紅甜菜酒發(fā)酵工藝優(yōu)化及初生代謝物和揮發(fā)性代謝物分析

包永鎮(zhèn)，代翠紅，程大友，崔 杰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 化工與化學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150001)

0 前言

食用紅甜菜(BetavulgarisL.var.cruentaAlef.)屬藜科，甜菜屬，二年生草本植物，又名紅菜頭，是栽培甜菜的一個(gè)變種[1]。食用紅甜菜主根發(fā)達(dá)，根肉多為鮮紅或紫紅色，其葉柄發(fā)達(dá)，呈鮮紅色。食用甜菜根具有很高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值，在世界各地都是受人們喜愛的蔬菜之一[2]。食用紅甜菜根為促進(jìn)健康、預(yù)防和治療疾病提供了寶貴的活性成分。食用甜菜根肉中含有大量的生物活性物質(zhì)，可作為功能性食品來源，用于治療糖尿病、癌癥、心血管疾病等多種疾病以及各種氧化應(yīng)激引起的慢性疾病[3]。雖然紅甜菜是不可多得的寶貴食用與藥用資源，但由于其較重的土腥味，在國內(nèi)并不具有很好的食品市場，國內(nèi)關(guān)于紅甜菜加工食品的專利與文獻(xiàn)較多，但實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并不多見。因此，對于紅甜菜產(chǎn)品的開發(fā)與推廣仍需繼續(xù)努力，開發(fā)出符合國人口味的甜菜產(chǎn)品對于甜菜產(chǎn)業(yè)來說是至關(guān)重要的。目前我國栽培的食用紅甜菜的種植面積較小，而作為食物資源出現(xiàn)在市場及餐桌上更是少見。因此，食用紅甜菜的淺加工及深加工食品在國內(nèi)具有很大的的市場潛力。本研究利用食用紅甜菜為原料生產(chǎn)紅甜菜果酒。以期進(jìn)一步開發(fā)食用紅甜菜。

1 材料與方法

1.1 本實(shí)驗(yàn)所用食用紅甜菜為工大食甜1號。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

(略)

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑與耗材

(略)

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 食用紅甜菜酒的發(fā)酵工藝流程

紅甜菜根→清洗→破碎→榨汁→糖度調(diào)整→菌種活化→酒精發(fā)酵→澄清、過濾→調(diào)配→殺菌→灌裝→冷卻→成品

1.4.2 實(shí)驗(yàn)材料的預(yù)處理

將食用紅甜菜根用清水清洗干凈，然后進(jìn)行去皮、切塊處理，將紅甜菜根切成邊長不超過1 cm的方形小塊以方便用榨汁機(jī)將其充分打碎。

1.4.3 料液比對甜菜汁感官的影響

取4份紅甜菜樣品，分別以2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的料液比加蒸餾水，用水果榨汁機(jī)進(jìn)行打漿處理，經(jīng)濾網(wǎng)濾紙過濾得到4份相應(yīng)比例的甜菜汁，通過感官評定來確定最佳料液比。

1.4.4 菌種活化

釀酒酵母提前在含糖量5%的蒸餾水(10倍酵母量)配制的糖水活化0.5 h，活化溫度為35℃。

1.4.5 食用紅甜菜酒發(fā)酵的單因素試驗(yàn)

(1)初始糖度對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

將食用紅甜菜漿初始糖度通過添加白砂糖將其調(diào)整為調(diào)整為22%、24%、26%、28%、30%，釀酒酵母添加量為0.1%，用檸檬酸調(diào)整pH為4.5[4]，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?7℃的條件下進(jìn)行發(fā)酵。由預(yù)試驗(yàn)顯示，發(fā)酵5天后，發(fā)酵液幾乎不再產(chǎn)生氣泡，因此選取5天作為初始糖度單因素試驗(yàn)的發(fā)酵時(shí)間，每個(gè)條件做三組平行試驗(yàn)。發(fā)酵結(jié)束后測定其可溶性固形物含量和酒精度作為發(fā)酵結(jié)果的評定指標(biāo)。

(2)釀酒酵母添加量對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

以1.4.5(1)中所述的發(fā)酵pH、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間以及試驗(yàn)確定的最佳初始糖度為條件，在食用紅甜菜漿中分別添加釀酒酵母量為0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.12%，混合均勻，進(jìn)行發(fā)酵，每個(gè)條件做三組平行試驗(yàn)。發(fā)酵結(jié)束后測定其可溶性固形物含量和酒精度作為發(fā)酵結(jié)果的評定指標(biāo)。

(3)發(fā)酵時(shí)間對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

以1.4.5(1)中所述的發(fā)酵pH、發(fā)酵溫度、試驗(yàn)確定的最佳初始糖度以及1.4.5(2)試驗(yàn)中所確定的最佳釀酒酵母接種量為基礎(chǔ)，將食用紅甜菜漿分別發(fā)酵 3天、4天、5天、6天、7天，每個(gè)條件做三組平行試驗(yàn)。發(fā)酵結(jié)束后測定其可溶性固形物含量和酒精度作為發(fā)酵結(jié)果的評定指標(biāo)。

(4)發(fā)酵溫度對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

以前述的發(fā)酵pH、試驗(yàn)確定的最佳初始糖度、試驗(yàn)中所確定的最佳釀酒酵母接種量、試驗(yàn)中所確定的發(fā)酵時(shí)間為基礎(chǔ)，將食用紅甜菜漿分別置于23℃、25℃、27℃、29℃、31℃的條件下發(fā)酵，每個(gè)條件做三組平行試驗(yàn)。發(fā)酵結(jié)束后測定其可溶性固形物含量和酒精度作為發(fā)酵結(jié)果的評定指標(biāo)。

1.4.6 食用紅甜菜酒發(fā)酵的響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇初始糖度(A)、酵母接種量(B)、發(fā)酵時(shí)間(C)、發(fā)酵溫度溫度(D)作為考察因素，選取三水平，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)響應(yīng)面分析試驗(yàn)。

1.4.7 食用紅甜菜酒的理化指標(biāo)測定

(1)食用紅甜菜酒酒精度的測定

根據(jù)《GB/T15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法》中的酒精度測定方法第三法酒精計(jì)法進(jìn)行測定。

(2)食用紅甜菜酒可溶性固形物的測定

食用紅甜菜酒可溶性固形物的測定使用手持折光儀進(jìn)行測定。

(3)食用紅甜菜酒總糖的測定

采用苯酚-硫酸法測定樣品溶液中的總糖含量[5]。

(4)食用紅甜菜酒總酸的測定

根據(jù)《GB/T15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法》中的總酸測定方法第二法指示劑法進(jìn)行測定。

(5)食用紅甜菜酒大腸桿菌計(jì)數(shù)的測定

按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB 4789.3—2016的方法檢測。

1.5 食用紅甜菜酒體外抗氧化能力測定

1.5.1 DPPH自由基清除率測定

(1)試劑配制：

DPPH溶液：準(zhǔn)確稱取DPPH(二苯代苦味酰自由基)4.00 mg，用無水乙醇溶解，并定容至100 mL棕色容量瓶中，得到濃度為0.1 mmol/L的DPPH溶液，避光4℃保存；

(2)實(shí)驗(yàn)步驟：

分別吸取樣品0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL、0.9 mL、1 mL于10 mL棕色玻璃瓶中，用蒸餾水補(bǔ)足至2 mL，再加入2 mL DPPH溶液，混合均勾，于暗處反應(yīng)30 min后，在517 nm下測其吸光度為A1；另取上述不同體積的樣品用蒸餾水補(bǔ)至2 mL，加入無水乙醇2 mL，在暗處反應(yīng)30 min后測其吸光度為A2；再取2 mL DPPH溶液和蒸餾水混合作為反應(yīng)的參比，測其吸光度為A0；空白對照為2 mL無水乙醇和2 mL水的混合液。DPPH自由基清除率按照下式計(jì)算：

式中：A1——甜菜酒樣品溶液的吸光度(樣液+DPPH)；A2——用無水乙醇代替DPPH測得的吸光值(樣液+乙醇)；A0——為空白組的吸光度(蒸餾水+DPPH)。

1.5.2 羥自由基清除能力測定

在比色管中先依次加入10 mL蒸餾水，然后分別加入2 mL含紅甜菜酒樣品0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL、0.9 mL、1 mL的溶液，接著加入9 mmol/L FeSO4、9 mmol/L乙醇-水楊酸溶液各1 mL，最后加入8.8 mmol/L的H2O21 mL啟動反應(yīng)，37℃水浴加熱30 min后取出，在510 nm處測其吸光度為A1；用蒸餾水代替加入的水楊酸水浴30 min后測得吸光度為A2；用蒸餾水代替樣品作為參比，測得吸光度為A0；蒸餾水作為空白對照。按下式計(jì)算羥自由基清除率：

式中：A1——甜菜酒樣品溶液的吸光度；A2——用蒸餾水代替水楊酸測得的吸光值；A0——用蒸餾水代替樣液測得的吸光值。

1.5.3 超氧陰離子清除能力測定

(1)試劑配制：

Tris-HCl緩沖溶液(pH8.2)配制：50 mL 0.1 mol/L Tris溶液+22.9 mL 0.1 mol/L鹽酸溶液，加蒸餾水稀釋至100 mL。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟：

取2.5 mL 50 mmol/L Tris-HCl緩沖溶液，25℃水浴20 min，分別吸取樣品0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL、0.9 mL、1 mL于10 mL棕色玻璃瓶中以蒸餾水補(bǔ)足2 mL，再加入0.6 mL 25 mmol/L鄰苯三酚溶液，混合均勻25℃水浴20 min，加0.5 mL濃鹽酸終止反應(yīng)，在325 nm波長下測定吸光值。超氧陰離子清除能力按下式計(jì)算：

式中：A1——甜菜酒樣品溶液的吸光度(樣液+鄰苯三酚)；A2——用蒸餾水代替鄰苯三酚測得的吸光值(樣液+蒸餾水)；A0——為空白組的吸光度(蒸餾水+鄰苯三酚)。

1.5.4 總還原力測定

參考楊玉霞的總還原力測定方法對食用紅甜菜酒的總還原力進(jìn)行測定，并與食用紅甜菜汁與市售葡萄酒進(jìn)行比較分析[6]。

2 結(jié)果與分析

3.1 料液比對食用紅甜菜汁感官的影響

根據(jù)1.4.3中描述的實(shí)驗(yàn)方法，分別以2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的料液比加蒸餾水，加水量對食用紅甜菜汁的感官影響結(jié)果如表1所示。

表1 加水量對紅甜菜汁的感官影響Tab.1 The sensory effect of adding water on red beet juice

由于料液比為2∶1時(shí)，加水量較少，食用紅甜菜破碎不充分，因此選用食用紅甜菜汁最佳料液比為1∶1。

從圖1中可以看出，隨著初始糖度的增加，食用紅甜菜發(fā)酵液的酒精度呈先增大后減小的趨勢，當(dāng)初始糖度達(dá)到28%時(shí)，酒精度達(dá)到了最大值11.3%vol，但當(dāng)初始糖度超過28%時(shí)，由于發(fā)酵液糖度過高使?jié)B透壓過大，會抑制甚至破壞酵母細(xì)胞的代謝活動，從而影響酵母菌的生命活動，抑制了酵母菌對糖類物質(zhì)的利用，糖分的消耗以及酒精生成量也隨之減少，最終導(dǎo)致發(fā)酵液中剩余的可溶性固形物含量較高；當(dāng)糖類含量過低時(shí)，可用于酵母菌發(fā)酵的底物不足，導(dǎo)致酒精度較低[7]。綜上所述，發(fā)酵的初始糖度選擇28%最有利于發(fā)酵。

圖1 初始糖度對食用紅甜菜酒發(fā)酵的影響Fig.1 Effect of initial sugar content on fermentation results of red beet wine

3.2.2 酵母添加量對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

根據(jù)1.4.5(2)中描述的方法，研究不同酵母添加量對食用紅甜菜酒發(fā)酵結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

酵母添加量的不同對紅甜菜酒酒發(fā)酵的影響結(jié)果見圖2所示。酵母添加量對紅甜菜發(fā)酵具有一定的影響，酵母添加量不斷增加時(shí)，酒精度的變化趨勢為先升高而后略降低，而后趨于平衡；可溶性固形物含量逐漸降低最后趨于平衡。當(dāng)酵母接種量為0.08%時(shí)，發(fā)酵液酒精度達(dá)到最大值為11.3 %vol，且可溶性固形物接近最低，說明酵母利用糖分產(chǎn)生酒精的能力最強(qiáng)；繼續(xù)增加酵母添加量，雖殘?zhí)呛柯晕⒔档?，但是發(fā)酵液酒精度未見提高。由于酵母添加量過多，需要用于微生物自身生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)也會增多，即用于酒精發(fā)酵的營養(yǎng)物質(zhì)則變少，另一方面，菌體在代謝過程中產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物，會抑制酒精的轉(zhuǎn)化[8-11]。因此，酵母接種量選擇0.08%為宜。

圖2 酵母添加量對食用紅甜菜酒發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of yeast addition on fermentation results of red beet wine

3.2.3 發(fā)酵時(shí)間對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

研究不同發(fā)酵時(shí)間對食用紅甜菜酒發(fā)酵結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。隨著發(fā)酵時(shí)間越長，紅甜菜酒發(fā)酵越充分，酵母不斷利用糖類物質(zhì)產(chǎn)生酒精，可溶性固形物含量逐漸降低，紅甜菜發(fā)酵酒精度呈先上升再趨于平緩，發(fā)酵5 d時(shí)，酒精度達(dá)到極值11.2%vol，而后趨于平緩；發(fā)酵7 d時(shí)，酒精度雖略有提升，但升高的數(shù)值并不大，可溶性固形物含量也趨于平緩，說明在5 d左右已經(jīng)幾乎達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對食用紅甜菜酒發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of fermentation time on fermentation results of red beet wine

3.2.4 發(fā)酵溫度對紅甜菜酒發(fā)酵的影響

溫度能影響酵母的活性和代謝作用，溫度過高或過低都會對紅甜菜酒發(fā)酵有不利的影響。由圖4可以看出，隨著溫度的逐漸升高，酒精度先升高后降低再逐漸趨于平緩，發(fā)酵溫度為27℃時(shí)，酒精度達(dá)到最高值11.2%vol，此時(shí)可溶性固形物含量達(dá)到最低值；溫度過高或過低時(shí)，都會抑制酵母菌的代謝活動，不利于發(fā)酵的進(jìn)行，產(chǎn)生的酒精度比較低。綜上所述，紅甜菜酒發(fā)酵的較適合溫度為27℃。

圖4 發(fā)酵溫度對食用紅甜菜酒發(fā)酵的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on fermentation results of red beet wine

3.3 食用紅甜菜酒發(fā)酵的響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇初始糖度(A)、酵母添加量(B)、發(fā)酵時(shí)間(C)、發(fā)酵溫度(D)作為考察因素，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)響應(yīng)面分析試驗(yàn)。表2為因素水平表。

表2 響應(yīng)面因素水平表Tab.2 Response surface factor level table

3.3.1 響應(yīng)面優(yōu)化模型的建立與分析

應(yīng)用Box-Behnken對紅甜菜酒發(fā)酵條件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析試驗(yàn)。在酒精發(fā)酵過程中，糖分消耗得越多，酒精度會越高，根據(jù)單因素試驗(yàn)分析，當(dāng)酒精度達(dá)到最高水平時(shí)，可溶性固形物的含量處于較低水平。因此為了簡化優(yōu)化試驗(yàn)，選用酒精度作為響應(yīng)面試驗(yàn)指標(biāo)，酒精度越高，說明發(fā)酵條件越好。用Design-Expert.8.0.6軟件對響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果(表3)進(jìn)行多元回歸擬合分析，得到的預(yù)測模型為：

酒精度(vol%)=11.28-0.27A+0.11B+0.38C+0.36D+0.025AB-0.020AC+0.050AD+0.075BC-0.025BD+0.050CD-0.68A2-0.43B2-0.61C2-2.33D2。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.3 response surface test design

續(xù)表

3.3.2 響應(yīng)面結(jié)果分析與優(yōu)化

根據(jù)回歸方程所作的響應(yīng)面圖可用于各個(gè)因素間交互作用和最佳水平范圍，圖5-圖10為4個(gè)因素間兩兩相互作用的響應(yīng)面分析圖，觀察圖中擬合形狀即可分析酵母接種量、初始糖度、發(fā)酵時(shí)間及溫度對酒精度影響，交互圖中的曲線越陡峭，表明兩因素的交互作用對酒精度的影響越大。其中初始糖度和發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度交互影響酒精度的作用達(dá)到了顯著水平。

圖5 初始糖度和酵母菌添加量交互響應(yīng)面圖Fig.5 Interactive response surface diagram of initial sugar content and yeast addition

圖6 初始糖度和發(fā)酵時(shí)間交互響應(yīng)面圖Fig.6 Interactive response surface diagram of initial sugar content and fermentation time

圖7 初始糖度和發(fā)酵溫度交互響應(yīng)面圖Fig.7 Interactive response surface diagram of initial sugar content and fermentation temperature

圖8 酵母菌添加量和發(fā)酵時(shí)間交互響應(yīng)面圖Fig.8 Interactive response surface diagram of yeast addition and fermentation time

圖9 酵母菌添加量和發(fā)酵溫度交互響應(yīng)面圖Fig.9 Interactive response surface diagram of yeast addition and temperature

圖10 發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度交互響應(yīng)面圖Fig.10 Interactive response surface diagram of fermentation time and fermentation temperature

經(jīng)綜合分析，最佳發(fā)酵條件為：酵母接種量0.08%，初始糖度27.49%，發(fā)酵時(shí)間5.37 d，發(fā)酵溫度為27.15℃，在此工藝條件下，紅甜菜酒酒精度理論值為11.53%vol，為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性及實(shí)用性，用以下發(fā)酵條件：酵母接種量0.08%，初始糖度27.5%vol，發(fā)酵時(shí)間5.5 d，發(fā)酵溫度27℃進(jìn)行果酒發(fā)酵驗(yàn)證試驗(yàn)，最終結(jié)果為11.4%，與最優(yōu)條件下的理論值基本接近，說明采用響應(yīng)面優(yōu)化紅甜菜果酒發(fā)酵工藝條件是準(zhǔn)確可行的，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3.4 食用紅甜菜酒指標(biāo)及感官評價(jià)結(jié)果

對紅甜菜酒成品進(jìn)行部分指標(biāo)檢測，結(jié)果表明。酒精度、總糖、總酸、菌落總數(shù)、大腸菌群符合《綠色食品 果酒》NY/T 1508-2017中的檢測指標(biāo)項(xiàng)目。紅甜菜酒的總糖為121 g/L，屬甜果酒。紅甜菜酒可溶性固形物為9.6%。酒精度、總酸、大腸菌群的檢測結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1508-2017中要求。

感官評價(jià)方面：色澤為深紅色、澄清透亮泛有光澤，無明顯沉淀，悅目協(xié)調(diào)；香氣為具有紅甜菜風(fēng)味、醇香且香味協(xié)調(diào)，優(yōu)雅濃郁；口感柔和純正，甜、酸、澀協(xié)調(diào)，回味延綿；具有風(fēng)格典型且獨(dú)特等特點(diǎn)。

3.5 食用紅甜菜酒體外抗氧化能力測定結(jié)果與分析

3.5.1 食用紅甜菜酒DPPH自由基清除率測定結(jié)果與分析

對樣品DPPH自由基清除率進(jìn)行測定，結(jié)果如圖11所示。三種樣液對 DPPH自由基的清除能力具有較好的作用，當(dāng)食用紅甜菜酒濃度達(dá)到450 mg/mL時(shí)，DPPH自由基清除率清除率超過 80%，市售葡萄酒濃度達(dá) 500 mg/mL時(shí)，DPPH自由基清除率才接近 80%，食用紅甜菜汁濃度達(dá)500 mg/mL時(shí)，DPPH自由基清除率才不到70%。隨著三種樣液濃度的增加，DPPH自由基清除能力明顯增強(qiáng)，濃度低于100 mg/mL時(shí)，三種樣品的 DPPH自由基清除能力相當(dāng)；當(dāng)濃度高于150 mg/mL時(shí)，食用紅甜菜酒和市售葡萄酒的DPPH自由基清除能力相當(dāng)，食用紅甜菜汁的DPPH自由基清除能力均低于食用紅甜菜酒和市售葡萄酒。

圖11 三種樣品對DPPH自由基清除率的對比Fig.11 Comparison of scavenging rates of three kinds of samples to DPPH radical

3.5.2 食用紅甜菜酒羥自由基清除率測定結(jié)果與分析

由圖12 可知，在濃度低于350 mg/mL時(shí)，三種樣液的羥自由基清除能力隨著濃度的增大，羥自由基清除率不斷提高；當(dāng)濃度達(dá)到350 mg/mL時(shí)，市售葡萄汁的羥自由基清除率達(dá)到極值56%左右，食用紅甜菜酒的羥自由基清除率達(dá)到67%左右，當(dāng)濃度達(dá)到400 mg/mL時(shí)，食用紅甜菜汁羥自由基清除率達(dá)到63%左右；當(dāng)濃度繼續(xù)增加時(shí)，市售葡萄酒的羥自由基清除率趨于穩(wěn)定，但食用紅甜菜酒與食用紅甜菜汁的羥自由基清除能力急劇下降，可能是過氧化氫對甜菜紅素的活性產(chǎn)生了影響[74]，或者是甜菜紅素濃度增大時(shí)，與顯色物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)[59]。

圖12 三種樣品對羥自由基清除率的對比Fig.12 Comparison of scavenging rates of three kinds of samples to ·OH radical

3.5.3 食用紅甜菜酒超氧陰離子清除率測定結(jié)果與分析

對樣品超氧陰離子清除率進(jìn)行測定，結(jié)果如圖13所示。隨著濃度的上升，三種樣品對超氧陰離子的清除率也上升。當(dāng)濃度大于300 mg/mL時(shí)，食用紅甜菜酒與食用紅甜菜汁的超氧陰離子清除率開始下降，可能是因?yàn)榉磻?yīng)體系是堿性環(huán)境，而甜菜紅素在堿性條件下是不穩(wěn)定的，會發(fā)生降解反應(yīng)，并且伴隨著顏色的消失。另外，甜菜紅素與超氧陰離子反應(yīng)生成過氧化氫，過氧化氫與甜菜紅素相互作用，生成一些促進(jìn)氧化的物質(zhì)，比如甜菜苷配基醌。這些氧化物會影響甜菜苷配基的穩(wěn)定性，甚至在加大離子強(qiáng)度的情況下，也會促進(jìn)甜菜苷配基的降解[11]。因此，在具有較多離子和氧化物的條件下，甜菜紅素的穩(wěn)定性受到影響，造成食用紅甜菜酒與食用紅甜菜汁清除超氧陰離子的能力下降。

圖13 三種樣品對超氧陰離子清除率的對比Fig.13 Comparison of scavenging rate of superoxide anion by three kinds of samples

3.5.4 食用紅甜菜酒總還原力測定結(jié)果與分析

對樣品總還原力進(jìn)行測定，從圖 14可以看出樣液濃度增大，還原能力也相應(yīng)的增強(qiáng)，其中食用紅甜菜汁的總還原力接近了0.6，高于食用紅甜菜酒和市售葡萄酒的0.5左右。造成差異的原因可能是原料不同，原料中不同的活性成分與含量造成了總還原力的差異。

圖14 三種樣品總還原力的對比Fig.14 Comparison of total reducing power of three kinds of samples

3 討論

3.1 食用紅甜菜作為栽培甜菜的變種，除具有較高的含糖量，還含有多種活性成分，如多酚類化合物、黃酮類化合物、皂苷化合物、類胡蘿卜素、甜菜素等，這些化合物對人體健康起著重要作用。其中甜菜紅素(betacyanin)作為其特征活性成分更具有抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)血管穩(wěn)態(tài)等重要功效。通過發(fā)酵工藝制備食用紅甜菜酒將有利于這些活性成分被人體充分利用。

3.2 通過對食用紅甜菜酒的發(fā)酵工藝研究表明，以料液比1∶1對食用紅甜菜汁進(jìn)行破碎處理，得到的食用紅甜菜汁紅色較深，甜菜氣味較濃郁；采用單因素試驗(yàn)確定各因素水平對食用紅甜菜酒發(fā)酵情況的影響，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化食用紅甜菜酒發(fā)酵的最佳工藝條件，得到最佳的發(fā)酵工藝為：酵母接種量0.08%，初始糖度27.49%，發(fā)酵時(shí)間5.37 d，發(fā)酵溫度為27.15℃，在此工藝條件下，食用紅甜菜酒酒精度為11.4%vol，其理化、衛(wèi)生指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 體外抗氧化能力實(shí)驗(yàn)表明，食用紅甜菜酒具有較好的DPPH自由基清除率、羥自由基清除率、超氧陰離子清除率和總還原力，且存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。食用紅甜菜中含有的甜菜紅素、黃酮類物質(zhì)、多酚類物質(zhì)、皂苷類物質(zhì)、類胡蘿卜素等活性成分可能是食用紅甜菜酒具有較好的體外抗氧化活性的主要原因。