荔枝酒貯藏過程中非酶褐變的因子解析

陳堅生,楊幼慧,蹇華麗,李學偉,黃麗漫

1(華南農業大學食品學院,廣東 廣 州,510642) 2(無限極(中國)有限公司,廣東 江 門,529156)

荔枝酒貯藏過程中非酶褐變的因子解析

陳堅生1,2,楊幼慧1,蹇華麗1,李學偉1,黃麗漫1

1(華南農業大學食品學院,廣東 廣 州,510642) 2(無限極(中國)有限公司,廣東 江 門,529156)

為了解荔枝果酒在貯藏過程中的非酶褐變機理,研究了在4種不同貯藏溫度條件下荔枝酒的褐變指數和各主要致褐因子的變化情況,并進行了因子間相關性及通徑分析。結果表明,褐變指數增加量與總酚降低量、還原型Vc降低量、溶氧消耗量、5-HMF增加量之間均呈現顯著或極顯著的正相關?？傸S酮、還原糖的變化量與褐變指數增加量之間均沒有顯著相關性。在35℃貯藏條件下的荔枝酒中,總酚降低量與溶氧消耗量的交互作用是決定荔枝酒貯藏過程褐變指數增加的首要因素。

荔枝酒,貯藏,非酶褐變,相關分析,通徑分析

荔枝(Litchi chinensisSonn.)為嶺南特色佳果,色澤鮮紅,肉質白嫩晶瑩,汁多味甜,富含多種營養成分,素有“果中之王”的美稱。荔枝全汁釀造果酒以其果香純正、優雅怡人、風味獨特等特點,正受到越來越多的消費者青睞。近幾年對荔枝酒的加工工藝研究雖然有了較大進展,但荔枝酒極易發生氧化褐變的問題依然突出。一旦在保質期發生褐變,就失去原有產品應有的色澤,酒體顏色逐漸加深,荔枝風味逐漸變淡,甚至出現氧化怪味,對果酒的感官品質產生嚴重影響,商品價值大大降低。目前有關果酒褐變的研究較多,但主要集中在葡萄酒和蘋果酒方面[1],對荔枝酒褐變的研究未見報道。

1921年,W right首先提出通徑系數(Path Coefficient)的分析方法,簡稱通徑分析。通徑系數能夠有效地表示相關變量間原因對結果的直接影響效應,能夠估計出原因因素對效應因素的間接效應,從而能直接比較各原因因素的相對重要性。所以建立在通徑系數概念基礎上的通徑分析,比相關和回歸分析更為精確,同時能考慮到兩兩(原因)對結果的影響,使多變數資料的同級分析更符合實際[2]。本研究是建立在荔枝汁發酵前已經進行瞬時高溫滅酶處理,確保酶促褐變反應不發生的基礎上,重點研究荔枝酒在不同溫度下的貯藏過程中,各主要致褐物質如總酚、總黃酮、5-HMF、還原糖、還原型抗壞血酸、溶解氧等因素的變化規律及其與荔枝酒褐變指數增加量(△A420)的關系,并對非酶褐變的主要因子進行通徑分析,得出各因子對褐變指數增加量的相對重要性,探討引起荔枝酒非酶褐變的主要原因。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

荔枝酒:選用廣東從化產的荔枝品種“淮枝”為原料加工釀制而得的半干型荔枝酒,乙醇體積分數為14.31%,pH值3.66,殘糖(以葡萄糖計)5.92 g/L。

1.2 試驗試劑

5-羥甲基糠醛標準品(5-HMF),美國Sigma公司。蘆丁(≥98%),上海友思生物技術公司。Foline-Phenol試劑,美國Sigma公司。2,6-二氯靛酚鈉(≥97.0%),Fluka Biochemika公司。沒食子酸(≥98%)、3,5-二硝基水楊酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸(TBA)、抗壞血酸(Vc)、檸檬酸、無水甲醇、無水乙醇、95%乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、甲醛試劑均為分析純試劑。

1.3 儀器與設備

Mettler-Toledo GB204型電子天平(瑞士梅特勒-托利多公司);DL-5型大容量離心機(上海安亭科學儀器廠);pHS-3B型pH計(上海雷磁儀器廠);LRH-250A型生化培養箱(廣東省醫療器械廠);U-1100紫外/可見分光光度計(日本H ITACHI公司);HHS-4型電熱恒溫水浴鍋(上海躍進醫療器械廠);T N2510智慧型氧氣/溶氧分析儀(臺灣T AINA泰納儀器儀表公司)。

1.4 試驗方法

將同一批次的新釀荔枝酒經過澄清處理和膜過濾后,裝瓶封口。分別放置于4℃冰箱、15℃、25℃與35℃恒溫箱中避光貯藏,分別在0 d、15 d、30 d、45 d、60 d、75 d內,定期取樣,測定荔枝酒的褐變指數A420、總酚、總黃酮、5-HMF含量、還原糖含量、還原型抗壞血酸的含量、溶氧量DO。

1.4.1 褐變指數A420的測定

采用分光光度計法:用1 cm比色皿,以蒸餾水為參比,在420 nm波長下,使用分光光度計測定其吸光度。用吸光度的大小直接表示非酶褐變的褐變度。

1.4.2 總酚的測定

參照朱寶鏞的Folin-Ciocalteu法[3]。

1.4.3 酚類相對聚合度(FD/V)的測定

參照劉偉偉的FolinDenis-香草醛法[4]。

1.4.4 總黃酮的測定

參照蘇銀法的方法[5]。

1.4.55-HMF的測定

參照Cohen等的測定方法[6]:取10 mL無水乙醇,加入 5mL樣本溶液,(4000×g)下離心10 min,取離心后的上清液 2mL,2 mL的三氯乙酸和 2mL的0.025 mol/L的硫代巴比妥酸(TBA),混合后在帶蓋子的試管中放置于(40±0.5)℃,加熱50 min后流水冷卻至25℃,然后測定443 nm的吸光度。利用標準曲線y=0.1685x-0.1417,R2=0.9998即可得到待測樣品中5-HMF的含量。

1.4.6 還原糖的測定

采用3,5-二硝基水楊酸法[7]。

1.4.7 還原型抗壞血酸的測定

采用2,6-二氯靛酚滴定法[8]。

1.4.8 溶氧量(DO值)的測定

用TN-2510智慧型氧氣分析儀在有連續的氮氣流條件下對荔枝酒進行溶解氧的含量測定,記錄溶解氧(即荔枝酒的分子氧濃度,以每升荔枝酒中含氧量mg/L來表示)。

1.5 數據分析

使用Excel 2003軟件作圖,運用SAS 9.0對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 荔枝酒在貯藏過程中非酶褐變指數A420的變化

為了解荔枝酒在貯藏過程中的褐變情況,采用褐變指數A420來表示荔枝酒的褐變程度。褐變指數A420越大,褐變程度也越高。由圖1可見,在4種貯藏溫度下,荔枝酒穩定性變化差異很大,隨著貯藏時間的延長,在4℃低溫下貯藏的荔枝酒其非酶褐變指數變化不明顯,但溫度越高,褐變程度越高。在35℃下貯藏的荔枝酒褐變指數增大速率遠遠大于15℃、25℃下的荔枝酒。該結果與濃縮果汁的貯藏中溫度和褐變指數變化關系研究所得的結論一致[9]。

圖1 褐變指數A420隨貯藏時間的變化

2.2 荔枝酒在貯藏過程中各主要致褐因子的變化

2.2.1 總酚含量的變化

從圖2可以看出,不同貯藏溫度下,總酚物質含量都隨貯藏時間的延長而減少。此現象在白葡萄酒貯藏過程的褐變研究中也有類似的規律[10-11]。在貯藏45 d后,15℃、25℃和35℃貯藏的荔枝酒內的總酚含量隨貯藏時間延長而繼續減小,而4℃下貯藏的荔枝酒總酚含量下降趨于平緩。

圖2 總酚含量隨貯藏時間的變化

2.2.2 酚類相對聚合度(FD/V)的變化

圖3 酚類相對聚合度(FD/V)隨貯藏時間的變化

從圖3可以看出,隨著時間的延長,不同溫度下荔枝酒的酚類相對聚合度都有明顯的上升。貯藏的溫度越高,相對聚合度上升越快。對酚類相對聚合度的增加量與總酚降低量(△總酚)進行相關性分析,該兩因子之間呈現極顯著的正相關(P<0.01)(見表1),表明荔枝酒中總酚的降低可能是酚類物質發生氧化聚合反應所致。

表1 相對聚合度的增加量與△總酚的相關性分析

2.2.3 總黃酮含量的變化

從圖4可以看出,4℃、15℃、25℃荔枝酒貯藏初期總黃酮的含量隨時間的延長而呈現下降趨勢,在貯藏后期則隨時間延長而升高。而35℃儲藏下的荔枝酒中的總黃酮含量隨儲藏時間延長一直趨向升高。

圖4 總黃酮含量隨貯藏時間的變化

2.2.45-HMF含量的變化

5-HMF是美拉德反應非常重要的中間產物,不僅是體系形成色素沉積的潛在條件,也是美拉德反應和非酶褐變的重要指示因子[12]。

從圖5可以看出,當貯藏溫度低于25℃時,荔枝酒中5-HMF含量隨貯藏時間的延長變化不明顯,說明低溫有利于抑制荔枝酒的美拉德反應進程;在35℃下貯藏的荔枝酒5-HMF含量隨貯藏時間的延長逐漸增多,其增長速率大于低溫(≤25℃)下的增長速率。5-HMF作為美拉德反應的中間產物,在貯藏過程中可能進一步發生了轉化。Lee等[13]也發現,

圖55-HMF含量隨貯藏時間的變化

10℃貯存的罐裝袖子汁,HMF并沒有增長,當在50℃貯藏時,則會有較高的HMF積聚。

2.2.5 還原糖含量的變化

從圖6可以看出,在4℃、15℃、25℃、35℃四種貯藏溫度下,還原糖的含量在貯藏過程中變化不明顯,不同貯藏溫度間差異也不明顯。

圖6 還原糖含量隨貯藏時間的變化

2.2.6 還原型抗壞血酸含量的變化

還原型抗壞血酸(Vc)極易氧化分解成為含雙羰基的化合物,并進一步發生氧化、聚合等反應形成有色物質,氨基酸等含氮化合物能與氧化了的Vc發生美拉德反應,而引起褐變[12]。從圖7可以看出,在不同的貯藏溫度下,荔枝酒中還原型Vc含量均隨貯藏時間延長而趨于降低,且溫度越高下降速度越快。在貯藏前15 d,還原型Vc含量下降較緩慢,隨后下降速率迅速增大,到60 d時已基本全部消耗。

圖7 還原型Vc含量隨貯藏時間的變化

2.2.7 溶氧(DO值)的變化

圖8 溶氧量(DO值)隨貯藏時間的變化

從圖8可以看出,荔枝酒中溶氧(DO值)均隨貯藏時間延長而趨于降低,最后趨向穩定,溫度越高溶氧(DO值)消耗速度越快。在貯藏初期(15 d)DO值急速下降,隨后下降趨緩,到后期,溶氧(DO值)趨于穩定。這與康文懷[14]、Nevares[15]等所研究報道的葡萄酒中氧消耗規律相似。

2.3 褐變指數A420與各主要致褐因子的相關分析

荔枝酒在不同溫度下的貯藏過程中,褐變指數增加量(△A420=A420-A420初始)與各主要致褐物質如總酚、總黃酮、5-HMF含量、還原糖含量、還原型抗壞血酸的含量、溶氧量DO值變化量的相關系數見表2。

表2 褐變指數A420與各主要致褐因子變化量的相關系數

相關性分析結果表明,在4種不同貯藏溫度下,總酚降低量(△總酚)和酚類相對聚合度的增加量(△相對聚合度)與褐變指數A420增加量(△A420)之間均呈現顯著或極顯著的正相關,荔枝酒中總酚減少越多,酚類相對聚合度越大,酒的褐變越嚴重,表明荔枝酒中褐變主要原因之一可能是酚類物質發生氧化聚合反應所致,總酚物質是引起荔枝酒非酶褐變的重要因子。隨貯藏溫度的升高,總黃酮變化量(△總黃酮)和還原糖變化量(△還原糖)與△A420之間的相關性均不顯著(P>0.05),說明黃酮類物質和還原糖(在半干型荔枝酒中)并非主要的致褐因子。5-HMF增加量(△HMF)與△A420之間呈現出極顯著的正相關(P<0.01),說明5-HMF的生成是導致荔枝酒非酶褐變的重要因子,這與前人研究所證明的5-HMF的積累可作為預測褐變速度的指標[16]、用來進一步評估果汁品質變化的結論相符。還原型Vc的降低量(△Vc)與△A420之間呈顯著或極顯著的正相關(P<0.01),說明還原型Vc是導致荔枝酒褐變的重要因子,參與了荔枝酒非酶褐變的反應過程,如李任強[17]所報道的抗壞血酸分解產物與游離氨基酸發生反應的類型。溶氧消耗量(△DO)與△A420之間均呈顯著的正相關(P<0.05),表明溶解氧也是荔枝酒重要的致褐因子,參與了荔枝酒非酶褐變的反應過程。

2.435℃貯藏條件下荔枝酒非酶褐變的通徑分析

根據相關性分析結果,與褐變指數變化(△A420)呈顯著或極顯著相關的4個因子分別是總酚、還原型Vc、5-HMF、溶氧(DO值),將各因子的變化量分別設為自變量x1,x2,x3,x4;以荔枝酒褐變指數增加量(△A420)作為觀察指標Y值,各變量間的相關系數見表3,進行通徑系數分析,結果見表4。

表3 各因子間的相關系數

表44個因素的通徑分析

由表4可知,△總酚、△還原型Vc、△5-HMF、△DO對褐變指數增加量(△A420)的直接通徑系數分別為P1=2.64034,P2=-0.41584,P3=0.14329,P4=-1.45890。通徑分析結果表明,35℃貯藏條件下對荔枝酒的褐變指數增加量(△A420)起首要作用的是總酚(x1),其P1(絕對值最大)=2.64034;其次是溶氧(DO值)(x4),其P4=-1.4589;而5-HMF(x3)所起的作用最小,其P3=0.14329。從表4中還可以看出,△總酚與△HMF、△還原型Vc、△DO的交互作用也很明顯。

由相關系數和通徑系數可以計算各決定系數:

單因子對Y的決定系數di=:d1=6.9714,

d2=0.1729,d3=0.0205,d4=2.1284

兩因子對Y的決定系數dij=2rijPiPj:

d12=-2.0335,d13=0.6770,d14=-7.4884

d23=-0.0994,d24=0.9945,d34=-0.3462

∑d表示各xi決定的褐變指數增加量(Y)的變異平方和占Y的總變異平方和的比率。Pe為剩余通徑系數,表示未被考慮的一切可能影響Y的因素和試驗誤差。本試驗中,Pe較小,說明已找出影響荔枝酒褐變指數增加的主要因素。

將各因子對褐變指數的決定系數按照絕對值由大到小的順序排列出前3位,可以看出,總酚減少量(△總酚)和溶氧消耗量(△DO)的交互作用是影響荔枝酒貯藏過程褐變指數增加的第一決定因素(d14=-7.4884);而△總酚(dl=6.9714)和溶氧(d4=2.1284)分別是影響荔枝酒褐變增加的第2和第3決定因素;其余以此類推。

3 結論

(1)荔枝酒在貯藏過程中,褐變指數增加量(△A420)與總酚降低量(△總酚)、還原型Vc降低量(△Vc)、溶氧消耗量(△DO)、5-HMF增加量(△HMF)之間均呈現顯著或極顯著的正相關?！骺傸S酮、△還原糖含量與△A420之間均沒有顯著相關性(P>0.05)。

(2)在35℃貯藏條件下的荔枝酒中,總酚降低量與溶氧消耗量的交互作用是決定荔枝酒貯藏過程褐變指數增加的首要因素(d14=-7.4884);而總酚降低量單獨作用是影響荔枝酒褐變指數增加的第2決定因素(dl=6.9714);溶氧消耗量的單獨作用是影響荔枝酒褐變指數增加的第3決定因素(d4=2.1284)。

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ABSTRACTThe change of browning index(A420)and severalmain browning factorsof litchiwine under four different storage conditionswere investigated to explore the mechanis m of nonenezymatic browning of litchi wine during storage by correlation and path analysis.The results showed that the change of total phenolic content,reduced Vc content,dissolved oxygen,5-HMF content were all significant or very significant correlation with the increase of A420.There was no significant correlation be tween the increase ofA420 and the change of total flavonoid content,reducing sugars.The interaction between the change of total phenolic content and dissolved oxygen was a chief element for deciding the nonenzymatic browning in litchiwine during storage at 35℃

Key wordslitchiwine,storage,nonenzymatic browning,correlation analysis,path analysis

Factors Analyse on Non-enzymatic Brown ing of Litchi Wine During Storage

Chen Jian-sheng1,2,Yang You-hui1,Jian Hua-li1,Li Xue-wei1,Huang Li-man1
1(College of Food Science,South China AgriculturalUniversity,Guangzhou 510642,China)
2(Infinitus(China)Co.Ltd.,Jiangmen 529156,China)

碩士研究生(楊幼慧教授為通訊作者)。

＊廣東省科技計劃項目(2008B021100019),2005粵港關鍵領域重點突破項目(20054983),廣東省科技攻關重大專項(2004A20301002),廣東省省級財政支持技術改造項目(G MTC044046-5)

2010-02-22,改回日期:2010-04-27