤黄属的一种间杂交的异源多
倍体果树[1],原产于印度尼西亚和马来西亚,是一种
典型的热带水果,主要分布于泰国、越南、马来西亚、
印度尼西亚、菲律宾等东南亚国家[1~2]。我国台湾、福
建、海南、广东和云南都有种植。果肉白色透明,果
收稿日期:2013-11-13
基金项目:广东省产学研项目(2011B090400065)
作者简介:于立梅(1973-),女,博士,副教授,研究方向:农产品加工与
贮藏
通信作者:白卫东(1967-),男,博士,教授,研究方向:食品添加剂
实可食部分占29%~45%,其味偏酸,嫩滑清甜,果肉
可溶性固形物含量为16.8%。果实中碳水化台物的含
量约为14.3%~15.6%,柠檬酸含量为0.63%,还含维生
素B、多种氨基酸、蛋白质、脂肪和丰富的矿物质,
具有较高的食用价值,其磷、镁、硫元素含量特别高,
钙、锌、铜、锌、铁和锰等有益元素含量也很高,是
名副其实的绿色水果。果肉其香幽气爽,滑润而不腻
滞,可以克制榴莲、荔枝等热气,与榴莲齐名,号称
“果中皇后”[3],且果皮是目前富含最强的天然抗氧
化剂-氧杂蒽酮最多的水果,具有多种生理活性[4~5]。
果酒是利用新鲜水果为原料,在保存水果原有营
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2014.05.046
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养成分的情况下,利用自然发酵或人工添加酵母菌来
分解糖分而制造出的具有保健、营养型酒。果酒以其
独特的风味及色泽,成为新的消费时尚。目前国内对
于山竹的研究主要集中在果壳活性物质提取和抗氧
化,对山竹整果发酵酿酒的研究还未见报道。近年来
规划出台了关于重点发展水果发酵酒和水果蒸馏酒取
代一部分粮食白酒的指导思想为热带水果果酒的开发
创造了契机,因为山竹的季节性比较强,果皮经常废
弃掉,如果在它当季的时候将其做成果酒,入口时酒
的涩味夹带着淡淡的水果酸味,不仅可以实现山竹果
大规模综合加工利用,而且可以使山竹果中本身含有
黄酮类化合物和有机酸等有效药理成分和果酒自身的
营养保健价值实现有机结合,对丰富果酒种类和捍卫
人类健康,预防疾病具有十分重要现实意义。
1 材料与方法
1.1 材料
山竹果:采自海南山竹种植园,选取无机械损伤、
无病虫侵染等个体,选择大小、果色均匀、成熟度基
本一致的山竹果实作为试验材料;酿酒活性干酵母:
安琪葡萄酒专用酵母;果胶酶(食品级)、白砂糖(食
品级)、偏重亚硫酸钾、柠檬酸、酚酞、乙醇、浓硫酸、
氢氧化钠、甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)等。
1.2 仪器
DU-730 型紫外可见分光光度计,日本岛津分析
仪器厂;恒温水浴锅,广东环凯微生物科技有限公司;
电热恒温培养箱,上海索谱仪器有限公司;HY-Z 型
调速振荡器,常州国华电器有限公司;Agilent1100
Series 型的高效液相色谱,美国 Agilent 公司;
HP6890/5975 气相色谱-质谱仪,美国 Agilent 公司;
检测器:UV254 nm×0.1 AUFS;标样均为 Sigma 公司
色谱纯。
1.3 实验方法
1.3.1 工艺流程
果壳果肉果酒:山竹→浸泡清洗、去壳→去核→榨汁→果
汁澄清→果汁过滤备用→粉碎果壳→加入果壳→成分调整→主
发酵→分离酒脚→后发酵→分离酒脚→陈酿→成品酒
果肉果酒:山竹→浸泡清洗、去壳→去核→榨汁→果汁澄
清→果汁过滤→成分调整→主发酵→分离酒脚→后发酵→分离
酒脚→陈酿→成品酒
1.3.2 黄酮的含量测定
采用硝酸铝-亚硝酸钠比色法[6]。
1.3.3 总糖的测定
采用苯酚-硫酸法[7]。
1.3.4 总酚的测定
采用福林-肖卡法[8]。
1.3.5 多酚HPLC分析条件
色谱柱:C18 反相色谱柱(150 mm×4.6 mm,Φ5
μm);流动相:A 泵为 1%(体积分数)的乙酸水溶液,
B 泵为 1%(体积分数)的乙酸乙腈溶液;柱温:30 ℃;
流速:1.0 mL/min;进样量:10 μL;检测器:紫外检
测器波长:280 nm。B 泵洗脱梯度为:起始浓度为 10%;
15 min 时增加到 18%;35 min 时增加到 25%;45 min
时增加到 35%;再次浓度平衡 15 min;60 min 时增加
到 50%;65 min 时增加到 65%;75 min 时增加到 95%;
随后流速回落到初始浓度,并且在此浓度平衡分离柱
10 min 后进样,外标法定量,酚含量用 10-2 mg/g FW
表示。
1.3.6 香气成分的测定[9~10]
顶空固相微萃取提取条件:将 100 um PDMS 萃
取头插入 GC/MS 进样口,于 280 ℃老化 1 h,在萃取
前取果酒 6 mL 放于 15 mL 密封顶空样品瓶中,将萃
取头通过瓶盖的橡胶垫插入到顶空瓶中,推出纤维头,
于 50 ℃下顶空萃取 30 min,随后抽回纤维头,从顶
空瓶上拔出萃取头,再将萃取头迅速插入 GC-M 汽化
室,于 280 ℃解析 3 min,同时启动仪器采集数据。
GC-MS 测定条件:HP-5MS 色谱柱(19091S-413,
30 m×0.25 mm,0.25 μm)。色谱条件:柱流量 0.8
mL/min,进样口温度 250 ℃,分流比 20:1,柱温 35 ℃
保持 5 min,再以 3 ℃/min 升至 100 ℃,再以 4 ℃/min
升至 230 ℃,保留 5 min。质谱条件:接口温度 250 ℃,
全扫描,扫描区域 14~500 u;电离方式 EI,电离电压
70 eV,温度 230 ℃;质量分析器:四极杆,温度 150 ℃。
1.3.7 数据统计与分析
每个试验均重复三次,结果表示为平均值±标准
偏差,通过 MSD ChemStation D.03.00.611 化学工作站
数据处理系统,检索 Nist2005 谱图库,对匹配度大于
80%的予以确认,按面积归一化法进行定量分析,计
算出各成分的相对百分含量。
2 结果分析
2.1 两种果酒发酵过程中黄酮含量的变化
果酒发酵过程中黄酮含量的变化如图 1 所示,由
图 1 可知,在主发酵阶段(1~7 d)黄酮含量增加较快,
果肉果酒黄酮含量从 5.96 μg/mL 增长至 7.83 μg/mL,
果壳果肉果酒黄酮含量从 5.75 μg/mL 增长至 9.19
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μg/mL,发酵 7 d 后,进入后发酵阶段,果壳果肉果酒
黄酮含量稍有下降,果肉果酒下降趋势明显,9 d 后下
降平缓,因为随着发酵的进行,发酵液中酒精含量不
断增加,黄酮的溶解量增加。带壳果酒与果肉果酒黄
酮含量不同,是因为山竹果壳中含有大量的黄酮化合
物,当酒精含量增加时,黄酮的提取量变大,以致带
壳果酒中的黄酮含量较果肉果酒的多。而且果壳中还
含有抑菌性物质,在一定程度上抑制了酵母菌的活性,
使得带壳果酒发酵比较缓慢,也就是说酒精度上升得
比较慢,以致果壳果肉果酒中的黄酮含量变化持续上
升。其次根据黄酮物质化学特性,易溶于有机醇溶剂,
随着有机醇浓度的提高,黄酮从果酒发酵液中溶出率
越高。
图1 两种果酒发酵过程中黄酮含量的变化
Fig.1 The changes of the flavonoids content of the two kinds of
fruit wine during the fermentation process
2.2 果酒发酵过程中多酚含量的动态变化
图2 两种果酒发酵过程中多酚含量的动态变化
Fig.2 The changes of the phenolic content of the two kinds of
fruit wine during the fermentation process
果酒发酵过程中多酚含量的动态变化如图 2 所
示,如图 2 可知,在发酵 1~5 d 期间,果肉果酒中多
酚含量从 27.53 μg/mL 增长至 39.30 μg/mL,果壳果肉
果酒多酚含量 31.67 μg/mL 增长至 39.59 μg/mL,在主
发酵末期(7 d)果肉果酒的多酚含量降为 30.03
μg/mL,比 5 d 发酵结束的时候降低了 0.24%,果壳果
肉果酒的多酚含量变为 35.32 μg/mL,比前 5 d 的时候
降低了 0.11%,发酵初始多酚含量的变化趋势是增加
速度加快,之后速度变慢且略微下降,这是因为随着
酒脚被过滤除去,酒液中充入一部分氧气,果酒利用
多酚物质发生褐变,使多酚含量降低。果壳果肉果酒
中的多酚含量比果肉果酒中的多,因为在山竹果壳中
含有一部分多酚物质以及某些抑菌活性物质,随着发
酵的进行,酒精含量在缓慢增加时,多酚的提取量变
大,但是果壳果肉果酒中由于酵母菌被抑制生长,酒
精的增长率比在果肉果酒中的慢,多酚物质也可以持
续增长得多一些。
2.3 两种果酒主发酵末期多酚组成的变化
图3 混合多酚标准色谱图
Fig.3 The HPLC map of standard phenolic compounds
图4 果肉果酒发酵末期多酚色谱图
Fig.4 The HPLC of phenolic compounds of the fruit wine after
main fermentation
酚类物质是果实生长代谢过程中的次生产物,它
对植物的生长发育和调节、果蔬产品的褐变有一定的
影响。多酚类物质主要以酯化态、游离态和结合态的
形式存在于植物体内,酚类物质直接参与果酒的褐变
过程,随着贮藏期的延长,酚类物质的存在形态和种
类也发生了变化。两种果酒主发酵末期多酚组成的变
化如图 4~5 所示,由图 4~5 可知,两种发酵果酒有一
些相同的多酚,阿魏酸、绿原酸和丁香酸,在纯果肉
果酒中阿魏酸含量最高为 0.18 mg/g、丁香酸为
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9.2410-2 mg/g,还有 4 个未知多酚物质。果壳果肉果
酒中多酚组成发生了较大变化,除了果肉中原有的阿
魏酸和丁香酸,又多出了香豆酸、咖啡酸、儿茶素和
其它 5 种未知多酚物质,果壳果肉果酒中儿茶素、香
豆酸、咖啡酸和阿魏酸的含量分别为 0.17 mg/g、
5.1210-2 mg/g FW、8.7010-2 mg/g FW 和 8.9010-2
mg/g。表明山竹果壳中富含多酚类物质,两种果酒发
酵过程中多酚组成的变化可能是由于山竹果壳富含多
酚化合物,果壳果酒在发酵过程中由于多酚氧化酶作
用多酚组成发生变化。
图5 附加果壳果肉果酒发酵末期多酚色谱图
Fig.5 The HPLC of phenolic compounds of the flesh and shell
wine after main fermentation
2.4 两种果酒发酵过程中糖含量的动态变化
图6 两种果酒前发酵过程中糖含量的动态变化
Fig.6 The dynamic changes of the polysaccharides content of the
two kinds of wine during the fermentation
两种果酒发酵过程中多糖含量的动态变化如图 6
所示,由图 6 可知,在发酵过程中,多糖含量则呈现
下降趋势,最终趋于不变的规律。这可能是随着发酵
的进行,酵母的繁殖量增大,呼吸旺盛,处于生长的
对数期,糖是微生物生长代谢的营养物质,大量的还
原糖通过酵母菌的代谢作用生成酒精,使总糖含量下
降。发酵结束时,果肉果酒的多糖含量降为 37.43
μg/mL,而果壳果肉果酒中多糖含量降为 47.65
μg/mL。果壳果肉果酒跟果肉果酒的多糖含量的变化
趋势大体一样,因为在果壳中多糖含量不多,对发酵
酒的多糖含量变化影响不大。
2.5 两种山竹果酒发酵末期香气成分的分析
果酒香气有来自浆果的果香、发酵过程中由酵母、
乳酸菌等微生物产生的发酵香和陈酿香,陈酿香气主
要由果酒中的酸、醇等物质产生复合或氧化还原作用
而产生,果酒中的香气成分是构成果酒质量的主要因
素之一,图 7~8 为不同处理方式的果酒 GC-MS 总离
子图。
图7 果壳果肉果酒的香气成分GC/MS 总离子图
Fig.7 GC/MS total ion current chromatogram of aroma
component of the flesh and shell wine
图8 果肉果酒的香气成分GC/MS 总离子图
Fig.8 GC-MS total ion current chromatogram of aroma
components of the flesh wine
影响果酒口感的主要是多元醇和酯类成分,果酒
中的醇类主要是乙醇、甲醇、高级醇及多元醇。果酒
香气的主要组成成分为高级醇和乙酸乙酯。从表 1 可
以看出:果壳果肉果酒中经鉴定测得 19 种挥发性香气
成分,其中酯类物质 10 种,醇类物质 8 种,羧酸类物
质 1 种,相对含量分别为 42.32%、57.32%、0.37%,
果肉果酒中经鉴定测得 21 种挥发性香气成分,其中酯
类物质 15 种,醇类物质 5 种,羧酸类物质 1 种,相对
含量分别为 30.13%、69.63%、0.17%。发酵果酒在发
酵过程中,酵母菌不但将碳水化合物分解生成两种主
要的最终产物乙醇和二氧化碳,还可生成一定数量的
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其他香气物质。
两种果酒中醇类物质乙醇变化差异显著,可能是
山竹果壳中有些酚类物质起到了抑菌作用,延缓了乙
醇的生成。有些酯类物质含量升高,丁酸乙酯、乙酸
异戊酯和癸酸乙酯升高了一倍左右,辛酸乙酯从 12.66
升高到 19.40%,因为辛酸乙酯具有令人愉快的花果香
气(酒-杏子香型),香气稳定,能持久的保持其香气
味道。是山竹果壳果肉果酒特有的。果肉果酒中一些
芳香醇对山竹酒香气的形成也有很大作用,其中苯乙
醇含量相对较高,且其香味独特,是构成山竹酒基本
香气的主要组分之一。这些醇酯类物质为在山竹果酒
中香气的形成提供很大的贡献。
2.6 两种山竹果酒香气成分的变化
表1 山竹果酒香气成分的GC-MS分析结果
Table 1 GC-MS analysis of a roma components in fruit wines
序号 保留时间/min 香气化合物名称
果肉果
酒/%
果壳果肉
果酒/%
1 1.54 乙醇 50.55 37.99
2 1.96 丙醇 - 0.30
3 2.29 乙酸乙酯 5.15 5.86
4 2.51 异丁醇 0.96 0.76
5 4.39 3-甲基-1-丁醇 14.61 15.25
6 4.45 2-甲基-1-丁醇 - 2.40
7 5.89 丁酸乙酯 0.16 0.32
8 6.45 乳酸乙酯 0.25 -
9 7.3 2-甲基丁酸乙酯 0.05 -
10 7.48 异戊酸乙酯 0.09 -
11 8.24 乙酸异戊酯 1.03 2.40
12 12.19 正己酸乙酯 2.60 3.77
13 12.68 乙酸己酯 0.15 -
14 15.54 芳樟醇 - 0.06
15 16.5 苯乙醇 3.39 3.39
16 18.04 丁二酸二乙酯 4.54 0.41
17 18.25 辛酸乙酯 12.66 19.40
18 18.55 辛酸 0.17 0.37
19 18.61 2-(4-甲基-3-环己烯基)-2-丙醇 0.07 -
20 18.62 松油醇 - 0.19
21 19.95 苯乙酸苯乙酯 0.05 -
22 20.32 乙酸苯乙酯 0.19 0.22
23 23.65 癸酸乙酯 3.12 6.42
24 28.5 月桂酸乙酯 - 0.05
25 31.7 丁位十二内酯 0.08 0.44
3 结论
果酒的发酵是一个复杂的过程,发酵过程中两种
果酒活性成分变化趋势相似,但含量变化有显著差异。
随着发酵时间的增加,果肉果酒黄酮含量从 5.96
μg/mL 增长至 7.83 μg/mL,果壳果肉果酒黄酮含量从
5.75 μg/mL 增长至 9.19 μg/mL,发酵 7 d 后,果壳果
肉果酒黄酮含量稍有下降,果肉果酒下降趋势明显,9
d 后下降平缓。在发酵 1~5 d 期间,果肉果酒中多酚
含量从 27.53 μg/mL 增长至 39.30 g/mL,果壳果肉果
酒多酚含量 31.67 μg/mL 增长至 39.59 μg/mL,在主发
酵末期(7 d)果肉果酒的多酚含量降为 30.03 μg/mL,
比 5d 发酵结束的时候降低了 0.24%,果壳果肉果酒的
多酚含量变为 35.32 μg/mL,比前 5 d 的时候降低了
0.11%。香气成分分析表明,果壳果肉果酒中 19 种挥
发性香气成分,其中酯类物质 10 种,醇类物质 8 种,
羧酸类物质 1 种,相对含量分别为 42.32%,57.32%,
0.37%,果肉果酒中经鉴定测得 21种挥发性香气成分,
其中酯类物质 15 种,醇类物质 5 种,羧酸类物质 1
种,相对含量分别为 30.13%、69.63%、0.17%。果肉
果酒和果壳果肉果酒香气成分有些差异,果肉果酒比
果壳果肉果酒多了乳酸乙酯,2-甲基丁酸乙酯,异戊
酸乙酯,苯乙酸苯乙酯等酯类物质。
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