徐香獼猴桃果酒發酵過程中品質動態變化的研究

馬佳佳，李華佳，魏冰倩，劉 欣，朱永清，郭 壯

（1.湖北文理學院 食品科學技術學院鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北 襄陽 441053；2.四川省農業科學院農產品加工研究所，四川 成都 610066）

獼猴桃果酒是以獼猴桃果汁為原料，經全部或部分發酵釀制而成的發酵酒[1]。獼猴桃果酒的制作工藝較為簡單，一般將獼猴桃洗凈后破碎入罐經接種、發酵和過濾澄清即可[2]。獼猴桃果酒的釀制過程其本質上是以酵母菌為主的多種微生物生長代謝的過程[3]，微生物的生長代謝不僅有利于獼猴桃果酒發揮抗氧化和保健功效，同時亦賦予了其特殊的滋味和風味[4]。近年來，研究人員圍繞獼猴桃果酒的原料[5]，原料的處理方式[6]對果酒品質的影響，釀酒菌株的篩選[7]和發酵工藝的優化[8]進行了大量的研究。隨著消費升級，消費者對于獼猴桃果酒自身的口感和風味顯得尤為關注，然而目前卻少有研究人員對獼猴桃果酒發酵過程中品質的變化進行研究。

雖然可參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中約束的感官評鑒法對果酒的滋味和風味進行評價，然而該方法對于鑒評人員的要求較高且描述較為模糊，容易受主觀因素影響。近年來，電子舌和電子鼻被廣泛的應用于食品品質的評價[9]。電子舌采用人工脂膜技術對食品中各感官指標進行數字化的評價，具有結果準確性高和可重復等優點[10]，而電子鼻通過多組傳感器實現了食品中典型揮發性物質含量的評價[11]，兩種技術相結合更是廣泛的應用于紅酒[12]、啤酒[13]、白酒[14]和黃酒[15]的品質評價。

本研究使用電子舌和電子鼻技術，結合多元統計學方法對獼猴桃果酒發酵過程中品質的變化規律進行了探究，以期對后續獼猴桃果酒工藝的改善提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

徐香獼猴桃、白砂糖：市售。RW葡萄酒·果酒專用酵母（食品級）：安琪酵母股份有限公司；內部溶液、陰離子溶液、陽離子溶液、參比溶液（均為分析純）：日本Insent公司；果膠酶（5萬U/g）、偏重亞硫酸鉀（分析純）：煙臺帝伯仕自釀機有限公司。

1.2 儀器與設備

SA 402B電子舌：日本Insent公司；PEN3電子鼻：德國Airsense公司；250B數顯生化培養箱型：金壇市榮華儀器制造有限公司；XP07亞力西全自動打漿機：喜來家電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 獼猴桃果酒樣品制作

將成熟的獼猴桃打漿→添加偏重亞硫酸鉀（0.1g/L）→按質量比添加0.08%果膠酶→調節pH值至3.5、糖度至22°Bx→按照0.2‰鮮果的比例接種酵母→控溫發酵（23 ℃、7 d）→酒渣分離→后發酵（15～18 ℃、22 d）→澄清→5 000 r/min離心10 min，上清液備用。獼猴桃果酒發酵過程中分別于1 d、4 d、7 d、10 d、13 d、16 d、19 d和22 d進行取樣，同時對未發酵的果汁樣品進行留樣。

1.3.2 獼猴桃果酒總酸和酒精度的測定

參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中酸堿滴定法對果酒樣品中的總酸含量進行測定[16]，其中總酸含量以酒石酸計算；參照GB 5009.225—2016《食品安全國家標準酒中乙醇濃度的測定》中密度瓶法對果酒樣品的酒精度進行測定[17]。

1.3.3 使用電子舌對不同發酵時間獼猴桃果酒樣品進行測定

取40mL果酒樣品和80mL超純水混合均勻，10000r/min離心10 min后取上清液抽濾，濾液備用。參照于博等[18]測定米酒滋味的方法，對不同發酵時間果酒樣品的5 個基本味（酸味、苦味、澀味、咸味和鮮味）和3 個基本味的回味（澀的回味、苦的回味和鮮的回味）進行分析，以未發酵的果汁樣品為對照組，各組樣品各指標的強度減去對照組樣品的強度即為該樣品滋味指標的相對強度。

1.3.4 使用電子鼻對不同發酵時間獼猴桃果酒樣品進行測定

PEN3電子鼻共配備W1C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3C、W3S、W5C、W5S和W6S共10 組傳感器，可實現樣品揮發性風味物質中10 種典型類型物質的測定。參照楊成聰等[19]測定黃酒風味的方法，取15 mL果酒樣品于電子鼻樣品瓶中，60 ℃保溫30 min后室溫平衡10 min，選取各傳感器53 s、54 s和55 s時的響應值納入分析，并計算其平均值為測試值，平行試驗3 次。

1.3.5 統計學分析

使用主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚類分析（cluster analysis，CA）對不同發酵時間果酒品質整體結構進行差異性分析；使用冗余分析（redundancy analysis，RDA）和曼-惠特尼檢驗（mann-whiney test）對與發酵時間顯著相關的滋味和風味指標進行甄別。使用Canoco 4.5軟件做冗余分析并繪制雙序圖，使用PAST 3軟件做主成分分析，其他分析均使用Matlab 2016b；其他圖使用origin 2017繪制。

2 結果與分析

2.1 獼猴桃果酒發酵過程中品質的變化趨勢

本研究參考國標中的測定方法對不同發酵時間果酒樣品的總酸和有機酸的含量進行測定，結果見圖1，滋味指標強度箱型見圖2。

圖1 發酵過程中獼猴桃果酒總酸含量和酒精度的變化Fig.1 Changes of total acid and alcohol content in kiwifruit win during fermentation process

由圖1可知，總酸含量在發酵前4 d呈現出快速的上升趨勢，而隨著發酵時間的延長，總酸的含量趨于平穩，這可能由于自然環境或者果皮中帶入的乳酸菌利用糖類物質產生了乳酸[20-21]。酒精度在前7 d呈現快速的上升趨勢，究其原因可能在于果酒剛發酵時，酵母菌大量生長，并將發酵液中的糖類物質轉化為酒精，從而使發酵液中的酒精度含量升高[22]，而7 d后酒精的變化趨于穩定。

圖2 發酵過程中獼猴桃果酒滋味指標強度的箱型圖Fig.2 Box diagram of relative intensity of each taste indexes of kiwifruit wine during fermentation process

由圖2可知，酸味、苦味、澀味、咸味、豐度（鮮的回味）和后味B（苦的回味）6 個滋味指標的極差值均大于1，即不同發酵時間的果酒其滋味品質可通過感官品鑒加以識別[23]。酸味和后味B（苦的回味）的極差值較之其他滋味指標較大。由此可見，在獼猴桃果酒發酵過程中酸味和苦味的后味是變化最為明顯的2個滋味指標。本研究進一步使用電子鼻對獼猴桃果酒發酵過程中各風味指標進行了測定，結果如表1所示。

表1 發酵過程中獼猴桃果酒風味指標強度Table 1 Relative intensity of each flavor indexes in kiwifruit wine during fermentation process

由表1可知，傳感器W1C、W3C和W2S對不同發酵時間的獼猴桃果酒響應值差異較大，其變異值分別為180.5%、97.9%和49.0%，由此可見，在發酵過程中獼猴桃果酒揮發性風味物質中的芳香物質和乙醇含量發生了較為明顯的變化。

2.2 基于多元統計學方法不同發酵時間獼猴桃果酒品質的評價

基于獼猴桃果酒的滋味和風味指標，本研究對不同發酵時間果酒進行了主成分分析，因子載荷圖如圖3所示。

圖3 發酵過程中獼猴桃果酒品質的因子載荷圖Fig.3 Factor loading map of the quality of kiwifruit wine during fermentation process

由圖3可知，PC1主要由W5C、W1C、W3C、W3S、W1S、W6S、W5S、W2W、W2S、W1W和咸味11 個品質指標組成并占全部變量權重的77.23%，而PC2則主要由后味B（苦味的后味）、后味A（澀味的回味）、鮮味、苦味、豐度、酸味和澀味7個品質指標構成并占全部變量權重的13.47%。由此可見，構成PC1的指標基本為風味品質指標，而構成PC2的指標全部為滋味品質指標。發酵不同階段獼猴桃果酒樣品品質的因子得分及聚類分析見圖4。

圖4 發酵過程中獼猴桃果酒品質的因子得分圖（a）和聚類分析（b）Fig.4 Factor score map(a)and cluster analysis(b)based on quality of kiwifruit wine during fermentation process

由圖4a可知，雖然果酒樣品在四個象限內均有分布，但亦呈現出一定的聚類趨勢，其中未發酵的獼猴桃果汁樣品分布在第二象限，發酵1 d的果酒樣品分布在第三象限，發酵4～10 d的果酒樣品分布在第四象限，發酵13 d的果酒樣品分布在X軸正方向，而發酵16～22 d的果酒樣品則分布在第一象限。值得一提的是，發酵前4 d時隨著發酵時間的延長樣品的空間排布整體偏向X軸正方向，而發酵7 d后隨著發酵時間的延長樣品的空間排布整體偏向Y軸正方向。由此可見，發酵4 d可能是獼猴桃果酒品質形成的關鍵時間點之一，此時樣品已經初步具備了獼猴桃果酒的品質。結合因子載荷圖亦可知，發酵7 d后，隨著發酵時間的延長獼猴桃果酒的苦味和后味B（苦味的回味）等滋味品質逐漸增強，而氣味品質并未發生明顯的變化。

由圖4b可知，不同發酵時間的果酒樣品整體上可分為3個聚類，其中聚類I由未發酵的獼猴桃果汁和發酵1 天的果酒樣品構成，聚類II由發酵4 d、7 d、10 d和13 d的樣品構成，而聚類Ⅲ由發酵16 d、19 d和22 d的樣品構成。此結果與主成分分析結果相一致，由此可見，發酵4 d時樣品已經初步具備了獼猴桃果酒的品質，而當發酵時間延長至16 d時其品質可能會進一步發生明顯的變化。

2.3 獼猴桃果酒發酵過程中關鍵指標的甄別

本研究以聚類I、聚類II和聚類Ⅲ為分組依據，使用冗余分析對與發酵時間顯著相關的滋味和風味指標進行了甄別，結果如圖5所示。

圖5 冗余分析雙序圖Fig.5 Biplot of redundancy analysis

由圖5可知，咸味、苦味、W2W、W1S、W5S、W1W、W5C、W1C和W3C等9個評價指標與RDA雙序圖約束軸上的樣品具有良好的賦值相關，可以代表與發酵時間顯著相關的品質評價指標。其中W1C、W3C和W5C位于聚類I一側，說明這3個品質評價指標的相對強度在未發酵的獼猴桃果汁和發酵1 d的獼猴桃果酒樣品中較大，而咸味、W1S、W2W、W5S和W1W則位于聚類Ⅲ一側，說明這5個品質評價指標的相對強度在發酵4 d以后的獼猴桃果酒樣品中較大。

本研究對RDA甄別出的9個品質評價指標進行了進一步分析，其隨發酵時間變化的趨勢如圖6所示。由圖6可知，發酵前4 d時，電子鼻傳感器W5S、W1S、W1W和W2W對獼猴桃果酒的響應值明顯增強，而電子鼻傳感器W1C、W3C和W5C的響應值呈現明顯下降趨勢，同時獼猴桃果酒的咸味呈明顯上升趨勢，而苦味呈明顯下降趨勢。發酵4 d后各傳感器的響應值基本趨于穩定，由此可見，發酵4 d時樣品已經初步具備了獼猴桃果酒的風味品質，這與主成分分析和聚類分析結果一致。

由圖6亦可知，當發酵時間延長至16 d后，獼猴桃果酒的咸味呈現明顯上升的趨勢，且傳感器W1S對獼猴桃果酒的響應值明顯偏高，雖然經過RDA判定傳感器W2W、W5S和W1W響應值亦為導致不同發酵時間果酒品質存在較大差異的指標，但在發酵16 d后上述3個傳感器對獼猴桃果酒響應值的變化不明顯。W1S主要對甲烷類揮發性風味成分敏感，咸味亦為獼猴桃果酒的缺陷型指標，由此可見，發酵16 d后獼猴桃果酒的品質開始下降。

圖6 發酵過程中獼猴桃果酒部分品質指標的變化Fig.6 Changes of partial quality indexes of kiwifruit wine during fermentation process

3 結論

采用徐香獼猴桃進行果酒制備時，發酵4 d時總酸含量趨于穩定，發酵7 d時酒精趨于穩定，發酵4 d時發酵液已經具備了獼猴桃果酒的滋味和風味品質，發酵16 d后獼猴桃果酒的品質開始下降，所以獼猴桃果酒的發酵時間不宜超過16 d。