發酵工藝對海棠果蒸餾酒揮發性香氣成分的影響

王興凱，孫玉霞*，趙新節

（1.山東省農業科學院 農產品研究所 山東省農產品精深加工技術重點實驗室 農業部新食品資源加工重點實驗室，山東 濟南 250100；2.齊魯工業大學（山東省科學院）生物工程學院，山東 濟南 250353）

海棠果樹具有抗寒冷、抗干旱、抗澇的優點，而且在鹽堿地適應性也較好。原產我國西北、華北、東北及長江以南等地，類型有很多[1]。海棠果實是一種純正的天然保健珍品，具有解毒生津，止渴降火，利尿、健胃、助消化的作用，對小兒尿道炎也有特效；果實可壓榨制汁，果渣可制醬，根具有明顯的降低血清膽固醇的作用[2-6]。目前，海棠果多以觀賞和綠化為主，果肉卻被白白扔掉或者取海棠果種籽進行砧木苗的繁育，其實海棠果實是釀造高品質果酒的良好原料。現在人們的生活水平越來越高，營養高、口感好的保健果酒受到大家的青睞[7]。劉殿鋒等[8]分析海棠果酒香氣成分，發現乙酸乙酯、丁二酸二乙酯、正己酸乙酯、異戊醇、苯乙醇等是海棠果酒特有芳香的主要貢獻者。陶銀華[9]篩選出用于海棠果酒發酵的酵母，所產海棠果酒酸度低，酒精度高，澄清度良好，發酵能力強，口感柔和，香味濃郁。常啟龍等[10]研究發現，海棠果酒發酵的最佳工藝條件為糖度15%、酵母接種量0.3%、發酵溫度25℃。目前，對海棠果酒的研究主要集中在對海棠果發酵酒的研究，尚未發現對海棠果蒸餾酒的研究。

海棠果蒸餾酒是用海棠果作為原料，發酵后進行蒸餾，經過儲存陳釀得到海棠果蒸餾酒。蒸餾酒品質評判的一個重要感官指標是香氣物質。試驗采用氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術檢測海棠果蒸餾酒的香氣物質，對其芳香化合物進行分析，為海棠果蒸餾酒的生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海棠果：采自臨沂市河東區；乙醇（色譜純）、氯化鈉（分析純）、4-甲基-2-戊醇（純度98%）：美國Aldrich公司；酵母（EC1118）：上海康禧食品飲業有限公司；ROHAVIN果膠酶（30 000 U/g）：上海鼎唐國際貿易有限公司。

1.2 儀器與設備

JA2003N電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；STAR A211臺式pH計：Thermo Scientific；C-MAG HS7磁力攪拌器：德國IKA公司；jq-1000萬用電爐：南京楚水電子科技有限公司；AH-2光電顯微鏡：日本OLYMPUS公司；57328-U DVB/CAR/PDMS復合萃取頭：美國Supelco公司；PAL RSI85 SPME進樣器：美國CTC公司；DB-WAX毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國J&W公司；7890B氣相色譜儀、5977A質譜儀：安捷倫科技（中國）有限公司；紫銅雙釜蒸餾器：煙臺誠達蒸餾設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理方法

選取新鮮、健康、成熟的海棠果用水洗凈，然后采用不同的發酵方式（表1）發酵海棠果酒，發酵溫度為20℃，連續3天比重無變化視為發酵結束。將發酵完成的海棠果發酵酒用雙釜蒸餾器進行蒸餾，棄去酒頭和酒尾，收取酒精度＞60%vol的蒸餾酒用于實驗，4℃保存待測。

表1 海棠果不同發酵方式Table 1 Different fermentation methods of crabapple fruit

1.3.2 理化指標的測定

總酸含量的測定：采用電位滴定法，具體參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》；還原糖含量的測定：采用3,5-二硝基水楊酸法；可溶性固形物含量的測定：使用手持折光儀測定[11]；維生素C含量的測定：參考曹建康等[12]的方法。參考《食品化學及分析實驗指導書》中方法計算出汁率和果核比，計算公式如下：出汁率=果汁質量/果肉總質量×100%；果核比=果核質量/果實總質量×100%。

1.3.3 海棠果蒸餾酒香氣成分分析[13-14]

頂空固相微萃取（headspace-solidphasemicroextraction，HS-SPME）方法對樣品進行預處理，萃取頭為50/30 um DVB/CAR/PDMS（Supelco）。準備15 mL萃取瓶，加入8 mL樣品，加入1.5 g氯化鈉，再加入10 μL 4-甲基-2-戊醇作為內標。將萃取瓶置于固相微萃取工作臺上，磁力攪拌速度為100 r/min，35℃預熱10 min。固相微萃針插入萃取瓶，將萃取頭推出，頂空萃取30 min。樣品萃取達到平衡之后再縮回萃取頭，然后迅速將萃取針插入氣相色譜儀的進樣口，推出萃取頭的同時啟動氣相色譜儀采集數據，高溫解析5 min后將萃取頭縮回，拔出。

色譜柱升溫程序：先40℃保持8 min，然后以5℃/min升至70℃，此狀態下保持3 min。再以5℃/min升至230℃，保持2 min。設定進樣器250℃，檢測器220℃，無分流進樣。離子源溫度200℃；電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV；全掃描模式。

定性分析：采用美國國家標準與技術研究院（national institute of standards and technology，NIST11），結合文獻進行人工譜圖解析，確定揮發性物質的各化學成分。

定量分析：采用內標法進行定量。

1.3.4 感官分析

采用感官定量描述分析。感官評定人員評定海棠果蒸餾酒的果香、醇香、酯香、甜香、圓潤度和持久性。等級設為“0～10”，數字越高強度越高。最后收集信息進行統計分析。

1.3.5 數據處理

試驗結果均進行3次平行試驗，取其平均值，采用Excel，SPSS進行數據整理，采用Origin 8.5作圖。

2 結果與分析

2.1 海棠果原料的基本理化指標

海棠果原料的基本理化指標見表2。

表2 海棠果原料基本理化指標Table 2 Basic physicochemical indicators of crabapple raw materials

由表2可知，海棠果出汁率較高，達到65.00%；果肉豐富，果核比達到20.07%；還原糖含量為72.33 g/L；總酸含量為7.38 g/L；維生素C含量為1.76 mg/100 g；可溶性固形物含量為12.60%。

2.2 釀造工藝對海棠果蒸餾酒中揮發性物質的影響

海棠果蒸餾酒香氣物質種類和含量測定結果見圖1，具體物質含量測定結果見表3。

圖1 不同釀造工藝處理海棠果蒸餾酒香氣物質種類和含量Fig.1 Types and contents of aroma substances in crabapple distilled wine treated by different brewing process

由圖1及表3可知，采用GC-MS從海棠果蒸餾酒中共鑒定出126種香氣成分，其中主要成分有68種，包括35種酯類、9種醇類、4種酸類、7種醛酮類、5種烷類、4種萜烯類和4種其他成分。帶果肉發酵的海棠果蒸餾酒中，共檢測出65種香氣成分；澄清果汁發酵的海棠果蒸餾酒中，共檢測出45種香氣成分。含量較高的香氣成分為苯乙醇、異戊醇、異丁醇、己醇、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯和乙酸乙酯。果膠酶的加入使海棠果蒸餾酒的香氣成分發生改變，酸類物質總量降低，而酯類、烷類和醛酮類總量增加，4種蒸餾酒醇類物質總量差異不大，只是帶果肉發酵的海棠果蒸餾酒含量略低于其他組，最低含量為136.39 mg/L。

表3 不同釀造工藝處理海棠果蒸餾酒香氣物質成分和含量Table 3 Aroma substances components and contents in crabapple distilled wine treated by different brewing process

續表

2.2.1 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒中酯類成分的影響

酯類物質具有花香和果香，在海棠果蒸餾酒中是一類重要的香氣物質，給海棠果蒸餾酒帶來果香、菠蘿香、蘋果香、甜香和花香。醇類和乙酰輔酶A反應生成酯類物質[16-17]。4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中酯類含量最高的為H2酒樣，達到992.29 mg/L。

4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中，辛酸乙酯、癸酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、苯乙酸乙酯和月桂酸乙酯是含量較多的幾種酯類。辛酸乙酯有清涼水果香、橙子花香及玫瑰花香。H2酒樣的辛酸乙酯含量最高，為488.31 mg/L，帶果肉蒸餾酒中的辛酸乙酯含量總體高于澄清果汁蒸餾酒中的，加入果膠酶會增加辛酸乙酯含量。己酸乙酯有強烈菠蘿香氣、蘋果香氣和香蕉香氣，有澀感。Q2己酸乙酯含量最高，為105.31 mg/L。若乙酸乙酯的含量＞200mg/L，會給海棠果蒸餾酒帶來不好的溶劑味道，在此次研究中，果膠酶的加入增加了乙酸乙酯的含量，但最高＜200 mg/L，不會對海棠果蒸餾酒帶來令人不愉快的溶劑味道。乙酸異戊酯主要給海棠果蒸餾酒帶來甜味和類似香蕉的氣味。H2酒樣中乙酸異戊酯含量最高，為21.24mg/L。苯乙酸乙酯在澄清果汁蒸餾酒中含量遠遠低于帶果肉蒸餾酒，果膠酶的加入增加了苯乙酸乙酯含量。癸酸乙酯具有椰子的果香味。癸酸乙酯含量最高的是H2酒樣，為16.6mg/L，澄清果汁不加果膠酶處理的蒸餾酒中沒有檢測到癸酸乙酯，加入果膠酶會增加癸酸乙酯的含量。酒樣中乙酸異戊酯在不加果膠酶的帶果肉處理蒸餾酒中沒有檢測到，其主要帶來甜味、果味和類似香蕉的氣味。酒樣中十四酸乙酯、月桂酸甲酯、辛酸丙酯、苯甲酸乙酯、棕櫚酸甲酯和異戊酸乙酯在澄清果汁發酵中均未能檢測到。

2.2.2 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒中醇類成分的影響

海棠果蒸餾酒中含量較高的醇類物質有異戊醇、苯乙醇、正己醇、異丁醇等，其中異戊醇的含量最高。異戊醇閾值為14.5 mg/L，具有果香味，4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中，檢測到異戊醇含量最高的是H1酒樣，為140.56 mg/L。苯乙醇具有玫瑰香和茉莉花香，還有一定的殺菌作用。C6醇類物質具有植物味和青草氣息，其閾值為1.1 mg/L，海棠果蒸餾酒中C6醇類物質含量最高的是己醇，H2酒樣中含量最高，為30.78 mg/L；Q1酒樣中正己醇含量最低為15.59 mg/L。異丁醇往往帶來溶劑味、酒精味和生青味，閾值為75 mg/L[18]。

4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中異丁醇含量都低于閾值，含量最高的是H1酒樣，為10.99 mg/L，帶果肉處理中加入果膠酶降低了異丁醇的含量，果膠酶的添加能有效地減少雜醇油如異丁醇的生成，并能促進果汁中香氣物質的釋放。丙醇具有酒精味和成熟的果香，有較高的閾值30.6 mg/L[18]，4組酒樣異丁醇含量都低于閾值。

酒中高級醇的含量＜300 mg/L時，會促進香氣的復雜性；但當高級醇的含量＞400 mg/L時，就會對酒的香氣產生不良影響[19]。本試驗中，4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中高級醇的總量都在＜300 mg/L，所以不會對海棠果蒸餾酒的風味產生消極影響。

2.2.3 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒中酸類成分的影響

乙酸具有酸味和辛辣刺激的味道，4組不同釀造工藝處理的海棠果蒸餾酒中，只有H2酒樣中檢測到了乙酸，為1.9 mg/L，含量較低，所以不會給海棠果蒸餾酒帶來不良風味。海棠果蒸餾酒中含有中鏈脂肪酸，如辛酸和癸酸等。Q1酒樣中辛酸和癸酸含量最高，分別為15.58mg/L和15.68mg/L。

2.2.4 不同釀造工藝對發酵海棠果蒸餾酒中其他成分的影響

酯類、醇類和脂肪酸類等是海棠果蒸餾酒的重要的香氣物質，除此之外，如醛類、酮類、萜烯類、烷類和揮發性酚類物質等香氣成分也存在于海棠果蒸餾酒中。醛酮類物質在海棠果蒸餾酒釀造的過程中可能產生，海棠果本身可能也具有；Q2酒樣中苯甲醛含量最高，為37.69 mg/L，其具有特殊的杏仁香氣，H1酒樣中含量最低，為32.56 mg/L。萜烯類的感官閾值非常低，對海棠果蒸餾酒的香氣組成起著不可忽視的作用[20]，雖然它們含量較低，但是會給海棠果蒸餾酒帶來特征風味，一般來說，烷烴對海棠果蒸餾酒香氣沒有貢獻。

2.2.5 海棠果蒸餾酒中主要香氣OAV值

風味活性值（odour activity value，OAV）用于評價揮發性香氣化合物對酒香氣的貢獻，當OAV值＞1時，該化合物對酒風味有突出貢獻。海棠果蒸餾酒中OAV值＞1的主要香氣成分OAV值如表4所示。

表4 海棠果蒸餾酒中的香氣成分的OAVTable 4 OAV value of aroma components in crabapple distilled wine

由表4可知，共有20種揮發性香氣化合物OAV值＞1，主要以酯類為主，共有13種酯類，月桂酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯OAV值較高，其中H2酒樣中的月桂酸乙酯、乙酸異戊酯、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、壬酸乙酯、苯甲酸乙酯、乙酸苯乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯OAV值最高，分別為404.36、226.13、14.79、33.21、1.97、3.76、4.73、25.40、94.79，己酸乙酯OAV值僅次于Q2酒樣，為671.79；Q2酒樣的己酸乙酯、乙酸乙酯、己酸異戊酯的OAV值最大，分別為1 903.31、1.22、14.99。醇類中只有辛醇的OAV值＞1，Q2酒樣辛醇的OAV值最大，為4.18；酸類中只有癸酸的OAV值＞1，Q1酒樣癸酸的OAV值最大，為1.14；醛類中只有苯甲醛的OAV值＞1，Q2酒樣苯甲酸的OAV值最大，為8.97。

2.3 不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒感官評價

海棠果蒸餾酒感官分析結果見圖2。從圖2可知，4種不同釀造工藝處理對海棠果蒸餾酒感官具有明顯差異。H1酒樣酯香明顯，香味略差；Q1酒樣香氣清淡干凈，濃郁度不足；H2酒樣香氣濃郁，果香明顯，也具有酯香，口感較圓潤飽滿；Q2酒樣具有明顯的甜香，香氣簡單、純凈。

圖2 不同釀造工藝處理海棠果蒸餾酒的感官分析Fig.2 Sensory analysis of crabapple distilled wine treated by different brewing process

3 結論

采用4種不同發酵工藝處理獲得海棠果蒸餾酒，利用GC-MS對其香氣成分進行定性、定量檢測，結果表明，海棠果蒸餾酒中有68種主要的揮發性香氣成分，其中主要是醇類9種、酯類35種，除此之外，還有酸類4種、醛酮類7種、烯萜類4種、烷類5種和其他類4種。其中主體香氣物質為異戊醇、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸異戊酯，其他揮發性化合物雖然含量較低，但對海棠果蒸餾酒的香氣也具有很大的貢獻。

澄清果汁發酵的海棠果蒸餾酒中檢測出的香氣成分總量低于帶果肉發酵的海棠果蒸餾酒，分別為45種和65種香氣成分，說明果肉和果皮在海棠果蒸餾酒香氣的形成中具有重要作用，帶果肉發酵的海棠果蒸餾酒可能會擁有更豐富的花香、果香和酒香。加入果膠酶后，香氣成分中酸類的含量都有所降低，酯類和醛酮類的含量都會有所增加，果膠酶的加入對海棠果蒸餾酒也具有很明顯的影響，其蒸餾酒中芳香物質種類多、含量高，香氣更加濃郁、醇厚。4組不同發酵工藝處理的海棠果蒸餾酒，醇類含量最高的為189.69mg/L；酸類含量最高的為33.74 mg/L；酯類含量最高的為992.29 mg/L；萜烯、醛酮和其他成分含量較低，但其閾值也很低，對海棠果酒的香氣組成仍有很大的貢獻。