紫薯苦蕎復合醋飲料的研制及其風味物質分析

劉明宇

陳李敏1

王思丹1WANG Si-dan1

鄧維琴1

劉書亮1,2

(1. 四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014；2. 四川農業大學食品加工與安全研究所，四川 雅安 625014)

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紫薯苦蕎復合醋飲料的研制及其風味物質分析

劉明宇1

陳李敏1

王思丹1WANGSi-dan1

鄧維琴1

劉書亮1,2

(1. 四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014；2. 四川農業大學食品加工與安全研究所，四川 雅安 625014)

以紫薯和苦蕎為主要原料，研制一種紫薯苦蕎復合醋飲料，并分析其風味組成。將紫薯和苦蕎分別粉碎、調漿、糖化、酒精發酵、醋酸發酵制得紫薯醋和苦蕎醋，通過單因素和正交試驗確定紫薯苦蕎復合醋飲料的最優配方：紫薯醋原液4 mL、苦蕎醋原液4 mL、蔗糖4 g、果葡糖漿4 g，加水定容至100 mL；該條件下制備的醋飲料具有紫薯和苦蕎特有醋香味、色澤紅亮、酸甜可口。HPLC和GC—MS分析結果表明，紫薯苦蕎復合醋飲料共檢出乙酸、檸檬酸、琥珀酸、乳酸等7種有機酸，苯乙醇、苯甲醛、乙酸苯乙酯等14種揮發性成分。

紫薯；苦蕎；醋飲料；風味物質

紫薯(LpomoesbatatsL.)不僅具有普通甘薯的營養成分，還富含天然花青素[1]、活性微量元素硒[2]等，具有清除自由基、通便、防癌、抗癌、抗衰老、抗突變、改善肝功能、降血壓、防動脈硬化的保健功能[3-4]。紫薯可鮮食，也可加工成休閑食品[5]、紫薯酸奶[6]、紫薯牛奶[7]等食品。苦蕎(FagopyrumtataricumL.)營養豐富，含有多種生物活性物質如黃酮、糖醇、D-手性肌醇、花青素等[8]，具有抗氧化、抗衰老、抗疲勞、清除自由基、抑制腫瘤，降低血糖、血脂和膽固醇，保護心血管的作用[9-10]。苦蕎除被用作傳統食品外，還被加工成各種功能性食品，如黑苦蕎醋軟膠囊[11]、苦蕎保健面包[12]、苦蕎營養保健粉[13]、苦蕎酒、苦蕎醋、苦蕎酸奶等[14]。

醋飲料不僅在口感、營養、風味方面優于傳統食醋，還具有一定的保健功能[15-16]。近年研發的醋飲料有蘋果醋飲料[17]、姜醋飲料[18]、楊梅果醋飲料[19]、無花果果醋飲料[20]、蜂蜜醋飲料[21]、菠蘿皮渣醋酸發酵飲料[22]等。目前雖有關于紫薯醋[23]和苦蕎醋[24]研制及功能性的相關報道[25-26]，但尚未見紫薯苦蕎復合醋飲料及其風味物質分析的報道。本試驗擬以紫薯和苦蕎為原料，開發一種紫薯苦蕎復合醋飲料，旨在為其工業生產提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料及主要儀器

1.1.1 原料

苦蕎、紫薯、蔗糖、果葡糖漿：市售；

α-淀粉酶：酶活≥3 700 U/g，北京奧博星生物科技有限公司；

β-淀粉酶：酶活≥105U/g，北京奧博星生物科技有限公司。

1.1.2 菌種

啤酒酵母Y1、巴氏醋桿菌C9-4：四川農業大學食品學院食品微生物室。

1.1.3 主要儀器設備

液相色譜儀：LC-10A2010C HT型，配可變波長紫外檢測器(UV)，LC-solution1.1色譜工作站，日本島津公司；

GC—MS：Agilent-7890A-5975C型，美國Agilent公司；

超純水系統：Milli-Q Biocel型，美國Millipore公司；

立式自動壓力蒸氣滅菌鍋：GI54DWS型，廈門致微儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

(1) 原料的預處理：紫薯洗凈、去皮、切塊、烘干后用粉碎機粉碎；苦蕎用粉碎機粉碎。

(2) 調漿：用酸水解法先分別測定紫薯和苦蕎的淀粉含量，以總淀粉含量為13%的比例加水進行調漿。

(3) 液化、糖化：將調漿樣品置于30 ℃恒溫水浴中，加入占主料0.2%的CaCl2，升溫至50 ℃時加入占主料質量0.25% 的α-淀粉酶，攪拌均勻，50 ℃恒溫水浴2.5 h；升溫至90 ℃保持15 min，再升溫至100 ℃煮沸10 min使淀粉充分液化，以碘液測試為淺黃色作為液化終點；冷卻至60～65 ℃，按初始淀粉質量加入糖化酶制劑(每1 g淀粉加入100 μg糖化酶制劑)，恒溫糖化1.5 h。

(4) 過濾：用4層無菌紗布對糖化液進行過濾，濾液用于酒精發酵。

(5) 酒精發酵：將過濾后的糖化液轉移至酒精發酵瓶中，按每100 mL接種10 mL酵母菌種子液，進行酒精發酵，于25 ℃恒溫發酵，每天取樣測定發酵液的酒精度，酒精含量不再增加時，停止酒精發酵。

(6) 醋酸發酵：將酒精發酵完全的酒醪液進行過濾并轉入發酵瓶中，裝液量為發酵瓶容積的70%。按每100 mL醪液接種10 mL醋酸菌種子液，用4層無菌紗布封口，35 ℃、120 r/min振蕩培養。每天測定發酵液的總酸含量，以總酸含量不再增加時為發酵終點。

(7) 陳釀：將醋酸發酵結束后的發酵液進行煎醋、靜置、過濾，得到澄清醋液，在醋液中添加2%的食鹽，轉入陳釀罐中陳釀30 d。

(8) 調配：以上述制得的紫薯醋和苦蕎醋為醋原液，加入一定比例的蔗糖、果葡糖漿和水進行調配，混勻，4層紗布過濾，90 ℃熱殺菌10 min，趁熱灌裝入無菌玻璃瓶封蓋，冷卻后得成品。

1.2.3 紫薯苦蕎復合醋飲料配方的優化 選擇紫薯醋原液添加量、苦蕎醋原液添加量、糖漿(預試驗確定蔗糖與果葡糖漿為1∶1)添加量作為醋飲料的主要因素，通過單因素試驗選取正交試驗的因素和水平。

(1) 紫薯醋原液添加量對醋飲料的影響：苦蕎醋原液添加量為5 mL/100 mL，蔗糖—糖漿含量為10 g/100 mL，紫薯醋原液添加量分別為2，3，4，5，6 mL/100 mL，進行感官評價確定紫薯醋原液添加量。

(2) 苦蕎醋原液添加量對醋飲料的影響：紫薯醋原液添加量為5 mL/100 mL，蔗糖—糖漿含量為10 g/100 mL，苦蕎醋原液添加量分別為2，3，4，5，6 mL/100 mL，進行感官評價確定苦蕎醋原液添加量。

(3) 糖漿添加量對醋飲料的影響：紫薯醋原液添加量為5 mL/100 mL，苦蕎醋原液添加量為5 mL/100 mL，糖漿添加量分別為6，8，10，12，14 g/100 mL，進行感官評價確定糖漿添加量。

(4) 正交試驗：在單因素試驗的基礎上，確定單因素最佳水平范圍，設計正交試驗方案。

1.2.4 發酵過程指標分析

(1) 淀粉含量的測定：按GB/T 5009.9—2008的酸水解法執行。

(2) 總糖的測定：采用折光計法[27]。

(3) 酒精度的測定：采用酒精蒸餾法[27]。

(4) 總酸含量的測定：按GB/T 12456—2008的酸堿滴定法執行。

1.2.5 產品感官評價 由10人組成感官評價小組，對醋飲料產品口感、香氣、形態、色澤進行綜合評分。根據食醋及醋飲料相關標準[17-18]制定紫薯苦蕎醋飲料感官評價標準，見表1。

1.2.6 主要風味物質分析

(1) 有機酸測定：采用高效液相色譜(HPLC)法[28]22。以草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸和乙酸為標準有機酸，色譜柱為Sapphire-C18柱(150 mm×4.60 mm，5.0 μm)；流動相為5%乙腈—95% 0.05 mol/L KH2PO4溶液，用磷酸調節pH至2.5，流速0.6 mL/min；紫外檢測器，檢測波長為210 nm；柱溫為22 ℃；進樣量10 μL。

表1 紫薯苦蕎復合醋飲料感官評價標準 (滿分100分)

Table 1 Sensory evaluation criteria of the sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

口感香氣形態色澤口感好,酸度適宜,無異味(40～30)香味柔和,刺激味少,具有紫薯和苦蕎特有釀造醋香氣(20～15)液體澄清,透明,無沉淀(20～15)紫紅色(20～15)口感較好,酸度不適宜,無異味(30～20)稍有紫薯和苦蕎特有的釀造醋香氣,有刺激味。(15～10)液體澄清,透明,搖動時有少量沉淀(15～10)黃紅色(15～10)口感較差,酸度不適宜,有異味(≤20)無香味,刺激味較重(≤10)液體透明度差,搖動時有較多沉淀(≤10)淡黃紅色(≤10)

(2) 揮發性成分測定：采用氣—質聯用(GC—MS)法[28]29。

2 結果與分析

2.1 紫薯醋的制備

2.1.1 紫薯醋酒精發酵過程中糖度及酒精度的變化 由圖1可知，酒精發酵前4 d，糖度下降很快，酒精度迅速上升，達到6.7%，之后糖度和酒精度趨于穩定，幾乎不再變化，表明酒精發酵期為4 d。

圖1 紫薯醋酒精發酵過程中糖度、酒精度變化曲線

Figure 1 Change curve of sugar degree and alcoholicity during alcoholic fermentation of purple potato vinegar

2.1.2 紫薯醋醋酸發酵過程中總酸的變化 由圖2可知，前1 d 內總酸變化較緩慢，為醋酸菌的適應期；1～5 d期間發酵液中酸度迅速上升，為醋酸發酵的主要階段；之后總酸變化趨于平緩；表明醋酸發酵期約為5～6 d。

圖2 紫薯醋醋酸發酵過程中總酸隨時間的變化曲線

Figure 2 Change curve of total acid during acetic fermentation of purple potato vinegar

2.2 苦蕎醋的制備

2.2.1 苦蕎醋酒精發酵中糖度及酒精度的變化 由圖3可知，酒精發酵前4 d，糖度下降很快，酒精度迅速上升，達到5.7%，之后糖度和酒精度趨于穩定，幾乎不再變化。表明酒精發酵期為4 d。

2.2.2 苦蕎醋醋酸發酵過程中總酸的變化 由圖4可知，前1 d內總酸變化較緩慢，為醋酸菌的適應期；1～7 d期間發酵液中酸度迅速上升，為醋酸發酵的主要階段；此后總酸變化趨于平緩，表明醋酸發酵期為7 d。與紫薯醋的醋酸發酵比較，苦蕎醋發酵周期略長，其原因可能與苦蕎醋中影響醋酸菌生長物質(如黃酮等)有關。Kim等[29]研究發現苦蕎籽粒在萌發過程中會產生含量較高的總黃酮。周小理等[30]研究證實蕎麥黃酮具有抑菌效果。

圖3 苦蕎醋酒精發酵過程中糖度、酒精度變化曲線

Figure 3 Change curve of sugar degree and alcoholicity during alcoholic fermentation of bitter buckwheat vinegar

圖4 苦蕎醋醋酸發酵過程中總酸隨時間的變化曲線

Figure 4 Change curve of total acid during acetic fermentation of bitter buckwheat vinegar

2.3 確定紫薯苦蕎復合醋飲料的配方

紫薯醋原液和苦蕎醋原液的添加量以及糖酸比直接影響紫薯苦蕎醋飲料的風味、口感與色澤。根據單因素試驗結果，選擇正交試驗的紫薯醋原液添加量、苦蕎醋原液添加量、糖漿添加量各自最佳的水平范圍見表2。以醋飲料的感官評分為指標，選用L9(34)正交表進行正交試驗。正交試驗結果見表3。

從表3可以看出，影響紫薯苦蕎復合醋飲料感官評價的主次因素關系為C>A>B，即糖漿添加量>紫薯醋添加量>苦蕎醋添加量。最優組合為A2B2C2，即紫薯醋原液添加量4 mL/100 mL、苦蕎醋原液添加量4 mL/100 mL和糖漿添加量8 g/100 mL。通過驗證實驗，復配的紫薯苦蕎復合醋飲料感官評分為90分。該飲料的總酸(以乙酸計)3.8 g/L；可溶性固形物8%；酒精未檢出；感官評價為該醋飲料呈紫紅色澄清透明液體，具有紫薯和苦蕎特有的醋香味，酸甜可口，口感柔和，顏色紅亮怡人。

表2 正交試驗設計Table 2 Orthogonal design of experiment

表3 紫薯苦蕎復合醋飲料配方的正交試驗結果

Table 3 The result of orthogonality experiment of the sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

處理號ABCD空列評分結果111116621222853133375421238952231826231271731327983213699332172k175.378.068.773.3k280.778.782.078.3k373.372.778.777.7R6.76.013.35.0

2.4 產品的風味物質

2.4.1 有機酸 通過HPLC檢測，7種有機酸混標的液相色譜圖見圖5，紫薯苦蕎復合醋飲料檢測出7種有機酸見表4。

圖5 有機酸混標液相色譜圖Figure 5 Liquid chromatography of mixedorganic acid standard表4 紫薯苦蕎復合醋飲料中有機酸組分及含量

Table 4 The organic acid composition and content of the sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

mg/L

由表4可知，紫薯苦蕎復合醋飲料乙酸含量最高，是主體有機酸成分，也是主要呈酸物質。檸檬酸、琥珀酸、乳酸等可以緩沖乙酸的刺激性，提高食醋的酸味平和性，使酸味柔和、醇厚，有利于改善食醋的酸味質量，并賦予特色。

2.4.2 揮發性風味物質 采用頂空固相微萃取結合GC—MS對紫薯苦蕎復合醋飲料中的揮發性風味物質進行測定，并對NIST譜庫檢索出的匹配度大于80%的物質進行歸類分析，結果見表5。共檢測出14種揮發性風味物質，包括3種酸類化合物，3種羰基類化合物，3種雜環類化合物，2種酯類和3種醇類化合物。除了酸類、雜環類化合物外，其中苯甲醛具有特殊的杏仁氣味；苯乙醛具有類似風信子的香氣；乙酸苯乙酯具有甜蜜香味；苯乙醇有花香味等。這些揮發性香味物質促進了紫薯苦蕎復合醋飲料良好風味的形成。

表5 紫薯苦蕎復合醋飲料中的揮發性風味物質

Table 5 The volatile flavor compounds in the purple sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

種類名稱相對含量/%酸類 異戊酸3.53乙酸0.612-甲基丁酸0.53羰基類化合物苯甲醛6.56苯乙醛0.64大馬酮0.12雜環類化合物萘0.962,4-二叔丁基苯酚0.562,5-二叔丁基酚0.56酯類乙酸苯乙酯11.56丙酸-2-苯乙酯11.56醇類苯乙醇69.49α-松油醇0.97芳樟醇1.26

3 結論

本試驗以紫薯和苦蕎為原料，通過液化、糖化、酒精發酵、醋酸發酵分別制得紫薯醋和苦蕎醋。以兩種醋和蔗糖及果葡糖漿為原料調配制得醋飲料，其最佳配方為紫薯醋4 mL/100 mL、苦蕎醋4 mL/100 mL、蔗糖—糖漿8 g/100 mL，加水定容至100 mL。該復合醋飲料的總酸含量3.8 g/L，固形物8%，共檢出7種有機酸和14種揮發性香味物質；飲品為紫紅色澄清透明液體，酸甜可口。根據試驗發現單獨發酵制備紫薯醋和苦蕎醋的發酵時間并無明顯影響，加之通過對復合醋飲料的優化試驗得出了二者的最優配比為1∶1的結果，所以，在實際生產中可將兩種原料按1∶1比例混合后進行醋的釀造，再進行醋飲料調配，可簡化工藝。紫薯苦蕎復合醋飲料的研發為其工業化生產提供了一定的參考價值。

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Development and flavor substances analysis of purple sweet potato and bitter buckwheat combined vinegar beverage

LIU Ming-yu1

CHENLi-min1

DENGWei-qin1

LIUShu-liang1,2

(1.CollegeofFoodScience,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China;2.InstituteofFoodProcessingandSafety,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China)

A vinegar beverage combined with purple sweet potato and bitter buckwheat was developed, and the flavor compounds in it were analyzed. Purple sweet potato and buckwheat were processed through smashing, size mixing, saccharification, alcoholic fermentation and acetic fermentation to produce brew purple sweet potato and buckwheat vinegar, respectively.. The optimum formula of the vinegar beverage was obtained through single factor and orthogonal experiments. The 100 mL optimum complex contained 4 mL purple potato vinegar stock solution, 4 mL buckwheat vinegar stock solution,4 g saccharose, and 4 g fructose-glucose syrup. The vinegar beverage prepared under this condition had a unique purple potato and buckwheat vinegar flavor which was red bright, sweet and sour. Seven organic acid including acetic acid, citric acid, acetic acid, lactic acid, etc. and 14 kinds of flavor substances such as benzene alcohol, benzene formaldehyde, acetic acid benzyl ester, etc. were detected, by using High Performance Liquid Chromatography and Gas Chromatography-Mass Spectrometer in this vinegar beverage.

purple sweet potato; bitter buckwheat; vinegar beverage; flavor substances

四川省農業科技成果轉化資金項目(編號：14NZ0012)；四川農業大學大學生科研興趣計劃項目(編號：04051687)

劉明宇，男，四川農業大學在讀本科生。

劉書亮(1968—)，男，四川農業大學教授，博士。 E-mail：lsliang999@163.com

2016-09-20

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.041