不同釀酒酵母對甜瓜酒香氣品質(zhì)的影響分析

楊　婷，?！∠?，趙賓賓，馬騰臻，張建華，楊學山，韓舜愈，*

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省葡萄與葡萄酒工程學重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；3.甘 肅農(nóng)業(yè)大學生命科學技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070）

不同釀酒酵母對甜瓜酒香氣品質(zhì)的影響分析

楊婷1，2，祝霞1，2，趙賓賓1，2，馬騰臻1，2，張建華1，2，楊學山2，3，韓舜愈1，2，*

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省葡萄與葡萄酒工程學重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；3.甘 肅農(nóng)業(yè)大學生命科學技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070）

以釀酒酵母XR、D254、VR、VL1發(fā)酵的甜瓜酒為試材，采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分別對其進行香氣成分分析。結(jié)果表明：4 種不同酵母發(fā)酵酒樣共鑒定出86 種香氣成分，包括酯類19 種、醇類29 種、酸類12 種、醛酮類17 種、烯烴類 2 種、萜烯類4 種、酚類3 種，其中相同成分有35 種。根據(jù)定量結(jié)果和氣味活度值判斷出主要香氣貢獻物有12 種。 通過主成分分析和感官評價綜合判斷，酵母VL1釀造酒樣香氣濃郁、協(xié)調(diào)，品質(zhì)最佳，是適合甜瓜酒釀造的優(yōu)良菌株。

釀酒酵母；甜瓜酒；香氣；主成分分析

甜瓜（Cucumis melon L.）是葫蘆科黃瓜屬植物，在中國栽培歷史悠久，種植面積位居世界第一。甜瓜果實香甜、多汁爽口，富含大量的維生素、礦物質(zhì)、有機酸、可溶性固形物等物質(zhì)，除鮮食外，甜瓜還可以制成甜瓜干、甜瓜汁、甜瓜罐頭、甜瓜酒等深加工產(chǎn)品，增加其產(chǎn)業(yè)附加值。其中以新鮮甜瓜為原料，人工添加優(yōu)良釀酒酵母發(fā)酵而成的甜瓜酒，不僅可以保留甜瓜特有風味及原有的營養(yǎng)成分，而且在釀造過程中還可以促進揮發(fā)性風味物質(zhì)的形成，改善產(chǎn)品品質(zhì)，使其口味與風格獨特［1］。

香氣是甜瓜酒食用品質(zhì)最重要的評價指標之一［2］。國內(nèi)外關(guān)于甜瓜及其產(chǎn)品香氣物質(zhì)的研究大多集中在甜瓜果實香氣成分的分析方面，張娜等［3］用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用技術(shù)，共檢測出了‘玉金香’甜瓜常溫貯藏過程中71 種香氣成分；馬永昆等［4］在成熟的‘金皇后’甜瓜中鑒定出45 種揮發(fā)性香氣化合物，并初步確定出9 種主要特征香氣物質(zhì)；Verzera等［5］分析出2 個甜瓜品種共66 種揮發(fā)性香氣化合物，其中醇類是構(gòu)成2 個品種甜瓜香氣的最主要化合物。目前酒類香氣成分的研究主要集中在葡萄酒、藍莓酒、樹莓酒等方面［6-9］。而關(guān)于甜瓜酒香氣成分，尤其是不同酵母對甜瓜酒香氣成分的影響研究鮮有報道。

本實驗以甘肅省主栽甜瓜品種‘瑪瑙’為原料釀造甜瓜酒，采用HS-SPME和GC-MS聯(lián)用技術(shù)，結(jié)合主成分分析及感官評定，比較不同酵母發(fā)酵的甜瓜酒中香氣化合物組成，從而篩選出適宜釀造的酵母菌株，為甜瓜酒生產(chǎn)提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

甜瓜（品種：‘瑪瑙’），采收于甘肅省民勤縣甜瓜栽培基地；釀酒酵母XR 法國Lamothe-Abiet公司；釀酒酵母Lavin ICV D254 法國Lallemand公司；釀酒酵母Fermicru VR5 荷蘭DSM Food Specialties公司；釀酒酵母VL1 法國Laffort公司；2-辛醇（色譜純） 美國Sigma公司；其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

FVC-01果蔬破碎機、SJE-01螺旋榨汁機 上海沃迪機械有限公司；NRY-200空氣恒溫搖床 上海南榮試驗室設(shè)備有限公司；265079 GC-MS聯(lián)用儀、TG-WAX色譜柱 美國Thermo Scientific公司；SPME裝置、50/30 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取頭 美國Surpelco公司；FloeMem-0015螺旋平板膜小試設(shè)備 廈門福美科技有限公司；5 L玻璃發(fā)酵罐 溫州市宏興生物工程設(shè)備有限公司。

1.3方法

1.3.1甜瓜酒的制備工藝及操作

將充分成熟、無腐爛變質(zhì)的甜瓜去瓤去皮，切塊后榨汁。發(fā)酵前甜瓜汁中含糖量為10° Brix，按照17 g/L糖轉(zhuǎn)化體積分數(shù)1%酒精加白砂糖調(diào)配，使含糖量為18° Brix。添加40 mg/L SO2抑菌，30 mg/L果膠酶澄清處理后，用檸檬酸調(diào)整果汁pH值至3.7。按推薦用量（200 mg/L）稱取于4 ℃保存的釀酒活性干酵母，接種至10 倍體積1∶1比例的果汁與水的混合液中，在37 ℃條件下活化30 min后加入5 L發(fā)酵罐。在恒溫箱中保持發(fā)酵溫度為（16±1） ℃，每天測定含糖量，當殘?zhí)遣淮笥?.0 g/L時，認為主發(fā)酵結(jié)束。后發(fā)酵結(jié)束后按40 mg/L添加SO2進行陳釀6～12 個月，得到原酒經(jīng)過濾裝瓶，密封貯存。

1.3.2甜瓜酒香氣成分分析

1.3.2.1甜瓜酒香氣成分提取

將5 mL發(fā)酵結(jié)束后的甜瓜酒放入20 mL萃取瓶，加入1.5 g NaCl和50 μL質(zhì)量濃度為8.3 mg/L的2-辛醇溶液作為內(nèi)標，密封好后置于40 ℃水浴，頂空萃取30 min后，GC-MS進樣解吸10 min［10］。

1.3.2.2GC-MS條件

參照馬騰臻等［10］方法并略作修改。

色譜條件：TG-WAX色譜柱（60 m×0.25 mm，0.5 μm）；進樣口溫度250 ℃；升溫程序：初溫50 ℃保持5 min，以6 ℃/min升至230 ℃，保持10 min；載氣：高純He；分流比30∶1；流速1.0 mL/min；不分流進樣。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度230 ℃；離子源溫度250 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 50～450。

1.3.2.3香氣成分的定性與定量

由GC-MS分析所得的樣品質(zhì)譜圖經(jīng)計算機在NIST、Wiley數(shù)據(jù)庫檢索比對及資料參考，進行定性分析。各成分的含量采用內(nèi)標法進行半定量分析。按公式（1）計算：

式中：Xi為待測成分的質(zhì)量濃度/（μg/L）；Cs為內(nèi)標2-辛醇的質(zhì)量濃度/（μg/L）；As為內(nèi)標物的峰面積；Ai為待測物的峰面積。

得到的各香氣物質(zhì)采用SPSS 19.0軟件進行主成分分析。

1.3.3香氣貢獻評價

各香氣物質(zhì)對甜瓜酒整體香氣的貢獻采用氣味活性值（odor activity value，OAV）進行評價。按公式（2）計算：

式中：C為香氣物質(zhì)質(zhì)量濃度/（μg/L）；T為相應(yīng)的感官閾值/（μg/L）。

一般認為，OAV大于1的成分為樣品的主體呈香化合物，OAV越大，對香氣的貢獻也就越大［11］。

1.3.4甜瓜酒香氣成分的感官分析

參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，由7 位專家組成的評價小組分別從外觀（20 分）、香氣（40 分）、口感（30 分）、典型性（10 分）4 個方面對不同酵母釀造的甜瓜酒進行感官分析［12］。感官評價標準如表1所示。

表1　甜瓜酒感官評價表Table1　Criteria for sensory evaluation of melon wine

2　結(jié)果與分析

2.1甜瓜酒香氣構(gòu)成

圖1分別為4 種酵母菌XR、D254、VR5、VL1釀造的甜瓜酒的GC-MS總離子圖。經(jīng)過譜庫檢索比對，鑒定出的芳香化合物定性及半定量結(jié)果見表2。

圖1　XR酵母菌（A）、D254酵母菌（B）、VR5酵母菌（C）、VVLL11酵母菌（D）發(fā)酵的甜瓜酒香氣成分GC-MS總離子流圖Fig.1　GC-MS total ion current chromatograms of volatile compounds in melon wines fermented with yeast strains XR （A）， D254 （B）， VR5 （C），and VL1 （D）， respectively

由表2可知，在4 種酵母菌釀造的甜瓜酒中，共鑒定出86 種香氣成分，包括酯類19 種、醇類29 種、酸類12 種、醛酮類17 種、烯烴類2 種、萜烯類4 種、酚類3 種。其中，XR、D254、VR5、VL1酵母菌釀造的甜瓜酒中各定性檢測出54、61、65、56 種成分，四者共有香氣成分為35 種，占總組分的40.70%。4 種酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒中主要香氣成分相同，但含量不同。由此可以看出，4 種酵母菌釀造的甜瓜酒在香氣成分的種類上既有相似之處，又具備各自特有的香氣組分，從而構(gòu)成不同酵母菌品種甜瓜酒風味的相似性與典型性。

表2　不同酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒香氣成分及含量Table2　Aroma components in melon wines fermented with different yeasts asts

續(xù)表2

2.2不同酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒主要香氣成分比較

揮發(fā)性香氣成分對甜瓜酒的感官特征有重要影響，是酒體質(zhì)量的重要組成部分，主要由酯類、醛類、醇類、酮類等化合物組成［15］。各香氣物質(zhì)對甜瓜酒整體香氣的貢獻取決于OAV。從表2可以看出，甜瓜酒香氣成分中OAV大于1的化合物共有12 種，D254酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒中OAV最高的為辛酸乙酯、己酸乙酯、香葉醇，VR5和XR酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒樣中為辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、β-大馬烯酮，VL1酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒樣中為辛酸乙酯、己酸乙酯、α-紫羅酮。說明這些化合物在甜瓜酒典型性香氣形成中起著非常重要的作用。

2.2.1醇類化合物

醇類物質(zhì)是酒中主要香氣物質(zhì)，主要由糖代謝、氨基酸脫羧和脫氫產(chǎn)生［16］。在4 種甜瓜酒中共檢測出醇類物質(zhì)29 種，其中四者共有14 種，但含量差距較大，4 種酒中含量最高的都是1-戊醇、3，6-壬二烯-1-醇和苯乙醇，它們都是果酒發(fā)酵中酵母的代謝產(chǎn)物［11］，含量之和均占總醇含量的60%以上，其中1-戊醇、3，6-壬二烯-1-醇都具有濃郁的花香果香，而苯乙醇是由苯丙氨酸代謝產(chǎn)生，具有獨特的紫羅蘭香、丁香、茴香和玫瑰香味，是賦予甜瓜酒濃郁優(yōu)雅風味特征的主要化合物之一［17-18］。4 種甜瓜酒中，VL1酵母菌所發(fā)酵的酒樣中醇類物質(zhì)含量（29 657.62 μg/L）最高，XR酵母菌發(fā)酵酒樣中醇類含量（18 917.70 μg/L）最低。

2.2.2酯類化合物

4 種甜瓜酒中共檢測出酯類物質(zhì)19 種，共有成分8 種。大多數(shù)酯類具有花、果的芳香氣味，可增加酒體香氣的復(fù)雜性和典型性。XR、D254酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒酯類含量差別不大，分別為7 258.48、7 258.40 μg/L，而VR5酵母菌釀造的酒樣中酯類含量最低，為6 152.64 μg/L，VL1酵母菌釀造的酒樣中酯類含量最高，為8 369.90 μg/L。不同酵母菌釀造的甜瓜酒酯類化合物含量大多不同，D254、VL1酵母菌釀造的甜瓜酒中主要酯類成分為辛酸乙酯和正己酸乙酯，二者都具有令人愉悅的花香、果香、酒香，給甜瓜酒增添雅致的香氣［19］。而XR、VR5酵母菌釀酒的酒樣中主要酯類成分為辛酸乙酯和乙酸異戊酯，后者呈香蕉味［20］。

2.2.3酸類化合物

酸類物質(zhì)大部分來源于酵母菌和乳酸菌代謝的副產(chǎn)物。在4 種酒中檢測到12 種酸，其中3 種酸類物質(zhì)是4 種酒共有的。XR、D254、VR5、VL1 4 種酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒中酸含量分別達到1 797.51、3 979.74、4 086.14、6 404.26 μg/L。酸類物質(zhì)中含量最高的成分為辛酸，質(zhì)量濃度范圍為1 052.24～4 000.53 μg/L，占總酸相對含量的57.96%～62.47%，遠高于其他脂肪酸類香氣化合物。據(jù)報道，當酸類物質(zhì)的含量低于閾值時，對酒的感官質(zhì)量有積極貢獻，可以使酒中的各種香氣趨于協(xié)調(diào)、平衡，但如果高于閾值則會對香氣帶來負面影響［21］。此外酸類物質(zhì)還可以與醇類化合物發(fā)生作用，生成相應(yīng)的酯類，從而賦予酒體愉快的香味。在本實驗中，所測出的酸類物質(zhì)與閾值相比，基本上均處于低濃度水平。

2.2.4其他類化合物

在4 種甜瓜酒中還檢測到12 種酮類、5 種醛類，相對含量為3.29%～5.92%；2 種烴類，相對含量為0.11%～0.20%；4 種萜烯類，相對含量為1.33%～1.87%；3 種揮發(fā)性酚類物質(zhì)，相對含量為0.03%～0.09%。盡管這些物質(zhì)的含量較低，但對酒體香氣依然具有一定的貢獻。如在4 種酒樣中都檢測到β-紫羅酮、壬醛、香茅醇和香葉醇，都具有玫瑰樣的花香；VR5酵母菌發(fā)酵的酒樣中檢測出的橙花醇具有清甜柔美的橙花氣息；D254、XR酵母菌發(fā)酵的酒樣中檢測出的香茅烯帶有像玫瑰、鈴蘭和蘋果花的氣息。由于這些萜烯類組分感官閾值一般都非常低，所以其OAV很高，對總體香氣的形成有不可忽視的作用［22-23］。

2.3主成分分析

為進一步判斷不同酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒中揮發(fā)性香氣化合物的差異，對86 種香氣化合物的含量進行主成分分析，相關(guān)矩陣的特征值和貢獻率見表3。主成分1的方差貢獻率為48.67%，主成分2的貢獻率為33.50%，二者累計貢獻率已經(jīng)達到82.17%，基本上能反映樣品的風味品質(zhì)信息，因此選取前2 個主成分進行分析。

由圖2a可知，XR、D254、VR5、VL1酵母菌分別釀造的甜瓜酒根據(jù)各香氣成分的得分明顯分為4 個區(qū)域，并且4 個酒樣相距都比較遠。圖2b為鑒定出的86 種香氣化合物載荷圖，因子的載荷系數(shù)反映了甜瓜酒中各揮發(fā)性香氣化合物對各主成分的影響，相關(guān)系數(shù)越大，說明主成分對該變量的代表性就越強。從圖2b可以看出，3-甲基-1-戊醇（B5）、β-環(huán)檸檬醛（D15）、乙酸苯乙酯（A11）、苯乙醇（B10）、順-6-壬烯醇（B17）、2，6-二甲基-4-庚醇（B19）、2-糠酸乙酯（A5）、乙酸異戊酯（A6）、順-3-庚烯-1-醇（B7）與主成分l高度正相關(guān)，而月桂醇（B26）、辛酸甲酯（A10）、1，9-壬二醇（B21）、庚酸乙酯（A9）、異丁酸（C3）、2-辛酮（D4）與主成分1呈高度負相關(guān)；正己酸乙酯（A7）、庚醇（B9）、叔十六硫醇（B28）、（S）-（+）-6-甲基-1-辛醇（B20）、α-大馬酮（D8）、辛酸乙酯（A12）、2-壬酮（D6）與主成分2呈高度正相關(guān)，β-大馬烯酮（D7）、乙酸乙酯（A1）、乙酸異丁酯（A2）、3-甲硫基丙醇（B3）、苯甲酸乙酯（A8）與主成分2呈高度負相關(guān)。

結(jié)合圖2可知，VL1酵母菌釀造的甜瓜酒樣品位于主成分1的右上側(cè)，苯甲醇、3-甲基-1-戊醇對其有顯著影響，香氣品質(zhì)最佳，其次是D254酵母菌釀造的酒樣，VR5和XR酵母菌釀造的甜瓜酒的香氣品質(zhì)最差。

表3　主成分的特征值及貢獻率Table3　Eigen values， contribution and cumulative contribution of principal components

圖2　揮發(fā)性化合物主成分分析的得分散點圖（a）和因子載荷圖（bb）Fig.2　Score （a） and corresponding loadings plots （b） from PCA of volatile aroma compounds

2.4不同酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒感官評價

表4　不同酵母發(fā)酵的甜瓜感官評價表Table4　Sensory evaluation of melon wines fermented with different yeasts

由表4可知，在4 種酒樣中，VL1酵母菌釀造的甜瓜酒感官得分最高，為89.57。其中，4 種酒樣外觀上差異不顯著，在香氣的感官評分中，XR酵母菌釀造的甜瓜酒與D254、VL1、VR5酵母菌釀造的甜瓜酒差異顯著；在口感風味上，VL1酵母菌釀造的甜瓜酒與XR、D254、VR5釀造的差異顯著；在典型性評分上，VL1酵母菌釀造的甜瓜酒與D254酵母菌釀造的甜瓜酒差異不顯著，但與XR、VR5酵母菌釀造的甜瓜酒差異顯著。

3　結(jié) 論

采用HS-SPME和GC-MS聯(lián)用技術(shù)，通過定性和定量相結(jié)合的方法分析不同酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒的香氣成分，在4 種酒樣中共檢測出香氣成分86 種，其中在XR、D254、VR5、VL1酵母菌釀造的甜瓜酒中各定性檢測出香氣成分分別為54、61、65、56 種，四者共有的香氣成分為35 種。不同酵母發(fā)酵的甜瓜酒中，醇類、酯類和酸類均為影響香氣的三大類主要化合物，但在4 種酒中含量差別很大。

計算各香氣物質(zhì)的OAV判斷可知，4 種酒樣中主要的香氣貢獻物有12 種。其中D254酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒最為關(guān)鍵的活性香氣物質(zhì)為辛酸乙酯、己酸乙酯、香葉醇，VR5、XR酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒中為辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、β-大馬烯酮，VL1酵母菌發(fā)酵的甜瓜酒為辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、α-紫羅酮。由此可以看出，4 種酵母菌釀造的甜瓜酒在香氣種類上具有相似性，同時各香氣含量及特征香氣成分上又具有差異性，從而說明不同的酵母在釀造過程中可形成不同的香氣特性。

除酒體中各香氣成分的含量、感官閾值外，甜瓜酒最終的香氣特征以及口感需求還取決于人體嗅覺感官分析的參與［24］。因此，通過主成分分析和感官評價綜合判斷，最終得出VL1酵母菌釀造的甜瓜酒酒體醇香、品質(zhì)最佳，感官得分在4 種酒樣中最高，評價最好。

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Analysis of Aromatic Compositions of Sweet Melon Wines Fermented with Different Yeast Strains

YANG Ting1，2， ZHU Xia1，2， ZHAO Binbin1，2， MA Tengzhen1，2， ZHANG Jianhua1，2， YANG Xueshan2，3， HAN Shunyu1，2，*
（1. College of Food Science and Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China；2. Gansu Key Laboratory of Viticulture and Enology， Lanzhou 730070， China；3. College of Life Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

The aromatic compositions of sweet melon wines fermented with four different wine yeast strains， i.e.， XR， D254，VR and VL1， respectively， were analyzed by headspace solid-phase micro extraction （HS-SPME） and gas chromatographymass spectrometry （GC-MS）. The results showed that 86 flavor compounds were identified， including 19 esters， 29 alcohols， 12 acids， 17 aldehydes and ketones， 2 alkenes， 4 terpenes and 3 phenols. Besides， 35 components were common to the four wines. Quantitative analysis and evaluation of odor activity value （OAV） indicated that 12 components made great contribution to the aroma of sweet melon wines. Through principal component analysis and sensory evaluation， it is concluded that wine yeast strain VL1 is the most suitable strain for making sweet melon wine having the best quality with elegant aroma.

Saccharomyces cerevisiae； sweet melon wine； aroma； principal component analysis

TS262.7

A

1002-6630（2015）14-0145-06

10.7506/spkx1002-6630-201514028

2014-12-09

楊婷（1991—），女，碩士研究生，研究方向為葡萄及葡萄酒。E-mail：lalating2009@163.com

韓舜愈（1963—），男，教授，博士，研究方向為果蔬加工及葡萄酒風味化學。E-mail：gsndhsy@163.com