發(fā)酵工藝對海棠果蒸餾酒揮發(fā)性香氣成分的影響

王興凱，孫玉霞*，趙新節(jié)

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品研究所 山東省農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 農(nóng)業(yè)部新食品資源加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353）

海棠果樹具有抗寒冷、抗干旱、抗?jié)车膬?yōu)點(diǎn)，而且在鹽堿地適應(yīng)性也較好。原產(chǎn)我國西北、華北、東北及長江以南等地，類型有很多[1]。海棠果實(shí)是一種純正的天然保健珍品，具有解毒生津，止渴降火，利尿、健胃、助消化的作用，對小兒尿道炎也有特效；果實(shí)可壓榨制汁，果渣可制醬，根具有明顯的降低血清膽固醇的作用[2-6]。目前，海棠果多以觀賞和綠化為主，果肉卻被白白扔掉或者取海棠果種籽進(jìn)行砧木苗的繁育，其實(shí)海棠果實(shí)是釀造高品質(zhì)果酒的良好原料?，F(xiàn)在人們的生活水平越來越高，營養(yǎng)高、口感好的保健果酒受到大家的青睞[7]。劉殿鋒等[8]分析海棠果酒香氣成分，發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯、丁二酸二乙酯、正己酸乙酯、異戊醇、苯乙醇等是海棠果酒特有芳香的主要貢獻(xiàn)者。陶銀華[9]篩選出用于海棠果酒發(fā)酵的酵母，所產(chǎn)海棠果酒酸度低，酒精度高，澄清度良好，發(fā)酵能力強(qiáng)，口感柔和，香味濃郁。常啟龍等[10]研究發(fā)現(xiàn)，海棠果酒發(fā)酵的最佳工藝條件為糖度15%、酵母接種量0.3%、發(fā)酵溫度25℃。目前，對海棠果酒的研究主要集中在對海棠果發(fā)酵酒的研究，尚未發(fā)現(xiàn)對海棠果蒸餾酒的研究。

海棠果蒸餾酒是用海棠果作為原料，發(fā)酵后進(jìn)行蒸餾，經(jīng)過儲(chǔ)存陳釀得到海棠果蒸餾酒。蒸餾酒品質(zhì)評判的一個(gè)重要感官指標(biāo)是香氣物質(zhì)。試驗(yàn)采用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術(shù)檢測海棠果蒸餾酒的香氣物質(zhì)，對其芳香化合物進(jìn)行分析，為海棠果蒸餾酒的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海棠果：采自臨沂市河?xùn)|區(qū)；乙醇（色譜純）、氯化鈉（分析純）、4-甲基-2-戊醇（純度98%）：美國Aldrich公司；酵母（EC1118）：上?？奠称凤嫎I(yè)有限公司；ROHAVIN果膠酶（30 000 U/g）：上海鼎唐國際貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003N電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；STAR A211臺(tái)式pH計(jì)：Thermo Scientific；C-MAG HS7磁力攪拌器：德國IKA公司；jq-1000萬用電爐：南京楚水電子科技有限公司；AH-2光電顯微鏡：日本OLYMPUS公司；57328-U DVB/CAR/PDMS復(fù)合萃取頭：美國Supelco公司；PAL RSI85 SPME進(jìn)樣器：美國CTC公司；DB-WAX毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國J&W公司；7890B氣相色譜儀、5977A質(zhì)譜儀：安捷倫科技（中國）有限公司；紫銅雙釜蒸餾器：煙臺(tái)誠達(dá)蒸餾設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理方法

選取新鮮、健康、成熟的海棠果用水洗凈，然后采用不同的發(fā)酵方式（表1）發(fā)酵海棠果酒，發(fā)酵溫度為20℃，連續(xù)3天比重?zé)o變化視為發(fā)酵結(jié)束。將發(fā)酵完成的海棠果發(fā)酵酒用雙釜蒸餾器進(jìn)行蒸餾，棄去酒頭和酒尾，收取酒精度＞60%vol的蒸餾酒用于實(shí)驗(yàn)，4℃保存待測。

表1 海棠果不同發(fā)酵方式Table 1 Different fermentation methods of crabapple fruit

1.3.2 理化指標(biāo)的測定

總酸含量的測定：采用電位滴定法，具體參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》；還原糖含量的測定：采用3,5-二硝基水楊酸法；可溶性固形物含量的測定：使用手持折光儀測定[11]；維生素C含量的測定：參考曹建康等[12]的方法。參考《食品化學(xué)及分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》中方法計(jì)算出汁率和果核比，計(jì)算公式如下：出汁率=果汁質(zhì)量/果肉總質(zhì)量×100%；果核比=果核質(zhì)量/果實(shí)總質(zhì)量×100%。

1.3.3 海棠果蒸餾酒香氣成分分析[13-14]

頂空固相微萃?。╤eadspace-solidphasemicroextraction，HS-SPME）方法對樣品進(jìn)行預(yù)處理，萃取頭為50/30 um DVB/CAR/PDMS（Supelco）。準(zhǔn)備15 mL萃取瓶，加入8 mL樣品，加入1.5 g氯化鈉，再加入10 μL 4-甲基-2-戊醇作為內(nèi)標(biāo)。將萃取瓶置于固相微萃取工作臺(tái)上，磁力攪拌速度為100 r/min，35℃預(yù)熱10 min。固相微萃針插入萃取瓶，將萃取頭推出，頂空萃取30 min。樣品萃取達(dá)到平衡之后再縮回萃取頭，然后迅速將萃取針插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口，推出萃取頭的同時(shí)啟動(dòng)氣相色譜儀采集數(shù)據(jù)，高溫解析5 min后將萃取頭縮回，拔出。

色譜柱升溫程序：先40℃保持8 min，然后以5℃/min升至70℃，此狀態(tài)下保持3 min。再以5℃/min升至230℃，保持2 min。設(shè)定進(jìn)樣器250℃，檢測器220℃，無分流進(jìn)樣。離子源溫度200℃；電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV；全掃描模式。

定性分析：采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（national institute of standards and technology，NIST11），結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析，確定揮發(fā)性物質(zhì)的各化學(xué)成分。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量。

1.3.4 感官分析

采用感官定量描述分析。感官評定人員評定海棠果蒸餾酒的果香、醇香、酯香、甜香、圓潤度和持久性。等級(jí)設(shè)為“0～10”，數(shù)字越高強(qiáng)度越高。最后收集信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果均進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取其平均值，采用Excel，SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 海棠果原料的基本理化指標(biāo)

海棠果原料的基本理化指標(biāo)見表2。

表2 海棠果原料基本理化指標(biāo)Table 2 Basic physicochemical indicators of crabapple raw materials

由表2可知，海棠果出汁率較高，達(dá)到65.00%；果肉豐富，果核比達(dá)到20.07%；還原糖含量為72.33 g/L；總酸含量為7.38 g/L；維生素C含量為1.76 mg/100 g；可溶性固形物含量為12.60%。

2.2 釀造工藝對海棠果蒸餾酒中揮發(fā)性物質(zhì)的影響

海棠果蒸餾酒香氣物質(zhì)種類和含量測定結(jié)果見圖1，具體物質(zhì)含量測定結(jié)果見表3。

圖1 不同釀造工藝處理海棠果蒸餾酒香氣物質(zhì)種類和含量Fig.1 Types and contents of aroma substances in crabapple distilled wine treated by different brewing process

由圖1及表3可知，采用GC-MS從海棠果蒸餾酒中共鑒定出126種香氣成分，其中主要成分有68種，包括35種酯類、9種醇類、4種酸類、7種醛酮類、5種烷類、4種萜烯類和4種其他成分。帶果肉發(fā)酵的海棠果蒸餾酒中，共檢測出65種香氣成分；澄清果汁發(fā)酵的海棠果蒸餾酒中，共檢測出45種香氣成分。含量較高的香氣成分為苯乙醇、異戊醇、異丁醇、己醇、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯和乙酸乙酯。果膠酶的加入使海棠果蒸餾酒的香氣成分發(fā)生改變，酸類物質(zhì)總量降低，而酯類、烷類和醛酮類總量增加，4種蒸餾酒醇類物質(zhì)總量差異不大，只是帶果肉發(fā)酵的海棠果蒸餾酒含量略低于其他組，最低含量為136.39 mg/L。

表3 不同釀造工藝處理海棠果蒸餾酒香氣物質(zhì)成分和含量Table 3 Aroma substances components and contents in crabapple distilled wine treated by different brewing process

續(xù)表

2.2.1 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒中酯類成分的影響

酯類物質(zhì)具有花香和果香，在海棠果蒸餾酒中是一類重要的香氣物質(zhì)，給海棠果蒸餾酒帶來果香、菠蘿香、蘋果香、甜香和花香。醇類和乙酰輔酶A反應(yīng)生成酯類物質(zhì)[16-17]。4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中酯類含量最高的為H2酒樣，達(dá)到992.29 mg/L。

4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中，辛酸乙酯、癸酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、苯乙酸乙酯和月桂酸乙酯是含量較多的幾種酯類。辛酸乙酯有清涼水果香、橙子花香及玫瑰花香。H2酒樣的辛酸乙酯含量最高，為488.31 mg/L，帶果肉蒸餾酒中的辛酸乙酯含量總體高于澄清果汁蒸餾酒中的，加入果膠酶會(huì)增加辛酸乙酯含量。己酸乙酯有強(qiáng)烈菠蘿香氣、蘋果香氣和香蕉香氣，有澀感。Q2己酸乙酯含量最高，為105.31 mg/L。若乙酸乙酯的含量＞200mg/L，會(huì)給海棠果蒸餾酒帶來不好的溶劑味道，在此次研究中，果膠酶的加入增加了乙酸乙酯的含量，但最高＜200 mg/L，不會(huì)對海棠果蒸餾酒帶來令人不愉快的溶劑味道。乙酸異戊酯主要給海棠果蒸餾酒帶來甜味和類似香蕉的氣味。H2酒樣中乙酸異戊酯含量最高，為21.24mg/L。苯乙酸乙酯在澄清果汁蒸餾酒中含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于帶果肉蒸餾酒，果膠酶的加入增加了苯乙酸乙酯含量。癸酸乙酯具有椰子的果香味。癸酸乙酯含量最高的是H2酒樣，為16.6mg/L，澄清果汁不加果膠酶處理的蒸餾酒中沒有檢測到癸酸乙酯，加入果膠酶會(huì)增加癸酸乙酯的含量。酒樣中乙酸異戊酯在不加果膠酶的帶果肉處理蒸餾酒中沒有檢測到，其主要帶來甜味、果味和類似香蕉的氣味。酒樣中十四酸乙酯、月桂酸甲酯、辛酸丙酯、苯甲酸乙酯、棕櫚酸甲酯和異戊酸乙酯在澄清果汁發(fā)酵中均未能檢測到。

2.2.2 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒中醇類成分的影響

海棠果蒸餾酒中含量較高的醇類物質(zhì)有異戊醇、苯乙醇、正己醇、異丁醇等，其中異戊醇的含量最高。異戊醇閾值為14.5 mg/L，具有果香味，4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中，檢測到異戊醇含量最高的是H1酒樣，為140.56 mg/L。苯乙醇具有玫瑰香和茉莉花香，還有一定的殺菌作用。C6醇類物質(zhì)具有植物味和青草氣息，其閾值為1.1 mg/L，海棠果蒸餾酒中C6醇類物質(zhì)含量最高的是己醇，H2酒樣中含量最高，為30.78 mg/L；Q1酒樣中正己醇含量最低為15.59 mg/L。異丁醇往往帶來溶劑味、酒精味和生青味，閾值為75 mg/L[18]。

4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中異丁醇含量都低于閾值，含量最高的是H1酒樣，為10.99 mg/L，帶果肉處理中加入果膠酶降低了異丁醇的含量，果膠酶的添加能有效地減少雜醇油如異丁醇的生成，并能促進(jìn)果汁中香氣物質(zhì)的釋放。丙醇具有酒精味和成熟的果香，有較高的閾值30.6 mg/L[18]，4組酒樣異丁醇含量都低于閾值。

酒中高級(jí)醇的含量＜300 mg/L時(shí)，會(huì)促進(jìn)香氣的復(fù)雜性；但當(dāng)高級(jí)醇的含量＞400 mg/L時(shí)，就會(huì)對酒的香氣產(chǎn)生不良影響[19]。本試驗(yàn)中，4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中高級(jí)醇的總量都在＜300 mg/L，所以不會(huì)對海棠果蒸餾酒的風(fēng)味產(chǎn)生消極影響。

2.2.3 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒中酸類成分的影響

乙酸具有酸味和辛辣刺激的味道，4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中，只有H2酒樣中檢測到了乙酸，為1.9 mg/L，含量較低，所以不會(huì)給海棠果蒸餾酒帶來不良風(fēng)味。海棠果蒸餾酒中含有中鏈脂肪酸，如辛酸和癸酸等。Q1酒樣中辛酸和癸酸含量最高，分別為15.58mg/L和15.68mg/L。

2.2.4 不同釀造工藝對發(fā)酵海棠果蒸餾酒中其他成分的影響

酯類、醇類和脂肪酸類等是海棠果蒸餾酒的重要的香氣物質(zhì)，除此之外，如醛類、酮類、萜烯類、烷類和揮發(fā)性酚類物質(zhì)等香氣成分也存在于海棠果蒸餾酒中。醛酮類物質(zhì)在海棠果蒸餾酒釀造的過程中可能產(chǎn)生，海棠果本身可能也具有；Q2酒樣中苯甲醛含量最高，為37.69 mg/L，其具有特殊的杏仁香氣，H1酒樣中含量最低，為32.56 mg/L。萜烯類的感官閾值非常低，對海棠果蒸餾酒的香氣組成起著不可忽視的作用[20]，雖然它們含量較低，但是會(huì)給海棠果蒸餾酒帶來特征風(fēng)味，一般來說，烷烴對海棠果蒸餾酒香氣沒有貢獻(xiàn)。

2.2.5 海棠果蒸餾酒中主要香氣OAV值

風(fēng)味活性值（odour activity value，OAV）用于評價(jià)揮發(fā)性香氣化合物對酒香氣的貢獻(xiàn)，當(dāng)OAV值＞1時(shí)，該化合物對酒風(fēng)味有突出貢獻(xiàn)。海棠果蒸餾酒中OAV值＞1的主要香氣成分OAV值如表4所示。

表4 海棠果蒸餾酒中的香氣成分的OAVTable 4 OAV value of aroma components in crabapple distilled wine

由表4可知，共有20種揮發(fā)性香氣化合物OAV值＞1，主要以酯類為主，共有13種酯類，月桂酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯OAV值較高，其中H2酒樣中的月桂酸乙酯、乙酸異戊酯、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、壬酸乙酯、苯甲酸乙酯、乙酸苯乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯OAV值最高，分別為404.36、226.13、14.79、33.21、1.97、3.76、4.73、25.40、94.79，己酸乙酯OAV值僅次于Q2酒樣，為671.79；Q2酒樣的己酸乙酯、乙酸乙酯、己酸異戊酯的OAV值最大，分別為1 903.31、1.22、14.99。醇類中只有辛醇的OAV值＞1，Q2酒樣辛醇的OAV值最大，為4.18；酸類中只有癸酸的OAV值＞1，Q1酒樣癸酸的OAV值最大，為1.14；醛類中只有苯甲醛的OAV值＞1，Q2酒樣苯甲酸的OAV值最大，為8.97。

2.3 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒感官評價(jià)

海棠果蒸餾酒感官分析結(jié)果見圖2。從圖2可知，4種不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒感官具有明顯差異。H1酒樣酯香明顯，香味略差；Q1酒樣香氣清淡干凈，濃郁度不足；H2酒樣香氣濃郁，果香明顯，也具有酯香，口感較圓潤飽滿；Q2酒樣具有明顯的甜香，香氣簡單、純凈。

圖2 不同釀造工藝處理海棠果蒸餾酒的感官分析Fig.2 Sensory analysis of crabapple distilled wine treated by different brewing process

3 結(jié)論

采用4種不同發(fā)酵工藝處理獲得海棠果蒸餾酒，利用GC-MS對其香氣成分進(jìn)行定性、定量檢測，結(jié)果表明，海棠果蒸餾酒中有68種主要的揮發(fā)性香氣成分，其中主要是醇類9種、酯類35種，除此之外，還有酸類4種、醛酮類7種、烯萜類4種、烷類5種和其他類4種。其中主體香氣物質(zhì)為異戊醇、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸異戊酯，其他揮發(fā)性化合物雖然含量較低，但對海棠果蒸餾酒的香氣也具有很大的貢獻(xiàn)。

澄清果汁發(fā)酵的海棠果蒸餾酒中檢測出的香氣成分總量低于帶果肉發(fā)酵的海棠果蒸餾酒，分別為45種和65種香氣成分，說明果肉和果皮在海棠果蒸餾酒香氣的形成中具有重要作用，帶果肉發(fā)酵的海棠果蒸餾酒可能會(huì)擁有更豐富的花香、果香和酒香。加入果膠酶后，香氣成分中酸類的含量都有所降低，酯類和醛酮類的含量都會(huì)有所增加，果膠酶的加入對海棠果蒸餾酒也具有很明顯的影響，其蒸餾酒中芳香物質(zhì)種類多、含量高，香氣更加濃郁、醇厚。4組不同發(fā)酵工藝處理的海棠果蒸餾酒，醇類含量最高的為189.69mg/L；酸類含量最高的為33.74 mg/L；酯類含量最高的為992.29 mg/L；萜烯、醛酮和其他成分含量較低，但其閾值也很低，對海棠果酒的香氣組成仍有很大的貢獻(xiàn)。