荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是无患子科荔枝属的果实,果肉风味独特,营养丰富,含有丰富的糖类、氨基酸、维生素、有机酸等,具有抗氧化、降血脂、降血糖,抗肿瘤、护肝、免疫调节等功效。被誉为“中华之珍果”[1-2]。荔枝起源于中国,种质资源丰富,约有200多个荔枝品种,其中产量排名前5名的主栽品种有“黒叶”、“怀枝”、“妃子笑”、“桂味”、“白糖罂”等[3-4]。广东作为中国最重要的荔枝产区,种植面积和产量均占全国的50%以上,对广东农业和经济发展起着重要作用。荔枝成熟期集中,不耐贮藏,亟待加工以缓解鲜销压力。目前荔枝加工产品种类少,仍以荔枝干,荔枝罐头,荔枝汁为主[5]。因此,研发多元化荔枝加工产品有利于荔枝产业的持续发展。

近几年全球啤酒市场“工坊啤酒”呈显著增长的趋势[6],其中水果啤酒是近年流行的啤酒产品之一,其兼具啤酒特有的清爽口感和水果的香甜味道,可满足消费者不同的感官需求和消费体验。同时,果蔬等原料中含有的天然生物活性物质,可以减少酒精对人体机体的氧化和毒性作用,改善啤酒品质指标,防止微生物污染等[7]。

近年已有研究者探讨了在啤酒酿造工艺中添加枸杞[8]、山茱萸[9]、榲桲[10]等对成品啤酒品质的影响。关于添加荔枝对啤酒品质的影响国内外尚未见报道。本研究以5个荔枝品种为原料,采用下面发酵技术酿造荔枝啤酒,考察不同品种荔枝对啤酒酿造的基本指标、抗氧化活性、有机酸和感官评分的影响,为荔枝啤酒的开发提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

荔枝：品种为“黒叶”,“妃子笑”、“井冈红糯”、“白糖罂”、“怀枝”,成熟后均采于广东产区果园,鲜果于-18 ℃下冻藏备用。

大麦芽、啤酒花、啤酒酵母S-23,北京超级麦芽公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2-联氮-双-3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸(ABTS)、三吡啶三吖嗪(TPTZ)、Trolox(水溶性VE)、福林酚(分析纯)、没食子酸,上海麦克林生化科技有限公司；柠檬酸、乙酸、琥珀酸、乳酸标准品(色谱纯),美国Sigma-Aldrich公司；甲醇、三氯化铁、过硫酸钾、冰乙酸、无水醋酸钠、碳酸钠等均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

数字式折射仪,日本ATAGO公司；TUV-2600紫外可见分光光度计,日本岛津公司；LRH-50CL培养箱,上海一恒科学仪器有限公司；DMA 4500啤酒分析仪,奥地利Anton Paar公司；自动糖化仪,新西兰Imake Ltd公司；1260 Infinity高效液相色谱仪,美国Agilent Technologies公司；TGL-20M离心机,湖南湘仪公司；数显恒温水浴锅,国华电器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 荔枝啤酒制作流程

荔枝果浆制备：冻藏荔枝解冻至0～5 ℃左右,在低温下去皮去核,果肉经破碎打浆后即用。

荔枝啤酒制作工艺参考DUCRUET等[8]和KAWA-RYGIELSKA等[9]的方法,并略作修改。

5 kg麦芽粉碎,加入17.5 kg 糖化用水,料水比1∶3.5(g∶mL),分步糖化：52 ℃ 30 min,66 ℃ 60 min,然后升温至76 ℃ 10 min,终止糖化,加入15 L洗糟用水洗糟,获得的麦汁煮沸30 min(煮沸期间按0.4 g/L添加酒花,煮沸第10 min添加苦型啤酒花,煮沸第25 min添加香型啤酒花,质量比1∶1),迅速冷却至25 ℃,调节麦汁浓度为10°P,按15%(体积分数)投料荔枝浆,接种酵母0.6 g/L(酵母提前在25 ℃无菌水中活化30 min),主发酵12 ℃至糖度连续48 h无变化,然后升温至18 ℃,还原双乙酰至含量≤0.10 mg/L,分离发酵液,按6 g/L 计算葡萄糖加入量,混匀,再装入250 mL 棕色啤酒瓶,12 ℃进行瓶内二次发酵14 d后,于4 ℃ 贮藏。设不投料荔枝浆的处理为对照组,其他工艺参数均相同。主发酵在2 L的玻璃发酵罐中进行,每组样品重复3次。

1.3.2 荔枝啤酒基本理化性质测定

样品预处理：超声15 min 除气,4 ℃,10 625×g 离心10 min,备用。啤酒发酵度、酒精度、残糖量均采用安东帕DMA 4500啤酒分析仪测定。啤酒泡持性、总酸、苦度、色度、双乙酰按照GB 4928—2008《啤酒分析方法》测定。

1.3.3 荔枝啤酒总酚含量测定

总酚测定采用Folin-Ciocalteu[11]法,以没食子酸为标准品。0.05 mL啤酒样品加入0.5 mL福林酚溶液,混合反应3 min,加入1 mL 20% Na2CO3溶液,定容至10 mL,反应1 h后在765 nm处测定吸光值,其结果根据标准曲线,以每升啤酒中所含没食子酸的质量表示(mg/L)。

1.3.4 荔枝啤酒抗氧化活性测定

DPPH自由基清除能力和ABTS阳离子自由基清除能力参照ZHAO等[13]的方法,以Trolox为标准物,样品的DPPH自由基清除能力和ABTS阳离子自由基清除能力以每升啤酒中所含相当于水溶性维生素E的量表示(mmol/L)。

FRAP还原能力参照KAWA-RYGIELSKA等[9]的方法,以Trolox为标准物,并略作修改。0.1 mL啤酒样品,加入3.5 mL FRAP工作液(300 mmol/L pH 3.6的醋酸钠缓冲溶液,10 mmol/L TPTZ溶液。20 mmol/L FeCl3 溶液,按照10∶1∶1的体积比混合,于37 ℃备用),充分摇匀,以甲醇代替样品为空白调零,在波长593 nm下测定吸光度,按照标准曲线计算样品铁还原能力,以每升啤酒中所含相当于水溶性维生素E的量表示(mmol/L)。

1.3.5 荔枝啤酒羰基化合物测定

羰基化合物(TBA值)参考李琦等[12]的方法。5 mL预处理后的酒样加入含33%硫代巴比妥酸的50%乙酸溶液,充分混匀,于60 ℃水浴 60 min,迅速冷却,同时取5 mL样品,加入2 mL蒸馏水作为空白,样品在530 nm下的吸光度值表示样品老化物或老化前驱物的含量。

1.3.6 荔枝啤酒有机酸测定

参照向阳[14]的方法,并略作修改。样品预处理：2 mL啤酒样品,滤纸过滤除气,12 750×g离心,取上清液稀释2.5倍,经0.22 μm滤膜过滤后待测。色谱条件：ZORBAX SB C18(4.6 mm×250 mm,5 μm)；流动相：20 mmol/L Na2PO4溶液,pH 2.7,进样体积10 μL,流速1 mL/min,柱温30 ℃；紫外检测器波长为210 nm。

1.3.7 荔枝啤酒感官评价

由10名经过培训的具有食品专业背景的人员组成感官评价小组,以外观、泡沫、香气、口味为评价因素。感官评分标准如表1所示。

1.4 数据处理分析

采用Origin 2017软件和SPSS Statistics 19.0 软件对实验数据进行整理作图和统计学分析,各组数据表示为平均值±标准差。组间均值比较使用单因素方差分析(One-way ANOVA),差异性检验使用Duncan’s法,P<0.05表示差异具有显著性。

2 结果与分析

2.1 不同品种荔枝对啤酒理化性质的影响

添加不同荔枝品种对啤酒发酵性质的影响如表2所示。结果表明:添加“黒叶”荔枝酿造的啤酒发酵度最高；对照组残糖含量最高；添加“妃子笑”荔枝酿造的啤酒酒精度最高。“黒叶”荔枝与“妃子笑”荔枝啤酒发酵特性相似。荔枝的添加可使成品啤酒酒精度增大,残糖含量降低。DUCRUET等[8] 和MARTNEZ等[15]研究发现,酿造过程添加枸杞和柿子会提高酒精度,并随着添加量的增加而增加；同时酒精度也受不同阶段添加水果和水果添加形式的影响。

不同品种荔枝酿造的啤酒理化性质如表3所示,结果表明,添加荔枝酿造的啤酒会降低成品啤酒的pH和泡持性。

5个品种荔枝啤酒中,添加“妃子笑”荔枝啤酒的泡持时间较长；添加“黒叶”荔枝酿造的啤酒苦度最低,为9.92 IBU(international bitterness unit),比对照组低3.03个IBU。KAWA-RYGIELSKA等[9]研究发现,在啤酒酿造过程添加山茱萸可以降低啤酒苦度,这与本研究结果一致。不同荔枝酿造的啤酒色度在12.90～13.74 EBC-U(European brewery convention unit),均低于对照组；总酸含量在2.25～2.90 mg/100 mL,“白糖罂”荔枝酿造的啤酒总酸含量最低。

啤酒的苦度和色度是啤酒质量的重要指标,前者主要来源于酒花,少部分来源于氨基酸、多酚等成分；后者与所用麦芽、酒花以及糖化步骤有关[16]。不同荔枝对成品啤酒品质造成的差异可能是因为荔枝本身呈白色,不含苦味物质,其次是荔枝中含有的糖类,氨基酸,多酚等物质在发酵阶段发生反应,如发酵期间随pH下降,多酚-蛋白质复合物析出等。不同荔枝对泡沫持久性的影响较大,加入荔枝酿造的成品啤酒泡持性减弱的原因可能是因为荔枝的投料造成麦汁中泡持蛋白含量的减少[17]。同时,荔枝本身所含蛋白质、多糖、多肽等物质,这类物质具有促进泡沫生成和稳定泡沫性能的作用,这些物质是否对成品啤酒泡沫起到作用以及加入荔枝对酵母分泌蛋白酶A的影响还需进一步探究。

2.2 不同品种荔枝对啤酒抗氧化性的影响

不同荔枝品种对啤酒的总酚含量的影响,结果如图1所示。结果表明,不同荔枝品种啤酒的总酚含量低于对照组。其中添加“妃子笑”荔枝酿造的啤酒总酚含量较高,为375.79 mg/L,与对照组相比相差27.66 mg/L。

不同荔枝品种对啤酒抗氧化性的影响如表4所示,结果表明,添加“黑叶”、“妃子笑”、“井岗红糯”和“白糖罂”荔枝酿造的啤酒其DPPH自由基清除能力和FRAP还原能力均高于对照组。“白糖罂”荔枝酿造的啤酒DPPH自由基清除能力最强,达2.23 mmol/L,其次是添加“妃子笑”荔枝酿造的啤酒,达2.15 mmol/L。FRAP还原能力最高的是添加“妃子笑”荔枝的啤酒。从表4还可以观察到,添加荔枝酿造的啤酒其ABTS阳离子自由基清除能力均低于对照组。

不同荔枝品种酿造的啤酒的抗氧化性与总酚含量之间并不表现出相同的变化趋势。这也许与荔枝果汁中还含有其他的抗氧化性物质有关,如荔枝果肉含有抗氧化活性的多糖类[18],富含γ-氨基丁酸(GABA)[19],有研究指出辣木叶GABA提取物对DPPH自由基、羟自由基以及ABTS阳离子自由基清除能力较强,呈剂量依赖性[19]。荔枝中的GABA对啤酒抗氧化活性是否有影响还亟需进一步研究。

啤酒中的酚类物质主要来源于麦芽和酒花,是影响啤酒色度、风味、口感和胶体稳定性的重要指标,一方面具有预防心血管病等健康特性,另一方面作为抗氧化剂,具有延长啤酒货架期,防止氧化降解导致的风味劣变等作用[20-21]。在啤酒中加入荔枝原料,可以丰富成品啤酒中的活性成分种类,改善啤酒的品质和功能活性。荔枝中含有的酚类物质主要为原花青素和黄酮类物质,具有较高的抗氧化活性,且抗氧化能力与总酚含量呈正相关,“妃子笑”荔枝是酚类物质含量和抗氧化活性最高的品种[18]。ZHAO等[12]研究发现市面上34种商业啤酒的总酚含量为152.01～339.12 mg/L。添加“妃子笑”酿造的啤酒总酚含量显著高于这市面上34种商业啤酒总酚含量。

由表4结果还知,不同荔枝品种对成品啤酒的风味稳定性具有显著影响,“妃子笑”荔枝酿造的啤酒TBA值最低,其次是“怀枝”。TBA值能够评价啤酒风味老化代表性化合物-羰基化合物,预测啤酒风味稳定性[22]。TBA值越低,表明啤酒体系稳定性越好；与对照组相比,加入荔枝可以显著降低TBA值,这表明,加入荔枝可以增加啤酒的稳定性。

2.3 不同品种荔枝啤酒有机酸的差异

有机酸是决定啤酒质量非常重要的因素,主要来源于麦芽和酵母代谢,对啤酒的口感和风味影响较大。乙酸、琥珀酸、乳酸、柠檬酸是影响啤酒缓冲体系的主要酸味物质,不同品种荔枝酿造的成品啤酒有机酸含量如图2所示,“妃子笑”荔枝酿造的啤酒中4种有机酸总量最高,达1 259.33 mg/L；“井冈红糯”荔枝酿造的啤酒最低,达981.83 mg/L；其他3种荔枝成品啤酒含量在1 077.02～1 091.48 mg/L,无显著差异；各成品啤酒中均是琥珀酸含量最高,“黒叶”、“妃子笑”、“白糖罂”和“怀枝”荔枝的啤酒中柠檬酸其次,而“井岗红糯”中乳酸其次。除“井岗红糯“组外,与对照组相比,添加荔枝会使乳酸和柠檬酸含量降低,琥珀酸和乙酸含量增高。啤酒有机酸的种类及含量受麦汁浓度,酵母菌种及接种量影响最大。添加荔枝可能影响了酵母三羧酸循环,在无氧发酵阶段,三羟酸循环中断,还原支路琥珀酸不断积累[23]。

2.4 不同品种荔枝啤酒的感官评价

从外观、泡沫、香气、口味4个方面对成品啤酒进行评价,如图3所示,外观方面差异不明显(P>0.05)；泡沫评价方面,“妃子笑”和“白糖罂”荔枝组得分较高,分别为18和17.8分；香气评价方面,“妃子笑”荔枝组香气得分最高,为20.1分,显著高于对照组(P<0.05),其次是“白糖罂”组18.8分,“黒叶”荔枝和“井岗红糯”荔枝组差异不大,最低为对照组16.5分；在口味评价方面,不同荔枝品种酿造的啤酒具有显著差异(P<0.05),“白糖罂”荔枝组得分最高,达29.6分,其次是“妃子笑”,为27.2分,最低为对照组20分。从感官得分总分来看,添加不同品种荔枝酿造的啤酒与对照组相比均具有显著差异(P<0.05)；“白糖罂”荔枝和“妃子笑”荔枝组得分差异不大,分别为78.7和78.1分；“黒叶”荔枝和“井岗红糯”荔枝组得分差异不大,分别为71.3和70.2分；最低是对照组为64.5分。可见“妃子笑”荔枝为最佳酿造啤酒品种,其次是“白糖罂”荔枝。

3 结论

探究在传统啤酒酿造工艺中添加“黒叶”、“妃子笑”、“井冈红糯”、“白糖罂”和“怀枝”5个品种荔枝对啤酒的发酵特性、理化特性、总酚含量、抗氧化性、有机酸含量和感官评价指标的影响。结果表明,加入荔枝酿造啤酒可以明显改善啤酒品质。“妃子笑”荔枝酿造的啤酒总酚含量最高,抗氧化性较强,有机酸含量丰富,感官评分最高。成品啤酒纯正协调,杀口力强,泡沫细腻,具有特征荔枝风味。研究结果为荔枝加工产业的发展提供了新的方向与应用前景,为后续工业化生产和下一步研究提供了理论和实践依据。添加荔枝对啤酒多酚种类,酵母代谢,贮存稳定性和功能特性的影响亟需进一步研究。

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Physicochemical properties and antioxidant activity analysis of craft beers brewed by different litchi varieties

MIAO Yanlong,GONG Shimei,ZHANG Zixi,XIAO Yitong,WANG Kai,ZHAO Lei,HU Zhuoyan*

(College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

ABSTRACT In order to evaluate the effects of five varieties of litchi on quality of beer brewed by bottom fermentation technology.physicochemical properties, organic acids content, total polyphenol content and sensory attributers of the beers were analyzed.The antioxidant activity with DPPH, ABTS radical scavenging activity and ferric reducing ability of plasma(FRAP)of the beers were assayed.The results showed that the highest alcohol content was 5.40% vol, the bubble retention was 248 s and the content of organic acid was 1 259.33 mg/L.The succinic acid, acetic acid, citric acid and lactic acid were detected in the beer with adding the cultivar of ‘Feizixiao’ litchi.ABTS cation scavenging ability with 4.44 mmol Trolox/L and FRAP reduction ability with 1.33 mmol Trolox/L of the ‘Feizixiao’ beer were also observed.In addition, beer with the addition of ‘Feizixiao’ litchi had the lowest thiobarbituric acid(TBA)value of 0.26 and better flavor stability.The results suggested that the addition of litchi to beer brewing process could provide a direction to enlarge the development of litchi processing industry.

Key words litchi; craft beer; antioxidant activity; fruit beer; organic acid

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.026699

引用格式:苗俨龙,龚诗媚,张子希,等.不同品种荔枝啤酒的理化性质及其抗氧化性评价[J].食品与发酵工业,2021,47(13):174-179.MIAO Yanlong,GONG Shimei,ZHANG Zixi,et al.Physicochemical properties and antioxidant activity analysis of craft beers brewed by different litchi varieties[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(13):174-179.

第一作者：硕士研究生(胡卓炎教授为通讯作者，E-mail：zyhu@scau.edu.cn)

基金项目：国家荔枝龙眼产业技术体系项目(CARS-32)；广州市科技计划项目(202103000054)

收稿日期：2021-01-08,改回日期：2021-02-04