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      一款刺梨啤酒的研制及其成分檢測(cè)

      2023-11-27 18:10:29黃寶純韓雪王雷劉宇凡楊光勇何光志
      中國(guó)食品 2023年22期
      關(guān)鍵詞:刺梨糖化啤酒

      黃寶純 韓雪 王雷 劉宇凡 楊光勇 何光志

      傳統(tǒng)啤酒是以小麥為原料經(jīng)發(fā)酵制作而成,營(yíng)養(yǎng)豐富,深受大眾喜愛(ài)。隨著人們生活水平和保健意識(shí)的逐漸提高,各種加入了食藥物質(zhì)或中藥材提取物的保健型啤酒應(yīng)運(yùn)而生,豐富了人們的選擇。

      刺梨(Rosa Roxburghii Tratt.)被收錄于《貴州省中藥材、民族藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(2003年版),是貴州省特色資源植物。刺梨作為藥食兩用植物,具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值,被譽(yù)為“水果之王”,富含維生素C和黃酮,超氧化物歧化酶(SOD)含量更是居所有水果之首。本研究以刺梨果提取物制備了一款刺梨啤酒,并采用液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)方法分析其成分,以促進(jìn)刺梨產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),豐富啤酒種類。

      一、材料與儀器

      1.主要材料。淡色小麥(德國(guó)),啤酒干酵母(煙臺(tái)曼森商貿(mào)有限公司),啤酒花(Hop Breeding Company),刺梨(貴州省黔南州)。

      2.主要儀器設(shè)備。糖化鍋(WS-38,廣州偉納斯不銹鋼實(shí)業(yè)公司),發(fā)酵罐(35L,煙臺(tái)帝伯仕自釀?dòng)邢薰荆?,糖度?jì)(1.0-1.1,煙臺(tái)帝伯仕自釀?dòng)邢薰荆?,高壓滅菌鍋(YA28X6T,寧波甬安醫(yī)療器械制造公司),離心機(jī)(Sorvall Legend Micro 21R,美國(guó)Thermo Fisher公司),生化培養(yǎng)箱(LRH-150-II,廣東醫(yī)療器械廠),電子分析天平(EL104,梅特勒-托列多儀器有限公司),電磁爐(WLK-T1,廣東半球?qū)崢I(yè)集團(tuán)公司),恒溫水浴鍋(HH-42 (0),蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司),離心管(50mL,無(wú)錫耐思生物科技有限公司),pH試紙(1-14,杭州富陽(yáng)特種紙業(yè)有限公司),冷凍離心機(jī)(H2050-R,湘儀),混勻儀(QL-86,其林貝爾),真空濃縮儀(5305,Eppendorf),濾膜(0.22pm PTFE,津騰),液相色譜儀(ultimate 3000,Thermo),質(zhì)譜儀(QExactive Focus,Thermo)。

      二、實(shí)驗(yàn)與方法

      1.發(fā)酵液制備與前發(fā)酵。篩選后的小麥用濕法粉碎,與適量熱水(37℃為宜)一起加入糖化鍋中蛋白化30min,持續(xù)蛋白化升溫至65℃使淀粉糖化,時(shí)間控制在1h,升溫至78℃后保持10min結(jié)束糖化。將所得麥汁進(jìn)行過(guò)濾后,放入糖化桶中煮沸1h。第1次加入啤酒花總量的1/10,30min后加入啤酒花總量的1/5,沸騰50min后放入剩余啤酒花。煮沸結(jié)束后用冷卻管冷卻麥汁,使麥汁溫度降到20℃為最佳。

      稱取適量刺梨干粉,加入10倍量68℃左右溫水浸泡15min以上,濾得刺梨汁,重復(fù)2次,將3次過(guò)濾所得刺梨汁匯總備用。干酵母用10倍量的20℃熱水進(jìn)行活化備用。先將刺梨汁和麥汁按0.08:1的比例放入發(fā)酵瓶中,邊攪拌邊添加活化好的酵母,充分混勻后保持通氧5min左右,蓋好發(fā)酵瓶。將發(fā)酵瓶放入生化培養(yǎng)箱中,設(shè)置溫度為16℃,進(jìn)行前發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間為7-14d。

      2.后發(fā)酵。將前發(fā)酵好的啤酒進(jìn)行離心,所得上清液裝入已消毒的空啤酒瓶中,封瓶后再次消毒,放入培養(yǎng)箱中進(jìn)行后發(fā)酵,發(fā)酵溫度為16℃,發(fā)酵時(shí)間為10-15d,最終得到成品刺梨啤酒。

      3.理化指標(biāo)及感官檢測(cè)。理化指標(biāo)采用糖度計(jì)檢測(cè)原麥汁濃度、成品啤酒酒精度,pH試紙檢測(cè)酸堿度。感官檢測(cè)則采用人工品嘗方法,邀請(qǐng)20名學(xué)生,通過(guò)肉眼對(duì)啤酒外觀及泡沫性能進(jìn)行檢測(cè),并品嘗啤酒的香氣和口味。

      4.刺梨啤酒成分的檢測(cè)。刺梨啤酒成分檢測(cè)采用LC-MS聯(lián)用方法。(1)準(zhǔn)備檢測(cè)樣本。4℃條件下解凍實(shí)驗(yàn)樣本,解凍后渦旋1min充分混勻。取樣本100?L于2mL離心管中,濃縮干燥后加入400?L甲醇溶液(-20℃保存),振蕩1min,混勻。在12000rpm、4℃下離心10min,取全部上清液至新的離心管中,真空濃縮干燥。加入150?L 80%甲醇溶液配置的2-氯-L-苯丙氨酸(4ppm)溶液(-20℃保存)復(fù)溶樣品,取上清液用0.22?m膜過(guò)濾,過(guò)濾液加入檢測(cè)瓶中,用于檢測(cè)。每個(gè)待測(cè)樣本各取20?L混合成QC樣本。

      (2)上機(jī)檢測(cè)。①色譜條件。Thermo Vanquish(Thermo Fisher Scientific,USA)超高效液相系統(tǒng),使用色譜柱為ACQUITY UPLC? HSS T3(2.1×150mm,1.8?m)(Waters,Milford,MA,USA),調(diào)節(jié)到0.25mL/min的流速、40℃的柱溫,進(jìn)樣量取2μL。正離子模式下,流動(dòng)相為0.1%甲酸乙腈(C)和0.1%甲酸水(D),梯度洗脫程序?yàn)椋?-1min,2%C;1-9min,2%-50%C;9-12min,50%-98%C;12-13.5min,98%C;13.5-14min,98%-2%C;14-20min,2%C。負(fù)離子模式下,流動(dòng)相為乙腈(A)和5mM甲酸銨水(B),梯度洗脫程序?yàn)椋?-1min,2%A;1-9min,2%-50%A;9-12min,50%-98%A;12-13.5min,98%A;13.5-14min,98%-2%A;14-17min,2%A。

      ②質(zhì)譜條件。Thermo Q Exactive Focus質(zhì)譜檢測(cè)器(Thermo Fisher Scientific,USA),電噴霧離子源(ESI),正負(fù)離子模式分別采集數(shù)據(jù)。正離子噴霧電壓3.50kV、負(fù)離子噴霧電壓-2.50kV,鞘氣30arb、輔助氣10arb。毛細(xì)管溫度325℃,以分辨率70000進(jìn)行一級(jí)全掃描,一級(jí)離子掃描范圍m/z 81-1000,并采用HCD進(jìn)行二級(jí)裂解,碰撞電壓30%、二級(jí)分辨率17500,采集信號(hào)前3離子進(jìn)行碎裂,同時(shí)采用動(dòng)態(tài)排除法去除無(wú)必要的MS/MS信息。

      (3)數(shù)據(jù)處理。通過(guò)Proteowizard軟件將獲得的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成mzXmL格式(xcms輸入文件格式),再利用R的XCMS程序包進(jìn)行峰識(shí)別、峰過(guò)濾和峰對(duì)齊,得到包括質(zhì)荷比(m/z)、保留時(shí)間及峰面積等信息的數(shù)據(jù)矩陣。正離子模式獲得15451個(gè)前體分子,負(fù)離子模式獲得11559個(gè)前體分子,導(dǎo)出數(shù)據(jù)至Excel進(jìn)行后續(xù)的分析。

      三、結(jié)果與分析

      1.麥芽汁制備與前發(fā)酵。糖化后的麥芽汁呈淡黃色,原麥芽汁濃度為11op,前發(fā)酵中,第1天開(kāi)始出現(xiàn)少量泡沫,至第3天后達(dá)最大量,持續(xù)8d左右,發(fā)酵2周后稍變澄清。離心后得到澄清的淡黃色啤酒液,見(jiàn)圖1。

      圖1:刺梨啤酒前發(fā)酵

      2.后發(fā)酵。后發(fā)酵14d,輕晃啤酒有少許起泡,已達(dá)啤酒起泡要求,見(jiàn)圖2。

      圖2:刺梨啤酒后發(fā)酵

      3.理化指標(biāo)及感官檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè),刺梨啤酒原麥汁濃度為11op,酒精度為3.3% Vol,pH為5-6。感官品評(píng)得分見(jiàn)表1。

      4.刺梨啤酒成分檢測(cè)。通過(guò)LC-MS方法鑒定出刺梨啤酒中含有543種代謝成分,部分鑒定成分見(jiàn)表2。

      四、結(jié)論與討論

      現(xiàn)代藥理研究表明,刺梨具有抗氧化、降脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化、調(diào)節(jié)免疫、抗癌防癌、排毒、抗衰老、防治糖尿病、保護(hù)胃黏膜等作用。經(jīng)LC-MS方法檢測(cè)出刺梨啤酒中含有維生素C、槲皮素和山柰素等成分。維生素C是人體必需的水溶性維生素,可提高免疫功能、清除活性自由基、預(yù)防癌癥、改善脂代謝、緩解因PM2.5造成的肺部炎性損傷。槲皮素是一種類黃酮化合物,具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化、調(diào)節(jié)腸道菌群等作用。山柰素是一種最先從姜科植物山柰中分離得到的黃酮醇類化合物,山柰酚及其糖基化衍生物已被證明具有保護(hù)心臟和神經(jīng)、抗炎、抗糖尿病、抗氧化、抗菌等作用,并具有抗癌活性。

      將刺梨汁與麥芽汁發(fā)酵制成低酒精度的刺梨啤酒,是對(duì)刺梨進(jìn)行深加工的一種新嘗試,可以豐富刺梨的用途,提升其價(jià)值。

      本研究制備的刺梨啤酒是在傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵的基礎(chǔ)上添加刺梨提取物,使其具有刺梨發(fā)酵風(fēng)味和發(fā)酵產(chǎn)物,同時(shí)也具有一定的保健功效。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn),得出該款啤酒的最佳工藝為:刺梨提取液8%、干酵母0.1%、啤酒花1%,經(jīng)14℃-16℃前發(fā)酵7d,后發(fā)酵10d得到刺梨啤酒成品,泡沫細(xì)膩,掛杯持續(xù)3-4min,香氣輕微,殺口力強(qiáng),具有獨(dú)特的刺梨風(fēng)味,感官要求及理化指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

      基金項(xiàng)目:2020年貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥食兩用類中藥啤酒研究中心。

      作者簡(jiǎn)介:黃寶純(1999-),男,大學(xué)本科,研究方向?yàn)橹扑幑こ獭?/p>

      *通信作者:何光志(1977-),男,教授、碩士生導(dǎo)師,博士,研究方向?yàn)橹形麽t(yī)結(jié)合。

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