紅棗干紅甲醇的控制研究

張倩茹，尹 蓉，殷龍龍，王賢萍，梁志宏

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所，果樹種質(zhì)創(chuàng)制與利用山西省重點(diǎn)實驗室，山西太原 030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院，特色農(nóng)產(chǎn)品加工山西省重點(diǎn)實驗室，山西 太原 030031）

我國紅棗資源豐富，栽培面積超過200萬hm2，產(chǎn)量超過600萬t，占全世界的99%以上[1-2]。山西是我國紅棗的重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)，棗樹種植面積約21.13×104hm2，年產(chǎn)量12×108kg，栽培面積和產(chǎn)量僅次于新疆、河北和山東[3]。近年來，山西省紅棗種植面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷提高，使得山西省紅棗加工企業(yè)發(fā)展迅猛，特別是以殘次裂果、病蟲害果為主要原料的棗酒企業(yè)。然而，山西省棗酒生產(chǎn)企業(yè)采用傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵工藝制取棗酒，生產(chǎn)條件、技術(shù)、工藝落后，產(chǎn)品甲醇含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。隨著干紅葡萄酒生產(chǎn)技術(shù)的成熟，山西省規(guī)?；髽I(yè)借鑒干紅葡萄酒生產(chǎn)技術(shù)，利用商業(yè)化的菌種并采用液態(tài)發(fā)酵、長時間陳化來解決產(chǎn)品中甲醇超標(biāo)的問題，但效果并不理想，不同批次的產(chǎn)品經(jīng)2年陳化后甲醇依然可能超標(biāo)。

果酒中甲醇的主要來源包括甲酯化的果膠水解[4-5]、甘氨酸脫氨脫羧[6]、甘氨酸脫羧亞硝化[6]、釀酒酵母自身生長代謝[7-8]，此外可能還有一些含有甲基的物質(zhì)脫甲基等，其中果膠是導(dǎo)致甲醇產(chǎn)生的最主要的物質(zhì)[4，9-10]。因此，考查果膠的控制對甲醇含量的控制作用，以期找到控制果膠產(chǎn)生甲醇的最佳方法，從而降低紅棗干紅中甲醇含量，為山西棗酒企業(yè)生產(chǎn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)紅棗干紅提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

木棗，購于山西省呂梁市臨縣；釀酒酵母：D254、法國EX-V加強(qiáng)型果膠酶、法國EX普通型果膠酶、法國HC果膠酶、國產(chǎn)果膠酶1、國產(chǎn)果膠酶2，購于曼森食品專營店；甲醇（色譜純）、沒食子酸、對香豆酸、咖啡酸、肉桂酸、尿素、硫酸亞鐵（均為分析純），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

6890N型氣相色譜儀配FID檢測器，美國安捷倫公司產(chǎn)品；微量進(jìn)樣器，上海高鴿工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；JA1203型電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；冰箱，海爾公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 發(fā)酵工藝流程

木棗→清洗→切割→提汁→濃縮（可溶性固形物20°）→菌種活化→接種→發(fā)酵→過濾→貯藏。

1.3.2 控制條件對甲醇含量的影響

分別考查提汁溫度（50，60，70，80，90，100℃）、不同類型果膠酶處理（法國EX-V加強(qiáng)型果膠酶、法國EX普通型果膠酶、法國HC果膠酶、國產(chǎn)果膠酶1、國產(chǎn)果膠酶2）、物理電場去除果膠、果膠酶抑制劑（沒食子酸、對香豆酸、咖啡酸、肉桂酸、尿素、硫酸亞鐵）對甲醇含量的影響。

1.3.3 氣相色譜條件

流速：氫氣20 mL/min，空氣200 mL/min；載氣為氮?dú)?0 mL/min，分流比20∶1；頂空進(jìn)樣裝置溫度80℃；柱溫80℃，保留30 min。

1.3.4 定量分析方法

橫坐標(biāo)為甲醇質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)為甲醇峰面積，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，測定樣品中甲醇的峰面積，計算樣品中甲醇的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 提汁溫度對紅棗干紅甲醇含量的控制

提汁溫度對甲醇含量的控制見圖1。

圖1 提汁溫度對甲醇含量的控制

由圖1可知，隨著提汁溫度的升高，紅棗干紅中甲醇含量呈現(xiàn)先降低后趨于穩(wěn)定的趨勢，當(dāng)提汁溫度高于70℃時，紅棗干紅中的甲醇顯著下降，高溫提汁可以降低紅棗干紅中甲醇含量，試驗結(jié)果與白鳳岐[4]、尹寶穎[11]的研究結(jié)果相一致。

天然的紅棗原料中含有果膠酶，發(fā)酵時果膠酶促進(jìn)甲酯化的果膠分解，促使甲醇的產(chǎn)生，動物組織中各種酶的最適溫度為37～40℃，微生物體內(nèi)各種酶的最適溫度為25～60℃，當(dāng)溫度高于最適溫度時，酶會因高溫變性而失活，因此當(dāng)提汁溫度高于70℃時，原料中原有的果膠酶失活，在棗酒發(fā)酵過程中不能分解果膠，從而阻止了甲醇的生成，進(jìn)而降低了紅棗干紅中甲醇的含量?？紤]到70℃以后，紅棗干紅中甲醇含量差別不大，提汁溫度越高，耗能越大，經(jīng)濟(jì)成本越高，同時溫度過高會導(dǎo)致棗汁中營養(yǎng)成分的降低。因此，生產(chǎn)上液態(tài)發(fā)酵時提汁溫度在70℃即可。

2.2 果膠酶處理對紅棗干紅甲醇含量的控制

Cabaroglu T[12]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過果膠酶處理，釀酒過程中產(chǎn)生的甲醇含量明顯增高。因此，在紅棗發(fā)酵前，先添加商業(yè)果膠酶，使果膠分解，在發(fā)酵前先將其產(chǎn)生的甲醇去除，再進(jìn)行發(fā)酵，可以降低紅棗干紅中甲醇含量。商業(yè)果膠酶制劑是不同種類果膠酶的混合物，不同廠家的果膠酶活力及分解果膠釋放的甲醇含量不同。選用5種市面常見的果膠酶，對已提取好的紅棗汁進(jìn)行處理，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在發(fā)酵前將果膠分解產(chǎn)生的甲醇去除。

果膠酶處理對甲醇含量的控制見圖2。

圖2 果膠酶處理對甲醇含量的控制

由圖2可知，經(jīng)果膠酶處理后的紅棗干紅甲醇含量都有所降低，且采用法國HC加強(qiáng)型果膠酶處理的紅棗汁發(fā)酵后干紅中甲醇含量最少，說明商品化的果膠酶能夠很好地將甲酯化的果膠分解，在發(fā)酵前將甲醇去除，可以明顯降低紅棗干紅中甲醇的含量。

2.3 物理電場處理對紅棗干紅甲醇含量的控制

采用物理電場在發(fā)酵之前，將果膠去除，發(fā)酵得到的紅棗干紅甲醇含量為578.23 mg/L，相對于未經(jīng)處理的紅棗干紅甲醇含量降低。因此，采用物理電場去除果膠，也可降低紅棗干紅中甲醇的含量，且該方法成本低、不添加化學(xué)成分、無污染，是去除果膠、降低紅棗干紅甲醇的有效方法。但是，可以看出甲醇含量高于高溫提汁和果膠酶處理，可能是由于物理電場對果膠的脫除不徹底導(dǎo)致。

2.4 果膠酶抑制劑對紅棗干紅甲醇含量的控制

酶抑制劑可以特異性作用于酶的某些基團(tuán)，降低酶的活性甚至使酶完全喪失活性。因此，添加果膠酶抑制劑可以降低發(fā)酵過程中果膠的分解，從而降低甲醇的產(chǎn)生。

果膠酶抑制對甲醇含量的控制見圖3。

圖3 果膠酶抑制對甲醇含量的控制

由圖3可知，添加果膠酶抑制劑后紅棗干紅甲醇含量都明顯降低，說明果膠酶抑制劑可以起到降低紅棗干紅中甲醇含量的作用。其中，添加尿素對甲醇的控制最好，但其有毒副作用，不適宜添加到食品中。劉晨[13]在不影響發(fā)酵的前提下，添加適當(dāng)含量的果膠甲脂酶抑制劑，抑制果膠的分解，進(jìn)而達(dá)到降低蘋果蒸餾酒中甲醇含量的目的。Wu J S等人[14]提取無花果中的果膠酯酶抑制劑，將其加入到楊桃果漿中，檢測發(fā)現(xiàn)楊桃酒中甲醇含量降低。Hou C Y等人[15]在葡萄酒的發(fā)酵過程加入酚酸，結(jié)果表明經(jīng)過各酚酸處理后的發(fā)酵液果膠甲氧基未脫去，且甲醇含量降低，與試驗結(jié)果一致。

3 結(jié)論

紅棗干紅中甲醇含量超標(biāo)是限制山西省棗酒企業(yè)發(fā)展的重要因素。結(jié)果表明，高溫提汁破壞原料中的天然果膠酶、發(fā)酵前添加商業(yè)果膠酶通過抽濾在發(fā)酵前去除甲醇、采用物理電場去除棗汁中的果膠、添加果膠酶抑制劑均可以控制由果膠分解導(dǎo)致的甲醇產(chǎn)生。但是，甘氨酸脫氨脫羧、甘氨酸脫羧亞硝化、釀酒酵母自身生長代謝產(chǎn)生甲醇的控制方法還有待進(jìn)一步研究。研究控制甲醇的方法，解決棗酒甲醇超標(biāo)問題，保證棗酒產(chǎn)品質(zhì)量，對發(fā)展紅棗深加工產(chǎn)品、提高產(chǎn)品附加值、提升產(chǎn)品競爭力、促進(jìn)山西省棗酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提高棗酒產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的意義。