红枣酒中滋味品质检测方案(感官智能分析)

智能文字提取功能测试中

2019年第38卷第9期总第331期中国酿 造·143研究报告 2019 Vol.38 No.9Serial No.331China Brewina144·Research Report 不同浸提方式对红枣酒品质的影响 吕虎晋，董蕴'，单春会²，蔡文超，张振东'，余海忠'，王海燕l* (1.湖北文理学院食品科学技术学院·化学工程学院，湖北襄阳441053；2.石河子大学食品学院，新疆石河子832003) 摘 要：该研究使用热水、果胶酶、微波和微波辅助果胶酶4种浸提方式浸提红枣后发酵红枣酒，利用旋转蒸发仪及密度瓶、色度仪、电子鼻和电子舌等仪器分别对上述4种红枣酒的酒精度、色度、风味和滋味进行分析，并使用主成分分析法(PCA) 评价比较4种不同浸提方式发酵红枣酒的整体品质。结果表明，不同浸提方式发酵红枣酒的整体品质差异显著(P<0.05)。采用微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒与热水浸提发酵红枣酒的酒精度最高，分别为12.71%vol和12.84%vol；采用微波辅助果胶酶浸提发酵的红枣酒色泽最为黄亮，芳香类物质含量最高而萜类物质含量最少，苦味及其后味与涩味及其后味在四种红枣酒中最淡，极差分别为2.00、1.39、3.36和4.69，各项指标上均优于其他3种浸提方式发酵的红枣酒。 关键词：红枣酒；浸提方式；品质分析；电子鼻；电子舌 中图分类号：TS261 文章编号：0254-5071 (2019) 09-0143-05 doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2019.09.028 引文格式：吕虎晋，董蕴，单春会，等.不同浸提方式对红枣酒品质的影响[J].中国酿造，2019，38(9)：143-147. Effect of different extraction methods on the quality of jujube wine LV Hujin'， DONG Yun'， SHAN Chunhui， CAI Wenchao， ZHANG Zhendong'， YU Haizhong'， WANG Haiyanl* (1.College of Food Science and Technology and Chemical Engineering， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang 441053， China；2.College of Food Science， Shihezi University， Shihezi 832003， China) Abstract：Fermented jujube wine was made after four extraction ways including hot water， pectinase， microwave， pectinase assisted with microwave.The alcohol content， colour， flavor and taste of fermented jujube wine were detected by rotary evaporator， chromatometer， electronic nose and electronictongue， respectively.Moreover， the principal component analysis (PCA) was applied to evaluate the overall quality of fermented jujube wine extractedby four different ways. Results showed that significant difference was found in the overall quality of fermented jujube wine extracted by different meth-ods (P<0.05). Among the four extraction methods， the fermented jujube wines extracted by pectinase assisted with microwave and water had the highestalcohol content of 12.71%vol and 12.84%vol， respectively. The fermented jujube wine extracted by pectinase assisted with microwave had the yellow-brightest color， the most aromatic substances and the least terpenoid content. The wine had the weakest bitter taste and its aftertaste and astringency andits aftertaste， with the range of 2.00， 1.39， 3.36 and 4.69， respectively. The indexes of the jujube wine extracted by pectinase assisted with microwavewere better than other three kinds of fermented jujube wine. Key words：jujube wine； extraction way； quality analysis； electronic nose； electronic tongue 红枣为鼠李科枣属植物，是一种适宜在温带地区生长的小乔木的果实"。其营养丰富，富含多糖、三萜类物质、环磷酸腺苷、黄酮类化合物等多种营养物质，具有护肤美容、补气养血、抗氧化衰老、抗过敏变态、抗癌、抑菌保肝、防止心血管疾病、增强免疫及抗疲劳、抑制中枢神经等作用2.31。目前，我国红枣种植面积和产量均占全世界90%以上④，远销30多个国家和地区，但大都是以无需深度加工的产品进行销售，形式单一，附加值低下囫，而深加工产品如枣酒、枣饮料等的研究则相对不足足，因此，对红枣进行深度开发和利用显得尤为重要。红枣本身营养丰富，含糖量高，适合酒精发酵，且红枣发酵产品的生产采用浸提果汁液态发 酵，未经过蒸馏，可以有效控制甲醇的生成。红枣浸提汁作为大多数红枣深加工制品的中间产物，以其丰富的营养、独特的红枣风味与色泽，正在逐渐被越来越多的食品加工制造商应用于各种饮料与果酒的生产当中。因此，红枣汁的浸提，是大多数红枣深加工制品在加工过程中必不可缺的重要步骤。常见的红枣汁浸提工艺主要有热水浸提、果胶酶浸提、微波浸提、微波辅助果胶酶浸提4种。 目前关于不同浸提方式对红枣酒品质影响的研究主要是通过感官品评及分析其理化指标来实现，感官品评存在一定的主观性，不能客观公正的表现红枣酒的品质特征且重现性极低，随着新型生物仿生技术的发展，替代感官 ( 收稿日期：2019-04-17 修回日期：2019-08-04 ) ( 基金项目：新疆生产建设兵团重点领域创新团队建设计划项目(2017CB012)；湖北省荆楚卓越工程师协同育人计划项目(201657) ) ( 作者简介：吕虎虎(1998-)，男，本科生，研究方向为食品生物技术。 ) ( *通讯作者：王海燕(1971-)，女，教授，博士，研究方向为食品生物技术。 ) 鉴评的电子鼻和电子舌因其操作简单、结果公正等优势在食品等诸多行业得到了广泛乏应用，目前，基于电子鼻与电子舌技术对酒品质的分析研究已相当成熟熟，且不存在“味觉疲劳”。同时，基于电子鼻、电子舌技术对不同浸提方式发酵红枣酒的品质评价还鲜见文献报道。 本研究利用旋转蒸发仪、色度仪、电子鼻和电子舌等技术分别对热水、果胶酶、微波和微波辅助果胶酶4种不同浸提方式发酵红枣酒进行分析，探究不同浸提方式对红枣酒品质的影响，以期为红枣酒的生产提供一定的理论依据。 1材料与方法 1.1材料与试剂 新疆骏枣：市售；蔗糖(食品级)：市售；酿酒活性干酵母(食品级)：湖北安琪酵母股份有限公司；果胶酶(5万U/g、偏重亚硫酸钾(食品级)：烟台帝伯仕自酿机有限公司；柠檬酸(食品级)：国药集团化学试剂有限公司；阳离子溶液、阴离子溶液、预处理溶液、参比溶液和内部溶液：日本Insent公司；葡萄糖(食品级)：成都市科龙化工试剂厂。 1.2仪器与设备 Ultra Scan PRO色度仪：美国Hunter Lab公司；PEN3电子鼻(配备10个金属氧化传感器)：德国Airsense公司；SA402B电子舌(配备2个参比电极和5个味觉传感器)：日本Insent公司； PHS-25型数显pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；WZS手持式折射仪：上海仪电物理光学仪器有限公司。 1.3实验方法 1.3.1红枣酒发酵工艺流程及操作要点 原料预处理→浸提→成分调整→活化酵母→发酵→过滤离心→红枣酒 原料预处理：挑选完整成熟、质地饱满、无病虫害的红枣，用清水洗净、去核。 浸提方式如下： (1)热水浸提(R)：加入红枣果肉总质量4倍的水并打浆，90℃恒温水浴锅中浸提2 h后，补水至原质量。 (2)果胶酶浸提(G)：加入红枣果肉总质量4倍的水并打浆，随后加入枣浆总质量0.05%的果胶酶，置于45℃培养箱中恒温浸提2h。 (3)微波浸提(W)：在750W的微波炉内加热1 min，随后加入红枣果肉总质量4倍的水并打浆。 (4)微波辅助果胶酶浸提(WG) ：在750W的微波炉内加热1 min，随后加入红枣果肉总质量4倍的水并打浆，随后加入枣浆总质量0.05%的果胶酶，置于45℃培养箱中恒温浸提2h。 成分调整：用蔗糖调整枣浆的糖度至24°Bx，用柠檬酸调整枣浆的pH值至3.8，加入枣浆总质量0.006%的偏重亚硫酸钾杀菌并提高红枣酒的抗氧化能力。 活化酵母：将枣浆总质量0.03%的酿酒活性干酵母加入5%的葡萄糖溶液中，并在37℃水浴锅中保持30 min，备用。 发酵：在无菌条件下，将活化好的酵母菌接种至枣浆中，随后在20℃的条件下进行发酵。待到所有样品的糖度保持稳定，连续3d不再下降时，将发酵好的红枣酒用8层纱布过滤后用离心机对红枣酒进行离心(8000 r/min、10 min、4℃)，取上清液备用。 每种浸提方式发酵红枣酒做3个平行，合计12个红枣酒。 1.3.2测定方法 色度：在透射模式下，将红枣酒放入50 mmx100 mm的比色皿中对红枣酒的色度进行测定，测试数据以CIE1976色度空间值L*(暗→亮：0→100)，a*(绿-→红+)，b*(蓝-→黄+)的形式展现，重复测试3次00。 酒精度：参照国家标准GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》"，使用密度瓶法对红枣酒的酒精度进行测定并记录。 风味测定：(1)样品处理：于每个电子鼻样品瓶中，分别吸取单个不同浸提方式发酵红枣酒15 mL，封盖后55℃水浴10 min，之后在室温条件下冷却10 min即可进行电子鼻测试。(2)电子鼻参数：95s清洗管路，5 s内插入探头，60 s测试，200mL/min吸入量。传感器通过测试样品与空气的电阻比而得到相应数据，45s前数据不稳定，因此，选取49~51s时测试值的均值作为最终数据，重复3次操作. 滋味测定：(1)前处理：取红枣酒30 mL与60 mL纯水均匀混合，置于样品瓶中以备电子舌的测试使用。(2)测定方法：适当优化郭壮等吗的测试方法，4种浸提方式的3个平行共12个样品各取10mL混匀后取100 mL平均置于两个电子舌样品杯中作为对照组，单个样品取100 mL平均分配于2个电子舌样品杯中作为实验组，12个样品共12个实验组1个对照组，在此基础上进行测试，重复测试4次。 1.3.3统计分析 使用曼-惠特尼(Mann-Whiney) 检验对不同浸提方式发酵红枣酒的品质进行显著性差异分析，使用基于马氏距离的聚类分析(cluster analysis，CA)、多元方差分析 (multi-variate analysis of variance，MANOVA)和主成分分析(principal component analysis，PCA) 对不同浸提方式发酵红枣酒的整体品质进行分析评价。数据分析使用SAS9.0软件，绘图采用Origin 2017软件。 2结果与分析 2.1不同浸提方式对红枣酒酒精度的影响 由图1可知，不同浸提方式发酵红枣酒酒精度存在显著差异(P≤0.05)，其中微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒与热水浸提发酵红枣酒的酒精度最高，分别达到了12.71%vol和12.84%vol，二者酒精度均显著高于果胶酶和微波浸提发酵红枣酒(P<0.05)，这可能是由于微波辅助果胶酶和热水 浸提方式从枣浆中浸提出可利用的糖更多，浸提更彻底，从而提高酵母菌的发酵效率，使红枣酒的酒精度更高，而果胶酶和微波浸提方式的浸提率则相对较低，致使从枣汁中获取的糖分较少，抑制了酵母菌的发酵，影响酒精度的产生。 小写字母相同表示差异不显著(P>0.05)，小写字母不相同表示差异显著(P<0.05)。下同。 图1 不同浸提方式对红枣酒酒精度的影响 Fig. 1 Effect of different extraction methods on alcohol content ofjujube wine 2.2不同浸提方式对红枣酒色度的影响 由图2可知，不同浸提方式发酵红枣酒的颜色品质存在差异，微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒的L*值(亮度)显著高于其他浸提方式发酵红枣酒(P<0.05)，a*值(红绿度)显著低于果胶酶和微波单项浸提方式发酵红枣酒(P≤0.05)， 两种方法结合不利于红色色素的提出，其色度b*值(黄蓝度)与微波浸提发酵红枣酒的最高，分别为73.58和72.13，显著高于热水和果胶酶浸提方式发酵红枣酒 (P<0.05)，这可能是由于微波处理有助于黄色色素的提出。经计算发现，热水、果胶酶和微波3种浸提方式发酵红枣酒与微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒间的色差为5.86、3.67和1.94，均大于1.50，色度差异可由肉眼识别叫4，样品澄清且较黄，与文献[15]中对优良红枣酒色泽的评价相符。由此可得，微波辅助果胶酶浸提有助于红枣酒色泽品质的提升。 图2 不同浸提方式对红枣酒色度的影响 Fig.2 Effect of different extraction methods on jujube wine color 2.3不同浸提方式对红枣酒风味品质的影响 对不同浸提方式发酵红枣酒的风味品质进行了测试，红枣酒样品中的典型挥发物质的相对强度如表1所示。 表1 不同浸提方式发酵红枣酒的典型挥发物质相对强度的差异性分析 Table 1 Differential analysis of relative strength of typical volatile substances of fermented jujube wine by different extraction methods 金属传感器 性能描述 热水 果胶酶 微波 微波辅助果胶酶 W1C 对芳香类物质灵敏 0.02±0.00 0.02±0.00° 0.02±0.00 0.02±0.00 W5S 对氮氧化物灵敏 124.06±0.22° 154.72±1.03 142.47±0.43 110.43±0.34 W3C 对芳香类物质灵敏 0.06±0.00 0.05±0.00 0.05±0.00 0.07±0.00 W6S 对氢气有选择性 3.17±0.01° 2.82±0.01 3.35±0.02 2.98±0.01° W5C 对烷烃、芳香类物质灵敏 0.03±0.00° 0.04±0.00 0.03±0.00° 0.04±0.00° W1S 对甲烷灵敏 260.24±0.39 205.23±0.93° 297.58±0.94 226.29±1.20° WiW 对有机硫化物、萜类物质灵敏 96.68±0.68° 101.49±0.24 105.71±0.46 89.74±0.27 W2S 对乙醇灵敏 109.74±0.30 104.45±0.73° 128.88±0.24 89.19±0.46° W2W 对有机硫化物灵敏 17.41±0.05 15.63±0.03 17.78±0.04 16.15±0.03° W3S 对烷烃灵敏 5.04±0.01 4.35±0.02° 5.72±0.01 4.21±0.02 由表1可知，不同浸提方式发酵红枣酒的典型挥发物质的相对强度差异显著(P<0.05)。其中微波辅助果胶酶浸提发酵的红枣酒在W1C、W3C和W5C传感器上的响应值显著高于其他浸提方式发酵红枣酒 (P<0.05)，且这些传感器均对芳香类物质灵敏，而其在W5S、W3S和W1W传感器上的响应值显著低于其他浸提方式发酵红枣酒(P<0.05)，且这些传感器分别对氮氧化物、烷烃、有机硫化物和萜类 物质灵敏，氮氧化物一般会带有危害身体健康的刺激性气味，烷烃、硫化物可能会造成恶臭，萜类物质则具有药草味 ，W1W和W2W传感器均对有机硫化物灵敏，且W1W传感器对萜类物质也灵敏，而微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒仅在W1W传感器上的响应值最低，说明微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒中萜类物质的含量最低，因此，微波辅助果胶酶浸提对红枣酒的风味品质有积极的作用。 2.4不同浸提方式对红枣酒滋味品质的影响 采用电子舌技术对不同浸提方式发酵红枣酒进行测试，并制成雷达图如图3所示。 图37不同浸提方式发酵红枣酒的电子舌雷达图 Fig. 3 Electronic tongue radar diagram of fermented jujube wine bydifferent extraction methods 由图3可得，不同浸提方式发酵红枣酒的滋味品质存在差异。其中微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒的苦味、涩味、后味B(苦味的回味)和后味A(涩味的回味)低于其他浸提方式发酵红枣酒，且在这些指标上的极差分别为2.00、3.36、1.39和4.69，这种差异可由感官分辨出来沙，而其酸味、鲜味、丰度(鲜味的回味)和咸味不是最高，但和最高值之间的差值较小，仅为0.29、0.195、0.055和0.645，不会造成口感上的改变19]，即微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒的苦味、涩味、苦味的回味和涩味的回味最低，符合人们对其味觉的需求，因此微波辅助果胶酶浸提有助于红枣酒滋味的提升。 2.5基于主成分分析评价不同浸提方式发酵红枣酒品质 主成分分析(PCA) 法是把相关变量进行降维处理，并最大限度地反应这些变量之间关系的一种分析方法201。因此本研究从4种不同浸提方式发酵红枣酒的酒精度、色度、风味和滋味所对应的22个指标得到一个数据矩阵，并使用主成分分析对该数据矩阵进行降维处理并分析。经主成分分析发现，不同浸提方式发酵红枣酒的前3个主成分的累计贡献率为90.74%，其中第一主成分 (PC1)贡献率为40.36%，第二主成分(PC2) 贡献率为30.39%。 以酒精度、色度、风味和滋味等品质为指标，对不同浸提方式发酵红枣酒使用多元统计学方法进行评价。图4即为不同浸提方式发酵红枣酒的因子载荷图。 由图4可知，W2W(对有机硫化物灵敏)、W3S(对烷烃灵敏)、W2S(对乙醇灵敏)、W1W(对有机硫化物、萜类物质灵敏)、W5S(对氮氧化物灵敏)、色度a*值(红绿度)、酸味和后味B(苦味的回味)8个指标共占主成分的40.36%，为第一主成分(PC1)；色度L*值(亮度)、色度b*值(黄蓝 度)、丰度(鲜味的回味)、W5C(对烷烃、芳香类物质灵敏)、咸味、W6S(对氢气有选择性)和W1S(对甲烷灵敏)7个指标共占主成分的30.39%，为第二主成分(PC2)。基于PCA不同浸提方式发酵红枣酒的因子得分图见图5。 图4不同浸提方式发酵红枣酒的因子载荷图 Fig. 4 Factor loading diagram of fermented jujube wine bydifferent extraction methods 图55基于PCA不同浸提方式发酵红枣酒的因子得分图 Fig. 5 Factor score diagram of fermented jujube wine based ondifferent extraction methods based on PCA 由图5可知，不同浸提方式发酵红枣酒样品散点在空间排布上有着明显的聚类趋势，微波浸提发酵红枣酒集中分布在第一象限，微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒集中分布在第二象限，果胶酶浸提发酵红枣酒集中分布在纵坐标轴下方，热水浸提发酵红枣酒集中分布在第四象限，说明不同浸提方式对红枣酒整体品质有着显著影响。结合图4可知，微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒的W1W(对有机硫化物、类物质灵敏)、W5S(对氮氧化物灵敏)和后味B(苦味的回味)等指标对应的值较低，即其苦味的回味较小，有机硫化物、萜类物质、氮氧化物含量较少。值得一提的是，在电子鼻分析中，硫化物、萜类物质和氮氧化物均对红枣酒的风味品质产生了不良影响。而丰度(鲜味的回味)、色度L*值(亮度)和色度b*值(黄蓝度)等指标对应的值较高，即其颜色澄黄透亮，鲜味浓厚，是红枣酒的理想品质呈现"。因此，微波辅助果胶酶浸提有助于红枣酒整体品质的提升。 2.6 不同浸提方式发酵红枣酒的聚类分析 为进一步探究不同浸提方式发酵红枣酒之间的差异性，本研究采取基于马氏距离的聚类分析(一种无监督的分析方法)[21]对不同浸提方式发酵红枣酒进行比较分析。结果如图6所示。 “***”表示差异极显著 (P<0.001)。 图6 不同浸提方式发酵红枣酒的品质差异 Fig.6 Quality difference of fermented jujube wine bydifferent extraction methods 由图6可知，不同浸提方式发酵红枣酒之间均存显著差异(P<0.01)。其中，热水和微波辅助果胶酶浸提方式发酵红枣酒形成了聚类Ⅰ，聚类Ⅰ与微波浸提发酵红枣酒形成了聚类Ⅱ，聚类Ⅱ与果胶酶浸提发酵红枣酒形成了聚类Ⅲ。使用MANOVA进行差异性分析发现，它们之间的这种差异已达到了极显著水平(P≤0.001)。微波辅助果胶酶与热水浸提方式发酵红枣酒整体品质更相似，这可能与二者都有着较高的浸提率有关。 3结论 使用旋转蒸发仪、色度仪、电子鼻和电子舌分别对热水、果胶酶、微波和微波辅助果胶酶4种浸提方式发酵红枣酒品质进行了评价。结果表明，微波辅助果胶酶浸提发酵红枣酒色泽最为黄亮，且与热水、果胶酶和微波浸提发酵红枣酒的色差分别为5.86、3.67和1.94；风味芳香；苦味、涩味、苦味的回味、涩味的回味在4利红枣酒中最淡，极差分别为2.00、3.36、1.39和4.69。本研究可为红枣酒产业中红枣汁浸提方式的选择提供理论基础。 ( 参考文献： ) ( [1]周禹含，毕金峰，陈芹芹，等.中国红枣加工及产业发展现状[].食品 ) ( 与机械，2013，29(4)：214-217. ) ( [2] 杨永祥，陈锦屏，吴曼.红枣营养保健价值及其加工利用的研究进展[J].农产品加工，2009，8(1)：52-53，56. ) ( [3] CAI W C ， TANG F X， S H AN C H， et al. 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