不同酵母發(fā)酵對菠蘿蜜果酒香氣成分的影響

賀書珍+初眾+譚樂和

摘 要 以RV171、1245、1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒為試材，采用HS-SPME-GC/MS技術對香氣成分進行測定分析，以揭示不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分組成差異。結果表明：不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要由醇類、酯類、醛類、酮類、烯烴類、呋喃類等物質(zhì)組成，共鑒定出56種香氣成分。其中，1245酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、2-甲基丁酸、2-呋喃甲醇、3-甲硫基丙醇和二氫-2-甲基-3（2H）-噻吩酮相關；1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分與3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、（-）-檸檬烯、異丁醇和芳樟醇等相關；而RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸異戊酯和辛酸異戊酯相關。因此，不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒氣成分組成種類相同，但香氣成分物質(zhì)組成及含量均存在一定差異。

關鍵詞 菠蘿蜜 ；香氣成分 ；發(fā)酵 ；果酒 ；頂空固相微萃取

中圖分類號 TS207.3 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.015

Effect of Different Yeast on Volatile Aroma Compounds

in Jackfruit Wines

HE Shuzhen1，2，3） CHU Zhong1，2，3） TAN Lehe1，2，3）

ZHANG Yanjun1，2，3） ZHU Kexue1，2，3） WU Gang1） XU Fei1，2，3）

（1 Research Institute of Spice and Beverage Crops， CATAS， Wanning， Hainan 571533；

2 National Center for Engineering and Technology Research of Important Tropical Crops，

Wanning， Hainan 571533；

3 Hainan Center for Engineering and Technology Research of Tropical Spice and

Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533）

Abstract Jackfruit wines fermented with yeast strains RV171， 1425 and 1557 were detected for analysis of their aroma compounds by using the headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC/MS）. The results showed that the aroma compositions were grouped as esters， alcohols， hydrocarbons， and aldehydes in the three jackfruit wines fermented with different yeast strains， and 56 volatile compounds were identified. The main compounds in the jackfruit wines fermented with the yeast strain 1245 were 3-methyl-1-butanol， 2，3-butanediol， 2-methyl butyric acid， 2-furanmethanol， 3-methylthiopropanol， and dihydro-2-methyl-3（2H）-thiophenone. The main compounds in the jackfruit wine fermented with the yeast strain 1557 were n-amyl isovalerate， amyl valerianate， 3-phenylpropyl acetate， （S）-（-）-limonene， 2-methyl-1-propanol， and linalool. The main compounds in the jackfruit wine fermented with the yeast strain RV171 were 1-（1-ethoxyethoxy） pentane， 2-methyl-1-butanol， 3-methyl-1-butanol， isopentyl octanoate. Jackfruit wines fermented with different yeast strains had the same aroma groups but different compositions and contents in the aroma groups.

Keywords jackfruit ； aroma compositions ； yeast ； wines ； HS-SPME

菠蘿蜜（Artocarpus heterophyllus Lam.）為典型的熱帶果樹，具有重要的經(jīng)濟價值和開發(fā)前景[1]。菠蘿蜜原產(chǎn)印度南部，我國引種栽培已有1 000多年歷史，主要分布在海南、廣西、廣東、云南、福建和臺灣等省區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，我國菠蘿蜜種植面積達1萬hm2，年產(chǎn)量12萬t，年產(chǎn)值10多億元[2-3]。目前，海南已發(fā)展成為我國菠蘿蜜主產(chǎn)區(qū)，占總收獲面積的70%以上，是海南國際旅游島建設的朝陽產(chǎn)業(yè)。但長期以來，菠蘿蜜存在果實廢棄率高，缺乏精深加工等問題，嚴重制約菠蘿蜜產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。因此，菠蘿蜜高值化加工綜合利用研究亟待開展。endprint

菠蘿蜜作為一種深受人們喜愛的熱帶水果，其果實含糖量高、香氣濃郁、風味獨特，是釀造水果酒的上等原料[4-5]，這為菠蘿蜜等熱帶特色水果的精深加工提供了一個重要方向。Jagtap等[6]研究認為，菠蘿蜜果酒富含有機酸、多糖、沒食子酸和原兒茶酸，具有清除DPPH自由基、抑制雙氧水、紫外線和γ射線誘導的Pbr322質(zhì)粒DNA的損傷等保健作用[7-8]。同時，菠蘿蜜果酒含有苯乙醇、3-甲基-1-丁醇等揮發(fā)性香氣物質(zhì)，具有清甜的玫瑰花香、紫羅蘭香、茉莉花香等多種風味[9]。香氣成分決定著菠蘿蜜果酒的風味特征和典型性，對菠蘿蜜果酒的風格和質(zhì)量起著重要的作用。兩種基本成分相近的菠蘿蜜果酒感官質(zhì)量相差很大，歸其原因在于它們的芳香物質(zhì)種類、比例及平衡關系上的不同。菠蘿蜜果酒香氣可以分為品種香、發(fā)酵香和陳釀香等三類。同品種菠蘿蜜釀造的菠蘿蜜原酒的香氣成分差異，在釀酒工藝相同的前提下，主要是由菠蘿蜜來源和酵母菌系糖苷酶活性的不同而造成。因此，酵母對菠蘿蜜果酒香氣成分的形成和含量具有重要影響。目前，國內(nèi)外關于菠蘿蜜果酒的研究主要集中在控溫發(fā)酵工藝優(yōu)化，而關于釀酒酵母對菠蘿蜜果酒香氣成分影響研究鮮見報道。為研究不同酵母對菠蘿蜜果酒香氣的影響，本研究以不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒為材料，采用頂空固相微萃取進樣GC-MS聯(lián)機分析，對3種不同酵母發(fā)酵的菠蘿蜜果酒的香氣成分進行分析比較，以期鑒定釀酒的性能，并為生產(chǎn)中釀造特色的菠蘿蜜果酒選擇合適的釀酒酵母提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品及試劑

供試樣品為新鮮馬來西亞1號菠蘿蜜，采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所（興隆熱帶植物園）菠蘿蜜種植試驗基地。釀酒活性干酵母RV171購于湖北安琪酵母有限公司；釀酒酵母1425、1557購于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（CICC）。

1.1.2 儀器設備

立式壓力蒸汽滅菌鍋；超凈工作臺；恒溫震蕩水浴鍋；HX-PB908多功能料理機（中國AUX公司）；實驗室超純水機Master-S plus UVF（上海和泰儀器有限公司）；XB-130全自動雪花制冰機（寧波新芝生物科技有限公司）；實驗室pH計（上海梅特勒-托利多儀器有限公司）；PAL-1數(shù)顯手持糖度計（日本ATAGO愛拓有限公司）；Aglient-7890A/5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）；固相微萃取手動進樣手柄57330-U（美國Supelco公司）；50/30 μm DVB/CAR on PDMS 固相微萃取頭（美國Supelco公司）；Z36HK型超速冷凍離心機（德國Hermle公司）。

1.2 方法

1.2.1 菠蘿蜜果酒制備流程

選取成熟、無蟲害腐爛的菠蘿蜜果實，切分取果肉，按質(zhì)量比1∶1加純凈水打漿，按20 mg/kg添加果膠酶，40℃酶解40 min，按40 mg/kg添加亞硫酸鈉，調(diào)整發(fā)酵起始糖度為24°Brix，按0.2 g/kg分別接種不同酵母，發(fā)酵控溫（24±1）℃，發(fā)酵10 d，主發(fā)酵結束后過濾澄清，即分理出發(fā)酵原酒，隨后轉入4℃進行蘋-乳發(fā)酵，約40 d后取樣檢測。流程詳見圖1。

1.2.2 香氣物質(zhì)鑒定

萃取條件：精確量取菠蘿蜜果酒樣品2 mL，置于20 mL頂空瓶中，加蓋密封，置于40 ℃水浴平衡10 min，使用固相微萃取裝置萃取30 min，于氣相色譜進樣口250℃解析5 min。

GC/MS分析條件：Aglient-7890A氣相色譜儀，DB-5MS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度250℃。初始柱溫40℃，保留5 min；5℃/min 升至250℃，保留1 min。載氣He，流速1 mL/min。

MS條件：電離方式EI；電子能量70 eV；傳輸線溫度280℃；離子源溫度230℃；MS四極桿溫度150℃；掃描質(zhì)量數(shù)35-500 amu。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)處理由Xcalibur系統(tǒng)軟件完成，化合物質(zhì)譜圖經(jīng)計算機檢索并與NIST譜庫相匹配，選擇匹配度大于800（最大值為999）的鑒定結果，結合人工譜圖解析并與文獻對照確認定性。采用峰面積歸一化法計算各組分相對含量，取3次平行測定數(shù)據(jù)平均值作為揮發(fā)性香氣成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分種類分析

由圖2-A可見，利用HS-SPME-GC/MS技術對不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒香氣成分進行檢測，經(jīng)組分譜庫檢索和相關資料分析，檢測出56種揮發(fā)性香氣化合物，屬于烯烴類、酯類、醇類、醛類、酸類、酮類、醛類、縮酸類、硫化物、呋喃類和醚類等10類。其中，RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒含有9類、46種香氣成分，酯類成分占其香氣成分種類的47.85%，醇類19.57%，酸類6.53%，醛類6.53%。1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒含有10類、48種香氣成分，酯類成分占其香氣成分種類的45.83%，醇類18.75%，酸類10.42%，烯烴類6.25%，醛類4.16%，硫化物4.17%。1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒含有9類、50種香氣成分，酯類成分占其香氣成分種類的46.00%，醇類20.00%，酸類10.00%，醛類6.00%和烯烴類6.00%。

由圖2-B可見，RV171、1425和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分種類組成沒有差異，但是種類含量存在差異較大。其中，1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分酯類含量高達79.52%，較RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分酯類含量高6.87%和9.21%。同時，1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分酸類含量為6.41%，分別是RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒酸類含量的1.34和2.73倍。此外，1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分醇類含量為16.16%，較RV171和1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分醇類含量高8.22%和36.36%。endprint

2.2 不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分組成分析

Bray-Curtis相似性分析表明，不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分組成Bray-Curtis相似性指數(shù)為（41.12±4.71）%，三者香氣物質(zhì)組成差異較大。由表1可見，3種酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒檢測到的香氣成分中，共有物質(zhì)有39種，含量最多（相對含量大于1%）有3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙醇、乙酸、癸酸乙酯和辛酸乙酯。其中，RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒乙醇、3-甲基-1-丁醇和苯乙醇相對含量分別高達（33.91±1.30）%、（19.87±0.53）%和（11.89±0.02）%，約占總香氣成分含量的65%，其次為乙酸（5.13±0.06）%、癸酸乙酯（4.51±0.04）%和辛酸乙酯（3.10±0.08）%。1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒3-甲基-1-丁醇相對含量最高（30.00±1.54）%，其次為乙醇（29.09±0.55）%、苯乙醇（11.05±0.63）%、乙酸（4.91±0.14）%和2-甲基-1-丁醇（4.49±0.19）%。1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒乙醇相對含量最高（39.23±0.16）%，其次為3-甲基-1-丁醇（14.79±0.50）%、苯乙醇（8.20±0.67）%、癸酸乙酯（4.84±0.02）%和辛酸乙酯（3.65±0.03）%。

以RV171、1425、1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分為參數(shù)變量，計算不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒組間的Euclidean遺傳距離，采用UPGMA聚類法對3種不同發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分進行聚類分析（圖3）。從樹狀圖可以看出，在歐式距離15.69處3種不同發(fā)酵型菠蘿蜜果酒可分2大類，第1類為包含RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒，第2類為包含1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒；在歐式距離10.20處劃分為3大類，即RV171、1557和1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒。

對原始矩陣進行主成分分析，前2個主成分分別能夠解釋不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分種類和組分變異的85.69%（圖4-A）和73.98%（圖4-B）。位置靠近者關系密切，遠離者表示關系疏遠，根據(jù)主成分二維散點圖，將位置靠近的種質(zhì)劃歸在一起，可將不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒分成3大類。與聚類分析結果基本一致。RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒與PC2軸負相關，僅與1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸異戊酯和辛酸異戊酯等香氣物質(zhì)相關，與香氣成分種類關系不明顯；1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒與PC1軸呈負相關，與醇類物質(zhì)3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、酸類物質(zhì)2-甲基丁酸、呋喃類物質(zhì)2-呋喃甲醇、硫化物3-甲硫基丙醇和二氫-2-甲基-3（2H）-噻吩酮等香氣物質(zhì)相關；1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒與PC1軸呈正相關，與酯類物質(zhì)3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、十四酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸-1-丁酯-2-異丁酯、亞麻酸乙酯、縮酸類物質(zhì)1，1-二乙氧基乙烷、烯烴類物質(zhì)（-）-檸檬烯、醚類物質(zhì)4-烯丙基苯甲醚、醛類物質(zhì)乙醛、酸類物質(zhì)異戊酸、羊脂酸、天竺葵酸、醇類物質(zhì)異丁醇、2-乙基己醇、1，3-丙二醇單乙醚、芳樟醇等香氣物質(zhì)相關。

3 討論與結論

菠蘿蜜為典型的熱帶特色水果，其果實富含異戊酸甲酯、異戊酸異戊酯、異戊酸乙酯、乙酸2-甲基丁酯、β-石竹烯、α-香檸檬烯等獨特的水果香氣成分[3，10-11]，深受消費者青睞，同時是釀造水果酒的上等原料[5]。因此，香氣成分是菠蘿蜜果酒重要的品質(zhì)指標。相關研究表明，酯類、醇類、酸類和烯烴類等香氣物質(zhì)形成龍眼[12]、葡萄[13]、獼猴桃[14]等果酒的特殊風味品質(zhì)。本研究以RV171、1425和1557三種酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒為材料，利用HS-SPME-GC/MS技術鑒定發(fā)現(xiàn)，不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)成分種類組成相似，均由酯類、醇類、醛類、酸類、縮酸類、烯烴類等化合物組成，這與Jagtap[7]、張玲[9]研究結論一致。此外，杜金華[15]、李景明等[16]研究表明，酵母對果酒芳香物質(zhì)香成具有重要作用，酵母菌系活性差異會造成同一品種果酒具有不同的香味品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)種類含量存在差異，1245酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)以醇類、酸類、呋喃類和硫化物等香氣成分種類為主，其酸類含量是RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒酸類含量的1.34和2.73倍。1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)以酯類、醇類、縮酸類、烯烴類、醛類、醚類等香氣成分種類為主，其醇類含量較RV171和1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒醇類含量高8.22%和36.36%。而RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分種類特征不明顯。這為不同香型菠蘿蜜果酒產(chǎn)品的開發(fā)利用提供了數(shù)據(jù)支撐。

有研究認為，發(fā)酵型菠蘿蜜果酒清甜的玫瑰花香和紫羅蘭香來源于苯甲醇和3-甲基-1-丁醇香氣物質(zhì)[6]。本研究以RV171、1425和1557三種酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒為材料，利用HS-SPME-GC/MS技術共鑒定出56種香氣成分，其中共有香氣成分39種，說明三者在香氣成分組成上的一致性。不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主成分分析表明，1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、2-甲基丁酸、2-呋喃甲醇、3-甲硫基丙醇和二氫-2-甲基-3（2H）-噻吩酮相關；1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分與3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸-1-丁酯-2-異丁酯、亞麻酸乙酯、1，1-二乙氧基乙烷、（-）-檸檬烯、4-烯丙基苯甲醚、乙醛、異戊酸、羊脂酸、天竺葵酸、異丁醇、2-乙基己醇、1，3-丙二醇單乙醚和芳樟醇等相關。而RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸異戊酯和辛酸異戊酯相關。三者香氣特征的差異說明，微量香氣成分的含量與比例在決定發(fā)酵型果酒香氣質(zhì)量上的重要性。因此，呈現(xiàn)水果的酯香、果香的酯類、醛類、醇類、酮類、呋喃類、烯烴類、含硫化合物等按一定濃度比例可構成發(fā)酵型菠蘿蜜果酒中的特征香氣。endprint

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