不同釀酒酵母發酵桃果酒香氣成分研究

蔣錫龍，孫玉霞，董興全，魏彥鋒，史紅梅，李彥奎，張晶瑩

(山東省釀酒葡萄科學研究所，山東濟南250100)

香氣是葡萄酒、果酒品質的最重要特征之一，代表了幾百種揮發性物質復雜的平衡［1－2］。葡萄酒和果酒的一類香氣或品種香氣，主要是萜烯類化合物和C13－降異戊二烯衍生物，是由釀酒使用的原料品種及其產地決定。但更多的香氣物質即二類或者發酵香氣，是在乙醇發酵過程中產生。二類香氣物質的產量與所用酵母密切相關，主要包括高級醇、酯、脂肪酸、羰基化合物和揮發性酚類等［3－5］。果酒是新鮮水果發酵而來的一種乙醇飲料，近年來，已有研究者對適宜釀酒的水果如蘋果，香蕉，芒果，可可等進行了果酒釀造研究［6］，而桃果酒釀造及香氣成分研究尚無報道。桃果實營養豐富，且富含風味物質，目前從桃果實中已分離到近百種香氣成分，主要包括醇類、酯類、醛類、酮類、內酯類、烴類和其他類型化合物等［7］。葡萄酒、果酒香氣是一個復雜的內部反應，在無數揮發性化合物以及這些化合物之間通過各種方式相互反應，從而形成酒最終的香氣和風味［8］。近年來，隨著“分析技術和設備的發展，香氣物質的分析已從最初的集中分析主要揮發性化合物，提高到能夠分析含量很低(甚至低于ng·L－1)但氣味閾值很低的揮發性化合物”［9］。本實驗桃果酒由5種不同釀酒酵母釀造，固相微萃取(Solid－Phase Micro－Extraction，SPME)技術萃取桃果酒中揮發性化合物，氣相色譜－質譜聯用(GC－MS)分析其揮發性成分，分析5種桃果酒中醇、酯、酸、羰基化合物、揮發性酚類以及萜烯類化合物的組成與含量，研究不同酵母對桃果酒香氣的影響，篩選適合桃果酒釀造的酵母。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

濟南本地“大久保”桃為原料，成熟桃去皮榨汁，添加白砂糖至糖度為22°Bx，分成5份，加入等量釀酒酵母，相同條件下發酵(溫度:22℃，SO2濃度:80mg·L－1)。5 種釀造酵母為 J11、DV10、Ec1118、D21、K1，其中J11為本實驗室自濟南郊區桃園野生酵母選育出，經26S rDNA D1/D2區鑒定為釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)，其余均為法國拉曼(LALLEMAND)商品活性干酵母。桃酒釀造年份為2011年8月。2011年10月對桃果酒香氣成分進行了測定。

表1 不同釀酒酵母發酵桃果酒的理化指標Table 1 Physiochemical characteristics of wines fermented by different S.cerevisiae strains

表2 桃果酒醇類化合物含量Table 2 The contents of alcohols in the peach fruit wines

手動SPME進樣器 Supelco公司，美國;GC－2010/QP 2010 Plus氣相色譜－質譜聯用儀Shimadzu公司，日本;2－辛醇 99.99%(內標)Sigma公司，美國。

1.2 實驗方法

1.2.1 桃果酒理化指標的測定方法 酒精蒸餾后用酒精計測定，殘還原糖用斐林法測定，揮發酸、總酸以指示劑法滴定。

1.2.2 固相微萃取(Solid－Phase Micro－Extraction，SPME)操作 SPME頂空萃取:選取8mL桃酒樣放入15mL樣品萃取瓶中，加入1.5g氯化鈉，內標2－辛醇及磁力轉子置于固相微萃取工作臺上45℃預熱10min;將固相微萃取器的萃取頭50/30μm DVB/CAR/PDMS(Supelco，USA)通過瓶蓋聚四氟乙烯隔墊插入樣品萃取瓶的頂空，推出吸附頭使其暴露于萃取瓶頂空蒸汽中進行萃取，萃取時間50min，萃取溫度45℃。當樣品萃取平衡后，縮回纖維頭，迅速將針管插入氣相色譜儀的進樣口，推出纖維頭熱解析10min，同時啟動氣相色譜儀采集數據。

1.2.3 GC－MS分析條件

1.2.3.1 色譜條件 色譜柱:Stabilwax－DA毛細管柱(30m×0.32mm ×0.25μm，Restek公司，美國);升溫程序:30℃ 保持 1min，以 6℃/min升至 100℃，以3℃/min升溫至200℃，以10℃/min升溫至210℃，保持3min;進樣器溫度250℃;檢測器溫度250℃，無分流進樣。

1.2.3.2 質譜條件 電子轟擊(EI)離子源;電子能量70eV;離子源溫度200℃;全掃描模式，質量掃描范圍:30～400u。通過計算機檢索與NIST08和WILEY7質譜庫提供的標準質譜圖對照進行確認。

2 結果與分析

供試酒樣常規理化分析見表1。

2.1 揮發性醇類化合物分析

醇主要是酵母代謝產生的次級產物［5，8］。分析的5種桃果酒，被檢出的醇共有16種(見表2)，其中J11含有15種，種類最多，D21種類最少，為13種。醇的總量DV10最高，Ec1118次之，D21最低。異戊醇、異丁醇、丙醇、β－苯乙醇、苯甲醇以及十二烷醇為5種桃果酒中主要的醇類。

表3 桃果酒酸類化合物含量Table 3 The contents of acids in the peach fruit wines

在檢測出的醇中，異戊醇(果香，酒香［9］)含量最高，而且5種桃果酒中含量相近，是最主要的組分。異丁醇(果香，酒香)主要由纈氨酸代謝產生［8］，在J11中最高，Ec1118中最低。丙醇在酵母代謝中由丙酸轉化而來，在Ec1118中含量最高，在J11中最低。十二烷醇(花香)含量在J11中最高。

芳香醇嗅覺閾值一般都很低，因此其在酒的總體香氣形成中具有不可忽視的作用，β－苯乙醇(玫瑰香氣，蜂蜜香氣［9］)由酵母利用糖或氨基酸合成，是最重要的苯來源的高級醇［5］，在5種桃果酒中J11含量最高，K1中含量最低。苯甲醇(微弱芳香)含量DV10中最高。

在5種酒中都被檢測出的醇還有正丁醇、2，3－丁二醇、正辛醇、正癸醇以及順式－3－己烯－1－醇以及2－乙基－1－己醇，含量從每升幾微克到幾十微克不等。

2.2 揮發性酸類化合物分析

脂肪酸是酵母代謝的次級產物［5］。5種桃果酒中共檢測出9種酸(見表3)，其中DV10中含有9種，J11、Ec1118和D21含有8種，K1中最少為6種。總酸含量J11最多，K1最少。乙酸、辛酸和癸酸是檢測出酸的主要種類，其中辛酸的含量最高。

2.3 酯類化合物比較分析

揮發性酯是組成香氣化合物的最重要種類，它們賦予葡萄酒和其他發酵飲料主要的水果香氣［10］。在酵母代謝產生的揮發性物質中，酯對酒的風味貢獻最大［9］。在5種桃果酒中共檢測出44種酯類(見表4)，脂肪酸乙酯和高級醇的乙酸酯是其主要種類。其中辛酸乙酯(花香、果香)含量最高，癸酸乙酯(椰子香氣)和9－癸烯酸乙酯的含量也較高。乙酸乙酯(菠蘿香氣)、乙酸異戊酯(香蕉香氣)、己酸乙酯(菠蘿、香蕉香氣)、乙酸己酯(梨和蘋果香氣)、甲酸己酯(蘋果香氣)、苯甲酸乙酯(冬青油、果香)以及乙酸苯乙酯(蜜香、花香)對桃果酒的香氣也有較大貢獻。γ－癸內酯是桃果實中特有的芳香物質［11－12］，在 5 種桃果酒中都有檢出。5種桃果酒的酯總量差別明顯，最高的 J11 為 10950.20μg·L－1，最低的 K1 只有6984.46μg·L－1。

2.4 羰基化合物比較分析

在5種桃果酒中共檢測出14種揮發性羰基化合物(見表5)，苯甲醛是J11中含量最高的羰基化合物，在其他4種酒中乙醛的含量最高。乙偶姻在5種桃果酒中都有較高的含量。

在葡萄酒和發酵飲料中，乙醛(果香)約占到總醛的90%，對酒的香氣起著重要作用［13］。同時，乙醛也是乙酸、乙偶姻和乙醇的合成前體，低含量的乙醛能賦予葡萄酒和發酵飲料愉悅的水果香氣，但含量高時會產生青草或青蘋果的辛辣刺激味道［5，14－15］。5種桃果酒中，乙醛含量在250～320μg·L－1之間。乙偶姻(奶油香氣)有很強的氣味，是乙醇發酵中產生的普通產物，在發酵飲料中有不同的來源:添加的乙醇發酵酵母，水果果皮附帶的野生酵母以及蘋乳發酵的細菌都能產生乙偶姻［16］。

苯甲醛(苦杏仁香氣)是桃果實中富含的揮發性香氣物質之一［17］，在5種桃果酒中含量差距很大，J11最高為 387.98μg·L－1，最低的 K1 只有 36.28μg·L－1。同時，苯甲醛含量的差距也造成了5種酒的羰基類化合物總量的差距。5種桃果酒中都檢測出了壬醛、糠醛以及癸醛。2，3－丁二酮只在 J11和 D21中存在。

2.5 苯系化合物比較分析

5種桃果酒中共檢測出6種苯系化合物(見表6)，含量都比較低，丁基羥基甲苯含量最高，在31.97～113.02μg·L－1之間。苯系化合物總的含量也不高，最高的 J11 只為 132.75μg·L－1。

2.6 萜類化合物比較分析

萜類化合物是一類天然的烴類化合物，其分子中具有5個碳的基本單位，多具有不飽和鍵，其結構的基本骨架大都符合(C5H8)的通式。萜類化合物作為香氣物質的主要是具有揮發性的游離型單萜和倍半萜，對香氣有重要影響的主要有芳樟醇、香葉醇、香茅醇、橙花醇、脫氫芳樟醇、α－松油醇等［18］。在5種桃果酒中，檢測出11種萜類化合物(見表7)，其中主要的化合物有芳樟醇(鈴蘭香氣)、β－香茅醇(玫瑰香氣)、順式香葉基丙酮(果香、木香、青香)以及二氫－β－紫羅蘭醇(強烈覆盆子和紫羅蘭香氣)。另外檢出的萜類化合物還有乙酸芳樟酯(花香、果香)、脫氫芳樟醇(花香香氣、果香、木香)、橙花叔醇(玫瑰香氣)、金合歡醇(鈴蘭花香氣、青香、木香)等。萜類化合物總量J11最高，K1最低。

表4 桃果酒酯類化合物含量Table 4 The contents of esters in the peach fruit wines

表5 桃果酒羰基化合物含量Table 5 The contents of carbonyl compounds in the peach fruit wines

表6 桃果酒苯系化合物含量Table 6 The contents of bencenic compounds in the peach fruit wines

表7 桃果酒萜烯類化合物含量Table 7 The contents of terpenic compounds in the peach fruit wines

2.7 不同桃酒中各類香氣物質含量的比較

5種桃果酒中各類揮發性化合物含量及所有揮發性化合物總量的柱狀圖見圖1，酯類是五種桃果酒中含量最多的揮發性化合物，約占總量的65%～70%。醇類是第二大類揮發性化合物，揮發性酯類和醇類物質是揮發性香氣物質的主要種類。酚類和萜類物質在揮發性化合物總量中占的比例很小。由圖1可以看出，5種桃果酒中，選育酵母J11釀造的桃果酒揮發性化合物總量明顯高于4中商品酵母，主要表現在其酯類物質含量明顯高于其他4種酵母。

圖1 桃果酒中各類香氣物質含量Fig.1 The contents of different aroma substances in 5 peach fruit wines

3 結論

SPME/GC－MS技術能夠完成不同物質種類中不同組分的的定性和定量，而且可以進行復雜混合物中低含量組分的測定［9］，因此采用該技術能夠檢更多測出低含量的揮發性化合物。本實驗采用SPME/GC－MS技術對桃果酒進行分析，5種酒共檢測出100種揮發性化合物，其中最多的是J11，檢測出87種，最少的是K1，檢測出77種。

在檢測出的揮發性化合物中，酯類的種類最多為44種，總含量也最高，在J11中，酯類的含量可以占到揮發性化合物總量的69.7%，因此酯是桃果酒最重要的香氣成分。醇類不論是檢測出的種類數還是物質含量，都是第二大類揮發性化合物。醇和酯組成了桃果酒中揮發性化合物的主要種類，其他揮發性化合物如酸、羰基化合物、酚和萜類等含量都很少。因此，在桃果酒的揮發性物質中，醇和酯是主要的組分，異戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯以及9－癸烯酸乙酯是桃果酒的主要香氣物質。

萜類物質主要表現果實的品種香氣［12］，5種桃果酒中J11檢測出的萜類物質含量最高。γ－癸內酯是桃果實特有的香氣物質，5種桃果酒中都檢測出該物質，含量在 3.2～8.05μg·L－1之間，其中 J11 中含量最高。結果表明酵母J11釀造桃果酒能更好地保留桃果實自身的風味特征。

通過檢測分析，自選酵母J11釀造的桃果酒揮發性香氣物質的種類、含量上都優于其他4種商品酵母，而且J11能更好的體現桃果實自身的特征，因此可以證明自釀酒選酵母J11更適合桃果酒的釀造。

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