兩種酵母對不同品種干白葡萄酒香氣的影響

張奎，馬云青，馮方圓，張東升，崔彥志，康文懷*

（1. 河北科技大學食品與生物學院，河北石家莊 050018；2. 朗格斯酒莊（秦皇島）有限公司，河北秦皇島 066600）

干白葡萄酒因其香氣濃郁，酸度適中，受到大眾的喜愛。香氣作為衡量葡萄與葡萄酒品質的一個關鍵指標，其種類、含量以及之間的相互作用因品種和釀造工藝不同而差異很大[1-2]。干白葡萄酒的香氣感官特征主要取決于品種香和發(fā)酵香的組合[3]。影響葡萄酒發(fā)酵香的因素有許多，如釀酒酵母、發(fā)酵時間及溫度等，其中釀酒酵母對葡萄酒香氣的影響尤為重要，例如揮發(fā)酸、高級醇、酯類等重要香氣物質的形成和含量均與釀酒酵母具有密切的聯系[4]。靳華榮等[5]選用5種商業(yè)酵母釀造‘霞多麗’干白葡萄酒，發(fā)現每種酵母發(fā)酵的葡萄酒在香氣和理化指標上均存在一定差異，其中CEC01酵母具有較好的發(fā)酵特性，適合于釀造‘霞多麗’干白葡萄酒。Denat[6]等通過研究酵母在發(fā)酵半合成葡萄汁對白葡萄酒香氣的影響時發(fā)現，超過50種香氣化合物受到酵母的顯著影響，酵母可以通過形成香氣次級代謝物、與乙醇酯化和特定的酶促作用轉化為香氣分子來影響葡萄酒的香氣特征。

目前，生產上主要使用商業(yè)活性干酵母來釀造葡萄酒，因而造成產品同質化。因此，為了獲得具有典型特征的葡萄酒，選擇合適的酵母進行釀造至關重要[7]。酵母QA23具有較高的β-葡萄糖苷酶活性和顯著的轉化硫醇的能力，能夠促進多種萜稀類物質的產生，抑制揮發(fā)酸的產生，可用于大多數白葡萄酒發(fā)酵。酵母OKAY能夠確保更少的負面硫化物、揮發(fā)酸、乙醛和更多的酯類物質的產出，賦予葡萄酒果香突出、活潑清新等感官特征。本研究以‘霞多麗’‘阿拉奈爾’（Aranel）和‘賽美蓉’（Semillon）葡萄為原料，分別選用酵母QA23和OKAY進行釀造，并采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結合氣質聯用技術（GC-MS）對發(fā)酵結束后的干白葡萄酒進行揮發(fā)性香氣成分分析，期望為釀造不同風格特點的干白葡萄酒提供一些參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄樣品：采集于河北昌黎朗格斯酒莊有限公司。釀酒酵母分別是LALVIN QA23和LALVIN ICV OKAY，購于法國Lallemand公司。挑選成熟的‘霞多麗’‘阿拉奈爾’和‘賽美蓉’葡萄，利用酵母QA23和OKAY按照常規(guī)工藝條件[8]進行小批次試驗發(fā)酵，當殘?zhí)堑椭? g·L-1以下時結束發(fā)酵，進行取樣。

偏重亞硫酸鉀（分析純）、氯化鈉（分析純）、果膠酶，國藥集團化學試劑有限公司；C8～C30正構烷烴標準品、2-辛醇標準品（色譜純），美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

Agilent7890BGC和Agilent5977AMS氣 相色譜-質譜聯用儀，HP-INNOWAX毛細管柱（3 0 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國安捷倫科技有限公司；固相微萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）：美國Supelco公司；自動頂空固相微萃取裝置：德國Gerstel公司；PAL RSI 85多功能自動進樣器：瑞士CTC公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 干白葡萄酒理化指標分析

葡萄酒總糖、總酸、揮發(fā)酸、酒精度、總SO2和pH按照國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》進行分析[9]，均重復3次。

1.3.2 干白葡萄酒香氣成分分析

（1）HS-SPME條件。參照康文懷等[10]的方法稍加修改，具體步驟如下：向20 mL樣品瓶中依次加入2.4 g NaCl、8 mL酒樣和8 μL 2-辛醇內標溶液。密封后放入50 ℃的磁力攪拌臺上攪拌持30 min，將活化后的萃取頭插入樣品瓶的頂空，吸附飽和后，再插入氣相色譜進樣口，采用不分流模式，250 ℃下熱解吸5 min。

（2）GC-MS條件。利用本實驗室優(yōu)化的氣質聯用方法[11]。載氣為高純氦氣，流速為1 mL·min-1；升溫程序為50 ℃保持5 min，再以5 ℃·min-1升溫至220℃，保持5 min。質譜進樣口溫度為250 ℃，離子源溫度為230 ℃，四極桿溫度為150 ℃，電離方式為電子轟擊離子源（EI)，電壓為70 eV，質量掃描范圍為30～350 m·z-1。

（3）定性定量方法。定性方法[12]：使用Agilent Enhanced data analysis軟件進行解譜，通過峰質譜圖、保留時間和保留指數，結合美國國家標準技術研究院（NIST）14.L標準譜庫以及文獻收錄化合物的質譜信息進行檢索匹配，取匹配率大于80%的物質進行定性分析。定量方法[13]：采用內標法對香氣成分進行半定量分析。

1.3.3 數據統(tǒng)計分析

用Agilent ChemStation軟件對葡萄酒香氣成分進行分析，用Microsoft Excel 2019對酒樣進行統(tǒng)計分析和繪制相關圖表，用SPSS 26.0軟件對香氣成分進行主成分分析（PCA）。

2 結果與分析

2.1 發(fā)酵過程中干白葡萄酒相關理化指標分析

由圖1A～D可知，在干白葡萄酒發(fā)酵期間，對于‘霞多麗’，酵母QA23相比于OKAY發(fā)酵用時短，產總酸和揮發(fā)酸高，酒精度低；對于‘阿拉奈爾’，酵母QA23比OKAY發(fā)酵用時更長，總酸和揮發(fā)酸產量更低，而產酒精度相同；對于‘賽美蓉’，酵母QA23比OKAY發(fā)酵用時更長，總酸和揮發(fā)酸含量更高，酒精度更低。總體來說，在釀造干白葡萄酒過程中，酵母OKAY分解糖產生酒精能力強于酵母QA23，產總酸和揮發(fā)酸的能力弱于酵母QA23，但是對于同一酵母在不同品種中的發(fā)酵特性不完全相同。

由圖1E～F可知，在發(fā)酵過程中各酒樣總SO2變化處于正常范圍，都呈現出先上升后下降的趨勢；pH值在3到3.5之間波動，總體呈現先緩慢下降后緩慢上升的趨勢。pH值對葡萄酒的感官特性和穩(wěn)定性具有重要影響，pH值較低的葡萄酒，其酒液中微生物的生長能夠得到有效的抑制，口感和風味等能保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)[14]。

2.2 干白葡萄酒中香氣物質

2.2.1 兩種酵母發(fā)酵的干白葡萄酒香氣物質差異

香氣物質是指可以使嗅覺感受到香味物質的總稱。在葡萄酒中，這些化合物主要包括醇類、酸類、酯類、醛類、酮類和酚類等物質，其中對香氣有影響的是高級醇類、有機酸類和酯類物質[15]。由表1可得，在2種酵母發(fā)酵的3個品種干白葡萄酒中，共檢測出58種香氣物質，包括6種高級醇類、6種脂肪酸類、32種酯類和14種其他類。其中酵母QA23和OKAY發(fā)酵的‘霞多麗’葡萄酒分別檢測出27種（4種醇、4種酸、16種酯和3種其他類）和37種香氣物質（4種醇、5種酸、22種酯和6種其他類）；‘阿拉奈爾’葡萄酒分別檢測出28種（3種醇、4種酸、16種酯和5種其他類）和29種香氣物質（4種醇、5種酸、15種酯和5種其他類）；‘賽美蓉’葡萄酒分別檢測出39種（4種醇、5種酸、23種酯和7種其他類）和30種香氣物質（5種醇、5種酸、17種酯和3種其他物質）。在香氣物質含量方面，酵母OKAY發(fā)酵的‘賽美蓉’含量最高為34 763.07 μg·L-1，酵母QA23發(fā)酵的‘阿拉奈爾’含量最低為19 920.25 μg·L-1。不同酵母釀造不同品種葡萄酒所形成的香氣物質種類差別較小，但是在香氣物質含量上差異較大，這與劉寧[16]的結果類似。

由表1可知，酵母QA23和OKAY發(fā)酵的‘霞多麗’葡萄酒中醇類物質分別占香氣總量的7.70%、6.42%；‘阿拉奈爾’葡萄酒中為7.15%、6.97%；‘賽美蓉’葡萄酒中為5.95%、6.29%。在所檢測到的酒樣中異戊醇的含量最高，其次是苯乙醇。酵母QA23發(fā)酵的‘霞多麗’葡萄酒中酸類含量最高為6327.00 μg·L-1。酵母OKAY發(fā)酵的‘阿拉奈爾’葡萄酒中酸類含量最低為3357.75 μg·L-1。酵母QA23和OKAY發(fā)酵的‘霞多麗’葡萄酒中酯類物質分別占香氣總量的72.71%，78.39%；‘阿拉奈爾’葡萄酒中為72.67%，80.74%；‘賽美蓉’葡萄酒中為79.37%，82.72%。在檢測到的所有酯類中，乙酸異戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯含量較高，總占比超過80%。6種酒樣中除了醇、酸、酯以外，還檢測出少量的醛酮類、萜烯類、苯酚、烯烴和烷烴等物質。

2.2.2 香氣物質主成分分析

干白葡萄酒香氣成分種類繁多且含量差異較大，為了解6種干白葡萄酒香氣物質的差異，選擇表1中香氣活性值（OAV）＞0.1的16個揮發(fā)性香氣物質進行主成分分析，選擇特征值大于1的進行主成分抽提，得到PC1、PC2的方差貢獻率分別為54.62%、26.31%，說明這兩個主成分可以解釋80.93%的總方差信息。

表1 兩種酵母發(fā)酵不同品種干白葡萄酒的香氣物質含量Table 1 The aroma content of different varieties of dry white wines fermented by two yeastsμg·L-1

得分高低體現了香氣物質對主成分的影響，數值越大，說明該香氣成分對主成分的貢獻值也越大。由圖2可知，癸酸異戊酯、棕櫚酸乙酯、辛酸異戊酯、癸酸乙酯等在PC1正半軸上的得分較高，呈現出菠蘿、蘋果等果香味及玫瑰香味；芳樟醇在PC1負半軸上得分較高，呈現出甜嫩新鮮的花香味；苯乙酸乙酯、癸酸、辛酸等物質在PC2正半軸上的得分較高，呈現出酸腐味、脂肪味和部分花香氣味；辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、月桂酸乙酯等物質在PC2負半軸上的得分較高，呈現出香蕉等水果香氣及部分花香氣味[17]。通過主成分因子分析可知，單個香氣成分對葡萄酒總香氣的貢獻值，從而了解不同酵母發(fā)酵對葡萄酒主體香氣的影響。

圖3為不同酒樣香氣的主成分因子分析得分圖。通過圖3可知，酵母QA23和OKAY分別發(fā)酵的‘霞多麗’‘阿拉奈爾’‘賽美蓉’干白葡萄酒的香氣特征可以在2個主成分中很好的被區(qū)分。QA23發(fā)酵的‘賽美蓉’和OKAY發(fā)酵的‘阿拉奈爾’干白葡萄酒的香氣特征類似，均在PC1和PC2的負半軸，花香和水果香氣特征突出，但是香氣物質含量偏低。QA23發(fā)酵的‘霞多麗’分布在PC1和PC2的正半軸，其正半軸得分最高，相關性最強，香氣物質含量豐富，香味呈現出菠蘿、蘋果等果香和玫瑰香等花香，但是酸腐味和脂肪味也比較嚴重；OKAY發(fā)酵的‘賽美蓉’總體香氣比較好，在PC1的正半軸和PC2的負半軸有較高的得分，主要呈現出菠蘿、蘋果、香蕉及玫瑰等花果香味。通過主成分分析得分圖，能夠直觀的看出6種酒樣的香氣特點，從而很好地區(qū)分不同酒樣的主體香氣特征。

3 討論

由2種酵母發(fā)酵3個品種干白葡萄酒的檢測和分析得知，6種酒樣在理化指標和香氣上均存在著一定的差異。對于同種葡萄，酵母OKAY發(fā)酵的葡萄酒具有較高的酒度和較低的酸含量；對于同種酵母，其各種理化指標的含量都隨葡萄品種的不同而有差異。結果表明，釀酒酵母和葡萄品種的選擇對葡萄酒的風格特點具有重要影響[18]。對6種酒樣的香氣分析可得，酵母OKAY發(fā)酵的‘賽美蓉’干白葡萄酒整體香氣濃度最高，但種類比較少；酵母QA23具有較強的產有機酸和高級醇的能力，而產酯能力略弱于酵母OKAY；不同品種酵母釀造的干白葡萄酒香氣成分組成基本相似，但是含量存在較大差異，這與劉彥妮等[19]的研究結果相似。這種差異主要是由于酵母活性、葡萄糖利用率以及代謝產生香氣物質的種類和含量不同而造成[20]。

續(xù)表1

6種酒樣中共檢測出58種香氣物質，主要有己醇、辛酸、癸酸、乙酸異戊酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯等香氣物質，這與張磊等[21]研究結果類似。醇類產自于酵母艾麗希代謝途徑和相對應醛類還原過程的次級產物，其中己醇具有青草香氣[22]。葡萄酒中的酸類主要來自于醇和醛的氧化或由脂肪酸分解[23]，大多數的酸類對葡萄酒的香氣無益，而且還會帶來不好的氣味，如辛酸具有酸腐味和奶酪味，癸酸則帶有難聞的氣味[24]。酯類是葡萄酒香氣中的關鍵物質，在葡萄果實、發(fā)酵及陳釀過程產生，呈現出葡萄酒的花香和果香[25]。乙酸異戊酯呈現出香蕉味和梨味，辛酸乙酯具有草莓和青蘋果味，癸酸乙酯具有油脂味和果香味[26]。在酒精發(fā)酵結束后，以醇、酸、酯香氣物質作為評價指標對不同酒樣的香氣進行評價得出，酵母OKAY發(fā)酵的‘賽美蓉’干白葡萄酒香氣最佳，呈現出濃郁的果香和花香。

4 結論

本研究揭示了不同酵母搭配不同白葡萄品種釀造干白葡萄酒的理化指標和香氣成分的變化。雖然本研究的酵母和葡萄品種數量較少，但是所用的2種酵母發(fā)酵的3個品種干白葡萄酒中的主體香氣成分濃度因酵母和葡萄品種的不同而有很大差異。主成分分析結果表明，酵母OKAY釀造的‘賽美蓉’干白葡萄酒感官品質最佳。因此，可以根據酵母特點來適當改變葡萄酒的風味，從而改善葡萄酒的品質。未來可以研究更多酵母和不同葡萄品種的搭配，探究酵母特性與葡萄品種發(fā)酵產香的內在聯系，以釀造出品質更佳的干白葡萄酒。