不同商品酵母對(duì)葡萄酒香氣成分的影響

劉峻溪，張將，史濤濤，于越，李文娟，孫玉霞*

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所，山東濟(jì)南250100；2.齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟(jì)南250300；3.煙臺(tái)瀑拉谷農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，山東煙臺(tái)264036）

不同商品酵母對(duì)葡萄酒香氣成分的影響

劉峻溪1，2，張將1，2，史濤濤3，于越3，李文娟3，孫玉霞1*

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所，山東濟(jì)南250100；2.齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟(jì)南250300；3.煙臺(tái)瀑拉谷農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，山東煙臺(tái)264036）

以5種不同商品酵母發(fā)酵的赤霞珠干紅葡萄酒為原料，采用頂空固相微萃取（HS-SPME）和氣質(zhì)（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對(duì)其香氣成分進(jìn)行分析，共檢測(cè)出66種揮發(fā)性化合物，定量分析了各葡萄酒中共有的15種主要香氣物質(zhì)之間的差異。結(jié)果表明，不同商品酵母發(fā)酵葡萄酒中香氣種類差別很小，但含量差別明顯。酵母BDX具有較強(qiáng)的高級(jí)醇生成能力，其中苯乙醇的含量明顯高于其他酵母；酵母BM4×4生成的酯類、高級(jí)醇和有機(jī)酸的含量均處于中間水平；酵母D254具有較強(qiáng)的酯類生成能力，其中辛酸乙酯和己酸乙酯的貢獻(xiàn)最為突出；酵母L2323的乙酸異戊酯生成能力較強(qiáng)；酵母RC212的酯類和高級(jí)醇生成量最低。

商品酵母；葡萄酒；香氣成分；頂空固相微萃取；氣相色譜-質(zhì)譜

香氣是葡萄酒品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，其種類、含量、閾值及其之間的相互作用決定著葡萄酒的感官質(zhì)量、風(fēng)味和典型性[1]。葡萄酒的香氣按其來源可以分為3類：品種香，發(fā)酵香和陳釀香。品種香主要指葡萄果實(shí)中的香氣物質(zhì)，與葡萄原料有關(guān)；發(fā)酵香主要是在酒精發(fā)酵過程中，由酵母代謝產(chǎn)生的香味物質(zhì)；陳釀香是在葡萄酒的陳釀過程中，由一系列氧化還原反應(yīng)生成的香味物質(zhì)[2]。目前已有超過1 000種揮發(fā)性化合物在葡萄酒中被檢出，其中400多種是在酵母的發(fā)酵過程中產(chǎn)生的[3]。用同一葡萄品種，不同酵母釀造出葡萄酒的香氣差異明顯，這主要表現(xiàn)在發(fā)酵香氣的差異上。在酒精發(fā)酵過程中，由于釀酒酵母的存在和某些香氣物質(zhì)前體的釋放，使得酒中的香氣物質(zhì)顯著增加[4]。由酵母合成的揮發(fā)性物質(zhì)主要有乙酸酯和乙基酯（花香和果香）、高級(jí)醇（杏仁和花香）、中長(zhǎng)鏈揮發(fā)酸（奶酪和汗味）、醛類（水果和堅(jiān)果香味）等[5]，這些物質(zhì)的種類、比例和平衡關(guān)系影響著葡萄酒的感官質(zhì)量。

商品酵母具有發(fā)酵徹底、發(fā)酵速度快、糖利用率高、揮發(fā)酸含量低和耐SO2性能好等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際操作中為控制葡萄酒的質(zhì)量提供了最有效的保障[6]。因而，商品酵母成為葡萄酒釀造中首選的酵母種類?，F(xiàn)在的葡萄酒釀造商傾向于使用在某方面具有優(yōu)勢(shì)和特性的酵母，這是為了降低風(fēng)險(xiǎn)和更好的控制發(fā)酵過程和產(chǎn)品質(zhì)量[7]。葡萄酒香氣的生成能力不僅取決于酵母的種類，即使同一種類的不同菌株之間也存在著差異[8-10]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)葡萄酒香氣的研究較多，但有關(guān)不同商品酵母對(duì)葡萄酒香氣影響的研究較少。本研究以5株商品酵母為試驗(yàn)對(duì)象，以赤霞珠為葡萄原料釀造葡萄酒，利用頂空固相微萃?。╤ead space solid phase microextraction，HS-SPME）和氣質(zhì)（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)分析葡萄酒的香氣成分。研究不同商品酵母對(duì)葡萄酒香氣物質(zhì)種類和含量的影響，為選擇合適的商品酵母以釀造出具有特定香氣特征的葡萄酒提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

商品酵母菌株BDX、BM4×4、D254、L2323、RC212：煙臺(tái)佳美釀酒技術(shù)有限公司；成熟度良好的赤霞珠葡萄：山東煙臺(tái)萊山（2013年10月采收）；乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-丁醇、正己醇、苯乙醇、乙酸、己酸、辛酸：美國(guó)Sigma公司；4-甲基-2-戊醇（色譜純，98%）：美國(guó)Aldrich公司；氯化鈉（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄、DVB/CAR/PDMS萃取頭（50/ 30 μm）：美國(guó)Supelco公司；GC-7890B/MS-5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、VF-WAXms（30 m×0.32 mm×0.25 μm）色譜柱：美國(guó)Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 商品酵母的活化

分別稱取適量的商品酵母于盛有50 mL新鮮葡萄汁的250 mL三角瓶中，將三角瓶置于37℃水浴鍋中，活化30 min。

1.3.2 葡萄酒釀造方法

將新鮮成熟的葡萄除梗后，分別稱取4.5 kg置于5 L的玻璃瓶中，進(jìn)行手工破碎，添加SO2至質(zhì)量濃度為60 mg/L，室溫浸漬12 h后，分別加入已活化好的酵母（200 mg/L），酒精發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后取自流汁，調(diào)整葡萄酒中SO2的質(zhì)量濃度為40 mg/L，以抑制其蘋果酸-乳酸發(fā)酵（避免葡萄酒香氣在蘋乳發(fā)酵后發(fā)生變化），酒樣避光貯存。

1.3.3 頂空固相微萃取

準(zhǔn)確量取8 mL葡萄酒酒樣于15 mL固相微萃取樣品瓶中，加入1.5 g氯化鈉促進(jìn)香氣物質(zhì)的揮發(fā)，再加入30 μL的內(nèi)標(biāo)4-甲基-2-戊醇以及磁力轉(zhuǎn)子，立即用聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）隔墊將樣品瓶密封。將樣品瓶置于固相微萃取工作臺(tái)上，45℃條件下預(yù)熱10 min，用萃取頭萃取50 min。

1.3.4 色譜條件

升溫程序?yàn)椋?0℃保持1min，以6℃/min升至100℃，以3℃/min升至200℃，以10℃/min升至210℃，保持3 min；載氣（He）流速1.0 mL/min，檢測(cè)器溫度280℃，汽化室溫度280℃，不分流進(jìn)樣。

1.3.5 質(zhì)譜條件

采用電子電離（electron ionization，EI）源；電子能量70 eV；離子源溫度200℃；全掃描模式；質(zhì)量掃描范圍30～400 m/z。

1.3.6 香氣成分的定性定量分析

定性分析：用氣相色譜-質(zhì)譜-計(jì)算機(jī)-聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。分析結(jié)果運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（NIST11）進(jìn)行初步檢索和資料分析，再結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析，確認(rèn)香氣物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)成分。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種商品酵母發(fā)酵的赤霞珠干紅葡萄酒的氣相色譜-質(zhì)譜分析

采用HS-SPME-GC/MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)5種酵母發(fā)酵的赤霞珠干紅葡萄酒的香氣成分進(jìn)行有效提取并分離檢測(cè)。5種葡萄酒中共檢測(cè)出66種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，各種香氣物質(zhì)的含量在總香氣含量中占的比例見表1。從BDX、BM4×4、D254、L2323、RC212所發(fā)酵的干紅葡萄酒中分別檢測(cè)到39種、47種、45種、44種、48種揮發(fā)性物質(zhì)。

由表1可知，在5種葡萄酒中，共有的香氣物質(zhì)有28種，其中15種化合物為赤霞珠葡萄酒主要代表香氣物質(zhì)，這15種化合物的總峰面積均占各葡萄酒中香氣物質(zhì)總峰面積的92.15%以上。對(duì)這15種主要香氣物質(zhì)的含量進(jìn)行定量計(jì)算，結(jié)果見表2。

由表2可知，5種酵母發(fā)酵的干紅葡萄酒的主要香氣成分含量有很大的差異，酵母D254合成的香氣總量為186.136 mg/L，在5種葡萄酒中最高；其次是酵母BDX、酵母L2323和酵母BM4×4，分別為180.348 mg/L、178.740 mg/L和176.741 mg/L，酵母RC212合成的香氣總量最低，為148.833 mg/L。5種葡萄酒中，含量排在前七位的都是辛酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、己酸乙酯、苯乙醇、癸酸乙酯、乙酸異戊酯和乙酸乙酯，這表明5種葡萄酒中主要香氣成分構(gòu)成上的一致性。

2.2 5種商品酵母發(fā)酵的紅葡萄酒主要香氣成分比較

（1）酯類

大多數(shù)酯類化合物是在發(fā)酵過程中形成的，這些化合物能夠賦予葡萄酒以水果香氣[13]，尤其是乙酸酯類和乙基酯類[14-15]。由表2可知，酯類物質(zhì)在總香氣物質(zhì)中含量最高。酵母L2323所釀葡萄酒中的酯類香氣總量最多，為116.900 mg/L；酵母BM4×4和BDX合成的酯類香氣總量比L2323略低，分別為116.841 mg/L和116.102 mg/L；其次是酵母D254，為122.518 mg/L；酯類香氣總量最低的為酵母RC212，為95.735 mg/L。在各酯類香氣物質(zhì)中，辛酸乙酯（果香）的含量最高，是葡萄酒香氣的主導(dǎo)香氣之一，在酵母D254所釀葡萄酒中含量最高（54.048 mg/L），L2323的含量最低（46.490 mg/L），BDX、RC212和BM4×4處于中間水平，含量相差不大。具有蘋果香氣的己酸乙酯在各酯類香氣物質(zhì)中的含量?jī)H次于含量最高的辛酸乙酯，酵母D254的生成量最高（43.232 mg/L），酵母RC212的生成量最低（21.426 mg/L）。酵母L2323具有較強(qiáng)的乙酸異戊酯（香蕉香氣）生成能力（12.567 mg/L），明顯高于其他酵母。

（2）醇類

高級(jí)醇是由酵母通過氨基酸代謝生成的香氣物質(zhì)[16]。大部分醇類物質(zhì)在其含量低于300 mg/L時(shí)，對(duì)增強(qiáng)葡萄酒香氣的復(fù)雜性有一定作用[17]。檢測(cè)表明，酵母BDX高級(jí)醇的生成量最高（63.655mg/L），D254和L2323次之（62.155mg/L和61.258 mg/L），BM4×4的高級(jí)醇生成量為58.530 mg/L，RC212的高級(jí)醇生成量最低，為51.459 mg/L。高級(jí)醇中含量最高的是3-甲基-1-丁醇（辛辣味），占高級(jí)醇總量的50%以上。3-甲基-1-丁醇是對(duì)葡萄酒風(fēng)味影響最大的高級(jí)醇類物質(zhì)[18]。酵母L2323的生成量最高（47.612 mg/L），酵母RC212的生成量最低（39.550 mg/L）。酵母BDX苯乙醇（玫瑰花香氣）的生成量明顯高于其他酵母。正己醇（嫩枝葉香氣）和2-甲基-1-丙醇（烈酒味）在酵母D254中的生成量都最高（分別為5.643 mg/L和1.857 mg/L），正己醇生成量最低的是酵母RC212（3.909 mg/L），而2-甲基-1-丙醇生成量最低的是BDX（1.624 mg/L）。

（3）有機(jī)酸

葡萄酒香氣中的奶酪味、脂肪味和酸味與有機(jī)酸的存在有關(guān)[19-21]。由表2可知，酵母RC212的有機(jī)酸生成總量最高，為1.621 mg/L，其次是酵母D254（1.463 mg/L）和酵母BM4×4（1.370 mg/L），L2323的有機(jī)酸總量為0.782 mg/L，有機(jī)酸生成總量最低的是酵母BDX，為0.591 mg/L。5種酵母中有機(jī)酸的生成量都比較低，但差異卻很明顯。酵母D254中乙酸（醋味）的生成量（0.716 mg/L）是酵母BDX中乙酸生成量（0.154 mg/L）的4.6倍。酵母RC212中辛酸（陳腐味）的生成量（0.553 mg/L）是酵母BDX中辛酸生成量（0.175 mg/L）的3.2倍。酵母RC212中己酸（奶酪味）的生成量（0.391 mg/L）是酵母L2323中己酸生成量（0.154 mg/L）的2.5倍。

2.3 酒樣的感官分析

將5種商品酵母釀造的干紅葡萄原酒樣品放在通風(fēng)良好、無(wú)任何氣味的房間內(nèi)，品評(píng)員對(duì)各酒樣分別從4個(gè)感官特性（漿果、青草、香料和礦物）進(jìn)行感官分析，并對(duì)各酒樣的各個(gè)感官特性分別進(jìn)行打分（每項(xiàng)滿分為10分）。對(duì)打分結(jié)果進(jìn)行取舍平均處理，數(shù)據(jù)見圖1。

從圖1可以看出，各酵母在相同的感官特性上所表達(dá)的每種特性的強(qiáng)度不同。酵母BDX的青草味比較突出，這可能與其高級(jí)醇的含量較高有關(guān)，但香料味和礦物味較弱；酵母BM4×4的礦物味較明顯；酵母D254具有較強(qiáng)的漿果味和香料味，這些是酯類物質(zhì)帶來的香味；酵母L2323的漿果味明顯強(qiáng)于其他香味；酵母RC212的漿果味和香料味也比較明顯，礦物味較弱。

3 結(jié)論

通過對(duì)5種商品酵母發(fā)酵葡萄酒的香氣成分進(jìn)行定性定量分析，檢測(cè)結(jié)果表明，赤霞珠葡萄酒的主要香氣成分為酯類、高級(jí)醇和有機(jī)酸。對(duì)其中15種主要香氣成分進(jìn)行定量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)5種葡萄酒中含量排在前七位的香氣物質(zhì)是一致的，但在含量上存在明顯差異。酵母BDX具有較強(qiáng)的高級(jí)醇生成能力，其中苯乙醇的含量明顯高于其他酵母；酵母BM4×4的酯類、高級(jí)醇和有機(jī)酸生成能力均處于中間水平；酵母D254具有較強(qiáng)的酯類生成能力，其中辛酸乙酯和己酸乙酯的貢獻(xiàn)最為明顯；酵母L2323的乙酸異戊酯生成能力較為突出；酵母RC212的酯類和高級(jí)醇生成量最低，但具有較強(qiáng)的有機(jī)酸生成能力。

雖然5種商品酵母所釀葡萄酒中的主要香氣成分是一致的，但各香氣成分在含量上存在較大的差異，這說明香氣物質(zhì)的含量和它們之間的比例在決定葡萄酒香氣質(zhì)量上起著重要作用。不同酵母在各種香氣物質(zhì)生成能力上的差異性，是使得所釀葡萄酒風(fēng)格迥異的重要原因之一。這對(duì)于依據(jù)各葡萄產(chǎn)區(qū)、各葡萄品種的特點(diǎn)和對(duì)最終所釀葡萄酒香氣特性的要求，來選擇合適的酵母進(jìn)行發(fā)酵具有一定的參考價(jià)值。

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LIU Junxi1,2,ZHANG Jiang1,2,SHI Taotao3,YU Yue3,LI Wenjuan3,SUN Yuxia1*
(1.Institute of Agro-Food Science and Technology,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,China; 2.College of Bioscience Engineering,Qilu Industry University,Jinan 250300,China; 3.Yantai Pula Valley Agricultural Development Co.,Ltd.,Yantai 264036,China)

Cabernet Sauvignon dry red wine was fermented by five different commercial yeast strains.The aromatic components of wine samples were analyzed by HS-SPME coupled with GC-MS.66 aroma constituents were identified and 15 main aroma compounds which identified in all wine samples were quantified.The results showed that the differences of aroma compounds species among different wine samples fermented by different commercial yeast strains were not obvious,while the contents in each wine were significantly different.Yeast BDX had strong higher alcohols synthesizing ability,and the content of phenylethyl alcohol was significantly higher than that of other yeasts.The contents of esters,higher alcohols and organic acids synthesized by yeast BM4×4 were all in the middle level.Yeast D254 had strong esters synthesizing ability,especially in octanoic acid ethyl ester and hexanoic acid ethyl ester.Yeast L2323 had the strongest isoamyl acetate synthesizing ability,and the contents of esters and higher alcohols synthesized by yeast RC212 were the lowest.

commercial yeast;wine;aroma components;HS-SPME;GC-MS

TS261.1；TS262.6；O657.63

A

0254-5071（2015）04-0042-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.04.010

2015-03-25

山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課題（2013）；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)基金（SDAIT-03-021-12）

劉峻溪（1991-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代釀酒技術(shù)。

*通訊作者：孫玉霞（1973-），女，副研究員，碩士，研究方向?yàn)獒劸萍夹g(shù)及酒類風(fēng)味物質(zhì)。