,,,2,,2,3,,2,3,*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院,陜西楊凌 712100;2.陜西省葡萄與葡萄酒工程研究中心,陜西楊凌 712100;3.合陽葡萄實(shí)驗(yàn)示范站,陜西渭南 715300)

釀酒葡萄皮渣經(jīng)貯存和紅外干燥后的質(zhì)量變化比較

隋銀強(qiáng)1,鄭亞蕾1,楊繼紅1,2,李華1,2,3,王華1,2,3,*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院,陜西楊凌 712100;2.陜西省葡萄與葡萄酒工程研究中心,陜西楊凌 712100;3.合陽葡萄實(shí)驗(yàn)示范站,陜西渭南 715300)

本文研究了釀酒葡萄皮渣在未經(jīng)干燥下的貯存過程中及其經(jīng)紅外干燥處理后的質(zhì)量變化,一方面對其在存放過程中的質(zhì)量變化進(jìn)行分析,另一方面探究紅外干燥處理釀酒葡萄皮渣的可能性。處理方式為將收集到的葡萄皮渣分別貯存0、1、3、5和7d后曬干,貯存1d的皮渣分別進(jìn)行葡萄皮和葡萄籽超微粉碎處理,其余的只進(jìn)行葡萄籽超微粉碎處理;取適量貯存1d的皮渣進(jìn)行紅外干燥并分別進(jìn)行葡萄皮和葡萄籽超微粉碎處理。通過對超微粉的微生物(酵母菌、霉菌和細(xì)菌)、單體酚(8種)和真菌毒素(展青霉毒毒素和赭曲霉毒素)的含量變化進(jìn)行檢測分析,發(fā)現(xiàn)隨著貯存時(shí)間的延長,酵母菌含量先升高后降低,霉菌和細(xì)菌以及真菌毒素含量均顯著升高,各單體酚含量則顯著降低;貯存1d后進(jìn)行紅外干燥處理的超微粉的微生物含量明顯降低,說明紅外干燥具有很好的滅菌效果,各單體酚有一定損失,而真菌毒素含量沒有明顯變化。綜合考慮,釀酒葡萄皮渣收集后應(yīng)立即進(jìn)行干燥處理,紅外干燥可以用于釀酒葡萄皮渣的干燥處理。

葡萄皮渣,紅外干燥,滅菌,單體酚,真菌毒素

據(jù)OIV統(tǒng)計(jì),在2012年,全世界生產(chǎn)出2.52億升葡萄酒。在葡萄酒生產(chǎn)過程中,每年會(huì)產(chǎn)生約占葡萄總質(zhì)量20%的皮渣,約為800萬噸[1]。

葡萄皮渣包括葡萄皮和葡萄籽,含有豐富的具有高利用價(jià)值的成分,包括蘋果酸、酒石酸以及膳食纖維[2]等。尤其是具有許多生理作用(抗氧化、抗衰老、抗癌和抑制心腦血管疾病等)的多酚和原花青素物質(zhì)[3-6],大量存在于葡萄皮渣中。

釀酒葡萄皮渣為釀酒過程中經(jīng)浸漬發(fā)酵(白葡萄酒制作中葡萄皮渣在發(fā)酵前分離)后分離出的副產(chǎn)物,含有大量的水分、糖以及大量的微生物(酵母菌、霉菌和細(xì)菌)。因此,若不及時(shí)進(jìn)行干燥處理,釀酒葡萄皮渣會(huì)在短時(shí)間內(nèi)變質(zhì),降低利用價(jià)值。目前最常用的干燥方式為曬干,但是曬干過程中原料容易受到污染,且其干燥速度慢、對天氣依賴性強(qiáng),操作性差。傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥也是一種常用的干燥方法,干燥速度相對較快,但是熱風(fēng)干燥的產(chǎn)品的品質(zhì)較低,而且能源利用率低、能耗大[7]。近些年,紅外干燥作為一種高效的干燥方法已經(jīng)廣泛用于諸如洋蔥、草莓、蘋果、杏仁等果蔬的干燥處理,其干燥速度快、干燥品質(zhì)好、干燥過程方便易操作而且殺菌效果明顯[7-9],擁有許多熱風(fēng)干燥和自然曬干沒有的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室在之前的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)比較了傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥與紅外干燥對釀酒葡萄皮渣的干燥處理,證明了無論是在干燥效率、干燥質(zhì)量還是滅菌效果方面,紅外干燥都明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥。

本文的研究目的包括兩方面:一是通過對未經(jīng)干燥處理的釀酒葡萄皮渣在貯存過程的質(zhì)量變化進(jìn)行檢測分析,探究其質(zhì)量變化規(guī)律;二是比較經(jīng)紅外干燥處理后的質(zhì)量變化,探究紅外干燥的應(yīng)用可行性。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

2013年于西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院葡萄園采摘媚麗葡萄(葡萄酒學(xué)院選育葡萄品種)進(jìn)行釀酒。經(jīng)發(fā)酵后充分壓汁至無葡萄汁流出,分離出葡萄皮渣并收集。

LC2010A高效液相色譜儀 日本島津公司;6B-I型貝利微粉機(jī) 濟(jì)南貝利粉體技術(shù)工程有限公司;404-1型紅外線干燥箱 上海實(shí)驗(yàn)儀器廠;DGX-9053B熱風(fēng)干燥箱 上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;KQ-250DE超聲波清洗器 昆山超聲儀器有限公司;R214 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海申生科技有限公司;TGL-18M 高速冷凍離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

孟加拉紅培養(yǎng)基 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基 北京路橋技術(shù)有限公司;沒食子酸、兒茶素、綠原酸、丁香酸、表兒茶素、香豆酸、阿魏酸和蘆丁等標(biāo)準(zhǔn)樣品純度均為色譜純,金測分析技術(shù)天津有限公司;用于HPLC的甲醇、乙腈和乙酸為色譜純,其他試劑均為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葡萄皮、籽超微粉碎處理 將適量釀酒葡萄皮渣放置1d后進(jìn)行紅外干燥處理,此外將其余皮渣分別存放0、1、3、5和7d后進(jìn)行自然曬干處理。將紅外干燥處理后的葡萄皮和葡萄籽分離,分別進(jìn)行超微粉碎處理,樣品記為H1-皮粉、H1-籽粉;將存放1d后曬干處理的葡萄皮、籽超微粉分別記為S1-皮粉、S1-籽粉。其它存放并曬干處理的樣品只進(jìn)行葡萄籽超微粉碎處理,分別記為S0-籽粉、S3-籽粉、S5-籽粉和S7-籽粉。

葡萄皮超微粉處理參照范毅強(qiáng)[10]等人的方法,葡萄籽超微粉參照李華[11]等人的方法。

紅外干燥是將皮渣(250g)平鋪于底部有細(xì)孔的不銹鋼托盤中(直徑25cm);物料與紅外發(fā)射源距離約20cm,干燥時(shí)間為42min,干燥后的皮渣干基含水率<10%。

1.2.2 微生物檢測 參考GB4789.15-2010對酵母菌、霉菌進(jìn)行測定;參考GB4789.2-2010對細(xì)菌菌落總數(shù)進(jìn)行測定。結(jié)果以每克超微粉干基所含微生物菌落數(shù)的對數(shù)表示/lg(CFU/g DW)。

1.2.3 單體酚含量測定 樣品提取:將樣品(葡萄籽超微粉稱取5g,葡萄皮超微粉稱取2.5g,精確至0.001g)于50mL離心管中加入25mL 80%甲醇,超聲提取30min,5000r/min離心10min,收集上清液,重復(fù)提取三次。合并上清液,定性濾紙過濾,35℃旋轉(zhuǎn)蒸干。用甲醇溶解定容至25mL,-20℃冰箱中保存?zhèn)溆谩y定前用0.45μm針頭式過濾器過濾。

HPLC條件:色譜柱:反相C18柱(250mm×4.6mm,5μm);檢測波長:280nm;柱溫:30℃;進(jìn)樣量:10μL;流速:1.0mL/min;流動(dòng)相A:甲醇,流動(dòng)相B:超純水(用磷酸調(diào)pH為2.6)。梯度洗脫程序:0min 15% A,85%B;15～25min 25% A,75% B;65 min 75% A,25% B;70 min 15% A,85% B。

結(jié)果以每千克超微粉干基所含單體酚的毫克數(shù)表示(mg/kg DW)。

1.2.4 真菌毒素測定 展青霉毒素和赭曲霉毒素是水果中存在最廣泛的真菌毒素,而且這兩種毒素對人體危害很大,具有很好的研究代表性,因此本實(shí)驗(yàn)選取這兩種真菌毒素進(jìn)行測定。

1.2.4.1 展青霉毒素測定 樣品提取:稱取5g(準(zhǔn)確至0.001g)樣品于50mL離心管中,加入25mL乙腈,渦旋3min,5000r/min離心10 min,吸取上清液,過濾,于35℃旋轉(zhuǎn)蒸干,用2mL乙腈溶解。使用0.22μm注射式過濾器將溶液過濾。

HPLC條件:檢測波長:276 nm;色譜柱:反相C18柱(250mm×4.6mm,5μm);柱溫:30℃;流動(dòng)相:V(乙腈)∶V(水)=1∶9;流速:1mL/min;進(jìn)樣量:20μL;

1.2.4.2 赭曲霉毒素測定 提取方法同1.3.4.1。HPLC條件:熒光檢測器檢測波長:激發(fā)波長330nm,發(fā)射波長460nm;色譜柱:反相C18柱(250mm×4.6mm,5μm);柱溫:30℃;流動(dòng)相:V(乙腈)∶V(水)∶V(乙酸)=99∶99∶2;流速:1.0 mL/min;進(jìn)樣量:20μL。

真菌毒素含量結(jié)果以每千克超微粉干基所含毒素的微克數(shù)表示(μg/kg DW)。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次,結(jié)果以每單位干基的物質(zhì)含量表示,取平均值。數(shù)據(jù)采用ANOVA進(jìn)行鄧肯氏多重差異分析(p<0.05)(SPSS19.0)。

2 結(jié)果與討論

2.1微生物含量

表1 葡萄皮和葡萄籽超微粉的單體酚含量(mg/kg DW)Table 1 Phenolic acid content of wine grape skin and seed ultramicro-pulverised powder(mg/kg DW)

注:同列中不同字母表示差異顯著(p≤0.05);“-”表示未檢測出。

表1為不同處理的葡萄皮和葡萄籽超微粉的微生物(酵母菌、霉菌和細(xì)菌)含量。從表1中可以看出,經(jīng)過紅外干燥處理,無論是葡萄皮超微粉還是葡萄籽超微粉,其各種微生物的含量均明顯降低(H1-皮粉與S1-皮粉,H1-籽粉與S1-籽粉之間比較),差異顯著(p≤0.05);而且,H1-籽粉的微生物含量也顯著低于S0-籽粉的微生物含量(p≤0.05)。這兩個(gè)現(xiàn)象充分說明紅外干燥處理具有很好的滅菌效果。

通過S1-皮粉與S1-籽粉之間的微生物含量比較,可以發(fā)現(xiàn),相比葡萄籽超微粉,葡萄皮超微粉具有更高的微生物含量。這可能是由葡萄皮超微粉和葡萄籽超微粉的特點(diǎn)決定的:單位面積的葡萄皮和葡萄籽的微生物含量相同,但是葡萄皮的面積與體積比要大于葡萄籽的面積與體積比,經(jīng)超微粉碎處理后,單位體積的葡萄皮超微粉含有更高的微生物含量。此外,H1-皮粉和H1-籽粉之間的細(xì)菌含量有明顯差異,而酵母菌和霉菌含量沒有明顯差異(p≤0.05),這可能是由紅外干燥的滅菌作用造成的:紅外干燥后葡萄皮和葡萄籽的微生物含量較少,降低了它們之間的差異性。

比較貯存不同時(shí)間后曬干處理的葡萄籽超微粉的微生物含量,可以發(fā)現(xiàn)S7-籽粉含有最高的細(xì)菌和霉菌含量,而S0-籽粉的這兩種微生物含量最低,即隨著貯存時(shí)間的延長,細(xì)菌和霉菌的微生物含量不斷增大。但是,與細(xì)菌和霉菌的變化不同,葡萄籽在存放0～3d后曬干制成的葡萄籽超微粉的酵母菌含量不斷升高,但是存放5d后其酵母菌含量明顯低于存放3d時(shí)葡萄籽超微粉的酵母菌含量,即S5-籽粉和S7-籽粉的酵母菌含量要顯著低于S3-籽粉的酵母菌含量。這可能是由于酵母菌與霉菌之間生長競爭造成的,在這個(gè)環(huán)境下(貯存過程中或者在孟加拉紅培養(yǎng)基中),霉菌的生長抑制了酵母菌的生長。

圖1 葡萄皮和葡萄籽超微粉的微生物含量Fig.1 Microorganism count of wine grape skin and seed ultramicro-pulverised powder注:不同字母表示差異性顯著(p≤0.05)。

2.2單體酚含量

表1為各處理超微粉的單體酚組成及含量。

從表1中可以看出,相比葡萄籽超微粉,葡萄皮超微粉不含有綠原酸和丁香酸。通過比較S1-皮粉與S1-籽粉的單體酚含量,可以發(fā)現(xiàn)除了沒食子酸、阿魏酸和蘆丁外,葡萄皮中其它種類單體酚的含量均低于葡萄籽中的單體酚含量。

通過比較S1-皮粉與H1-皮粉、S1-籽粉與H1-籽粉,無論是哪種單體酚,經(jīng)過紅外干燥后,其含量都降低,說明紅外干燥處理對單體酚具有一定的破壞作用。而且還可以發(fā)現(xiàn),紅外干燥處理對葡萄皮中的單體酚的破壞作用更大。

除此之外,S0-籽粉具有最高的單體酚含量,S7-籽粉的單體酚含量最高,隨著存放時(shí)間的延長,每種單體酚的含量都顯著降低(p≤0.05),S7-籽粉的單體酚含量(沒食子酸、兒茶素、綠原酸、表兒茶素、阿魏酸和香豆酸)相比S0-籽粉損失達(dá)2/3以上,其余兩種單體酚(丁香酸和蘆丁)的損失也在1/2以上。這可能是由于貯存過程中微生物的生長分解利用了單體酚造成的。從2.1的分析結(jié)果可以看出,霉菌和細(xì)菌的含量均隨著貯存時(shí)間明顯升高,微生物在生長過程中可以將多酚作為碳源生長,謝美華等人[12]即發(fā)現(xiàn)普洱茶發(fā)酵微生物(富含酵母菌和霉菌)均可以利用茶多酚作為唯一碳源生長;此外,單體酚含量的降解還可能是由于多酚氧化酶的作用,多酚氧化酶在真菌中廣泛存在,能夠使多酚轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的醌類化合物[13]。

2.3真菌毒素含量

對不同處理的葡萄皮和葡萄籽超微粉的展青霉毒素和赭曲霉毒素的含量進(jìn)行了測定,結(jié)果見表2。

從展青霉毒素的含量分析,葡萄皮超微粉的毒素含量最高,明顯高于葡萄籽超微粉(p≤0.05)。S1-皮粉與H1-皮粉的展青霉毒素含量沒有明顯差異(p≤0.05),說明紅外干燥處理不會(huì)對毒素含量造成影響。從表2中還可以看出,葡萄皮渣存放0、1和3d后制得的葡萄籽超微粉沒有檢測出展青霉毒素,存放5d和7d后的葡萄籽超微粉含有少量的展青霉毒素。

表2 葡萄皮和葡萄籽超微粉真菌毒素含量(μg/kg DW)Table 2 Fungaltoxin content of wine grape skin and seed ultramicro-pulverised powder(μg/kg DW)

注:同列中不同字母表示差異顯著(p≤0.05);“-”表示未檢測出。

對于赭曲霉毒素A,與展青霉毒素相反,葡萄皮超微粉的赭曲霉毒素A含量最低。隨著存放時(shí)間的延長,葡萄籽超微粉的赭曲霉毒素A含量有升高的趨勢,其中S0-籽粉的毒素含量最低,其余葡萄籽超微粉的赭曲霉毒素A毒素含量無明顯差異(p≤0.05)。相比展青霉毒素,赭曲霉毒素A含量的變化規(guī)律不是非常明顯,這可能是由于實(shí)驗(yàn)樣品的測定過程中沒有對赭曲霉毒素A提取物進(jìn)行純化(免疫親和柱凈化),使得在HPLC檢測中有雜質(zhì)峰干擾,影響了測定結(jié)果。

根據(jù)GB2761-2011對食品中真菌毒素限量的規(guī)定,由釀酒葡萄皮渣制成的葡萄皮和葡萄籽超微粉的展青霉毒素在限量范圍之內(nèi)(50μg/kg),而赭曲霉毒素A的含量已經(jīng)超過規(guī)定范圍(5μg/kg)。

3 結(jié)論

釀酒葡萄皮渣在未進(jìn)行干燥處理的情況下,由于微生物的活動(dòng),隨著貯存時(shí)間的延長,微生物及真菌毒素含量均明顯升高而各單體酚含量明顯降低,說明在釀酒過程中得到的葡萄皮渣應(yīng)立即進(jìn)行干燥處理,避免其利用價(jià)值降低。雖然葡萄皮、籽超微粉經(jīng)過紅外干燥處理后會(huì)損失一定的酚類物質(zhì),但是其微生物含量明顯下降,滅菌效果明顯,對真菌毒素的含量沒有顯著影響。整體來看,紅外干燥可以用來對釀酒葡萄皮渣進(jìn)行干燥處理。

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Quality variation of wine grape pomace dried by infrared drying or during storage without drying

SUIYin-qiang1,ZHENGYa-lei1,YANGJi-hong1,2,LIHua1,2,3,WANGHua1,2,3,*

(1. Northwest Agricultural and Forestry University,Yangling 712100,China;2. Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture,Yangling 712100,China;3. Heyang Experimental and Demonstrational Stations for Grape,Weinan 715300,China)

To study the characteristic of quality variation during wine grape pomace’s storage and the possibility to apply infrared drying to wine grape pomace’s dehydration,the quality of wine grape pomace was evaluated. The pomace were dried by solar drying after being stored for 0,1,3,5 or 7d,for the pomace dried after being stored for 1d,grape seed and grape skin ultramicro-pulverised powder were made,for the other pomace,the grape skin ultramicro-pulverised powder were made;some pomace were dried by infrared drying after being stored for 1d,and the grape skin and grape seed ultramicro-pulverised powder were made. The content of microorganism(yeast,mould and bacteria),8 kinds of phenolic acid and fungaltoxin(patulin and ochratoxin A)of ultramicro-pulverised powder was determined. It was found that with the storage time prolonged,the content of yeast increased at first and decreased in the next,the content of microorganism and fungaltoxin increased and the content of phenolic acid decreased. The ultramicro-pulverised powder which were stored for 1d and dried by infrared drying possessed less microorganism which meant that infrared drying owned a good sterilizing effect;the phenolic acid met with some loss and no influence was found for fungaltoxin. In conclusion,wine grape pomace should be dried immediately after separated from wine making process and infrared drying could be a proper way for their dehydration.

wine grape pomace;infrared drying;sterilization;phenolic acid;fungaltoxin

2013-12-30 *通訊聯(lián)系人

隋銀強(qiáng)(1989-)，男，碩士研究生，主要從事葡萄酒副產(chǎn)物加工利用研究。

中國(楊凌)葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)公共平臺(tái)(2011GH551976)；果蔬食品制造關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化(2012BAD31B00)。

TS201

A

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.000