生姜梨酒的研制及香味成分分析

田學梅，鄧 杰，2，鐘姝霞，曾智娟，衛春會，2*，黃治國，2，黃喬韻

（1.四川理工學院 生物工程學院，四川 自貢 643000；2.釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川 自貢 643000；3.四川源坤國科質量檢驗有限公司，四川 成都 610000）

果酒是以水果為原料經過破碎、壓榨取汁、發酵和調配等工藝釀造而成的低度飲料酒[1-2]。在我國，果酒僅占飲料酒的1%左右，與世界人均年消費量相差甚遠。雖然國家正加大力度發展果酒產業，但除葡萄果酒外其他果酒的市場占有率極低。

梨在中國分布較廣，被營養學家譽為“功能食品”；姜是重要的烹飪調味料之一。梨味甘性涼，姜味辣性溫，將其復合釀造成生姜梨酒既汲取了梨中的營養物質，富含豐富的維生素和氨基酸；又汲取了生姜中的姜油酮和辛辣成分，可增強人體內分泌，提高免疫功能。生姜梨酒的研制還提高了我國梨和生姜資源的利用率，拓寬了梨酒釀造的方向，具有較好的市場前景。

目前，因頂空-固相微萃取（head-space solid phase microextraction，HS-SPME）技術結合氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-massspectrometry，GC-MS）分析具有敏感、快速、操作簡便等優點[3-4]，已被廣泛應用于食品的風味物質研究[5]。康明麗等[6-7]均以固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法分析果酒及果醋中的揮發性風味物質，而對梨酒尚未有報道。

本研究以梨和生姜為原料，對生姜梨酒的釀造工藝進行研究與優化，并對其香氣成分進行分析，旨在研制出健康、優質，符合消費者口味的生姜梨酒，豐富果酒的種類及選擇，促進梨果的深加工利用及梨酒市場的發展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

梨、生姜和白砂糖：市售；葡萄酒果酒酵母：釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室提供。

抗壞血酸、偏重亞硫酸鉀、葡萄糖、檸檬酸、殼聚糖（分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

7890A-5975B氣相色譜質譜聯用儀：美國Agilent公司；HT300A固相微萃取儀：意大利HTA公司；1500型全波長酶標儀：美國Thermo公司；LS55型熒光分光光度計：美國Perkin Elmer公司；MJ-25BM05C型榨汁機：廣東美的精品電器有限公司；WYT-ⅡA型手持式糖量計折射儀：成都格納絲商貿有限公司；DM3000型正置生物顯微鏡：德國Leica公司；XMT-100C型恒溫培養箱：重慶市永生實驗儀器廠；Bioflo310發酵罐：德國Eppendorf公司。

1.3 方法

1.3.1 生姜梨酒生產工藝流程

1.3.2 操作要點

原料預處理：挑選成熟度高，無霉變，外表無損傷的梨為宜，挑選時盡量選擇萼洼較深的，萼洼深的梨含水量及含糖量都比較高；生姜挑選無霉變的老姜，用清水清洗去泥，然后削皮切片備用。用清水清洗梨，然后削皮，剔除果眼，去芯，切成長寬約2 cm的方塊，于護色液（0.2%檸檬酸+0.1%抗壞血酸）中浸泡5 min，對果肉進行護色，防止果汁褐變；向果汁中添加90 mg/L偏重亞硫酸鉀，進行SO2處理，殺菌或抑制雜菌活動。

成分調整：梨汁發酵的糖度應調整在20%～22%為宜，具體應由成品酒酒精度的要求而定，為了使最終發酵酒酒精度滿足需求，可以添加一定量的白砂糖來調節糖度，分別利用乳酸和碳酸鈣來調節pH，使之成為酵母適宜生長的環境。

主發酵：將種子液按8%～10%的比例加入發酵液，搖勻，密封，靜置發酵，溫度控制在28～30℃，直至發酵結束。發酵期間，每天振蕩1次，使發酵液溫度均勻，并每隔1 d對糖度和酒精度進行測定。

后發酵：將過濾換罐后的生姜梨酒置于陰涼通風處（15～20℃）進行后發酵，發酵時間為8 d左右。

滅菌、陳釀：后發酵結束后，將生姜梨酒以65℃滅菌30 min，滅菌后靜置冷卻至室溫。過濾后轉入經刷洗和殺菌處理后的貯酒容器中進行陳釀，陳釀期間品溫控制在6～8℃，陳釀時間為15 d左右。新酒在陳釀期間需進行換罐，使清酒與酒腳及時分離，防止酒腳給原酒帶來異味。

澄清：采用自然沉淀法。將果酒置于密閉容器中，再冷藏一段時間保持靜止狀態，待果酒中的懸浮物逐漸沉降下來后，將果酒上清液轉移到新的容器，以得到澄清透明的果酒。

1.3.3 試驗方法設計[11-12]

（1）單因素試驗設計

生姜與梨比例的確定：將生姜與梨汁按照1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50的質量比進行配比，初始糖度為20%，接種8%種子液到生姜梨汁配比的發酵液中，置于28～30℃恒溫培養箱中靜置培養，發酵結束后酒精度和感官評定來確定最適比例。

初始糖度的確定：取適量梨汁加入白砂糖，調整初始糖度分別為18%、19%、20%、21%、22%，接種8%種子液到不同初始糖度的發酵液中，置于28～30℃恒溫培養箱中靜置培養，發酵結束后以酒精度和感官評定來確定最適初始糖度。

酵母接種量的確定：調整發酵液含糖量為20%，分別接種6%、7%、8%、9%、10%種子液，置于28～30℃恒溫培養箱中靜置培養，發酵結束后以酒精度和感官評定來確定最適酵母接種量。

初始pH的確定：調整發酵液含糖量為20%，接種8%種子液，分別調整pH值為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，置于28～30 ℃恒溫培養箱中靜置培養，發酵結束后以酒精度和感官評定來確定最適初始pH值。

發酵時間的確定：調整發酵液含糖量為20%，接種8%種子液，發酵時間分別控制為6 d、7 d、8 d、9 d、10 d，置于28～30℃恒溫培養箱中靜置培養，發酵結束后以酒精度、殘糖量和感官評定來確定最佳發酵時間。

（2）正交試驗優化

基于單因素試驗的結果，設計L9（33）正交試驗，研究酵母接種量、初始糖度、初始pH值對生姜梨酒品質的影響，以酒精度作為評價指標，同時結合感官評定確定最佳發酵條件。正交試驗因素水平如表1所示。

表1 發酵條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

1.3.4 測定方法

（1）果酒理化指標的測定

酒精度、總酸和還原糖的測定均參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用試驗方法》[13]。

（2）GC-MS香氣成分測定

氣相色譜條件：毛細管色譜柱為DB-WAX，規格為（60 mm×250μm×0.25μm）；手動無分流進樣，進樣口溫度為230℃；程序升溫：40℃保持1 min，然后5℃/min升溫至180℃，保持1 min，再8℃/min升溫至230℃，保持7 min；載氣：高純度氦氣，流速為1 mL/min。

質譜條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV，質量掃描范圍20～50 amu，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，接口溫度230℃，溶劑延遲3 min。

（3）感官評分標準

參考類似果酒質量標準和文獻[14-15]，制定生姜梨酒感官質量標準，如表2所示。

表2 生姜梨酒感官品評標準Table 2 Sensory evaluation standards of ginger pear wine

（4）數據處理

通過GC-MS分析檢測得出生姜梨酒風味物質的總離子流色譜圖，采用數據分析軟件進行譜庫美國國家標準技術研究所（national instituteof standardsand technology，NIST）8.0檢索及相關文獻分析，對相應的風味物質成分進行鑒定。

利用SPSS軟件對數據進行方差分析（采用一般線性模型單因素DunCan法），檢測結果用平均值±標準差（xˉ±SD）表示，所得數據在Origin8.0中編輯作圖。

2 結果與分析

2.1 生姜梨汁酒生產工藝的單因素試驗

2.1.1 生姜梨汁比的確定

本試驗對比了不同的生姜梨汁質量比，通過對成品酒感官評定對比，結果見表3。

表3 姜梨原料比對酒感官的影響Table 3 Effect of ginger and pear mass ratio on sensory evaluation of the wine

由表3可知，當生姜的比例較高時，生姜梨酒顏色為橙黃色、渾濁，當生姜梨汁質量比為1∶30時，果酒呈米黃色，清澈透明，口感較佳，香氣充足，為最佳比例。

2.1.2 初始糖度對生姜梨酒品質的影響

初始糖度對生姜梨酒酒精度的影響見圖1。由圖1可知，初始糖度在18%～20%時，酒精度隨初始糖度的增加而增大，在達到最大值后，隨著糖度的繼續增加，酒精度逐漸降低。這是由于高濃度的糖所產生的滲透壓對酵母的活性有抑制作用，所以在糖度過高時酒精度反而降低。綜合考慮發現，在初始糖度為20%時，酒精度為10.04%vol，所得的生姜梨酒清澈透明，梨香突出，梨香、姜香舒適諧調，酒體豐滿醇厚，柔和，效果最好。

圖1 初始糖度對生姜梨酒酒精度的影響Fig.1 Effect of initial sugar content on alcohol content of ginger pear wine

2.1.3 酵母接種量對生姜梨酒品質的影響

接種量對生姜梨酒酒精度的影響見圖2。由圖2可知，酒精的產出量隨酵母接種量的增加而增大，由于接種量過多酵母相互抑制生長，導致產酒量減少，因此酵母的接種量到達8%后，酒精產量隨酵母的接種量增大而減小。接種量為8%時，發酵酒酒精度最高（達10.8%vol），且生姜梨酒金黃透明、果香濃郁、酒體豐滿。故確定最佳酵母接種量8%。

圖2 酵母接種量對生姜梨酒酒精度的影響Fig.2 Effect of yeast inoculum on alcohol content of ginger pear wine

2.1.4 初始pH值對生姜梨酒品質的影響

發酵液的酸堿程度對酵母的生長和代謝產物的形成具有一定的影響。不同的酵母有其最適宜的生長范圍。過高或者過低都會抑制酵母體內酶的活性，使得酵母細胞的代謝受到阻礙，從而影響到酒精的產量。初始pH值對生姜梨酒酒精度的影響見圖3。如圖3可知，當初始pH值過低時，酵母產生酒精的量較少，此時發酵液中的還原糖沒有有效的轉換為酒精。當pH值為4.5時，酒精的產量相對較高。當pH值為5.0時，酒精的產量下降。經感官嘗評后發現，當pH＜4.0時，發酵酒的口感粗糙，味道略帶酸澀；當pH值為4.5時，生姜梨酒發酵酒色澤微黃、清澈透明、梨香姜香舒適協調、口感細膩。因此確定初始pH值為4.5。

圖3 初始pH值對生姜梨酒酒精度的影響Fig.3 Effect of initial pH value on alcohol content of ginger pear wine

2.1.5 發酵時間對生姜梨酒品質的影響

發酵時間對生姜梨酒酒精度的影響見圖4。由圖4可知，隨著發酵時間的延長，酒精度呈現先增加后平穩的趨勢，根據感官評定發現，發酵時間的長短會影響生姜梨酒的風味。第7天時，酒精度達到了9.78%vol，生姜梨酒的香味較濃，但酒體不夠協調；第8天，酒精度達到9.94%vol，生姜與梨的香氣較濃，口感醇厚，酒體協調；第9天時，酒精度不再上升，口感較醇厚，但甜味不夠，澀味較明顯。如果發酵時間不夠，會使酒精度不夠，影響果酒的風味；但發酵時間過長，酵母菌的自溶現象會對生姜梨酒風味產生較大的影響，外界微生物污染生姜梨酒的機會更大。綜合考慮，發酵時間確定為8 d。

圖4 發酵時間對生姜梨酒酒精度的影響Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol content of ginger pear wine

2.2 正交試驗

本試驗在單因素試驗的基礎上，設計L9（33）正交試驗[16-18]，以生姜梨酒的酒精度為評價標準，固定發酵時間為8 d，選擇了初始糖度、酵母接種量、初始pH值為考察因素，研究其對生姜梨酒品質的影響，結合感官評定確定較優生姜梨酒發酵工藝條件，結果與分析見表4。

表4 生姜梨酒發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

由表4的試驗結果可以分析出，比較A（酵母接種量）、B（初始糖度）、C（初始pH值）3個因素的極差R，3個因素對生姜梨酒發酵影響的主次順序為B＞A＞C，即初始糖度＞酵母接種量＞初始pH值，試驗最優組合為A2B3C1，結合感官評定選取最優條件為酵母接種量為8%、初始糖度為21%、初始pH值為4.0。

2.3 驗證試驗

通過單因素試驗和正交試驗得出，生姜梨酒發酵最佳工藝條件為初始糖度21%、生姜梨汁質量比1∶30、酵母接種量8%、初始pH值為4.0、發酵時間8 d。按照此最佳工藝條件進行驗證并測相應指標。結果表明，在該工藝條件下，生姜梨酒的酒精度為10.81%vol，殘糖量為6.31 g/L，總酸為4.41g/L，果酒呈米黃色，清澈透明、有光澤，口感純正柔和、綿軟爽口、爽怡醇厚，具有梨的果香及生姜的獨特香氣。

2.4 生姜梨酒發酵工藝風味物質分析結果

本試驗對最適發酵時間、初始糖度、初始pH值、酵母接種量和驗證試驗的果酒樣品進行氣相色譜質譜分析。由于單因素試驗最佳結果酒樣的發酵條件相似，因此由表5的物質成分結果可以發現，5種酒樣中的揮發性香氣物質成分種類大致相似，主要是醇類和酯類，占揮發性香氣成分的90%以上。

醇類主要有乙醇、異丁醇、桉葉油醇、異戊醇、正己醇等。在5種酒樣中，主要的醇類物質占所有揮發性組分的比例大致相同，其中乙醇的含量最高，它是酵母菌酒精發酵的產物，也是賦予酒特殊香氣的主要成分。其次是異戊醇，它主要是以酯的形式存在于植物中。正己醇具有水果的芳香氣味，但在接種量為8%的酒樣中未檢測出正己醇，而其他4個酒樣中正己醇的含量在1%左右。苯乙醇具有玫瑰的香氣，5種酒樣苯乙醇的相對含量都在10%左右。異丁醇具有刺激性的氣味，隨著濃度的增高對眼睛皮膚、黏膜和上呼吸道的刺激作用越大，最優工藝條件組合得到的酒樣中含有的異丁醇較少。高濃度異丁醇對身體有害，相對含量越低，酒的品質越好。而正己醇、異戊醇、苯乙醇都能賦予酒具有特殊的香氣，在揮發性氣體成分中占有一定的含量時，將會提高酒的品質。

表5 5種生姜梨酒酒樣香氣成分含量Table 5 Aromatic components and contents of five kinds of ginger pear wine

酯類主要有乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等。揮發性酯是組成香氣化合物的最重要種類，大多數酯類具有花、果香氣，在酵母代謝產生的揮發性物質中，酯對酒的風味貢獻最大[19-20]。在5種酒樣中，辛酸乙酯相對含量最高，具有白蘭地酒的香味。陳計巒[21]報道辛酸乙酯既是梨的特征芳香成分，又是香梨蒸餾酒的主要香氣成分，這說明了在生姜梨酒的釀造過程中保留了鮮梨的特性性香氣成分。同時，在生姜梨酒中，癸酸乙酯和己酸乙酯的相對含量也較高，癸酸乙酯[22]具有似葡萄酒香氣，己酸乙酯[23]具有強烈的果香和酒香香氣，并有獼猴桃、菠蘿、香蕉的香氣，在驗證酒樣中己酸乙酯的相對含量最高，為2.19 mg/L，其他幾個酒樣中己酸乙酯較少，約為0.45 mg/L；乙酸己酯有梨和獼猴桃香氣，有似梨的酸甜味，而松油醇具有生姜的辛辣味，它們在5種酒樣中的含量相似。

從物質的含量來看，與其他4個酒樣相比，驗證試驗所得酒樣的香味物質中，正己醇、異戊醇、苯乙醇含量適中，己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯的相對含量較高，與最優組合所得結果相符。綜合香氣成分分析結果，5#酒樣賦予生姜梨果酒香氣的主要酯類物質含量明顯要高于單因素條件下的酯類含量，并且5#酒樣的風味物質成分相對比較豐富，這也證明了通過最佳發酵工藝條件可獲取更好的口感和風味的生姜梨酒。

3 結論

本研究采用微生物液態發酵的方法將生姜與梨有機地結合，研制出了一種健康、適合大眾口味的新型復合型果酒，通過單因素和正交試驗，確定了生姜梨酒較優的發酵工藝條件，即初始糖度21%、生姜梨汁質量比1∶30、酵母接種量8%、初始pH4.0、發酵時間8 d。在此工藝條件下，發酵溫度控制為25～30℃，生姜梨酒的酒精度達10.81%vol，成品酒澄清透亮，酒體豐滿，口感醇厚，酸甜適中，并具有濃郁的梨果香、淡淡的生姜香氣和清爽的酒香。

經過SPME-GC-MS對比分析單因素的最適結果和驗證試驗結果，進一步驗證了在最佳發酵工藝條件下能釀造出風味和品質更佳的生姜梨酒。通過初步SPME-GC-MS的檢測，得到生姜梨酒中含有24種香味物質，主體香氣成分有己酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、正己醇、異戊醇、苯乙醇、異丁醇等，它們是影響發酵型生姜梨酒風味、質量和特性的主要物質，各種香氣成分之間的相互協調形成了生姜梨酒的獨特風味。

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