短梗五加果實(shí)發(fā)酵中香氣成分變化規(guī)律研究

朱俊義，夏廣清，關(guān)穎麗，張力凡，邵信儒，姜瑞萍，姚慧敏

（通化師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，吉林通化134002）

短梗五加（Acanthopanax sessiliflorus）為五加科五加屬落葉灌木或小喬木植物，高2 m～5 m。頂生圓錐花序?yàn)閿?shù)個(gè)球形頭狀花序組成，花多數(shù)，濃紫色。果倒卵球形，長(zhǎng)1cm～1.5cm，黑色，花期7月，果期9月～10月[1]。

短梗五加2009年已由遼寧省向國(guó)家申請(qǐng)為藥食同用植物，目前主要進(jìn)行冬季人工栽培山野菜開發(fā)和以果實(shí)為主的果酒、果飲料開發(fā)[2－4]。目前，短梗五加果實(shí)釀酒工藝的相關(guān)研究鮮見文獻(xiàn)報(bào)道。

果酒中的醇類主要是乙醇、甲醇、高級(jí)醇及多元醇。乙醇為刺五加果實(shí)中糖成分的發(fā)酵產(chǎn)物。乙醇可增加果酒的刺激感及濃郁度，甲醇有毒性，果酒中一般含少量。高級(jí)醇也稱雜醇油，其成分多樣，一般含有丙醇、正己醇、正戊醇、異戊醇、正丁醇、異丁醇等，果實(shí)發(fā)酵生成的副產(chǎn)物，果酒香氣的主要組成成分為高級(jí)醇和乙酸乙酯。影響葡萄酒的口感的主要是多元醇和酯類成分[5]。因此，在果酒的質(zhì)量控制及分析鑒評(píng)時(shí)，必須對(duì)果酒中醇類及乙酸乙酯進(jìn)行成分分析及含量測(cè)定。葡萄酒等低度酒乙醇的測(cè)定，多采用密度瓶或酒精表法，需蒸餾后測(cè)定，步驟繁瑣費(fèi)時(shí)；甲醇、乙醇、高級(jí)醇及乙酸乙酯的測(cè)定多采用氣相色譜法[6-8]，但一般在不同的色譜條件下進(jìn)行的。用氣相色譜法測(cè)定，是根據(jù)各組分在流動(dòng)相和固定相中具有不同的吸附和脫附能力，通過(guò)選用毛細(xì)管柱可對(duì)這些組分實(shí)現(xiàn)有效的分離，利用各組分在氫火焰中的化學(xué)電離進(jìn)行檢測(cè)。國(guó)內(nèi)外對(duì)葡萄酒香氣的研究已經(jīng)取得了一定的成果[9-12]，對(duì)一些水果如可可[13]、草莓[14]、藍(lán)莓[15]、柑橘[16-17]、南國(guó)梨[18]等果酒香氣成分的研究也有相關(guān)報(bào)道[13-18]，課題組已對(duì)短梗五加短梗五加果酒陳釀過(guò)程中的香氣成分變化規(guī)律進(jìn)行了研究[19]，但目前鮮見短梗五加果酒發(fā)酵過(guò)程中的香氣成分變化規(guī)律的相關(guān)報(bào)道。

本文以短梗五加果實(shí)為原料，分別在不同溫度下發(fā)酵，研究發(fā)酵過(guò)程中糖分以及香氣成分的變化規(guī)律。本試驗(yàn)采用高效氣相色譜儀在同一色譜條件下，對(duì)短梗五加果發(fā)酵過(guò)程中甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯等香氣成分的含量進(jìn)行測(cè)定，為研究刺五加果實(shí)釀酒過(guò)程及優(yōu)選釀酒工藝提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

短梗五加果實(shí)采自長(zhǎng)白山野生資源，葡萄酒酵母為法國(guó)生產(chǎn)，產(chǎn)品商標(biāo)為ACTIFLORER，分析儀器為Agilent 6820GC高效氣相色譜儀。甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯均為色譜純：天津市康科德科技有限公司。

1.2 工藝流程

鮮短梗五加果實(shí)→分選→清洗破皮→主發(fā)酵→澄清處理→陳釀、貯存→冷凍處理→過(guò)濾→調(diào)配→精濾→無(wú)菌灌裝→成品

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 刺五加鮮果處理

10月中旬短梗五加果實(shí)成熟，要及時(shí)采收及時(shí)加工。

1.3.2 發(fā)酵醪成分

鮮短梗五加果實(shí)中含糖量為9.2%，加白砂糖調(diào)整含糖為119 g/L。發(fā)酵前用0.1 mL/L亞硫酸殺菌24 h。

1.3.3 發(fā)酵

在發(fā)酵醪中接入0.05 g/L的葡萄酒酵母，分別在20℃和25℃下發(fā)酵，分別取不同發(fā)酵時(shí)間的短梗五加果酒樣品，作前處理后進(jìn)行糖分和香氣成分的氣相分析。

1.4 還原糖測(cè)定方法

采用斐林試劑法測(cè)定短梗五加果實(shí)在發(fā)酵過(guò)程中的含糖量。

1.5 乙醇、乙酸、乙酸乙酯及正丙醇的含量測(cè)定

采用高效氣相色譜法測(cè)定短梗五加果實(shí)在發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性成分的含量。

1.5.1 色譜條件

色譜柱：HP2FFAP石英毛細(xì)管柱，30 m×0.53 mm i.d.，1.0 μm；載氣：氮?dú)?，純度大?99.999%，流量6.0 mL/min；空氣流量450mL/min；氫氣流量35mL/min；柱溫：程序升溫。

進(jìn)樣室溫度200℃；FID檢測(cè)器溫度220℃；尾吹氣：氮?dú)?，流?0mL/min；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣（分流比為 25∶1）；進(jìn)樣量：1 μL 。

1.5.2 樣品溶液的配制

對(duì)照品溶液配制：分別稱取甲醇1 μL，乙醇7 mL，乙酸0.25 mL，正丙醇0.4 mL，乙酸乙酯0.15 mL置于盛有適量水的10mL容量瓶中，用水稀釋定容至刻度，振蕩混勻，即得對(duì)照樣品儲(chǔ)備液。

供試品溶液配制：稱取無(wú)梗五加發(fā)酵樣品，0.45μm濾膜過(guò)濾，棄初濾液，即得供試品溶液。

1.5.3 系統(tǒng)適用性實(shí)驗(yàn)

取對(duì)照品儲(chǔ)備液1 mL置于10 mL量瓶中，用水稀釋定容至刻度，振蕩混勻，取1.0 μL進(jìn)樣，記錄色譜圖。結(jié)果表明，各峰分離情況良好，甲醇的保留時(shí)間為3.136 min，乙醇為 4.337 min，乙酸為 13.875 min，正丙醇為15.874 min，乙酸乙酯為16.019 min。，取供試品溶液1.0μL樣品溶液進(jìn)樣，記錄色譜圖，結(jié)果表明各成分與樣品中雜質(zhì)峰分離度良好，不干擾樣品測(cè)定。對(duì)照品和樣品高效液相色譜圖見圖1。

圖1 左圖為對(duì)照品高效氣相色譜圖，右圖為短梗五加果實(shí)發(fā)酵樣品氣相色譜圖Fig.1 Left Figure is the GC chroma togram of the reference solution,right Figure is the GC chroma togram of the Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

1.5.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線試驗(yàn)

分別取對(duì)照品儲(chǔ)備液 0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 mL 于10 mL量瓶中，水稀釋并定容至刻度，配制成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別進(jìn)樣1.0 μL，記錄色譜圖。以峰面積對(duì)濃度進(jìn)行線性回歸，計(jì)算線性回歸方程。試驗(yàn)結(jié)果表明，所測(cè)成分在測(cè)定濃度范圍有良好的線性關(guān)系，故可滿足本品中甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯的檢測(cè)的需要。

1.5.5 定量分析

注入供試品進(jìn)行定量分析，測(cè)得各組分峰面積，根據(jù)線性回歸曲線，計(jì)算供試品中各成分的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 含糖量

短梗五加果不同溫度下在發(fā)酵過(guò)程中含糖量隨時(shí)間的變化曲線見圖2。

圖2 短梗五加果實(shí)發(fā)酵過(guò)程中含糖量的變化曲線Fig.2 The reducing sugar content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

由圖2可知，含糖量在發(fā)酵過(guò)程中逐漸降低，在發(fā)酵初期降低顯著，升高溫度可縮短發(fā)酵周期，促進(jìn)糖異生，轉(zhuǎn)化為乙醇。

2.2 含量測(cè)定結(jié)果

短梗五加果不同溫度下在發(fā)酵過(guò)程中甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯含量隨時(shí)間的變化曲線見圖 3～圖 7。

圖3 短梗五加果發(fā)酵過(guò)程中甲醇含量的變化曲線Fig.3 The methanol content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖4 短梗五加果發(fā)酵過(guò)程中乙醇含量的變化曲線Fig.4 The ethanol content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖5 短梗五加果發(fā)酵過(guò)程中乙酸含量的變化曲線Fig.5 The acetic acid content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖6 短梗五加果發(fā)酵過(guò)程中正丙醇含量的變化曲線Fig.6 The n-propanol content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖7 短梗五加果發(fā)酵過(guò)程中乙酸乙酯含量的變化曲線Fig.7 The acetic ether content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

由圖可知，乙醇、正丙醇和乙酸乙酯的含量在發(fā)酵過(guò)程中逐漸升高，乙醇含量在發(fā)酵初期顯著增加，正丙醇和乙酸乙酯在發(fā)酵后期增加顯著，乙酸在發(fā)酵過(guò)程中呈現(xiàn)了先增加后減少的趨勢(shì)，初期含量較高，后期逐漸降低，甲醇在發(fā)酵過(guò)程中含量較低，變化不顯著。

3 討論

1）本實(shí)驗(yàn)曾考察用以二乙烯苯-乙基乙烯型高分子多孔小球?yàn)楣潭ㄏ嗟奶畛渲瑴y(cè)定幾種香氣物質(zhì)，無(wú)論怎么優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，分離效果都不理想，而且峰型差，拖尾現(xiàn)象嚴(yán)重。采用毛細(xì)管柱后，通過(guò)對(duì)柱溫和分流比的優(yōu)化，幾種物質(zhì)的色譜峰對(duì)稱，柱效高而且靈敏度高，可滿足含量測(cè)定的要求。

2）發(fā)酵過(guò)程中，果實(shí)中的糖、氨基酸、有機(jī)酸、風(fēng)味前體物在酵母作用下可轉(zhuǎn)化為乙醇、甲醇、高級(jí)醇、酸類、酯類等代謝產(chǎn)物，其中產(chǎn)生的香氣成分一般認(rèn)為是發(fā)酵過(guò)程的副產(chǎn)物。在本研究中刺五加果酒發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的甲醇含量極低，乙醇的含量為7%，高級(jí)醇類主要為正丙醇，酯類成分主要為乙酸乙酯，風(fēng)味清香獨(dú)特，色澤暗紅色，口感酸甜適中，醇厚豐滿。香氣前體物果實(shí)原料，為香氣產(chǎn)生的基礎(chǔ)，如葡萄其漿果在冬季低溫條件下結(jié)冰濃縮，不僅可提高含糖量，而且能提高香氣的濃度和馥郁度[10]；而發(fā)酵條件是由工藝技術(shù)所控制，好的工藝技術(shù)可使果實(shí)生成高質(zhì)量的產(chǎn)品，如在葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中添加銀杏葉提取物，對(duì)葡萄酒的香氣成分有一定影響[12]。一般來(lái)說(shuō)果酒的質(zhì)量7成～8成取決于原料，為香氣生成之前提，2成～3成決定于工藝。本研究檢測(cè)出的不同發(fā)酵溫度的香氣成分在發(fā)酵過(guò)程中的變化結(jié)果，充分說(shuō)明了果實(shí)原料與工藝條件對(duì)果酒發(fā)酵產(chǎn)香的影響，這為工藝控制產(chǎn)香的變化提供了有理論及實(shí)際參數(shù)，但具體工藝控制技術(shù)，還需在此基礎(chǔ)上做更多不同發(fā)酵條件下的補(bǔ)充試驗(yàn)方可確立。