青海柴達木盆地唐古特白刺果實釀酒潛力分析

孟江飛,劉羽佳,李光英,李甲寧,遲 明*

(1.西北農(nóng)林科技大學 葡萄酒學院,陜西 楊陵 712100;2.青海省輕工業(yè)研究所有限責任公司,青海 西寧 810001)

唐古特白刺(Nitrariatangutorum)屬于蒺藜科灌叢植物,主要分布于海拔2 700～3 100 m的干旱地帶,在柴達木盆地分布尤為廣泛,白刺果實酸甜可口,是一類待開發(fā)漿果[1],富含多糖、黃酮、氨基酸等營養(yǎng)成分和活性成分,具有清除自由基、抗氧化的功效,還具有改善免疫力的保健功能[2-6]。

唐古特白刺是一種高原沙生荒漠植被,具有較高的生態(tài)保護價值。其耐寒冷干燥和強烈風沙,耐鹽堿,抗逆性強,常表現(xiàn)為干燥和鹽堿地帶植物群落和建殖群種[7-8]。在食用、藥用、副產(chǎn)品加工等領域具有潛在的經(jīng)濟價值[9-14]。

本研究通過對唐古特白刺不同居群的果實理化指標(還原糖、總酸、pH)、酚類物質(zhì)(單寧、總酚、花色苷)和香氣成分進行分析,挖掘其釀酒潛力,為進一步對其開發(fā)和利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2021年8月,選擇5個地理分布有差異的唐古特白刺天然居群進行樣品采集,分別為青海省德令哈市尕海鎮(zhèn)(QDG)、懷頭他拉鎮(zhèn)(QDH)、柯魯柯鎮(zhèn)(QDK)、海西州都蘭縣諾木洪鄉(xiāng)(QHN)和宗加鄉(xiāng)(QHZ)。采樣點情況見表1。在5個樣地中,每個樣地選取20株生長狀況良好的個體,間距>10 m,選取大小一致的白刺果實。原材料入實驗室立即分類,-40 ℃下冷凍處理。榨汁并過濾獲得新鮮的白刺果實果汁,以備進行各項指標測定。

表1 5個唐古特白刺天然居群環(huán)境參數(shù)Table 1 Environmental parameters of five natural populations of Nitraria tangutorum

1.2 試驗方法

1.2.1 基本理化指標的測定 采用斐林試劑滴定法測定果實還原糖,酸堿中和滴定法測定總酸,利用Sartorius酸度計PB-10測定pH[15]。

1.2.2 總酚與香氣物質(zhì)的測定 采用福林-肖卡法測定總酚[16],在765 nm下測定吸光值。利用pH示差法測定總花色苷[17],分別在520 nm和700 nm下測定吸光值,結果以二甲花翠素-3-O葡萄糖苷(mg·g-1)計。采用甲基纖維素沉淀法(MCP法)測定單寧[18],結果以兒茶素(mg·L-1)表示。

果實香氣物質(zhì)萃取采用頂空固相微萃取(SPME)法[19]。使用氣相色譜儀Agilent 7890 GC對香氣物質(zhì)進行測定,每個樣品3個重復。試驗所用質(zhì)譜選用Agilent 5975C Inert MSD,儀器自帶7683自動進樣器。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2018對果實基本理化指標、酚類物質(zhì)和香氣物質(zhì)數(shù)據(jù)進行整理。通過Agilent.MassHunter.Quantitative軟件對香氣物質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析,其余指標使用SPSS 21.0軟件通過單因素anova檢驗進行分析,使用Origin2021軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 5個居群白刺基本理化指標分析

糖是酒精發(fā)酵的基質(zhì),果實中的含糖量會直接影響酒精飲料的最終酒度。果實中的還原糖含量見圖1,在同一采摘時期,5個居群唐古特白刺果實的還原糖含量差異顯著(P<0.05),其中居群QDK還原糖含量最高,為291 g·L-1,居群QHN還原糖含量最低,為154.67 g·L-1。孫薇等[20]研究6個品種葡萄(佳麗釀、巴貝拉、摩爾多瓦、西拉、桑嬌維塞、小味爾多)還原糖含量為94.85～166.54 g·L-1,本研究中QDG、QDH、QDK、QHN居群的唐古特白刺果實還原糖含量高于上述6種葡萄,說明唐古特白刺果實具有酒精釀造類飲料開發(fā)潛力。

字母表示不同白刺居群在0.05水平的顯著性差異。下同。圖1 唐古特白刺果實還原糖含量Fig.1 Reducing sugar content of N.tangutorum fruit

總酸含量一定程度上決定了食用產(chǎn)品的口味風格和加工工藝[21]。由圖2可知,QDK居群的總酸含量最高,為2.47 g·L-1,是QHZ居群的2.4倍。由圖3可見,QHN居群的pH最高,QDG的pH最低,QDK居群和QHZ居群無顯著差異。

圖2 唐古特白刺果實總酸含量Fig.2 Total acid content of N.tangutorum fruit

圖3 唐古特白刺果實pHFig.3 pH of N.tangutorum fruit

2.2 5個居群白刺酚類物質(zhì)分析

在酒精飲料中,單寧可以抗氧化、抗自由基、穩(wěn)定色素,同時還影響著酒的色澤、風味、穩(wěn)定性。由圖4可知,5個唐古特白刺天然居群單寧含量為23.47～37.34 mg·L-1,QHN居群單寧含量遠高于其他居群。

圖4 唐古特白刺果實單寧含量Fig.4 Tannin content of N.tangutorum fruit

由圖5可見,5個唐古特白刺天然居群的果實總酚含量存在顯著差異,QDH居群總酚含量較高。

圖5 唐古特白刺果實總酚含量Fig.5 The total phenol content of N.tangutorum fruit

花色苷是花色素的糖苷化形式,在葡萄酒中的含量和組成決定了葡萄酒的色度、色調(diào)及顏色穩(wěn)定性[22]。由圖6可知,5個唐古特白刺天然居群花色苷含量為1.31～1.59 mg·g-1,無顯著性差異。

圖6 唐古特白刺果實花色苷含量Fig.6 Anthocyanins content of N.tangutorum fruit

2.3 5個居群白刺香氣物質(zhì)分析

5個唐古特白刺居群香氣物質(zhì)見表2,在5個居群中共檢測出了52種揮發(fā)性物質(zhì),但只有香氣活性值(odor activity value,OAV)≥1時,揮發(fā)性物質(zhì)才對香氣具有貢獻[23]。

表2 不同居群唐古特白刺果實揮發(fā)性物質(zhì)比較Table 2 Comparison of volatile substances in the fruit of N.tangutorum from different populations

由表2與表3可知,酯類是5個居群中揮發(fā)性物質(zhì)總量最高的一類物質(zhì),相對含量為40.22%～71.00%。5個居群共檢測出18種酯類物質(zhì),含量較多的有辛酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯等,其中辛酸乙酯在5個居群中的質(zhì)量濃度均遠高于閾值5 μg·L-1[24],作為特征香氣物質(zhì)為白刺果實提供了果香、茴香、花香等香味。己二酸二甲酯是居群QHN和居群QHZ中的特有物質(zhì)。乙酸乙酯是葡萄酒中含量豐富的香氣物質(zhì),為葡萄酒提供了果香和酯香[25]。乙酸乙酯的OAV在5個居群均<1,但在居群QHN與居群QHZ中的含量遠高于居群QDG、QDH、QDK。此外,在5個居群中己酸乙酯的質(zhì)量濃度均接近閾值14 μg·L-1,提供了果香、花香以及熱帶水果香氣。

表3 唐古特白刺果實主要香氣物質(zhì)及含量Table 3 Main aroma components and content of N.tangutorum fruits

醇類物質(zhì)相對含量為3.7%～13%,居群QDK中醇類物質(zhì)總量與種類均比其他居群少。異戊醇為果實提供了苦杏仁味與澀味[26],居群QHN和居群QHZ中異戊醇含量高于另外3個居群。5個居群中共檢測出5種醛類物質(zhì)、6種酮類物質(zhì)。

酸類物質(zhì)相對含量為11.54%～27.31%,其中異戊酸含量最高,且5個居群中異戊酸均高于閾值33 μg·L-1,OAV>1,提供刺激性氣味[27]。此外,居群QDK中異戊酸含量遠高于其他居群。萜烯類相對含量較少,共檢測到2種物質(zhì):芳樟醇和β-香茅醇,閾值分別為25、40 μg·L-1。

由表2與表3可知,居群QDG揮發(fā)性物質(zhì)總量最少;居群QDK的揮發(fā)性物質(zhì)種類最少,但是總量較高,(E)-2-己烯-1-醇、正己醇、丁酸丁酯和乙酸己酯都是居群QDK所區(qū)別于其他4個居群的香氣物質(zhì);居群QHN與居群QHZ揮發(fā)性物質(zhì)種類較多,總量較高。

根據(jù)上述分析,選擇OVA值較高的5種特征香氣物質(zhì):辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、異戊酸、芳樟醇,在5個居群中進行比較。由圖7可知,居群QDG和居群QDH的特征香氣物質(zhì)含量總量比其余3個居群少;在5個居群中辛酸乙酯和己酸乙酯含量無顯著性差異,居群QHN與QHZ中的乙酸乙酯含量遠高于其余居群,異戊酸在居群QDK、QHN、QHZ中含量較高。

圖7 5個居群的主要香氣物質(zhì)含量差別Fig.7 Differences in the main aroma substances contents among 5 populations

3 結論與討論

3.1 結論

通過對唐古特白刺果實進行品質(zhì)分析,發(fā)現(xiàn)唐古特白刺果實還原糖含量較高,最高為166.54 g·L-1,具有酒精釀造類飲料開發(fā)潛力;果實酚類物質(zhì)含量較高,5個居群果實中單寧含量為23.47～37.34 g·L-1,總酚含量10.18～13.41 mg·g-1,

花色苷含量1.31～1.59 mg·g-1;唐古特白刺果實香氣物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn),5個居群中共檢測出了52種揮發(fā)性物質(zhì),揮發(fā)性物質(zhì)總量為1 901.727～5 776.801 μg·L-1。辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、異戊酸、芳樟醇是唐古特白刺果實的特征香氣物質(zhì),為果實提供了果香、茴香味、花香、熱帶水果香氣,可釀造具有唐古特白刺特征芳香的干型果酒。

3.2 討論

糖與酸是果實中的重要營養(yǎng)物質(zhì),果實中的糖酸比是釀造酒精類飲料的基礎指標[28]。在本研究中,居群QDK的含糖量與含酸量均高于其余居群,最適合作為酒精發(fā)酵類飲品原料。此外,酒精發(fā)酵中酵母菌的最適活動pH為4～6[29]。本研究中5個居群白刺果實pH均在5.21～5.51,有利于酒精發(fā)酵的進行。

單寧是酒精類飲料風味的決定性物質(zhì),在葡萄酒中縮合單寧可與花色苷結合有助于顏色的穩(wěn)定[30],還可與口腔中的唾液蛋白結合,產(chǎn)生收斂感[31]。同時,花色苷作為唐古特白刺果實中的一類呈色物質(zhì),可以使其酒精類飲料酒體更加飽滿[32]。有研究表明,在唐古特白刺為原料的干紅酒樣中花色苷發(fā)生?；?增強了干紅的儲藏性,營養(yǎng)價值也高于市售干紅[12,33],此外唐古特白刺果實清除自由基的效果也優(yōu)于抗壞血酸[34]。本研究發(fā)現(xiàn),5個居群花色苷含量為1.31～1.59 mg·g-1,說明唐古特白刺果實可以釀造唐古白刺干紅,同時也可作為一類天然色素資源。經(jīng)研究表明,唐古特白刺果實的營養(yǎng)和活性成分有降血糖、降血脂、調(diào)節(jié)免疫力、抗疲勞和耐寒、抗氧化和延緩衰老以及抗腫瘤的作用[35],果實中多酚含量高于大部分常見果蔬[36],在本研究中居群QDH總酚含量高達13.41 mg·g-1,具有藥物、功能性食品開發(fā)領域的潛力。

芳香物質(zhì)是果實的風味品質(zhì)的主要組成[37],但目前針對唐古特白刺果實芳香物質(zhì)的研究較少。在本研究中,5個唐古特白刺居群中酯類物質(zhì)占據(jù)主導地位,在不同居群中主要表現(xiàn)在較高含量的辛酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯,體現(xiàn)了唐古特白刺果實的花香以及果香。氣味活性值(OVA)通常作為衡量香氣物質(zhì)貢獻值的指標,只有當OVA>1時才對香氣有貢獻[38],但有研究表明OAV>0.1的成分也具有潛在的氣味活性,在呈香過程中具有相互促進的效果[39]。本研究發(fā)現(xiàn),辛酸乙酯和異戊酸在5個居群中OVA>1,是唐古特白刺居群中最主要的呈香物質(zhì),己酸乙酯OVA值接近1,己酸、β-香茅醇、芳樟醇在5個居群中OVA值均大于0.1,說明其在呈香過程中具有協(xié)同效應。值得注意的是,乙酸乙酯在居群QDG、QDH、QDK中OAV<0.1,在居群QHN、QHZ中OAV>0.1。此外居群QHN、QHZ中5種特征香氣物質(zhì)含量較高,因此居群QHN、QHZ可作為干紅原料,釀造唐古特白刺特征芳香的干型果酒。

有研究指出,2012-2020年,唐古特白刺面積減少了56%,柴達木盆地天然分布的白刺中以唐古特白刺資源量仍居首位[1]。目前,對唐古特白刺的開發(fā)利用程度較低,但其經(jīng)濟、生態(tài)價值較高。因此,可加強唐古特白刺果實釀造干型果酒的研究,以提升當?shù)靥乒盘匕状桃吧Y源的利用效率,實現(xiàn)經(jīng)濟與生態(tài)價值的有機統(tǒng)一。