百香果果酒發(fā)酵工藝及香氣成分分析

劉曉靜，于立梅*，莊雪瑩，陳海光，曾曉房

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225）

百香果果酒發(fā)酵工藝及香氣成分分析

劉曉靜，于立梅*，莊雪瑩，陳海光，曾曉房

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225）

以百香果為材料，對(duì)酵母添加量、初始糖度、SO2添加量這三個(gè)發(fā)酵工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并采用高效液相色譜和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)百香果果酒有機(jī)酸組成和香氣成分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，百香果果酒最佳發(fā)酵工藝為SO2添加量90 mg/kg，初始糖度23%，酵母添加量0.4%。有機(jī)酸分析表明，百香果果酒有12種有機(jī)酸，其中甘露糖酸含量最高，為2 784.12 μg/mL，富馬酸含量最低，為8.22 μg/mL。通過氣相色譜-質(zhì)譜對(duì)百香果果酒香氣成分進(jìn)行分析后，鑒定出10種香氣成分，其中醇類物質(zhì)相對(duì)含量約占60%，醛類約占15%，酯類約占12%，烷烴類物質(zhì)的種類最多，判定醇類化合物為百香果果酒香氣物質(zhì)的主要成分。

百香果；果酒；有機(jī)酸；香氣成分

百香果（Passiflora edulia）學(xué)名西番蓮，又稱為雞蛋果。其原產(chǎn)地為南美洲，是近代從外國引進(jìn)種植的富有特殊風(fēng)味和豐富營養(yǎng)價(jià)值的水果，根據(jù)百香果外觀顏色可分為黃百香果、紫百香果等[1]。百香果除了作為食品有著普通的食用價(jià)值外，還具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值與保健功能，含7種有機(jī)酸、17種氨基酸和21種微量元素[2-3]，賦有“補(bǔ)磷、鈣、鐵、鉀之星”的美稱[4]。百香果含有較多的生物活性成分，主要包括黃酮類（如槲皮黃酮、芹菜素、木犀草素、異葒草素、葒草素等），生物堿類（如哈爾明、哈爾醇、哈爾滿等）[5-6]。果皮還具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗焦慮等生理活性[7-8]。目前百香果的加工大部分應(yīng)用于果肉果汁上，其需求量在國際市場上以每年15%～20%的速度增長，呈供不應(yīng)求趨勢(shì)[9]，但有關(guān)其果酒開發(fā)的研究較少。因百香果含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)，將百香果應(yīng)用于果酒釀造，一方面可增加果酒的風(fēng)味與品質(zhì)，充分發(fā)揮果酒的保健功效；另一方面，通過發(fā)酵可避免熱處理對(duì)百香果的成分產(chǎn)生不良影響。因此，將百香果豐富的營養(yǎng)物質(zhì)與果酒的保健功能相結(jié)合，通過發(fā)酵工藝的優(yōu)化，從而釀造出低糖、低酒精度、符合大眾需求的新型果酒，可提高百香果的綜合利用價(jià)值。果酒的香氣除了來源于原料，還與釀造工藝有關(guān)[10]。因此，研究百香果果酒發(fā)酵工藝并初步鑒定百香果果酒有機(jī)酸和香氣成分的種類及相對(duì)含量，可為百香果果酒的品質(zhì)特征研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫百香果：市售；SY型果酒發(fā)酵專用酵母：湖北安琪生物技術(shù)公司；纖維素酶（食品級(jí)）、果膠酶（食品級(jí)）、偏重亞硫酸鉀（分析純）、檸檬酸（分析純）、碳酸氫鈉（分析純）：廣州一碼生物有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WYT-J手持糖度計(jì)：成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司；pHS-3B型精密pH計(jì)：上海三信儀表廠；BSP-250程控生化培養(yǎng)箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；HP-5氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）、HP-5MS色譜柱：美國Agilent公司；75μmPDMS萃取頭：美國Supelco公司；檢測器：UV254 nm×0.1 AUFS；Waters 2695高效液相色譜儀：美國Waters公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程[11]

原料預(yù)處理→打漿→果皮酶解處理→添加二氧化硫→成分調(diào)整（發(fā)酵液的糖酸比）→酵母接種→主發(fā)酵→分離酒渣→后發(fā)酵→陳釀→成品

1.3.2 操作要點(diǎn)

原料預(yù)處理：挑選新鮮果實(shí)進(jìn)行清洗，肉皮分離，果皮和果肉與水均按1∶2（g∶mL）的比例打漿處理備用。

酶解處理：取適量的果皮漿液置于三角瓶中，加入0.15%（以百香果果皮的果漿質(zhì)量計(jì)）果膠酶和0.15%的纖維素酶在45℃條件下酶解4 h，破壞果肉細(xì)胞壁，提高出汁率。

果汁處理：按需求[12]添加偏重亞硫酸鉀（K2S2O5），使果酒基質(zhì)中SO2的含量大概為50～130 mg/kg。用白砂糖調(diào)節(jié)果酒發(fā)酵母液的初始糖度，用手持糖度計(jì)測糖度，用檸檬酸和碳酸氫鈉調(diào)整發(fā)酵母液的pH值在3.5左右。

酵母活化：在35℃左右的溫水中加入5%的白砂糖攪拌溶解，待糖溶解完全后，加入10%的活性干酵母，搖勻靜置30 min，每隔10 min攪拌一次。

主發(fā)酵：百香果果酒發(fā)酵母液中加入活化酵母液后，在程控恒溫箱中開始發(fā)酵。發(fā)酵條件為25℃，5 d。

后發(fā)酵：將主發(fā)酵后的果酒過濾，得到原酒，然后在15℃進(jìn)行低溫后發(fā)酵。

1.3.3 百香果果酒主發(fā)酵效果的單因素試驗(yàn)

取200 g經(jīng)酶解后的百香果果皮漿和果肉的混合物（果皮漿占30%）置于三角瓶中，用pH計(jì)調(diào)節(jié)初始pH值為3.5，調(diào)節(jié)SO2添加量分別為50mg/kg、70mg/kg、90mg/kg、110mg/kg、130 mg/kg，于25℃條件下發(fā)酵5 d，每天測定百香果發(fā)酵酒的可溶性固形物含量。隨后結(jié)合感官評(píng)價(jià)得分得出最優(yōu)條件，研究初始糖度（17%、19%、21%、23%、25%）和酵母菌接種量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）對(duì)百香果果酒主發(fā)酵效果的影響。

1.3.4 百香果果酒主發(fā)酵工藝優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)SO2添加量（A）、初始糖度（B）、酵母添加量（C）進(jìn)行綜合研究。使用3因素3水平試驗(yàn)表，以百香果果酒感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，確定最佳發(fā)酵組合。正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 果酒主發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and level of orthogonal experiments for main fermentation process optimization of fruit wine

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

參考葡萄酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)GB/T15037—2006《葡萄酒》，建立百香果果酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，見表2。百香果果酒后發(fā)酵結(jié)束后，選擇10名食品專業(yè)的學(xué)生預(yù)先學(xué)習(xí)感官評(píng)價(jià)方法，按照果酒感官評(píng)價(jià)的相關(guān)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)百香果果酒的外觀、香氣、滋味、典型性4項(xiàng)感官指標(biāo)進(jìn)行品評(píng)。以綜合得分最高的果酒試驗(yàn)組參數(shù)為最優(yōu)發(fā)酵工藝。

表2 百香果果酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of passion fruit wine

1.3.6 有機(jī)酸的測定

采用高效液相色譜法，取樣品5 mL，0.45 μm濾膜過濾后上機(jī)檢測。

測定條件：Waters C18色譜柱，流動(dòng)相：0.01 mol/L磷酸氫二胺，流速：1 mL/min，進(jìn)樣量：20 μL，紫外檢測器波長：210 nm。

1.3.7 香氣成分的測定

頂空固相微萃取提取條件：將75μmPDMS萃取頭插入GC/MS進(jìn)樣口，40℃水浴預(yù)熱15 min。取7 mL果酒放15 mL密封的頂空樣品瓶中，加1 g氯化鈉。將萃取頭插入到頂空瓶中，推出纖維頭。在40℃條件下頂空萃取45 min。然后抽回纖維頭，拔出萃取頭。將萃取頭立刻插入GC-MS汽化室中解析5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

GC-MS測定條件：HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），柱流量0.8 mL/min，進(jìn)樣口溫度250℃，不分流進(jìn)樣，載氣為氦氣（He）。柱溫35℃保持2 min，以5℃/min升至40℃，最后以8℃/min升至220℃，保留1 min。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。所有樣品均平行測定3次，測定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響百香果果酒主發(fā)酵效果的單因素試驗(yàn)

2.1.1 SO2添加量對(duì)主發(fā)酵特性的影響

SO2添加量對(duì)百香果酒外觀糖度及感官評(píng)分影響的結(jié)果見圖1。由圖1可知，隨著SO2添加量的增加，酵母的發(fā)酵速度先增加后降低，在SO2添加量為90 mg/kg時(shí)速度達(dá)到最快。果酒發(fā)酵過程中，適量的SO2可抑制野生酵母和雜菌生長，為酵母菌創(chuàng)造良好的繁殖環(huán)境，保障果酒發(fā)酵正常進(jìn)行[13-14]。但SO2含量過高，會(huì)延遲果酒的成熟，不足則達(dá)不到抑菌及抗氧化效果[15]。在SO2添加量對(duì)百香果酒的品質(zhì)的影響的研究中，當(dāng)SO2添加量為70 mg/kg時(shí)，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高，其次是SO2添加量為90 mg/kg，兩者無明顯差異（P＞0.05）。因此，選擇SO2添加量為70 mg/kg較為恰當(dāng)。

圖1 SO2添加量對(duì)百香果果酒外觀糖度的影響Fig.1 Effect of SO2addition on appearance sugar content of passion fruit wine

2.1.2 初始糖度對(duì)主發(fā)酵特性的影響

不同初始糖度對(duì)百香果酒外觀糖度及感官評(píng)分影響的結(jié)果見圖2。由圖2可知，在發(fā)酵第1～3天時(shí)，糖分的消耗速率較快。其中初始糖度為17%的果酒糖分消耗速率最快，第1天從17%降到8%左右，其次是初始糖度為21%的果酒。從第4天開始，發(fā)酵液中的含糖量逐漸趨于平穩(wěn)。主發(fā)酵結(jié)束時(shí)，各組樣品果酒的殘?zhí)橇侩S初始含糖量的增加而增加。感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，初始糖度在21%時(shí)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高，且與其他組別差異顯著（P＜0.05）。因此，選擇21%的初始糖度較為恰當(dāng)。

圖2 初始糖度對(duì)百香果果酒外觀糖度和品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of initial sugar contents on appearance sugar content and quality of fruit wine

2.1.3 酵母接種量對(duì)主發(fā)酵特性的影響

不同酵母接種量對(duì)百香果酒外觀糖度及感官評(píng)分影響的結(jié)果見圖3。由圖3可知，酵母接種量越多，發(fā)酵液的殘?zhí)橇吭降?。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，從第3天開始，殘?zhí)橇康臏p少速率逐漸下降。這是由于第1～3天屬主發(fā)酵期，酵母菌活力旺盛，將糖分轉(zhuǎn)化為C2H5OH和CO2，外觀糖度不斷降低。第3天以后糖分消耗趨于平緩，外觀糖度逐步穩(wěn)定。感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，當(dāng)酵母接種量在0.4%時(shí)，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高，且與其他組別差異極為顯著（P＜0.01）。由此可見，酵母接種量對(duì)發(fā)酵酒的感官評(píng)價(jià)起著重要的作用，選擇酵母添加量為0.4%較為恰當(dāng)。

圖3 酵母接種量對(duì)百香果果酒外觀糖度的影響Fig.3 Effect of yeast inoculum on appearance sugar content of fruit wine

2.2 百香果果酒主發(fā)酵工藝優(yōu)化

百香果果酒主發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 果酒主發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)及結(jié)果分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for main fermentation process optimization of fruit wine

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3可知，發(fā)酵工藝條件中影響產(chǎn)品感官的主次因素依次為C＞A＞B，即酵母接種量＞SO2添加量＞初始糖度。理論最優(yōu)條件為A3B1C2，即SO2添加量為90 mg/kg、初始糖度19%、酵母接種量0.4%。對(duì)極差分析最優(yōu)結(jié)果（A3B1C2）和直觀分析最優(yōu)結(jié)果（A3B3C2）這兩組參數(shù)進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，A3B3C2樣品的風(fēng)味與其他樣品的外觀顯著性不明顯，顏色鮮艷，呈現(xiàn)橙黃色，酒體較澄清，沒有渾濁。主要區(qū)別主要是：典型性較強(qiáng)，比其他樣品較甘甜，少點(diǎn)苦澀，較能被大眾接受。綜上可得，百香果果酒發(fā)酵工藝最佳條件為A3B3C2，即SO2添加量為90mg/kg、初始糖度23%、酵母接種量0.4%。由表4可知，各因素對(duì)結(jié)果影響均不顯著（P＞0.05）。2.3百香果果酒有機(jī)酸成分分析

有機(jī)酸是果實(shí)風(fēng)味的重要組成部分，由表5可以看出，百香果果酒中有機(jī)酸含量豐富，一共檢測出12種有機(jī)酸，分別為L-蘋果酸、奎尼酸、酒石酸、未知酸、蘋果酸、丙二酸、甘露糖酸、乙酸、抗壞血酸、乳酸、檸檬酸、富馬酸。其中甘露糖酸含量最高，為2 784.120 μg/mL，富馬酸含量最低，為8.219 μg/mL，而草酸、奎寧酸和琥珀酸均并未檢測到。另外，百香果果酒中存在大量的乳酸，含量僅次于L-蘋果酸。乳酸是發(fā)酵食品中的代表性酸，酸味柔和，這使得百香果果酒成為酸奶制品的添加成分成為可能。在樣品中還檢測到高含量的未知酸，該酸可能是百香果口感的一種特征酸，賦㈣了產(chǎn)品鮮美的味道。

表5 百香果果酒有機(jī)酸測定結(jié)果Table 5 Determination results of organic acids content of passion fruit wine

2.4 百香果果酒香氣成分分析

果酒香氣是影響果酒質(zhì)量的主要因素，是感官評(píng)價(jià)和特性的主要依據(jù)。果酒的香氣主要來源于水果的果香，酵母的發(fā)酵過程中產(chǎn)生的香氣。果酒中的香氣物質(zhì)種類較復(fù)雜。主要包括酚類、酯類、醇類、酸類、醛類、酮類等化合物[16]。對(duì)陳釀后的酒樣進(jìn)行鑒定，共檢測出10種氣體成分，相對(duì)含量如表6所示。其中含有2種醇類物質(zhì)，1種醛類物質(zhì)，6種酯類物質(zhì)。按照面積歸一化法計(jì)算各種香氣成分的相對(duì)含量，其中以醇類化合物含量較多。因此，百香果全果果酒的主要香氣成分為醇類。

表6 百香果果酒香氣成分的GC-MS分析結(jié)果Table 6 GC-MS analysis results of aroma components in passion fruit wine

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以紫色百香果為原料，通過發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化釀造出品質(zhì)良好的百香果果酒，并對(duì)其有機(jī)酸和香氣成分進(jìn)行了分析。通過酵母添加量、初始糖度、SO2添加量為單因素試驗(yàn)和3因素3水平正交試驗(yàn)的研究，得到制作百香果全果發(fā)酵酒的最佳工藝條件：初始糖度23%，SO2添加量90 mg/kg，酵母添加量0.4%。此工藝下釀制的百香果果酒色澤為橙黃色、酒體澄清、香氣濃郁，具有百香果典型風(fēng)味。采用高效液相色譜和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測得有機(jī)酸12種，香氣成分10種。在以后百香果的產(chǎn)品開發(fā)中，可以利用百香果獨(dú)特的風(fēng)味，將其與其他水果相結(jié)合，從而增加果酒品種，拓寬果酒的消費(fèi)市場，滿足消費(fèi)者需求。

[1]霍丹群，蔣 蘭，馬璐璐，等.百香果功能研究及其開發(fā)進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2012，33（19）：391-395.

[2]王琴飛，李莉萍，高 玲，等.反相高效液相色譜法測定西番蓮中的有機(jī)酸[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2015，36（8）：1511-1517.

[3]黃建平，鄭一民，林永東.西番蓮果汁的研究[J].中草藥，1994，25（12）：631-632.

[4]劉坤，劉炳仁.“果汁之王”——百香果[J].科學(xué)種養(yǎng)，2007（9）：53.

[5]ZERAIK M L,YARIWAKE J H.Quantification of isoorientin and total flavonoids inPassiflora edulisfruit pulp by HPLC-UV/DAD[J].Microchem J,2010,96（6）:86-91.

[6]ANTOGNONI F,ZHENG S P,PAGNUCCO C,et al.Induction of flavonoid production by UV-B radiation inPassiflora quadrangulariscallus cultures[J].Fitoterapia,2007,78（6）:345-352.

[7]FARID R,REZAIEYAZDI Z,MIRFEIZI Z,et al.Oral intake of purple passion fruit peel extract reduces pain and stiffness and improves physical function in adult patients with knee osteoarthritis[J].Nutr Res,2010,30（9）:601-606.

[8]GAZOLAA A C,COSTAAB G M,CASTELLANOSB L,et al.Involvement ofGABAergic pathwayin the sedative activityofapigenin,the main flavonoid fromPassiflora quadrangularispericarp[J].Rev Bras Farmacognosia,2015,25（2）:158-163.

[9]張愛玉.西番蓮果汁加工及其原汁含量檢測方法的研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[10]李衛(wèi)瑩，羅彩連，楊華峰，等.蘆柑果酒的釀造與香氣成分分析[J].中國釀造，2013，32（7）：126-130.

[11]王志江，雷綺堃，吳小永，等.百香果山藥復(fù)合果酒釀造工藝研究[J].中國釀造，2014，33（9）：163-167.

[12]張建華.多酚-溶菌酶-SO2復(fù)合體系在‘貴人香’冰白葡萄酒中的應(yīng)用研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[13]楊 莉.紅棗發(fā)酵酒加工工藝研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2002.

[14]牟京霞，王玉峰，劉建民，等.二氧化硫在葡萄酒酒精發(fā)酵過程中的變化[J].食品研究與開發(fā)，2011，32（2）：53-55.

[15]陳露璐.二氧化硫在葡萄酒中的作用及常用檢測方法的比較[J].食品安全導(dǎo)刊，2016（12）：51.

[16]鄭海鵬.南瓜酒發(fā)酵工藝及香氣成分變化研究[D].重慶：西南大學(xué)，2009.

Fermentation process and aroma components analysis of passion fruit wine

LIU Xiaojing,YU Limei*,ZHUANG Xueying,CHEN Haiguang,ZENG Xiaofang
（College of Light Industry and Food Technology,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China）

Using passion fruit as raw material,the fermentation process parameters of yeast inoculum,initial sugar content and SO2addition were optimized,and the organic acid composition and aroma components of passion fruit wine were analyzed by HPLC and GC-MS.These results showed that the optimal fermentation process of passion fruit wine was as followed:SO290 mg/kg,initial sugar content 23%,yeast inoculum 0.4%.Organic acid analysis showed that there were 12 kinds of organic acids in the wine,and the content of mannonic acid was the highest of 2 784.12 μg/ml,and the content of fumaric acid was the lowest of 8.22 μg/ml.By GC-MS analysis of aroma components in passion fruit wine,there were 10 kinds of aroma components identified,and the relative contents of alcohols,aldehydes and esters accounted for about 60%,15%,and 12%,respectively.The kinds of alkanes were the most,and alcohols were the main aroma compounds of the passion fruit wine.

passion fruit;fruit wine;organic acid;aroma components

O657.63

0254-5071（2017）12-0153-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.032

2017-08-01

廣東省自然科學(xué)基金（2015A030313604）；國家級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目（HC501035505）

劉曉靜（1992-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楣δ苁称坊瘜W(xué)。

*通訊作者：于立梅（1974-），女，副教授，博士，研究方向?yàn)楣δ苁称坊瘜W(xué)。