百香果果酒發酵工藝及香氣成分分析

劉曉靜，于立梅*，莊雪瑩，陳海光，曾曉房

（仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225）

百香果果酒發酵工藝及香氣成分分析

劉曉靜，于立梅*，莊雪瑩，陳海光，曾曉房

（仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225）

以百香果為材料，對酵母添加量、初始糖度、SO2添加量這三個發酵工藝參數進行優化，并采用高效液相色譜和氣相色譜-質譜聯用技術對百香果果酒有機酸組成和香氣成分進行了分析。結果表明，百香果果酒最佳發酵工藝為SO2添加量90 mg/kg，初始糖度23%，酵母添加量0.4%。有機酸分析表明，百香果果酒有12種有機酸，其中甘露糖酸含量最高，為2 784.12 μg/mL，富馬酸含量最低，為8.22 μg/mL。通過氣相色譜-質譜對百香果果酒香氣成分進行分析后，鑒定出10種香氣成分，其中醇類物質相對含量約占60%，醛類約占15%，酯類約占12%，烷烴類物質的種類最多，判定醇類化合物為百香果果酒香氣物質的主要成分。

百香果；果酒；有機酸；香氣成分

百香果（Passiflora edulia）學名西番蓮，又稱為雞蛋果。其原產地為南美洲，是近代從外國引進種植的富有特殊風味和豐富營養價值的水果，根據百香果外觀顏色可分為黃百香果、紫百香果等[1]。百香果除了作為食品有著普通的食用價值外，還具有豐富的營養價值與保健功能，含7種有機酸、17種氨基酸和21種微量元素[2-3]，賦有“補磷、鈣、鐵、鉀之星”的美稱[4]。百香果含有較多的生物活性成分，主要包括黃酮類（如槲皮黃酮、芹菜素、木犀草素、異葒草素、葒草素等），生物堿類（如哈爾明、哈爾醇、哈爾滿等）[5-6]。果皮還具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗焦慮等生理活性[7-8]。目前百香果的加工大部分應用于果肉果汁上，其需求量在國際市場上以每年15%～20%的速度增長，呈供不應求趨勢[9]，但有關其果酒開發的研究較少。因百香果含有豐富營養物質和風味物質，將百香果應用于果酒釀造，一方面可增加果酒的風味與品質，充分發揮果酒的保健功效；另一方面，通過發酵可避免熱處理對百香果的成分產生不良影響。因此，將百香果豐富的營養物質與果酒的保健功能相結合，通過發酵工藝的優化，從而釀造出低糖、低酒精度、符合大眾需求的新型果酒，可提高百香果的綜合利用價值。果酒的香氣除了來源于原料，還與釀造工藝有關[10]。因此，研究百香果果酒發酵工藝并初步鑒定百香果果酒有機酸和香氣成分的種類及相對含量，可為百香果果酒的品質特征研究提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫百香果：市售；SY型果酒發酵專用酵母：湖北安琪生物技術公司；纖維素酶（食品級）、果膠酶（食品級）、偏重亞硫酸鉀（分析純）、檸檬酸（分析純）、碳酸氫鈉（分析純）：廣州一碼生物有限公司。

1.2 儀器與設備

WYT-J手持糖度計：成都豪創光電儀器有限公司；pHS-3B型精密pH計：上海三信儀表廠；BSP-250程控生化培養箱：上海博訊實業有限公司；HP-5氣相色譜-質譜聯用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）、HP-5MS色譜柱：美國Agilent公司；75μmPDMS萃取頭：美國Supelco公司；檢測器：UV254 nm×0.1 AUFS；Waters 2695高效液相色譜儀：美國Waters公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程[11]

原料預處理→打漿→果皮酶解處理→添加二氧化硫→成分調整（發酵液的糖酸比）→酵母接種→主發酵→分離酒渣→后發酵→陳釀→成品

1.3.2 操作要點

原料預處理：挑選新鮮果實進行清洗，肉皮分離，果皮和果肉與水均按1∶2（g∶mL）的比例打漿處理備用。

酶解處理：取適量的果皮漿液置于三角瓶中，加入0.15%（以百香果果皮的果漿質量計）果膠酶和0.15%的纖維素酶在45℃條件下酶解4 h，破壞果肉細胞壁，提高出汁率。

果汁處理：按需求[12]添加偏重亞硫酸鉀（K2S2O5），使果酒基質中SO2的含量大概為50～130 mg/kg。用白砂糖調節果酒發酵母液的初始糖度，用手持糖度計測糖度，用檸檬酸和碳酸氫鈉調整發酵母液的pH值在3.5左右。

酵母活化：在35℃左右的溫水中加入5%的白砂糖攪拌溶解，待糖溶解完全后，加入10%的活性干酵母，搖勻靜置30 min，每隔10 min攪拌一次。

主發酵：百香果果酒發酵母液中加入活化酵母液后，在程控恒溫箱中開始發酵。發酵條件為25℃，5 d。

后發酵：將主發酵后的果酒過濾，得到原酒，然后在15℃進行低溫后發酵。

1.3.3 百香果果酒主發酵效果的單因素試驗

取200 g經酶解后的百香果果皮漿和果肉的混合物（果皮漿占30%）置于三角瓶中，用pH計調節初始pH值為3.5，調節SO2添加量分別為50mg/kg、70mg/kg、90mg/kg、110mg/kg、130 mg/kg，于25℃條件下發酵5 d，每天測定百香果發酵酒的可溶性固形物含量。隨后結合感官評價得分得出最優條件，研究初始糖度（17%、19%、21%、23%、25%）和酵母菌接種量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）對百香果果酒主發酵效果的影響。

1.3.4 百香果果酒主發酵工藝優化

在單因素試驗的基礎上，對SO2添加量（A）、初始糖度（B）、酵母添加量（C）進行綜合研究。使用3因素3水平試驗表，以百香果果酒感官評價為指標，確定最佳發酵組合。正交試驗因素與水平見表1。

表1 果酒主發酵工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and level of orthogonal experiments for main fermentation process optimization of fruit wine

1.3.5 感官評價

參考葡萄酒感官評分標準GB/T15037—2006《葡萄酒》，建立百香果果酒感官評分標準，見表2。百香果果酒后發酵結束后，選擇10名食品專業的學生預先學習感官評價方法，按照果酒感官評價的相關評分標準，對百香果果酒的外觀、香氣、滋味、典型性4項感官指標進行品評。以綜合得分最高的果酒試驗組參數為最優發酵工藝。

表2 百香果果酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of passion fruit wine

1.3.6 有機酸的測定

采用高效液相色譜法，取樣品5 mL，0.45 μm濾膜過濾后上機檢測。

測定條件：Waters C18色譜柱，流動相：0.01 mol/L磷酸氫二胺，流速：1 mL/min，進樣量：20 μL，紫外檢測器波長：210 nm。

1.3.7 香氣成分的測定

頂空固相微萃取提取條件：將75μmPDMS萃取頭插入GC/MS進樣口，40℃水浴預熱15 min。取7 mL果酒放15 mL密封的頂空樣品瓶中，加1 g氯化鈉。將萃取頭插入到頂空瓶中，推出纖維頭。在40℃條件下頂空萃取45 min。然后抽回纖維頭，拔出萃取頭。將萃取頭立刻插入GC-MS汽化室中解析5 min，同時啟動儀器采集數據。

GC-MS測定條件：HP-5MS色譜柱（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，載氣為氦氣（He）。柱溫35℃保持2 min，以5℃/min升至40℃，最后以8℃/min升至220℃，保留1 min。

1.3.8 數據處理

采用Excel和SPSS 16.0軟件進行數據處理和統計分析。所有樣品均平行測定3次，測定結果以平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 影響百香果果酒主發酵效果的單因素試驗

2.1.1 SO2添加量對主發酵特性的影響

SO2添加量對百香果酒外觀糖度及感官評分影響的結果見圖1。由圖1可知，隨著SO2添加量的增加，酵母的發酵速度先增加后降低，在SO2添加量為90 mg/kg時速度達到最快。果酒發酵過程中，適量的SO2可抑制野生酵母和雜菌生長，為酵母菌創造良好的繁殖環境，保障果酒發酵正常進行[13-14]。但SO2含量過高，會延遲果酒的成熟，不足則達不到抑菌及抗氧化效果[15]。在SO2添加量對百香果酒的品質的影響的研究中，當SO2添加量為70 mg/kg時，感官評價分數最高，其次是SO2添加量為90 mg/kg，兩者無明顯差異（P＞0.05）。因此，選擇SO2添加量為70 mg/kg較為恰當。

圖1 SO2添加量對百香果果酒外觀糖度的影響Fig.1 Effect of SO2addition on appearance sugar content of passion fruit wine

2.1.2 初始糖度對主發酵特性的影響

不同初始糖度對百香果酒外觀糖度及感官評分影響的結果見圖2。由圖2可知，在發酵第1～3天時，糖分的消耗速率較快。其中初始糖度為17%的果酒糖分消耗速率最快，第1天從17%降到8%左右，其次是初始糖度為21%的果酒。從第4天開始，發酵液中的含糖量逐漸趨于平穩。主發酵結束時，各組樣品果酒的殘糖量隨初始含糖量的增加而增加。感官評價結果表明，初始糖度在21%時感官評價分數最高，且與其他組別差異顯著（P＜0.05）。因此，選擇21%的初始糖度較為恰當。

圖2 初始糖度對百香果果酒外觀糖度和品質的影響Fig.2 Effect of initial sugar contents on appearance sugar content and quality of fruit wine

2.1.3 酵母接種量對主發酵特性的影響

不同酵母接種量對百香果酒外觀糖度及感官評分影響的結果見圖3。由圖3可知，酵母接種量越多，發酵液的殘糖量越低。隨著發酵的進行，從第3天開始，殘糖量的減少速率逐漸下降。這是由于第1～3天屬主發酵期，酵母菌活力旺盛，將糖分轉化為C2H5OH和CO2，外觀糖度不斷降低。第3天以后糖分消耗趨于平緩，外觀糖度逐步穩定。感官評價結果表明，當酵母接種量在0.4%時，感官評價分數最高，且與其他組別差異極為顯著（P＜0.01）。由此可見，酵母接種量對發酵酒的感官評價起著重要的作用，選擇酵母添加量為0.4%較為恰當。

圖3 酵母接種量對百香果果酒外觀糖度的影響Fig.3 Effect of yeast inoculum on appearance sugar content of fruit wine

2.2 百香果果酒主發酵工藝優化

百香果果酒主發酵工藝條件優化正交試驗結果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 果酒主發酵工藝條件優化正交試驗及結果分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for main fermentation process optimization of fruit wine

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3可知，發酵工藝條件中影響產品感官的主次因素依次為C＞A＞B，即酵母接種量＞SO2添加量＞初始糖度。理論最優條件為A3B1C2，即SO2添加量為90 mg/kg、初始糖度19%、酵母接種量0.4%。對極差分析最優結果（A3B1C2）和直觀分析最優結果（A3B3C2）這兩組參數進行3次驗證試驗，試驗表明，A3B3C2樣品的風味與其他樣品的外觀顯著性不明顯，顏色鮮艷，呈現橙黃色，酒體較澄清，沒有渾濁。主要區別主要是：典型性較強，比其他樣品較甘甜，少點苦澀，較能被大眾接受。綜上可得，百香果果酒發酵工藝最佳條件為A3B3C2，即SO2添加量為90mg/kg、初始糖度23%、酵母接種量0.4%。由表4可知，各因素對結果影響均不顯著（P＞0.05）。2.3百香果果酒有機酸成分分析

有機酸是果實風味的重要組成部分，由表5可以看出，百香果果酒中有機酸含量豐富，一共檢測出12種有機酸，分別為L-蘋果酸、奎尼酸、酒石酸、未知酸、蘋果酸、丙二酸、甘露糖酸、乙酸、抗壞血酸、乳酸、檸檬酸、富馬酸。其中甘露糖酸含量最高，為2 784.120 μg/mL，富馬酸含量最低，為8.219 μg/mL，而草酸、奎寧酸和琥珀酸均并未檢測到。另外，百香果果酒中存在大量的乳酸，含量僅次于L-蘋果酸。乳酸是發酵食品中的代表性酸，酸味柔和，這使得百香果果酒成為酸奶制品的添加成分成為可能。在樣品中還檢測到高含量的未知酸，該酸可能是百香果口感的一種特征酸，賦㈣了產品鮮美的味道。

表5 百香果果酒有機酸測定結果Table 5 Determination results of organic acids content of passion fruit wine

2.4 百香果果酒香氣成分分析

果酒香氣是影響果酒質量的主要因素，是感官評價和特性的主要依據。果酒的香氣主要來源于水果的果香，酵母的發酵過程中產生的香氣。果酒中的香氣物質種類較復雜。主要包括酚類、酯類、醇類、酸類、醛類、酮類等化合物[16]。對陳釀后的酒樣進行鑒定，共檢測出10種氣體成分，相對含量如表6所示。其中含有2種醇類物質，1種醛類物質，6種酯類物質。按照面積歸一化法計算各種香氣成分的相對含量，其中以醇類化合物含量較多。因此，百香果全果果酒的主要香氣成分為醇類。

表6 百香果果酒香氣成分的GC-MS分析結果Table 6 GC-MS analysis results of aroma components in passion fruit wine

3 結論

本試驗以紫色百香果為原料，通過發酵工藝參數優化釀造出品質良好的百香果果酒，并對其有機酸和香氣成分進行了分析。通過酵母添加量、初始糖度、SO2添加量為單因素試驗和3因素3水平正交試驗的研究，得到制作百香果全果發酵酒的最佳工藝條件：初始糖度23%，SO2添加量90 mg/kg，酵母添加量0.4%。此工藝下釀制的百香果果酒色澤為橙黃色、酒體澄清、香氣濃郁，具有百香果典型風味。采用高效液相色譜和氣相色譜-質譜聯用技術測得有機酸12種，香氣成分10種。在以后百香果的產品開發中，可以利用百香果獨特的風味，將其與其他水果相結合，從而增加果酒品種，拓寬果酒的消費市場，滿足消費者需求。

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Fermentation process and aroma components analysis of passion fruit wine

LIU Xiaojing,YU Limei*,ZHUANG Xueying,CHEN Haiguang,ZENG Xiaofang
（College of Light Industry and Food Technology,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China）

Using passion fruit as raw material,the fermentation process parameters of yeast inoculum,initial sugar content and SO2addition were optimized,and the organic acid composition and aroma components of passion fruit wine were analyzed by HPLC and GC-MS.These results showed that the optimal fermentation process of passion fruit wine was as followed:SO290 mg/kg,initial sugar content 23%,yeast inoculum 0.4%.Organic acid analysis showed that there were 12 kinds of organic acids in the wine,and the content of mannonic acid was the highest of 2 784.12 μg/ml,and the content of fumaric acid was the lowest of 8.22 μg/ml.By GC-MS analysis of aroma components in passion fruit wine,there were 10 kinds of aroma components identified,and the relative contents of alcohols,aldehydes and esters accounted for about 60%,15%,and 12%,respectively.The kinds of alkanes were the most,and alcohols were the main aroma compounds of the passion fruit wine.

passion fruit;fruit wine;organic acid;aroma components

O657.63

0254-5071（2017）12-0153-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.032

2017-08-01

廣東省自然科學基金（2015A030313604）；國家級大創項目（HC501035505）

劉曉靜（1992-），女，碩士研究生，研究方向為功能食品化學。

*通訊作者：于立梅（1974-），女，副教授，博士，研究方向為功能食品化學。