郝惠陽(yáng)(天津市食品研究所有限公司 天津 301699)
梨,薔薇科梨屬植物,被譽(yù)為百果之宗。梨果鮮甜可口、香脆多汁,富含維生素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、纖維素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),具有降火、清心、潤(rùn)肺、化痰、止咳、退熱等功效,作為藥食兩用食物在世界范圍內(nèi)廣泛使用。
在我國(guó)梨的栽培面積和產(chǎn)量?jī)H次于蘋果和柑橘。其中,安徽、河北、山東、遼寧四省是梨的集中產(chǎn)區(qū),栽培面積約占全國(guó)的一半左右,產(chǎn)量超過60%。山東煙臺(tái)栽培品種有海陽(yáng)秋月梨、黃縣長(zhǎng)把梨、棲霞大香水梨、萊陽(yáng)茌梨(慈梨)、萊西水晶梨和香水梨。在河北省保定、邯鄲、石家莊、邢臺(tái)一帶,主要種植品種為鴨梨、雪花梨、圓黃梨、雪青梨、紅梨。安徽省碭山及周圍一帶為酥梨產(chǎn)區(qū),碭山酥梨年產(chǎn)量75 萬噸左右。此外,甘肅蘭州的冬果梨,四川的金川雪梨和蒼溪雪梨,浙江、上海及福建的翠冠梨,新疆的庫(kù)爾勒香梨也都馳名中外。
梨中雖然含有多種活性成分,如多酚(酚酸、黃酮類)、膳食纖維和葡萄糖苷,但不同部位所含的化學(xué)成分各不相同,其中酚類化合物的含量在葉子中最高,其次是種子、果皮和果肉。梨果本身香氣清淡,貯藏期較短,自身活性物質(zhì)難以保持穩(wěn)定。因此采用發(fā)酵處理梨果,使其中的功效及風(fēng)味成分在發(fā)酵過程中被微生物代謝,進(jìn)而富集為其他高級(jí)化合物,如乳酸、各種氨基酸、酯類物質(zhì),使其賦予梨果制品獨(dú)特的發(fā)酵香氣和滋味功效特性。此外,發(fā)酵還可以解決梨果高度易腐爛的問題,延長(zhǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)周期。目前,發(fā)酵梨制品主要有乳酸菌發(fā)酵梨汁、梨果酒、梨果醋等。
我國(guó)梨資源豐富,但梨果加工制品經(jīng)濟(jì)附加值普遍偏低,為進(jìn)一步開發(fā)梨果的應(yīng)用潛力,利用發(fā)酵技術(shù)處理梨果,提高其產(chǎn)品品質(zhì)成為研究熱點(diǎn)。對(duì)近年來發(fā)酵梨制品生物活性成分及品質(zhì)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,為提高梨果的經(jīng)濟(jì)附加值提供參考。
多酚類化合物具有較強(qiáng)的抗氧化、抗炎、抗病毒和抗癌特性,可降低心血管疾病、糖尿病、阿爾茨海默氏癥的患病風(fēng)險(xiǎn)。有研究通過對(duì)比分析5 種梨果中多酚、類胡蘿卜素、葉綠素和三萜類化合物的含量,發(fā)現(xiàn)梨果中多酚類化合物主要組分為酚酸,類胡蘿卜素、葉綠素以葉綠素a 和9-順式-β-胡蘿卜素為主,三萜類化合物中熊果酸占主要成分。
研究人員以寧陵金頂謝花酥梨為原料,采用不同發(fā)酵方式制備梨酵素,研究對(duì)比多酚含量變化。結(jié)果表明在切丁處理前提下,酵母菌發(fā)酵的梨酵素多酚含量較高,約35.57 mg/mL;在打漿處理前提下,自然發(fā)酵的梨酵素多酚含量較高,約34.81 mg/mL。還有研究人員以酥梨、圓黃、早酥紅等5 種梨為原料制備梨酒,實(shí)驗(yàn)證明圓黃梨酒總酚含量較高,約0.07 mg/mL。
1.酚酸類化合物
酚酸是一類含有酚環(huán)的有機(jī)酸,具體包括單羥基苯甲酸(對(duì)羥基苯甲酸酯,對(duì)羥基苯甲酸甲酯、對(duì)羥基苯甲酸乙酯),雙羥基苯甲酸(龍膽酸、原兒茶酸)和三羥基苯甲酸(沒食子酸、均苯三酚酸)。有研究證明梨制品中酚酸類化合物主要由沒食子酸、原兒茶酸、阿魏酸、綠原酸四種物質(zhì)組成。研究人員通過對(duì)比發(fā)酵前后梨果酒中的酚酸含量,結(jié)果表明發(fā)酵結(jié)束時(shí),單酵母發(fā)酵梨酒中原兒茶酸的含量高于原梨汁中含量,其它酚類低于原梨汁中的含量;混合酵母發(fā)酵梨酒中原兒茶酸含量顯著增加,其它物質(zhì)低于原梨汁中的含量。相比于單菌發(fā)酵,混合發(fā)酵顯著提高了7 種酚類物質(zhì)的含量(除原兒茶酸外)。
2.黃酮類化合物
黃酮是指兩個(gè)具有酚羥基的苯環(huán)(A 與B 環(huán))通過中央三碳原子相互連結(jié)而成的一系列化合物,其基本母核為2-苯基色原酮。天然黃酮類化合物多以苷類形式存在,并且由于糖的種類、數(shù)量、聯(lián)接位置及聯(lián)接方式不同可以組成多種黃酮苷類化合物。梨制品中黃酮類主要由兒茶素、表兒茶素、蘆丁及熊果苷構(gòu)成。研究人員通過對(duì)比發(fā)酵前后梨果酒中的黃酮含量,發(fā)現(xiàn)蘆丁含量隨著發(fā)酵進(jìn)程的持續(xù)而升高,熊果苷含量則呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì),而兒茶素、表兒茶素則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
多糖是由超過10 個(gè)單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物。多糖不僅是生命有機(jī)體的組成成分,還具有多種生理活性,如抗腫瘤、降血脂、抗病毒、抗氧化、提高免疫功能等,對(duì)維持生命活動(dòng)起著重要的作用。
有研究表明,梨汁發(fā)酵液中多糖含量隨著發(fā)酵進(jìn)程呈現(xiàn)先迅速下降后趨于平緩的趨勢(shì),這是由于在發(fā)酵初期,乳酸菌在自身酶系作用下將梨汁中的多糖降解,造成發(fā)酵液中還原糖含量的小幅上升,之后由于乳酸菌活動(dòng)增強(qiáng),乳酸菌利用還原糖進(jìn)行生長(zhǎng)代謝生成乳酸及其他代謝產(chǎn)物,導(dǎo)致還原糖和可溶性固形物持續(xù)減少,最終趨于平衡。
研究人員對(duì)比雪花梨汁發(fā)酵前后的理化指標(biāo),發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后梨汁的pH 值、總糖、可溶性固形物含量均顯著降低,而總酸含量升高。這是由于乳酸菌生長(zhǎng)繁殖消耗碳源后代謝為乳酸,使得總糖及可溶性固形物含量下降。此外,不同的乳酸菌發(fā)酵梨汁后總糖和總酸含量差異顯著,可能是多糖在酶的作用下被水解釋放成各種可發(fā)酵單糖,由于其組成不同從而影響乳酸菌的產(chǎn)酸。
有機(jī)酸廣泛分布于植物的葉、根,特別是果實(shí)中。天然有機(jī)酸具有抑菌、利膽、消炎、降血糖、抗氧化以及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫等作用,如檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、抗壞血酸等能夠增加冠狀動(dòng)脈血流量、抑制腦組織脂質(zhì)過氧化物生成、軟化血管、促進(jìn)鈣、鐵元素的吸收,還能夠預(yù)防疾病和促進(jìn)新陳代謝。
有機(jī)酸是影響發(fā)酵梨制品感官性能的一類重要物質(zhì),保證了其風(fēng)味、口感和色澤的平衡。發(fā)酵梨制品中的有機(jī)酸主要來源于梨果本身,也有一些是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的,主要由草酸、酒石酸、檸檬酸、奎寧酸等組成。研究人員對(duì)比單酵母發(fā)酵和混合酵母發(fā)酵梨酒,發(fā)現(xiàn)混合酵母發(fā)酵梨酒總酸含量較低,尤其是蘋果酸比單酵母發(fā)酵梨酒的降低了50.08 mg/100 mL,而乳酸含量增加了3.59 mg/100 mL,這對(duì)改善梨酒“酸味”,增加其柔和度有積極影響。
乳酸菌作為果汁發(fā)酵中最為常用的菌種之一,也是發(fā)酵梨汁研究中的主力菌種。經(jīng)發(fā)酵后的梨汁具有改善腸道菌群、提高機(jī)體抗氧化活性、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收等功效。此外,乳酸菌發(fā)酵梨汁的營(yíng)養(yǎng)成分及感官特性顯著提升,產(chǎn)品貯藏期也有一定程度延長(zhǎng)。
研究人員利用乳酸菌發(fā)酵酥梨汁,對(duì)比分析不同發(fā)酵時(shí)間梨汁揮發(fā)性成分及變化,研究表明初始梨汁中共有7 種揮發(fā)性成分,發(fā)酵40 h 時(shí)揮發(fā)性成分增至27 種,發(fā)酵50 h 時(shí)增加至46 種,其中異戊醇、2-壬醇、芳樟醇、橙花醇、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸、月桂酸等高級(jí)醇、高級(jí)酯和高級(jí)酸類物質(zhì)大量產(chǎn)生,使發(fā)酵酥梨汁酸甜適中,風(fēng)味醇厚。
此外,有研究表明,乳酸菌發(fā)酵對(duì)于梨汁護(hù)色有著積極作用,研究人員通過測(cè)定蜜梨汁發(fā)酵及儲(chǔ)藏過程中色澤、多酚氧化酶活性、酚類物質(zhì)、抗壞血酸含量等指標(biāo)的變化,并與未發(fā)酵梨汁和添加檸檬酸的調(diào)酸梨汁對(duì)比,探索乳酸菌發(fā)酵對(duì)梨汁的護(hù)色機(jī)理。結(jié)果表明乳酸菌通過發(fā)酵產(chǎn)酸,抑制多酚氧化酶的活性,使得酚類物質(zhì)保存率達(dá)到43%,抗壞血酸保存率達(dá)85%,褐變值低至0.134,顯著優(yōu)于未發(fā)酵梨汁。
梨果酒是以新鮮梨果為原料,經(jīng)酵母菌發(fā)酵制備而成,風(fēng)味優(yōu)良且具有一定的保健功能。目前對(duì)梨果酒的研究主要集中在發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝以及梨果品種這三個(gè)方面。這是由于我國(guó)釀造果酒所使用的酵母主要為葡萄酒發(fā)酵用酵母,缺少梨果發(fā)酵專用酵母,阻礙了梨果酒品質(zhì)的提升。
不同酵母菌種發(fā)酵對(duì)梨酒品質(zhì)有不同的影響。研究人員以鴨梨為原料釀制梨酒,通過比較8 株釀酒酵母的發(fā)酵性能及其所釀梨酒的理化指標(biāo)、有機(jī)酸含量和感官品質(zhì),最終確定釀酒酵母R2 為釀制梨酒的適宜菌種,釀出的梨酒酒香和諧,果香純正,口感甜美醇厚、柔和爽口,具有梨酒特有的風(fēng)味。
有研究表明,清汁發(fā)酵梨酒酒精度為10.42% vol,高于鮮汁、熟汁發(fā)酵梨酒。清汁發(fā)酵梨酒的風(fēng)味成分主要由醇類組成,達(dá)到75.3%,異于鮮汁、熟汁發(fā)酵梨酒中酯類占據(jù)主導(dǎo)。此外,清汁發(fā)酵梨酒在總酸含量、褐變抑制率、感官評(píng)分等方面優(yōu)于其他兩種,產(chǎn)品品質(zhì)更佳。
梨品種是決定梨果酒品質(zhì)的重要因素。有研究以河南省主栽的酥梨、圓黃、早酥紅、中梨1 號(hào)和晚秋黃5 個(gè)梨品種為原料制備發(fā)酵果酒,比較采用不同品種梨所釀梨酒的酒精度、色度、總糖含量、總酸含量、總酚和黃酮含量等理化指標(biāo),結(jié)果表明晚秋黃梨酒酒精度為12.83% vol、糖酸比為0.96、黃色度為0.225、黃酮含量達(dá)683.63 mg/100 mL,所釀梨酒色澤金黃、果香濃郁、酒體豐滿、醇厚協(xié)調(diào)、典型性突出。
梨果醋是以新鮮梨果或初級(jí)加工副產(chǎn)物為原料,采用液態(tài)或固態(tài)發(fā)酵法制備的酸性調(diào)味品,具有消炎、抗衰老、降血糖、促進(jìn)代謝等功效,梨果香氣濃郁。目前對(duì)梨果醋的研究主要集中在發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝以及成分分析等方面。
研究人員研究紅曲霉發(fā)酵對(duì)梨果醋品質(zhì)的影響,結(jié)果表明經(jīng)紅曲霉發(fā)酵的梨果醋中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類明顯增加至46 種,有機(jī)酸含量由34.94 mg/mL 提高到36.53 mg/mL,氨基酸含量由2 183.9 mg/L 提高到2 374.28 mg/L,梨果醋品質(zhì)顯著提升。還有研究發(fā)現(xiàn)雪花梨醋發(fā)酵工藝,在初始酒度8% vol,接種量10%,發(fā)酵溫度30 ℃,搖床轉(zhuǎn)速120 r/min,發(fā)酵96 h 后得到的雪花梨醋酸度達(dá)到5%,醋味柔和,略帶甜味,具有濃郁的醋香和雪花梨固有的清淡芳香,果香、醋香協(xié)調(diào)一致。
梨酵素富含梨果本身的營(yíng)養(yǎng)、化學(xué)成分及發(fā)酵產(chǎn)生的多種次級(jí)代謝產(chǎn)物和活性成分,如氨基酸、多酚、功效酶等,具有解酒護(hù)肝、提高免疫力、預(yù)防心血管疾病、糖尿病等多種慢性病的作用。
研究人員以寧陵金頂謝花酥梨為原料生產(chǎn)酵素,探求最佳梨酵素生產(chǎn)工藝,結(jié)果表明在發(fā)酵時(shí)間為24 h,發(fā)酵溫度為36 ℃,加糖量為6%,接種量為0.2%的條件下,得到梨酵素超氧歧化酶活性較高,為176.139 U/mL。還有研究表明經(jīng)過酵母菌和植物乳桿菌二步發(fā)酵制備的雪花梨酵素酸甜適中、色澤均勻、體態(tài)澄清、無雜質(zhì),蛋白酶活力為45.15 U/mL,超氧歧化酶活力為1 140 U/mL,產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良。
發(fā)酵處理梨果的優(yōu)勢(shì)主要在于延長(zhǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)周期,提升原料利用率及增添產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)這三方面。發(fā)酵菌群的添加,擠占了雜菌生長(zhǎng)空間,避免梨果腐爛變質(zhì)的同時(shí),使得梨皮梨核等加工副產(chǎn)物得以有效利用,而菌群代謝生產(chǎn)的高級(jí)化合物又豐富了梨果制品的營(yíng)養(yǎng)及香氣,提升了產(chǎn)品品質(zhì)。但目前梨果的發(fā)酵加工技術(shù)仍處于初級(jí)階段,如發(fā)酵菌種的篩選培育尚在研究階段,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的梨果發(fā)酵專用菌種還未面世;發(fā)酵梨制品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)尚未完善,使得發(fā)酵工藝的優(yōu)化只能局限于實(shí)驗(yàn)室階段;發(fā)酵過程中的成分變化規(guī)律尚未明確,難以控制產(chǎn)品發(fā)酵進(jìn)程等。
我國(guó)梨資源豐富,已形成了多個(gè)規(guī)模較大的產(chǎn)、銷、加基地。針對(duì)發(fā)酵梨制品加工技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā),有利于提升梨制品綜合附加值,保障我國(guó)梨產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,進(jìn)而推動(dòng)梨產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。