柿子酒釀造工藝優(yōu)化及香氣成分分析

楊梅，李濤，鞏文杰，馮翰杰，張軍

（天津農(nóng)學(xué)院 食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392）

柿子為柿科柿屬植物，落葉喬木，原產(chǎn)于東亞。我國三千多年前就有柿子的栽培記載，目前總栽培面積達20萬hm2，品種多達800多種[1-3]。柿果未成熟時為青綠色，味澀，不宜食用，成熟后呈橙黃色，口感軟糯香甜。柿果的水分含量高達 80%以上，富含豐富的糖類、維生素、氨基酸等營養(yǎng)成分，有生津止渴、止咳化痰的功效，具有極高的食用價值和藥用價值[4-6]。但由于柿子鮮果不耐儲存和運輸，可鮮食時間較短，因此柿果除鮮食以外，還可加工成柿餅、柿子醋、柿子果醬等，少量加工成柿子果酒[7-8]。柿子果酒是以新鮮柿子為原料，通過制成柿子清汁，調(diào)整糖度、酸度后添加酵母發(fā)酵而成的一種果酒，酒體澄清透亮、色澤呈淡黃色、口感清爽怡人[9]，富含維生素、礦物元素、氨基酸[10]、多酚[11]等營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)常飲用有提高免疫力、降低膽固醇、軟化血管、加速代謝等功效[12]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

磨盤柿子：天津市紅旗農(nóng)貿(mào)綜合批發(fā)市場；SY安琪酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；果膠酶：法國Laffort公司；白砂糖：北京糖業(yè)煙酒集團有限公司；亞硫酸：天津科茂化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；恒溫水浴鍋：江蘇科研儀器有限公司；生化培養(yǎng)箱：上海躍進醫(yī)療器械有限公司；GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀：安捷倫科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

磨盤柿→清洗→除柄破碎→柿子漿→硫處理→酶解→壓榨過濾→柿子清汁→調(diào)整糖度、酸度→接種酵母→主發(fā)酵→倒罐過濾→后發(fā)酵→澄清→滅菌→裝瓶。

1.3.2 單因素試驗

1.3.2.1 酵母接種量對柿子酒酒精度和感官評價的影響

將分離得到的柿子清汁調(diào)整糖度為200 g/L，酸度為 7.5 g/L，分別添加 0.10、0.15、0.20、0.25 g/L已經(jīng)活化好的SY安琪酵母，在20 ℃條件下發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后測其理化指標，并進行感官評價，以此確定合適的酵母接種量，每個樣品測量3次。

1.3.2.2 初始糖度對柿子酒酒精度和感官評價的影響

將分離得到的柿子清汁調(diào)整酸度為7.5 g/L，分別調(diào)整糖度為200、260、320、380 g/L，然后添加SY安琪酵母0.2 g/L，在20 ℃條件下發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后測其理化指標，并進行感官評價，以此確定合適的發(fā)酵糖度，每個樣品測量3次。

1.3.2.3 初始酸度對柿子酒酒精度和感官評價的影響

將分離得到的柿子清汁調(diào)整糖度為200 g/L，分別調(diào)整酸度為6.5、7.0、7.5、8.0 g/L，然后添加SY安琪酵母0.2 g/L，在20 ℃條件下發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后測其理化指標，并進行感官評價，以此確定合適的酸度，每個樣品測量3次。

1.3.2.4 發(fā)酵溫度對柿子酒酒精度和感官評價的影響

將分離得到的柿子清汁調(diào)整糖度為200 g/L，酸度為7.5 g/L，分別置于16、20、24、28 ℃條件下發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后測其理化指標，并進行感官評價，以此確定合適的發(fā)酵溫度，每個樣品測量3次。

1.3.3 正交試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以糖度（A）、酵母接種量（B）、酸度（C）和溫度（D）為自變量，感官評價為因變量，進行四因素三水平正交試驗，對柿子酒釀造工藝進行優(yōu)化。L9（34）正交試驗因素與水平設(shè)計表見表1。

表1 L9（34）正交試驗因素與水平設(shè)計

1.4 相關(guān)指標檢測

糖度、酸度、酒精度的測定和感官評價方法參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.5 柿子酒香氣成分檢測

HS-SPME：取10 mL樣品置于15 mL頂空瓶中，加入3 g NaCl，以促進揮發(fā)性香氣成分揮發(fā)，加蓋密封，于恒溫磁力攪拌加熱平臺平衡30 min。在37 ℃恒溫水浴鍋中，把PDMS纖維頭插入頂空瓶中，萃取30 min。萃取結(jié)束后，將PDMS纖維頭插入進樣口，于270 ℃中解析10 min，進行數(shù)據(jù)采集分析。

色譜條件：色譜柱為N-NOWAX柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：初始溫度40 ℃，保持10 min，以5 ℃/min的速率將溫度升至260 ℃并保持5 min；FID檢測器溫度：260 ℃；進樣口溫度：250 ℃；載氣為氦氣，流量1 mL/min，不分流進樣；GC運行時間約為50 min。

質(zhì)譜條件：EI電離源；電離電壓：70 eV；離子源溫度：230 ℃；掃描范圍：30～500 amu。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0進行主成分分析，Excel 2016進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母接種量對柿子酒理化指標的影響

控制糖度、酸度、發(fā)酵溫度和其他條件不變，對添加不同酵母接種量的柿子酒進行理化指標的測定和感官品評，結(jié)果如表2所示。

表2 不同酵母接種量柿子酒的理化指標

由表2可知，酵母接種量小于0.20 g/L時，隨著接種量的增加，酒精度、感官評分逐漸增加，殘?zhí)呛恐饾u降低。當酵母接種量為0.20 g/L時，酒精度達到最大值，為11.7%，感官得分最高，為83分。當酵母接種量大于0.20 g/L時，酒精度反而降低，主要是由于隨著酵母添加量的增加，酵母進行自身繁殖會消耗果酒中大量的糖，導(dǎo)致糖度降低，酒精度下降[13]。同時，過多的酵母添加量還會影響柿子酒的澄清效果及香氣，增大果酒的“酵母”味，進而影響柿子酒的感官評分[14]。從酸度來看，隨著酵母添加量的增加，酸度基本保持不變，說明酸度不受酵母添加量的影響。因此，酵母的最佳添加量為0.20 g/L，選擇0.15、0.20、0.25 g/L的酵母接種量進行正交試驗。

2.2 初始糖度對柿子酒理化指標的影響

控制酵母接種量、酸度、發(fā)酵溫度和其他條件不變，對不同初始糖度發(fā)酵的柿子酒進行理化指標測定和感官品評，結(jié)果如表3所示。

表3 不同初始糖度柿子酒的理化指標

糖是酵母生長和繁殖的最基本營養(yǎng)物質(zhì)，也是酵母代謝產(chǎn)生酒精、酯類等物質(zhì)的基本原料，適合的糖度對酵母的生長繁殖和代謝均有促進作用[15]。由表3可知，隨著初始糖度的增加，酒精度和殘?zhí)橇恳搽S之增加，糖度越高，殘?zhí)鞘Ｓ嘣蕉?，發(fā)酵越困難，高糖度不利于酵母的正常生長和繁殖，對酵母有抑制作用。同時，高糖度使發(fā)酵在產(chǎn)生酒精的同時又會產(chǎn)生一些副產(chǎn)物，如高級醇和琥珀酸等，影響果酒的口感[16]。當糖度為200 g/L時，酵母的繁殖代謝能力最強，柿子酒中殘?zhí)橇孔畹?，酒精度最佳，感官評分最高，為83.5分。其他初始糖度發(fā)酵的柿子酒感官評分均低于初始糖度為200 g/L的柿子酒。因此，柿子酒釀造的最適糖度為 200 g/L，選擇 200、260、320 g/L的初始糖度進行正交試驗。

2.3 初始酸度對柿子酒的影響

控制酵母接種量、糖度、發(fā)酵溫度和其他條件不變，對不同初始酸度發(fā)酵的柿子酒進行理化指標測定和感官品評，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，隨著初始酸度的增加，酒精度跟感官評分逐漸升高。當酸度為7.5 g/L時，酒精度達到最大值，為11.5%，感官評分最高，為83.6分。當酸度大于7.5 g/L時，殘?zhí)窃龆啵凭葴p少，感官評分降低。這是由于酸度直接影響酵母的生長速度，當酸度過高時，酵母生長受到抑制，活性降低，從而減少還原糖向酒精的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致酒精含量降低；當酸度過低時，不利于柿子酒發(fā)酵，發(fā)酵過程中易受雜菌污染，影響柿子酒品質(zhì)[16]。因此，柿子酒釀造的最適酸度為7.5 g/L，選擇7.0、7.5、8.0 g/L的初始酸度進行正交試驗。

2.4 發(fā)酵溫度對柿子酒理化指標的影響

控制酵母接種量、糖度、酸度和其他條件不變，對不同初始溫度發(fā)酵的柿子酒進行理化指標測定和感官品評，結(jié)果如表5所示。

表5 不同發(fā)酵溫度柿子酒的理化指標

由表5可知，初始發(fā)酵溫度為20 ℃時，酒精度和感官評分最高，殘?zhí)橇孔畹停箅S著發(fā)酵溫度的升高，酒精度逐漸降低，香氣較粗糙，品質(zhì)下降，感官評分逐漸降低。主要原因在于溫度直接影響酵母的生長代謝，當溫度過高時，酵母繁殖快，發(fā)酵劇烈，發(fā)酵時間短，酒體粗糙，有明顯的辛辣味；而溫度過低時，酵母菌繁殖緩慢，發(fā)酵周期長，發(fā)酵不徹底，殘?zhí)橇扛?，酒精度低[17]。因此。柿子酒釀造的最佳溫度為20 ℃，選擇16、20、24 ℃的初始溫度進行正交試驗。

2.5 正交試驗結(jié)果及分析

以糖度（A）、酵母接種量（B）、酸度（C）和溫度（D）為自變量，感官評價為因變量，進行四因素三水平正交試驗，對柿子酒釀造工藝進行優(yōu)化。L9（34）正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表6。

由表6可知，四種因素對于柿子酒感官評分的影響順序為：發(fā)酵溫度＞糖度＞酸度＞接種酵母量。柿子酒最佳發(fā)酵工藝為 A2B2C1D2，即：發(fā)酵溫度20 ℃，酸度7.5 g/L，糖度200 g/L，酵母接種量0.2 g/L。在此發(fā)酵條件下，所釀造的柿子酒酒體澄清透明，柿子香氣突出，果香濃郁，口感圓潤協(xié)調(diào)，感官評分較高，為92分。

表6 L9（34）正交試驗設(shè)計及結(jié)果

2.6 香氣成分分析

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對最佳釀造工藝條件下生產(chǎn)的柿子酒進行揮發(fā)性香氣成分分析，結(jié)果如表7所示。

表7 柿子酒香氣成分及特征GC-MS分析結(jié)果

續(xù)表

由表7可知，柿子酒中共有68種揮發(fā)性物質(zhì)，占相對峰面積的86.50%。包括：醇類有 15種，占相對峰面積的75.14%，其中異戊醇占相對峰面積46.86%，給柿子酒帶來蘋果白蘭地香氣，苯丙醇占相對峰面積13.43%，給酒體帶來玫瑰花香氣；酯類有27種，占相對峰面積的7.92%，其中乙酸異戊酯占相對峰面積 1.82%，給酒體帶來愉快的香蕉香味，丁二酸二乙酯占相對峰面積 2.34%，給酒體帶來愉快的氣味，壬酸乙酯占相對峰面積0.68%，給酒體帶來油脂、水果和白蘭地的香氣；酸類有7種，占相對峰面積的0.42%，其中2-甲基丁酸占相對峰面積0.24%，給酒體帶來愉快的水果香氣；醛酮類有6種，占相對峰面積的1.83%，其中3-羥基-2-丁酮占相對峰面積的1.62%，給酒體帶來牛奶香氣；烷類有7種，占相對峰面積的0.92%；其他類有6種，占相對峰面積的0.27%。這些香氣物質(zhì)構(gòu)成了柿子酒的香氣，在最佳工藝條件下所釀造的柿子酒顏色淡黃透亮，口感爽口，香氣宜人。

將柿子酒中不同化合物數(shù)量進行直觀地比較，結(jié)果如圖1所示，各化合物占比情況如圖2所示。

圖2 柿子酒中不同化合物種類的占比分布

圖1和圖2可以很直觀地看到柿子酒中揮發(fā)性物質(zhì)的類別、數(shù)量和占比情況。其中，酯類物質(zhì)的數(shù)量最多，但總占比不高，醇類物質(zhì)雖然數(shù)量上不及脂類物質(zhì)豐富，但占比很大。說明柿子酒中的大多數(shù)揮發(fā)性香氣成分都是醇類。酸類、醛酮類、烷類及其他類在數(shù)量和占比上差距不大。

3 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，柿子酒最佳發(fā)酵條件為：溫度20 ℃、初始糖度200 g/L、初始酸度7.5 g/L、酵母接種量2 g/L，在此條件下發(fā)酵的柿子酒感官評分為92。

通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析最佳工藝條件下生產(chǎn)的柿子酒香氣成分可知，香氣成分中共有68種揮發(fā)性物質(zhì)，占相對峰面積的86.50%。其中，醇類15種，占相對峰面積的75.14%；酯類27種，占相對峰面積的7.92%；酸類7種，占相對峰面積的0.42%；醛酮類6種，占相對峰面積的1.83%；烷類7種，占相對峰面積的0.92%，其他類6種，占相對峰面積的 0.27%。柿子酒主要香氣成分包括：異戊醇（蘋果白蘭地香氣和辛辣味）、苯丙醇（玫瑰花香氣）、乙酸異戊酯（愉快的香蕉香味）、壬酸乙酯（油脂、水果和白蘭地的香氣）、2-甲基丁酸（愉快的水果香氣）、3-羥基-2-丁酮（牛奶香氣）等，在最佳發(fā)酵條件下釀造的柿子酒，顏色淡黃透亮，口感爽口，香氣怡人。