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我國荔枝類果酒的研究現狀

2017-02-03 03:39馬胤鵬張曉丹秦丹曾璐
農產品加工 2017年7期
關鍵詞:褐變果酒荔枝

馬胤鵬,張曉丹,秦丹,曾璐

我國荔枝類果酒的研究現狀

馬胤鵬1,張曉丹1,秦丹1,*曾璐2

(1.湖南農業大學食品科學技術學院,湖南長沙410128;
2.湖南農業大學湖南省作物種質創新與資源利用重點實驗室,湖南長沙410128)

綜述我國荔枝酒的生產、加工及利用現狀,簡要介紹荔枝酒的營養價值與市場前景,對荔枝酒的發酵工藝、香味物質成分、防褐變技術進行詳細闡述,并總結荔枝酒產業發展的制約因素及未來發展的趨勢,以期為荔枝酒的研究提供參考。

荔枝;果酒;研究現狀

荔枝是我國南方地區四大果品之一,栽培面積和產量較大,而且由于良種選育及科學種植的普及,荔枝的產量正在逐年增長。荔枝具有益氣補血、理氣、散結、止痛的功效,對血液循環、產溫機能有特殊的促進作用。但是,荔枝多以鮮果的方式銷售,由于產品結構的單一性,滯銷的問題非常嚴重,所以對荔枝鮮果的新型加工方式亟待探索。近年來,出現了以荔枝酒為代表的一系列荔枝加工產品。目前,國內外對荔枝酒的發酵工藝、香氣成分等方面的研究取得了一定進展,但是荔枝酒受到生產條件及酵母的制約,一直未能將其實現產業化、市場化。

1 荔枝目前的生產利用情況

1.1 荔枝生產現狀

根據國家荔枝龍眼產業技術體系的數據,2013—2015年我國荔枝產量分別約為180×104,230×104,220×104t。2014—2015年小幅減產是受海南、粵西等地的臺風影響,而其他地區的產量都略有增長,荔枝的生產面積也基本穩定在3.7×104hm2左右[1]。其中,廣東的產量最大,2014年其種植面積達到1.8×104hm2,產量124×104t,比2013年增長了20×104t[2]。由于產量的增加,荔枝的地頭價和批發價總體呈降低趨勢,超過28%,但是高等級的荔枝品種價格略有上升。

1.2 荔枝加工利用現狀

我國荔枝幾乎97%是以鮮果的形式銷售,每年僅有4.5×104t荔枝用于加工,其中2/3用于罐頭加工,荔枝干、荔枝酒及荔枝汁僅占1/3。但隨著生活水平的提高,現代人逐漸開始追求低糖低熱的飲食方式,荔枝罐頭這種高糖食品會漸漸失去市場。因此需要深入研究荔枝加工特性,解決荔枝加工中的主要問題,增加荔枝產業的多樣性。1998年,我國就已經開始荔枝發酵釀酒技術、工藝和設備的研究。近幾年來,我國許多大型酒廠已經具備加工10×104t荔枝鮮果的能力,但是由于人們對于果酒的認知不夠深入,需求量有限,每年只轉化0.82×104t荔枝鮮果,是酒廠加工能力的8.2%[3]。

1.3 荔枝酒的營養價值

荔枝果酒具有味道可口、酒香濃郁和營養豐富的特點。荔枝中含有VC 35.4 mg/100 g,是蘋果中VC含量的8倍,具有美容養顏、抗氧化的功效[4];荔枝中礦物質含量也極其豐富,一些微量元素和常量元素在加工中被保留下來,它們對人體正常的生長發育具有重要作用[5]。果酒具有獨特的果香味,酒精度低、口感溫和,隨著人們對養生保健的逐漸重視,果酒將逐漸成為酒類消費的主流。

2 荔枝酒的發酵工藝參數研究

2.1 原料處理

荔枝經清洗、去皮、去核、榨汁、過濾即可進行下一步工序。牛蕾等人[6]研究不同品種的荔枝釀酒適性,結果表明在試驗的9種荔枝(仙婆果、糯米糍、妃子笑等)中,綜合可食率、可溶性固形物、酶解性質等加工因素比較,認為“妃子笑”“淮枝”“糯米糍”的加工品質優良,適合釀造荔枝酒。

2.2 調整成分

由于荔枝汁的含糖量為12%~18%,無法達到酵母菌生長繁殖的最適含糖量(20%~25%)[4],所以通常要對其進行濃縮或加入白砂糖,以補充碳源。氮源多采用外加谷氨酸的形式,張斌等人[7]研究氨基酸對荔枝酒風味的影響發現,添加100 mg/L谷氨酸的荔枝酒與其他樣品相比果香較濃郁,刺激性氣味明顯減弱[7],而pH值應調至微酸性(3.5~4.0),SO2含量為荔枝汁的6%[8]。

氨基酸作為氮源,對荔枝酒的發酵有重要作用。調整氮源時,一般在果汁中加入的是谷氨酸,它是生物合成轉氨反應中最常見的氮源供體,經過轉氨作用或銨離子氫化,能將氮元素轉化為氨而利于細胞的吸收[9]。商玉薈等人[10]發現,特定濃度和種類的氨基酸可以提高發酵速率,增加荔枝酒中的有利成分,降低了無用或有害物質的量。Jie Qing等人[11]利用添加磷酸氫二銨來增加氨基酸的產量,加入磷酸氫二銨雖在發酵前期氨基酸含量減少,但屬于酵母正常生理活動的吸收,而在后期氨基酸含量明顯增加。但是氨基酸脫羧會形成生物胺,這類物質含量過高(大于8 mg/L)會引起頭疼、低血壓、水腫、心悸等不適癥狀。而加入磷酸氫二銨的發酵酒中生物胺含量為3.9~5.0mg/L,所以有一定的安全性。

2.3 發酵

王天陸[12]研究荔枝果酒釀造過程中的果膠酶用量、二氧化硫用量、發酵溫度、含糖量和酵母菌接種量對發酵的影響。結果表明,在單因素條件的影響下,果膠酶用量80 mg/L,二氧化硫用量50~100mg/L,發酵溫度22℃,含糖量22%,酵母菌接種量6%分別為最適條件。

楊佑慧等人[13]對荔枝酒發酵研究表明,荔枝酒發酵的較為理想溫度為20℃。若溫度過高,酵母衰老加快,發酵停止得早,影響風味;溫度過低,發酵得太慢,容易滋生有害菌株,產生有毒有害物質。

吳繼軍等人[14]對荔枝酒生產工藝的研究認為,發酵前加入6%的白砂糖比較適合,最適溫度20℃。并且對常用護色劑偏重亞硫酸鉀進行了研究,發現其褐變度隨濃度的增加而增加,造成反效果,不建議使用。

Malgqrzata Lasik[15]采用乳酸菌二次發酵的方法,(MLF)來補償由發酵溫度過低導致發酵液酸度過高的缺點。MLF還可以很好地增強風味,但它會產生氨基甲酸酯等副產物,并且該方法存在高特異性,所以應用受到限制。

2.4 陳釀和澄清

荔枝酒要求在密封低溫的條件下陳釀,在低溫5~10℃下進行陳釀80 d左右,可使酒液的風味得到大幅度改善,形成典型的荔枝香氣。

王麗敏等人[3]對陳釀后果酒的澄清劑(明膠、皂土、聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、殼聚糖)選擇進行了相關研究。結果表明,皂土是較好的澄清劑,價格便宜且吸附效果較好;而價格較貴的殼聚糖對果酒營養成分幾乎沒有影響,并且還增強了貯藏性能。

羅威等人[16]對蛋清、硅藻土、殼聚糖的澄清作用進行了比較,發現硅藻土的澄清效果好、經濟實惠。其最適澄清條件為添加量0.4%,溫度30℃,澄清時間0.5 h。

3 荔枝酒的香氣成分

荔枝酒中含有多種香氣成分,可分為酒香和果香。其中,酒香主要有醇類物質和酯類物質;而果香主要有萜烯類化合物和酸類物質等。荔枝酒的香氣成分是評價荔枝酒好壞的一個重要指標,并且氨基酸是一些香氣物質的前體物,增加氨基酸含量可以增強荔枝酒的風味。王貞強等人[17]利用GS-MS法測出了荔枝酒中的67種化合物,其中按官能團分類得到了20種醇、13種酯、10種烷烴、9種酸、3種胺、2種酮、2種醛、2種烯、2種酚、2種苯的衍生物、1種雜環化合物和1種脲。這些香味物質的相互協調,才能使荔枝酒形成人們所喜愛的風味。

3.1 醇類物質

酵母菌發酵的主要產物是乙醇,賦予了酒的普遍風味。而酒中還含有一些高級醇類混合物(如異丁醇、正丙醇等)合稱為雜醇油,由埃希利機制和合成代謝機制生成。雜醇油溶解性不高,一般以油的形式存在于酒中[18],是形成酒香味的重要香氣物質,可由氨基酸骨架直接轉氨基生成,隨氨基酸的含量增加而增加,但是應控制其含量,如果超過限定的范圍對人體健康不利[19]。雜醇油在國標檢測中增加了對正丙醇的數值要求,可見雜醇油對果酒品質的影響[20]。果酒中還存在甲醇,會對人體有毒害作用,容易造成酒精中毒。一般在發酵過程中控制溫度、pH值和果膠酶含量,可將其控制在一個較低的濃度內[21]。

3.2 酯類物質

酯類物質是著名的芳香類物質。氨基酸骨架是酯類合成的前體物質,對酯類的合成有促進作用,增添了荔枝酒的香味。荔枝發酵產生的醇類物質也會與荔枝本身的有機酸結合,生成酯。這些酯類物質主要是丁二酸單乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯等,在香氣物質中所占比例最高的是丁二酸單乙酯[22]。

3.3 萜烯類化合物

此類化合物占香氣總成分的25%左右,比醇類物質所占比例更大。萜烯類化合物在荔枝酒中以α-芹子烯為主。這些萜烯類化合物是植物體中天然存在的,但是其穩定性較差,在工藝過程中很容易被破壞,故荔枝酒缺乏這種香味。Jutaporn Swangkeaw等人研究出β-葡糖苷酶對于酒中萜烯類物質的產生有促進作用,其中Hanseniaspora sp.BC9產生的β-葡糖苷酶具有很高的耐糖性,而Pichia anomala MDD24產生的β-葡糖苷酶對酒精的耐受性很強。故在發酵的前期可加入耐糖性的菌株,而在發酵后期加入耐酒精的菌株可增加β-葡糖苷酶的含量。

3.4 酸類物質

荔枝酒中的酸類物質有調節風味、消炎、抗突變、抗癌等作用。荔枝酒中的主要酸類香氣物質是乙酸,不同質量濃度的乙酸對酵母生長、合成代謝的影響不同,應將其含量控制在0.2~0.7 g/L的質量濃度范圍。含量過高會抑制酵母生長,延長發酵周期,控制在這一范圍內既能增強香味的復雜性,還可以消除因乙酸濃度過高而產生的不良影響。而其他的酸類物質,如蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、丙酮酸等,都有著不同的遷移規律。蘋果酸只來源于發酵過程;酒石酸則是一部分來源于荔枝本身,一部分來源于發酵過程;琥珀酸的含量則是隨著發酵的進行而逐漸減少。

4 防褐變工藝的研究

褐變有兩大類,一種是酶促褐變,另一種是非酶褐變。非酶褐變又包括了美拉德反應和焦糖化反應。褐變對荔枝酒的生產極其不利:一是褐色物質影響了荔枝酒的外觀和口感;二是大量的羰氨反應,降低了荔枝酒中的營養價值。

4.1 發生褐變的原因

非酶褐變的發生是由于荔枝酒中含有的鄰羥基酚結構,氧化生成鄰醌,進而生成褐色物質,在貯藏期間受到溫度、光照等一系列影響就會發生反應。而在荔枝酒中發生更多的是酶促褐變,荔枝酒中的酚類物質,在有氧條件下,與多酚氧化酶(PPO)作用,形成醌類物質,醌類物質又會迅速聚合為褐色物質,從而引起褐變。

4.2 防止褐變的方法

4.2.1 非酶褐變

(1)溫度。溫度升高,非酶褐變的反應速率逐漸增快。經研究表明,荔枝酒在4℃左右時幾乎不發生非酶褐變,而在常溫下(20℃)雖然發生了褐變,但是其褐變值只上升了0.01,褐變程度很低。所以將溫度控制在20℃左右,可節約成本。

(2)還原糖的含量。還原糖是非酶褐變的反應物,含量越多,褐變就越嚴重。所以要在發酵時控制發酵條件,盡量提高糖的轉化率,降低還原糖的含量。

(3)含氧量。非酶褐變必須在有氧條件下才能發生反應,所以酒中的含氧量太高會促進非酶褐變。當氧氣含量為0時,此時非酶褐變幾乎不發生;而當含氧量提高到了25%左右,酶促褐變發生的較為明顯。在生產中,多采用惰性氣體保護的方法,防止果酒與氧氣接觸。同時利用葡萄糖氧化酶除去氧氣,使酒中含氧量降至很低,從而防止褐變的發生。4.2.2酶促褐變

(1)底物。荔枝酒中含有的酚類物質是酶促褐變重要的底物。在發酵前先將荔枝汁進行過氧化處理,使酚類物質氧化生成褐色物質,再通過澄清處理除去這些物質,如此就能最大限度地降低底物濃度,防止酶促褐變的發生。

(2)PPO酶。PPO反應的最適條件與普通的酶相似,其最適溫度為35~50℃,最適pH值為8。PPO不耐熱,在80℃下溫浴60 min,80%的PPO會失去活性。所以可在榨汁前進行熱燙處理,使PPO酶大量失活,這樣就可以減少酶促褐變的發生。但是熱燙會損失揮發性的有機酸等物質,所以生產上多采用加入抑制劑的方法來抑制酶活性。常用的抑制劑有植酸、氯化鈉、草酸等物質,它們可使PPO完全失活,但是表現出對濃度的依賴性。目前,我國對復合抑制劑的研究也取得了一定進展。將0.006 mol/L植酸,0.050 mol/L氯化鈉和0.030 mol/L草酸混合,其褐變抑制率達到了90%以上。

4.2.3 褐色物質的去除

對于已經發生了褐變的荔枝酒并不是不可食用的,可以利用超濾和吸附結合的方法除去褐變物質。其原理是利用樹脂的多孔結構對褐色物質進行物理吸附,再用超濾的方法除去樹脂即可得到澄清的荔枝酒。由于樹脂顯化學惰性,不會與荔枝酒中的物質發生反應,從而不會影響其風味和口感。當然,褐變已經發生,說明其營養成分不如未發生褐變的荔枝酒多,品質也差一些[23]。

5 產業化發展的制約因素

荔枝酒具有較高的營養價值,而且荔枝酒的風味也非常好,但是荔枝酒卻遲遲未能實現大規模工業化生產,進入人們的日常飲食中。這是由于荔枝酒的生產條件極為苛刻,并且無專用酵母。

5.1 生產條件

荔枝不耐貯藏,這也是荔枝鮮果很難走出國門的原因。在荔枝酒的生產中,從原料的儲存開始就需要很嚴格的環境條件,最關鍵的地方在于控制發酵和貯藏條件,來防止荔枝酒的褐變及變酸。目前,保存荔枝的方法主要是泡沫箱加冰法、氣調貯藏保鮮法、化學藥劑保存法、低溫儲藏保存法、速凍保存法等。我國荔枝的貯藏方法多處在試驗階段,貯藏能力不足,使得荔枝酒的生產不連續,有季節性[24]。而鄧開野等人[25]對荔枝酒貯藏條件進行的研究中表明,用不銹鋼材質在低溫下灌裝荔枝酒,其香氣成分與原酒成分相近,可長時間保存。

5.2 酵母

目前,未能找到發酵荔枝酒的專用酵母,現在荔枝酒的發酵依賴發酵葡萄酒的酵母。這就會引起酵母發酵不完全的情況,對酒的風味有很大的影響?,F在,異常漢遜酵母Y4適用于低醇荔枝酒的釀造;劉國明等人篩選出的Lavin EC1118酵母對禾荔品種的發酵效果最好;張斌等人[26]的研究發現,高糖發酵時R2酵母更有利于脂類物質和乙醇的生成,使香氣更加濃郁,而對于專用酵母菌株的發現還亟待解決。

6 結語

目前,國內對荔枝酒的發酵工藝、香氣成分和防褐變技術方面都進行了大量研究,取得了一定的成果,但荔枝酒仍然只占酒廠產值的一小部分。然而,隨著人們保健意識和生活水平的逐漸提高,荔枝酒這類低度果酒以其營養價值高的優勢,具有廣闊的發展前景。所以,對于荔枝酒的研究還需更進一步,使荔枝酒早日實現大規模生產,成為主流產品。

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Research Status of LycheeWine in China

MA Yinpeng1,ZHANG Xiaodan1,QIN Dan1,*ZENG Lu2
(1.College of Food Science and Technology,Hu'nan Agricultural University,Changsha,Hu'nan 410128,China;2.Hu'nan Provincial Key Laboratory for Germplasm Innovation and Utilization of Crop,Hu'nan Agricultural University,Changsha,Hu'nan 410128,China)

Lychee wine's nutritional value,current situation of processing and utilization are reviewed and elaborated lychee wine from market prospect,fermentation process,aroma components,anti-browning technology,etc.As a reference point for lycheewine,the paper also summarizes restricting factors andmarketing trends in the future.

lychee;fruitwine;research status

TS262.7

A

10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2017.04.021

1671-9646(2017)04a-0065-04

2017-03-13

湖南農業大學青年科學基金(12QN11)。

馬胤鵬(1996—),男,在讀本科,研究方向為食品科學與工程。

*通訊作者:曾璐(1983—),女,博士,助理研究員,研究方向為微生物學。

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