檸檬椰汁復合果酒的工藝研究及香氣特征分析

張彥聰，李昀哲，張軍，唐磊

(天津農(nóng)學院 食品科學與生物工程學院，天津，300384)

檸檬又名檸果、益母果等，為蕓香科柑橘屬植物，其果汁富含糖類、維生素、多種礦物質(zhì)及微量元素等，具有美白、開胃、解暑、降低心血管疾病等功能。檸檬的清香可以起到提神的作用[1-2]。椰子屬棕櫚科椰子屬，一種熱帶作物。椰汁是椰果果實腔內(nèi)的天然汁水，含有豐富的碳水化合物、VC、VB族、多種礦物質(zhì)元素(主要組分為K)，可以增強肝腎、促進血液循環(huán)等[3-4]。

固相微萃取(solid-phase micro-extraction，SPME)技術(shù)是20世紀90年代興起的一項樣品前處理技術(shù)，其中頂空固相微萃取具有操作簡單、高效、靈敏度高等優(yōu)點[5]，近年來SPME與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用被廣泛用于食品香氣組分的檢測[6]，如李建勛等[7]使用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法(HS-SPME-GC-MS)檢測3種典型黑茶的香氣成分，發(fā)現(xiàn)普洱茶和六堡茶的香氣相近，富含甲氧基苯類物質(zhì)，安化黑茶中富含酯類物質(zhì)，具有花果香；李大雷等[8]利用電子鼻區(qū)分3種普洱茶，并用HS-SPME-GC-MS進行香氣成分分析，得出了3種普洱茶香氣差異的物質(zhì)主要是(E)-2-辛烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛和壬醛等；李凱等[9]采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)與氣相色譜-聞香法(gas chromatography olfactometry,GC-O)中時間強度法和香氣活度值(odor activity value，OAV)相結(jié)合的方法，分析紅心火龍果果酒中特征香氣物質(zhì)；周琦等[10]采用HS-SPME-GC-MS檢測柑橘汁中香氣物質(zhì)，并用主成分分析進行比較，確定了29種特征香氣；ZHANG等[11]通過SPME與氣相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用檢測不同加工方式中芒果汁的香氣成分并通過主成分分析不同加工方式對果汁香氣的影響。

本實驗以檸檬汁和椰汁為原料，進行一定比例的混合發(fā)酵。并用HS-SPME-GC-MS分析椰汁、椰子發(fā)酵酒、檸檬汁、檸檬發(fā)酵酒、檸檬椰子混合果酒(檸檬汁與椰汁體積比為1∶3和1∶7.5)的香氣組成，利用主成分分析進行香氣的特征分析，為進一步研究檸檬椰子復合型果酒的香氣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

食品級果膠酶，河南萬邦實業(yè)有限公司生產(chǎn)；葡萄酒-果酒專用酵母SY，安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)；檸檬，四川滿多多農(nóng)業(yè)有限公司；椰子，廣東樂果鮮農(nóng)業(yè)科技有限公司；白砂糖，北京糖業(yè)煙酒集團有限公司；GC—7890氣質(zhì)聯(lián)用儀，安捷倫科技有限公司。

1.2 檸檬椰子復合果酒生產(chǎn)流程[12-13]

檸檬汁的制取：

檸檬→去皮、去核→軟壓取汁→檸檬汁

椰汁的制取：

椰子→破椰殼→取汁→過濾→椰汁

混合果汁發(fā)酵：

檸檬汁、椰汁混合→調(diào)配→接種→發(fā)酵→倒罐陳釀→裝瓶

1.3 操作步驟[14-15]

1.3.1 檸檬的選擇和處理

選取無損壞的新鮮檸檬洗凈，削皮后去核，將檸檬果肉進行軟壓取汁，并用紗布過濾待用。

1.3.2 椰汁的制備

選取成熟的椰子，用開椰器破殼收集椰汁，并用100目濾布過濾待用。

1.3.3 成分調(diào)整

將獲得的檸檬汁與椰汁按照1∶1、1∶2.5、1∶3、1∶5、1∶7.5、1∶10體積比混合，添加1 mL/L亞硫酸和2 g/L的果膠酶酶解8～12 h。酶解后分離上清液，用白砂糖調(diào)整糖含量至200 g/L。

1.3.4 接種酵母

酵母的添加量為0.2 g/L。稱取適量的活性干酵母，在38 ℃的恒溫水浴鍋中活化20 min。加入果汁后輕輕攪拌。

1.3.5 發(fā)酵

將混合果汁放置恒溫培養(yǎng)箱中，溫度控制在17 ℃，發(fā)酵時間為11 d左右，還原糖含量低于4 g/L以下。

1.3.6 倒罐澄清

待發(fā)酵結(jié)束后，將上清液與沉淀分離，倒入新罐中滿罐陳釀，澄清處理后裝瓶保存。

1.4 相關指標檢測

檸檬椰子復合果酒糖度、酸度測定和感官評價的方法，參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.5 HS-SPME-GC-MS

分別吸取8 mL不同酒樣放于20 mL頂空瓶，加入3 g NaCl，置于恒溫磁力攪拌加熱平臺上。45 ℃預熱酒樣10 min，將萃取頭伸入頂空部分，于45 ℃下吸附40 min后拔出，插入氣相色譜進樣口，于230 ℃熱解析3 min。

色譜條件：DB-WAX毛細管色譜柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為高純度氦氣；流速為1 mL/min；進樣口溫度為230 ℃；手動無分流進樣；升溫程序：起始柱溫35 ℃，保持3 min，以6 ℃/min的速率升溫到150 ℃，保持1 min，再以12 ℃/min的速率升溫到230 ℃，保持3 min；質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)；電子能量70 eV；掃描質(zhì)量20～550 u；離子源溫度230 ℃；接口溫度230 ℃

頂空針吸取酒樣氣體所使用的色譜柱信息Agilent 112-1334UI：采用EI電離源，電子能量為70 eV，掃描范圍45～500 amu，質(zhì)譜接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃。載氣為He，流速1 mL/min。程序升溫條件：后運行溫度85 ℃，以8 ℃/min速率升溫至100 ℃，并保持5 min。以12 ℃/min的速率升至220 ℃，保持 5 min。

1.6 數(shù)據(jù)分析

本實驗的數(shù)據(jù)采用Chromeleon 7.2.7.10369對物質(zhì)進行定量和定性分析，SPSS 18.0進行主成分分析和Microsoft office Excel 2016進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合發(fā)酵酒的感官品評

將檸檬汁與椰汁按照1∶1、1∶2.5、1∶3、1∶5、1∶7.5、1∶10體積比混合，補糖至200 g/L，在17 ℃下發(fā)酵11 d，對發(fā)酵結(jié)束的復合型果酒進行感官評價，按照評分標準進行打分，結(jié)果如表1所示。

表1 不同比例發(fā)酵酒的感官評分Table 1 Sensory scores of fermented liquor in different proportions

經(jīng)過感官特點綜合分析，其中檸檬汁與椰汁體積比1∶1的發(fā)酵酒，其檸檬果香和發(fā)酵香氣濃郁，口感爽凈，酸度較高，適合用做調(diào)配酒基酒；混合體積比1∶3和1∶5的發(fā)酵酒，檸檬果香和椰香較協(xié)調(diào)平衡，搭配均衡，其中1∶3體積比發(fā)酵酒口感酸度較高，適合調(diào)整工藝，釀造甜型果酒；1∶5體積比發(fā)酵酒檸檬果香和椰香均衡，香氣細致優(yōu)雅，酸感稍重，適合釀造半甜型或半干型果酒；1∶7.5體積比發(fā)酵酒果香細致，檸檬香優(yōu)雅，椰香突出，口感爽凈平衡協(xié)調(diào)，適合釀造干型果酒。

2.2 檸檬汁、椰汁與酒樣中香氣成分的HS-SPME-GC-MS檢測分析

樣品中共檢測出157種物質(zhì)，其中酯類48種、醇類42種、萜烯類14種、酸類12種、烷類12種、醛酮類8種、苯類5種、酚類4種和其他類12種，檸檬汁、檸檬發(fā)酵酒、椰汁、椰子發(fā)酵酒、1∶3 混合發(fā)酵和1∶7.5混合發(fā)酵中共檢測出39、53、58、57、65和64種物質(zhì)，總的相對含量為69.53%、61.28%、91.4%、82.88%、70.17%和81.36%，如表2所示。

表2 HS-SPME-GC-MS香氣物質(zhì)分析結(jié)果 單位：%Table 2 Analysis result of HS-SPME-GC-MS aroma substances

續(xù)表2

續(xù)表2

所有樣品中醇類的相對含量最高，是構(gòu)成香氣的主要成分。在椰汁和酒樣中酯類的含量僅次于醇類，對香氣形成起著重要的作用，酯類物質(zhì)大多具有濃郁的果香[16]，對酒的香氣具有較大的影響[17]。酮類物質(zhì)在椰汁中占一定的比例，經(jīng)過發(fā)酵后在酒的香氣物質(zhì)中未檢測出。萜烯類物質(zhì)是檸檬果香中的主要成分[18]，具有果香、花香、種子以及根莖等香氣[19]，使酒具有檸檬獨特的清香。而酸類、烷類、醛酮類、苯類、酚類和其他類檢測含量較低，對酒的香氣起著重要的修飾作用，如圖1所示。

圖1 各類香氣物質(zhì)的總量Fig.1 The total amount of various aromatic substances

2.3 主成分分析

用SPSS軟件對表2的數(shù)據(jù)進行分析，由表3得出,主成分分析得到5個主成分，其中第1主成分～第5主成分的貢獻分別為32.354%、21.022%、18.446%、15.543%、12.615%。

表3 主成分分析中解釋的總方差Table 3 The total variance explained in PCA

表4中的成分矩陣表明，因子載荷量>0.750的物質(zhì)共有89種，在第1主成分中有47種，其中有45種在椰子類的樣品種檢測出，有24種在含檸檬的酒樣品中測出，在檸檬汁中只檢測出5種，但其中(-)-4-萜品醇和(+)-α-松油醇占檸檬汁香氣物質(zhì)總含量的24.28%，而在椰汁中只占0.31%，且未在椰子酒中檢測出；第2主成分中共有4種，均在椰子和檸檬香氣中檢測出；而在第3主成分中共有6種，在含檸檬的酒樣品中均檢測出，在椰子和檸檬中各檢測出2種；第4主成分中有17種均在含檸檬的酒樣品中檢測出，其他樣品中未檢測出；第5主成分中共有13種，同第4主成分，只在含檸檬的酒樣品中檢測出。由此推出第1主成分主要是由椰子香、檸檬香和發(fā)酵香共同組成，以檸檬香為主導，椰香和發(fā)酵香為輔，第2主成分則由檸檬與椰子香氣共同組成，第3主成分為混合香氣，以發(fā)酵香主導，果香為輔，第4和第5主成分主要是檸檬汁發(fā)酵產(chǎn)生的獨特香氣。其主成分的分布見圖2。

圖2 旋轉(zhuǎn)空間中的成分圖Fig.2 A composition diagram in rotation space

表4 成分矩陣Table 4 Component matrix

續(xù)表4

主成分分析得到的5個主成分為4類香氣，其中第1主成分為一類香氣，為混合香，主要是檸檬香氣；第2主成分為二類香氣，主要是檸檬與椰子的果香；第3主成分為混合香氣，主要是發(fā)酵香；第4和第5主成分為檸檬發(fā)酵香。

如表5所示，一類香氣在1∶3和1∶7.5混合體積比中占比分別為26.79%和17.31%，但其中(-)-4-萜品醇和(+)-α-松油醇占比之和為24.28%和13.84%，二者主要存在于檸檬汁香氣中，其中4-萜品醇主要存在于柑橘類的果皮香氣中[20]，α-松油醇是檸檬烯的降解產(chǎn)物[21]，具有果香和木香氣味。二類香氣中異戊醇的含量分別為10.87%和17.74%，是二類香氣的主體，主要存在于椰汁中，所以二類香氣是以椰香為主的果香，異戊醇具有蘋果白蘭地香氣和辛辣味，當含量過高時會有令人不愉快的氣味。三類香氣主要是1,1-二乙氧基乙烷、2-甲基丁醇、芳樟醇和壬酸乙酯，其兩者為發(fā)酵香，后兩者存在于果汁中，但經(jīng)過發(fā)酵后占比略有增加。四類香氣為檸檬發(fā)酵產(chǎn)生的獨特香氣，其中第4主成分主要存在于1∶3體積比混合發(fā)酵中，主要香氣物質(zhì)為2-茨醇、苯甲酸乙酯和蒎烯，第5成分只存在于1∶3體積比混合發(fā)酵中，主要香氣物質(zhì)為香茅醇和異胡薄荷醇。

表5 各類香氣物質(zhì)占比Table 4 Proportion of various aroma substances

3 結(jié)論

本文以檸檬汁與椰汁為原料，進行混合比例的發(fā)酵。通過感官評價得出，將2種果汁混合，補糖至200 g/L，溫度為17 ℃，發(fā)酵11 d，體積比為1∶1的混合果酒口感清爽，體積比為1∶5的發(fā)酵酒香氣協(xié)調(diào)，口感柔和，具有獨特的風格。通過HS-SPME-GC-MS法檢測出檸檬汁、檸檬酒、椰汁、椰子酒和體積比1∶3、1∶7.5混合發(fā)酵酒的香氣物質(zhì)，使用主成分分析法得到4類香氣：以檸檬香為主的混合香氣、以椰香為主的果香、混合香氣和檸檬的發(fā)酵香。檸檬椰子復合果酒的特征香氣為(-)-4-萜品醇、(+)-α-松油醇、異戊醇、1,1-二乙氧基乙烷、2-甲基丁醇、芳樟醇、壬酸乙酯、2-茨醇、苯甲酸乙酯和蒎烯。這些香氣使檸檬椰子復合果酒具有獨特的風味。