超高壓處理對發酵桑椹酒香氣的影響*

袁小單，馬永昆，王行，馬輝，鄧娜娜，徐偉

(江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江，212013)

桑椹，又叫桑果，為桑科落葉喬木桑樹的成熟果實，有紅桑、白桑、紫桑等不同種類，而含豐富紅色素的紫椹被廣泛用于釀酒，其品種有“鎮椹一號”、“臺桑”、“大十”等，但不同品種的桑椹香氣相差較大，因此釀出的桑椹酒香氣也有很大差別，因此研究桑椹酒的香氣有助于高品質桑椹酒的開發。此外，新釀制出來的桑椹酒有較強的刺激感，香氣不協調，需要經過長期陳釀才能變得協調柔和，但自然陳釀生產周期長、資本消耗大、質量不可控。超高壓技術應用于催陳酒類有催陳效率高、溫度升幅小、條件可控、質量穩定等明顯優勢。近年來，國內外研究表明［1－2］，超高壓技術應用于酒類處理時，會導致液體體積減小、反應物濃度增加、分子運動碰撞加劇、pH降低、溫度升高等，同時高壓物理能會導致酯鍵、氫鍵等鍵能變化，引起合成、分解等化學反應，從而高效催陳酒類。李汴生［3］、勵建榮等［4］用超高壓處理黃酒，均發現黃酒的酯類等特征香氣物質有所增加，其香氣得到改善;梁茂雨等［5］用超高壓處理干紅葡萄酒后，發現酯類化合物增加，產品風味更柔和。本課題組也在超高壓黃酒香氣成分方面做了研究，發現超高壓后黃酒的香氣得到了改善［6］。本文用超高壓技術處理桑椹酒，采用SPME-GC-MS聯用的方法檢測超高壓處理前后的桑椹酒主要香氣成分，結合感官評價，以期得到高品質的桑椹酒，并為桑椹酒的超高壓催陳提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

桑椹:鎮椹一號，采自鎮江世業洲生態園。

壬醇(色譜純)，美國 sigma公司;NaCl(分析純)，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

3L智能化超高壓食品處理裝置，江蘇大學超高壓食品研究所提供;手動進樣器，美國Supelco公司;50/30um DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭，美國Supelco公司;Agilent6890/5973型氣質聯用儀，美國Agilent公司;PC-420型電熱磁力攪拌器，美國Corning公司;手動式塑料薄膜封口機，浙江省永嘉水電機械廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 桑椹酒的制備方法

桑椹凍果在常溫下解凍，打漿后，離心取清汁，向桑椹清汁中加適量果膠酶，于30℃恒溫水浴鍋酶解1 h，再加入適量酵母，22℃下進行主發酵，主發酵結束后18℃下進行后發酵，后發酵完成后得到的桑椹原酒，用聚乙烯袋包裝置于4℃冰箱備用(24 h內處理)。

1.3.2 桑椹酒超高壓處理

超高壓處理壓力分別為200、400和600 MPa，保壓時間為20 min，溫度為25℃，對應樣品編號為A200、A400和A600，未處理樣品編號為A0.1，超高壓設備有效體積3 L，升壓速率100 MPa/min，解壓時間12 s，保壓過程中壓差為±10 MPa。處理后的樣品置于4℃下保藏，待檢，時間不超過24 h。

1.3.3 桑椹酒SPME萃取方法

實驗中比較了不同萃取頭對桑椹酒香氣的萃取效果，發現50/30umDVB/CAR/PDMS萃取頭更適合桑椹酒，它不僅萃取的總化合物多，總色譜峰的面積大，全面，而且色譜峰響應強度也稍大。萃取條件:取5 mL桑椹酒加入15 mL頂空瓶中，添加1.0 g分析純NaCl、4 μL 的壬醇(內標)，于 40℃ 加熱平臺上預熱10 min后，萃取30 min，磁力攪拌速度800 r/min。

1.3.4 GC-MS參數條件及分析

色譜柱:DB-WAX柱(60m×0.25 mm，0.25 μm)。

色譜條件:SPME萃取頭解吸5 min，進樣口溫度280℃，載氣為高純氦氣，流量1.0 mL/min，不分流。程序升溫:起始溫度50℃，保持5 min，以6℃/min的速度升至150℃，再以8℃/min的速度升至230℃，保持5 min。

質譜條件:5973型四極桿質譜儀，接口溫度250℃，電子轟擊(EI)離子源，電子能量為70eV;電子倍增器電壓為1 353V;離子源溫度為230℃;四極桿溫度為150℃;質量掃描范圍33～450amu。

定性方法:將未知圖譜與NIST98庫圖譜比對，結合質譜以及桑椹酒香氣物質成分的氣相色譜Kovats保留指數［7］(retention index)進行定性。

定量方法:采用內標法定量，根據對桑椹酒中揮發性香味化合物進行分離鑒定時添加內標的量，以揮發性香味化合物的色譜峰面積與內標的色譜峰面積進行比較，計算出每一種揮發性香味化合物相對于內標的量。

1.3.5 感官評定方法

由12名經過感官培訓的品評專業人員對桑椹酒香氣的典型性、協調性、豐富性進行評價，利用排序分析法對桑椹酒樣品香氣按照由弱到強排序。

2 結果與分析

2.1 桑椹酒香氣成分總離子流圖

桑椹酒經不同超高壓條件處理后，經GC-MS檢測得到總離子流圖，如圖1所示。其中A0.1為未處理的桑椹酒，A200、A400、A600為 200、400、600 MPa 處理 20 min的桑椹酒。

圖1 超高壓處理前后桑椹酒香氣成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of Gas Chromatography-Mass Spectrometry(GC-MS)of untreated and high pressure treated mulberry wine

2.2 桑椹酒主體香氣成分篩選

桑椹酒香氣成分總離子流圖見圖1，桑椹酒的香氣成分主要由醇類、酯類、酸類、酮類等30種成分構成(表1)。食品中香氣成分的閾值及其含量，是用來評價該香氣成分對食品風味貢獻的重要參數，根據Guadagni的香氣值理論［10］，食品中香氣濃度高而閾值低的成分很可能是食品的特征香氣或主體香氣成分，而香氣強度是指香氣濃度與香氣閾值的比值［11］，可以反映某一香氣成分對食品總體風味的貢獻程度。表2列出了桑椹酒中特征香氣成分的香氣閾值［9－10］及香氣強度，異戊醇、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙醛、壬醛的香氣強度均大于1，，可初步判定這些物質是對桑椹酒的風味貢獻比較大的特征香氣成分。這與 Luchai Butkhup［9］、趙新節［12］等學者檢測到的桑椹酒特征香氣成分基本相同，這些成分呈現出果香、酯香、植物的花香和水果的甜香，構成了桑椹酒特有的香氣。

表1 不同超高壓處理桑椹酒的香氣成分及其含量Table 1 Contents and aromatic compounds identified in different ultra high pressure treated mulberry wine

2.3 超高壓處理對桑椹酒香氣成分的影響

2.3.1 超高壓處理對桑椹酒中醇類、醛類的影響

超高壓400 MPa、600 MPa處理20 min后，桑椹酒中乙醇含量分別下降2.63%和3.39%。乙醇含量的降低可使酒體變柔和，減少刺激感。在高壓下水分子可能更容易結合乙醇分子，使醇-水的締合度增加［9］，并且在高壓下，一些中性酸會發生解離反應，釋放出H+［13］，使體系pH值下降，而微酸環境下乙醇-水締合體之間的質子交換加速，有利于更穩定締合體形成，這對陳釀是有利的［14］。異戊醇經 200 MPa處理20 min，其含量增加了0.28%，而400 MPa、600 MPa處理20 min后，其含量分別下降6.56%和10.65%。異戊醇的合成是以亮氨酸為前體物，在脫氨酶、脫羧酶等酶的參與下完成的。200 MPa的壓力可能激活了脫氨酶、脫羧酶的活性，異戊醇的合成效率變高，從而含量增加;壓力大于400 MPa，蛋白質受到較大破壞變性沉淀較多，不利于氨基酸形成，所以在400 MPa、600 MPa處理下可能導致異戊醇的前體物亮氨酸含量減少，從而使異戊醇含量下降。

表2 桑椹酒中特征香氣成分香氣描述、香氣閾值及香氣強度Table 2 Descriptions，odor thresholds and odor activity values of characteristic aroma components in mulberry wine

β-苯乙醇屬芳香醇類，具有蜂蜜甜香、玫瑰花香［15］，400 MPa處理20 min增加了4.60%。醇類含量的增加，可能是高壓物理能使某些結合醇類的糖苷健斷裂，使桑椹酒中的醇類香氣成分釋放［16］。從這些變化中可以看出，超高壓處理對桑椹酒的香氣能夠起到改善的作用。

乙醛具特有的刺激性氣味［15］，經 200 MPa、400 MPa和600 MPa處理20 min后含量分別下降了8.03%、14.04%和17.73%。超高壓下可能使乙醛發生氧化反應生成乙酸，乙酸含量的增加又促進了乙酸乙酯的合成。

壬醛具有玫瑰花香、李子香，經400 MPa、600 MPa處理20 min后含量分別增加了4.55%和2.21%。乙醛含量的降低可以減少桑椹酒的刺激感，壬醛含量的增加可以豐富桑椹酒花香香氣，使整體香氣柔和。

2.3.2 超高壓處理對桑椹酒中酯類、酸類的影響

乙酯類在桑椹酒中占很大比重，其中一些是主要香氣成分。乙酸乙酯具有果香、酯香，己酸乙酯具有強烈的酒香和蘋果香，辛酸乙酯具有帶有甜味的果香，這些酯類的含量在400 MPa處理20 min后均有不同程度的增加，分別增加了7.70%、62.40%和7.82%。檢測發現，400 MPa下乙醇、乙酸、己酸、辛酸的含量有所下降，說明它們參與合成了以上酯類，使其含量增加，并且超高壓處理過程中，壓力每升高100 MPa，高壓腔內溫度會提高 2 ～3℃［17］，溫度的升高也能夠加速醇、酸的酯化反應［18］。乙酸異戊酯具有新鮮香蕉味、果香，是桑椹酒特征香氣之一，在超高壓條件下，桑椹酒中參與異戊醇和乙酸反應的酶可能被激活，從而導致乙酸異戊酯含量的增加。400 MPa、600 MPa處理20 min其含量顯著增加，分別增加了17.63%和10.86%。以上數據表明，超高壓處理有促進酯類物質合成的作用，從而使桑椹酒的酯香、果香更突出。

乙酸具有醋味，辛酸有腐敗味、澀味，這些氣味都會對桑椹酒香氣產生不利的影響。經超高壓處理含量均有下降。400 MPa處理20 min，乙酸含量下降顯著(P＜0.05)，下降了27.35%，600 MPa處理 20 min，辛酸含量顯著下降(P＜0.05)，下降了12.08%，酸類的減少降低了桑椹酒的刺激感，使整體香氣更趨向柔和。

2.4 超高壓處理對桑椹酒感官品質的影響

超高壓處理前后的桑椹酒由12位品評員進行品評，A0.1、A200、A400、A600的秩和分別為 14、27、45、35。采用Friedman檢驗進行樣品顯著差異分析，查表得出自由度為3，5%顯著水平X02=7.81［19］，計算得 X2=27.45＞X02，采用最小顯著極差法進行多重比較，通過比較LSD0.05值和兩個樣品的秩和差值，確定各樣品間的差異程度。通過分析可以得出，在5%的顯著水平上，A0.1與 A200、A400和 A600差異性顯著，A400與A200和A600差異性顯著A200和A600差異不顯著，所以經400 MPa、20 min處理的樣品A400的香氣最好，果香濃郁豐富、協調柔和;A200，A600樣品的香氣次之，果香典型但不突出，略有刺激感;對照A0.1的香氣最弱，有典型果香但刺激感較強，香氣不協調。

3 結論

(1)桑椹酒香氣成分主要由醇、酯、酸、醛等30種化合物組成，特征香氣成分為異戊醇、、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、乙醛、壬醛等。

(2)通過對揮發性香氣成分的檢測表明，超高壓處理可增加桑椹酒中乙醇、水之間的締合度，促進醇類、醛類的氧化作用，酸、醇之間的酯化作用，有一定催陳作用。

(3)壓力對桑椹酒的催陳效果影響較大。桑椹酒經400 MPa、20 min處理，酯類含量顯著增加，酸類含量顯著下降(P＜0.05)，香氣更加豐富柔和，相應的，感官評價結果表明400 MPa處理20 min的桑椹酒香氣柔和典型、醇厚協調。

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