榴蓮果酒發酵工藝優化及其香氣成分分析

卜堅珍 - 于立梅,2 -,2 曾曉房,2 -，2 林少婷 -

(1. 仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東 廣州 510225;2. 廣州市廣式傳統食品加工與安全控制重點實驗室，廣東 廣州 510225) (1. College of Light Industry and Food Technology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou, Guangdong 510225, China; 2. Guangzhou Key Laboratory of Food Processing and SafetyControl of Traditional Food, Guangzhou, Guangdong 510225, China)

榴蓮果酒發酵工藝優化及其香氣成分分析

卜堅珍1BUJian-zhen1于立梅1,2YULi-mei1,2曾曉房1,2ZENGXiao-fang1，2林少婷1LINShao-ting1

(1. 仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東 廣州 510225;2. 廣州市廣式傳統食品加工與安全控制重點實驗室，廣東 廣州 510225) (1.CollegeofLightIndustryandFoodTechnology,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou,Guangdong510225,China; 2.GuangzhouKeyLaboratoryofFoodProcessingandSafetyControlofTraditionalFood,Guangzhou,Guangdong510225,China)

研究酵母添加量、初始糖度、SO2添加量和pH值對榴蓮果酒發酵的影響，確定果酒發酵的最佳工藝條件，并采用氣相色譜—質譜(GC-MS)聯用技術分析榴蓮果酒香氣物質。結果表明：榴蓮果酒發酵的最佳工藝為酵母添加量0.7%，初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，pH值3.6。通過GC-MS對榴蓮果酒香氣成分進行分析，鑒定出22種香氣成分，其中以醇類物質相對含量最高，酯類物質種類最多。

榴蓮；果酒；酵母；工藝優化；香氣成分

榴蓮(DuriozibethinusMurr)，又名韶子，麝香貓果，木棉科，榴蓮屬。產于東南亞和南亞熱帶國家，素有“南洋水果之王”的美稱[1-2]。榴蓮果的營養十分豐富，含有黃酮、花青素 、黃烷醇等生物活性成分，且糖分多，熱量高。其果肉中富含多種維生素、碳水化合物、脂肪、以及人體必需氨基酸(7種)和礦物質元素[3-5]。近年來，榴蓮的研究主要包括榴蓮班戟、榴蓮飲料、榴蓮糕、榴蓮酥、榴蓮干等產品開發[6-8]。董華強等[9]將榴蓮果肉與菠蘿果汁在高活性葡萄酒干酵母作用下發酵，酸制出風味獨特的榴蓮菠蘿果酒，并對其工藝條件、榴蓮添加量及菠蘿品種等進行了研究；葉瓊興等[10]以芒果為主要原料，榴蓮為增香輔料，對榴蓮芒果果酒的工藝流程和操作條件進行了深入研究；李娜等[11]研究了榴蓮皮中的黃酮物質，對其進行分離、純化以及抗氧化性的研究，提高了榴蓮的綜合利用率。榴蓮在果酒中的生產主要作為輔助原料，發揮增香、調香的作用，為復合果酒貢獻香氣風味及營養價值，但目前以榴蓮作為主料進行果酒試驗的研究鮮有報道。榴蓮作為果酒生產的新原料，其果酒釀造酵母菌的選擇及發酵工藝參數對榴蓮果酒的品質和價值有一定影響。本試驗擬以榴蓮為試材，通過對其初始糖度、SO2添加量、酵母添加量以及pH進行研究，優化發酵工藝參數，釀制出富有榴蓮特色風味的新型果酒，增加榴蓮制品的豐富性，以期為榴蓮的深加工研究提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

榴蓮：泰國金枕榴蓮，市售；

SY型果酒發酵專用酵母：湖北安琪生物技術公司；

果膠酶：酶活40 U/mg，廣州碩瑪實驗室儀器科技有限公司；

偏重亞硫酸鉀、檸檬酸：分析純，廣州碩瑪實驗室儀器科技有限公司。

1.2 設備與儀器

紫外-可見分光光度計：UV759型，上海精密科學儀器有限公司；

pH計：PHB-3PH型，上海三信儀表廠；

水浴鍋：DZKW-4型，北京中興偉業儀器有限公司；

程控生化培養箱：BSP-250型，上海博訊實業有限公司；

手持糖度計：WYT-J型，成都豪創光電儀器有限公司。

1.3 發酵工藝

1.3.1 工藝流程

榴蓮→挑選、清洗→打漿→0.025%果膠酶酶解→滅酶→添加偏重亞硫酸鉀→調整糖度、pH值→接入酵母菌株→主發酵→分離酒渣→后發酵→陳釀→榴蓮果酒

1.3.2 發酵單因素試驗

(1) 酵母添加量對發酵的影響：選取0.4%，0.7%，1.0%，1.3%，1.6%接種量，控制發酵溫度20 ℃，糖度20%，SO2添加量80 mg/L，pH值3.6，發酵時間7 d，以酒精度為評價指標確定酵母添加量。

(2) 初始糖度對發酵的影響：選取22%，24%，26%，28%，30%糖度，控制發酵溫度20 ℃，酵母接種量1.0%，SO2添加量80 mg/L，pH值3.6，發酵時間7 d，以酒精度為評價指標確定初始糖度。

(3) SO2添加量對發酵的影響：選取40，60，80，100，120 mg/L SO2添加量，控制發酵溫度20 ℃，糖度20%，酵母接種量1.0%，pH值3.6，發酵時間7 d，以酒精度為評價指標確定SO2添加量。

(4) pH對發酵的影響：選取pH 3.0，3.3，3.6，3.9，4.2，控制發酵溫度20 ℃，酵母接種量1.0%，SO2添加量80 mg/L，發酵時間7 d，以酒精度為評價指標確定pH范圍。

1.3.3 主發酵多因素試驗 在20 ℃的條件下，選取初始糖度、SO2添加量、酵母添加量、pH為試驗因素，采用L9(34)正交試驗設計，以酒精度及感官評價為指標，確定榴蓮果酒的最佳發酵工藝。

1.4 指標測定

1.4.1 感官評價 參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的相關內容進行品評。

1.4.2 酒精度測定 按GB/T 15038—2006執行。

1.4.3 香氣成分 采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用技術，檢測榴蓮果酒陳釀期間香氣成分的變化[12]。

(1) 頂空固相微萃取提取條件：將75 μm PDMS萃取頭插入GC/MS進樣口，40 ℃水浴預熱15 min。在萃取前取果酒7 mL 放入15 mL 密封頂空樣品瓶中，加1 g氯化鈉，將萃取頭通過瓶蓋的橡膠墊插入到頂空瓶中，推出纖維頭，于40 ℃ 下頂空萃取45 min。隨后抽回纖維頭，從頂空瓶上拔出萃取頭，再將萃取頭迅速插入GC-MS汽化室解析5 min，同時啟動儀器采集數據。

(2) 色譜條件：HP-5MS 色譜柱(19091S-413，30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱流量0.8 mL/min，進樣口溫度250 ℃，不分流進樣，載氣為He。柱溫35 ℃保持2 min，以5 ℃/min 升至50 ℃，再以6 ℃/min升至110 ℃，最后以8 ℃/min 升至230 ℃，保留 5 min。

(3) 質譜條件：接口溫度 250 ℃，質量掃描區域50～550 amu；電離方式 EI，電離電壓70 eV，離子源溫度 230 ℃。

1.4.4 數據處理與統計分析 采用Excel 2013 軟件進行數據分析和作圖,結果以(平均值±標準差)表示， 采用 Duncan均值差異顯著性分析，顯著水平 P=0.05。

2 結果與分析

2.1 榴蓮果酒發酵單因素試驗

2.1.1 酵母添加量對榴蓮果酒酒精度的影響 由圖1可知，當酵母添加量為1.0%時，果酒酒精度最高(為12%Vol)。而當酵母添加量增加到1.30%時，果酒的酒精度反而降低，且酒體夾雜酵母異味。因為增加酵母菌量會將榴蓮果漿中的糖分更多地轉化為酒精，但當酵母添加量增加到一定程度，繁殖量加大需消耗大量的營養物質，所以用于生成酒精的底物量不斷減少。此外，酵母菌的過度繁殖產生較多的代謝產物以及營養物質的迅速消耗，造成菌體細胞過早衰老并發生自溶，使酒體的酵母味增加，果酒風味欠佳[13]。所以選擇酵母添加量0.70%～1.3%進行下一步正交試驗。

2.1.2 初始糖度對榴蓮果酒酒精度的影響 由圖2可知，隨著果酒發酵液初始糖度的增加，果酒的酒精度也相應提高。當初始糖度達到28%(以調配后的總糖質量分數表示)，酒精度達到最大值(12%Vol)，用手持糖度計測得殘糖量為7.5%。當初始糖度增加到30%時，酒精度反而有所降低，且殘糖量為10%。因為隨著初始糖度的增加，果酒發酵液的滲透壓加大，會抑制酵母菌的繁殖，不利于酵母菌正常的生長和代謝活動。同時，果酒滲透壓過高會抑制酒精發酵，對果酒的品質、風味產生不良的影響[14]。因此在發酵初始階段應控制含糖量在適宜的范圍內，為酵母菌提供充足底物的同時創造良好的生存環境。綜上，選擇初始糖度24%～28%進行下一步正交試驗。

圖1 酵母添加量對榴蓮果酒酒精度的影響Figure 1 Effects of different addition of yeast on alcohol of durian wine

圖2 初始糖度對榴蓮果酒酒精度的影響Figure 2 The influence of different sugar content on alcohol of durian wine

2.1.3 pH對榴蓮果酒酒精度的影響 由圖3可知，隨著果酒發酵液pH值的升高，果酒的酒精度逐漸升高。當pH為3.6時，果酒的酒精度達到最大值(12%Vol)，而隨著pH的進一步增加，酒精度反而降低。因為酵母菌的生長和代謝需要適宜的pH環境，過高或過低的pH會在不同程度上抑制酵母菌的生長繁殖，影響其代謝過程，從而降低果酒的品質及風味。因此，選擇適宜的pH為酵母菌創造良好的生長環境，使其處在最佳狀態。綜上，選擇pH值為3.3～3.9進行正交試驗。

圖3 pH值對對榴蓮果酒酒精度的影響Figure 3 The influence of different pH-value on alcohol of durian wine

2.1.4 SO2添加量對榴蓮果酒酒精度的影響 SO2在果酒生產過程中具有澄清果酒、護色、抗氧化、抑菌、提高果酒感官質量等作用。果酒發酵過程中，適量的SO2可抑制野生酵母和雜菌的生長繁殖，保障果酒的正常發酵。但是，SO2添加量過高，可使酵母活力降低而阻礙發酵，而且SO2的漂白作用使果酒失去天然色澤；SO2添加量不足則抑菌及抗氧化效果差。由圖4可知，果酒酒精度隨SO2添加量的增加呈現先增加后降低的趨勢。當SO2添加量為80 mg/L時，酒精度最高(11.8%Vol)。可見，果酒發酵需要添加適當的SO2，過多的SO2添加量會降低酵母菌的發酵力，延遲果酒的成熟。綜上，選擇SO2添加量60～100 mg/L進行正交試驗。

2.2 榴蓮果酒主發酵工藝參數優化

根據單因素試驗結果設計正交試驗因素水平值見表1，結果見表2。

圖4 SO2添加量對榴蓮果酒酒精度的影響Figure 4 The influence of different addition of SO2 on alcohol of durian wine表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

水平A初始糖度/%BSO2添加量/(mg·L-1)C酵母添加量/%DpH124600.703.3226801.003.63281001.303.9

表2發酵工藝的正交試驗結果

Table 2 Results of orthogonal experiment for fermentation technology of durian wine

序號ABCD酒精度/%Vol1111110.52122210.93133310.04212312.65223112.16231211.87313213.68321313.09332113.2k110.512.212.111.7k212.212.011.612.5k313.311.712.011.8R2.80.50.50.8

由表1、2可知，根據榴蓮果酒發酵工藝條件優化正交試驗極差分析結果可知，發酵工藝條件中影響產品酒精度的主次因素依次為A>D>B=C，即初始糖度>pH>酵母添加量=SO2添加量。正交設計表的9個試驗組中，第7組試驗的酒精度最優，為13.6%Vol，感官較佳，確定為正交表中的最優組合，即A3B1C3D2。通過正交優化得出榴蓮果酒發酵工藝條件的理論最佳組合為A3B1C1D2，即初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，酵母添加量0.70%，pH為3.6。考慮到正交表中沒有這一組合，故按此組合重新進行試驗，并與各因素最優水平組合A3B2C2D2及第7組試驗A3B1C3D2比較，結合酒精度與感官對其進行綜合評價，確定最佳發酵工藝條件。

由表3可知，A3B1C1D2這一試驗組容器底部蓄積物較少、酒體色澤金黃、明亮、果香與酒香相互協調、香氣怡悅。香氣方面：A3B1C1D2、A3B2C2D22個試驗組果酒的果香與酒香相互協調，香氣怡悅。而A3B1C3D2試驗組果酒的酒香較濃，掩蓋了大部分果香，榴蓮香味較淡。試驗組果酒感官評價最大的區別在于果酒的滋味：A3B1C1D2試驗組果酒酒體豐滿醇厚，柔和爽口；A3B1C3D2試驗組果酒則酒體略酸。因此，確定榴蓮果酒發酵的最佳工藝條件為A3B1C1D2，即初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，酵母添加量0.7%，pH 3.6。在此發酵工藝條件下，釀造出的榴蓮果酒色澤金黃、澄清透明、具有典型榴蓮風味。

表3 綜合感官評價結果Table 3 Comprehensive results of sensory evaluation

2.3 香氣成分測定

利用SPME-GC-MS香氣物質檢測方法，對陳釀1個月后的酒樣進行香氣成分分析，共檢測出22種揮發性氣體成分。酒樣香氣成分的GC-MS檢測結果見圖5，經匹配，所檢測的香氣成分相對含量見表4。

圖5 榴蓮果酒的GC-MS總離子流圖Figure 5 GC-MS total ion current of aroma component in durian wine表4 榴蓮果酒的香氣成分Table 4 The aroma components of durian fruit wine

類別化合物名稱相對含量/%醇類3-甲基-1-丁醇51.745苯乙醇2.1632-乙基-1-己醇0.691酯類十六酸乙酯6.019辛酸乙酯3.406油酸乙酯2.666丙酸乙酯1.992(E)-11-十六碳烯酸乙基酯1.395草酸乙酯0.903己酸乙酯0.862肉豆蔻酸乙酯0.7012-甲基丁酸乙酯0.6713-甲基-1-丁醇乙酸酯0.444丁酸乙酯0.427月桂酸乙酯0.386十三酸乙酯0.132醛類庚醛0.4052,5-二(三甲基硅氧基)苯甲醛0.329戊醛0.206烷類十三烷0.666十七烷0.217其他7-甲-7H-二苯并[b,g]咔唑0.360

果酒的風味與酒體中的香氣成分、糖類、單寧和酸等物質密切相關，而香氣成分是果酒感官特性的直接影響因素，也是果酒品質特性的重要構成指標[15]。大部分果酒香味是在發酵過程中由酵母代謝活動產生，是果酒發酵香氣的主要構成成分[16]，代謝活動中產生的副產物在果酒的感官品質方面發揮重要作用。此外，果酒的發酵工藝條件一定程度上也影響香氣成分的組成。由表4、圖5可知，榴蓮果酒中共鑒定出22種揮發性香氣成分，包括：酯類物質13種，相對含量約為20%；醇類物質3種，相對含量約為55%；醛類物質3種，相對含量約為0.94%；烷烴類物質2種，相對含量約為0.883%，主要香氣成分為酯類和醇類。其中十六酸乙酯、草酸乙酯具有果香味；辛酸乙酯具有白蘭地酒香味；丙酸乙酯具有菠蘿果香味；己酸乙酯具有曲香、菠蘿香型的香氣[17-18]。這些物質所具有的香味構成了榴蓮果酒的主要香味。

3 結論

在單因素試驗基礎上，通過正交試驗獲得榴蓮果酒的工藝參數為：初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，酵母添加量0.7%，pH 3.6。此工藝下釀制的榴蓮果酒色澤金黃、酒體澄清、香氣濃郁，具有榴蓮典型風味。通過GC-MS對榴蓮果酒的香氣成分進行分析，鑒定出22種香氣物質。其中以醇類化合物的相對含量最高，酯類化合物的種類最多。判斷醇類和酯類化合物對榴蓮果酒的香氣貢獻較大。榴蓮果酒具有獨特的誘人風味和抗氧化功能，是一種值得開發的營養型保健果酒。

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Theprocessoptimizationanditsaromaingredientsofdurianwine

The fermentation process parameters of durian fruit were optimized based on yeast addition amount, initial sugar, SO2and pH value. The aroma substances from durian fruit wine were also analyzed by adopting the gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS) detection. The results showed that the optimum process conditions of durian wine as follows: initial sugar concentration was 28%, the amount of yeast was 0.7%, and the concentration of sulfur dioxide was 60 mg/L, pH 3.6. The aroma components from durian fruit wine included 22 kinds of aroma components, and most of them were esters.

durian wine; yeast; process optimization; aroma ingredients

廣東省自然科學基金項目(編號：2015A030313604)；廣東省教育廳“專業學位碩士研究生協同育人培養機制構建”項目(編號：KA1548861/KA1548857)；國家級大創項目(編號：HC501035505)；廣州省揚帆計劃項目(編號：2015YT02H049)

卜堅珍， 女，仲愷農業工程學院在讀碩士研究生。

于立梅(1973—)，女，仲愷農業工程學院副教授，博士。

E-mail：153089670@qq.com

2017—06—05

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.038