紅棗發酵酒香氣成分分析及感官品質評價

馬騰臻，宮鵬飛，史 肖，牛見明，王春霞，翟文娟，張 波，韓舜愈

（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅省葡萄與葡萄酒工程學重點實驗室，甘肅省葡萄與葡萄酒產業技術研發中心，甘肅 蘭州 730070）

紅棗（Ziziphus jujubaMill.）又名大棗，是鼠李科（Rhamnaceae）棗屬植物棗樹的果實，因其維生素含量高并富含糖、有機酸、氨基酸、微量礦質元素以及環磷酸腺苷、蘆丁等營養和功能性成分[1-3]被衛生部列為藥食同源果品。中國是世界上紅棗的生產大國，總產量占世界產量的95%以上[4]。近年來，隨著棗樹種植量及其產量的急劇增加，紅棗的深加工已成為棗產業化的重要課題[5]。由于棗果具有易腐爛變質，耐貯性差的特點，除極少部分鮮食和制成蜜棗外，絕大部分被干制成紅棗，然后加工成各種食品[6]。然而傳統干棗制品的技術含量、產品附加值和對殘次裂果的利用率均較低[7]，保存過程中也易發蟲害現象，造成了極大的浪費。因此，充分利用紅棗資源，開發特色新產品，在帶動紅棗產業發展方面具有重要意義。

目前紅棗加工產品主要有棗脯、棗茶、棗醋、棗飲料和棗酒等[1,6-8]，其中發酵型紅棗酒是以紅棗為原料，經發酵、陳釀、調制等工藝釀制而成的，可在保留紅棗營養及藥用價值的基礎上，獲得香味濃郁、酒性柔和的棗酒產品，具有較大的發展潛力[4-5]。近年來，學者們對紅棗酒釀造工藝中的酶解條件、發酵參數、酵母菌種和澄清工藝等進行了優化，研究表明，調整料液比為1∶3～1∶5，添加0.01%～0.25%的果膠酶，40 ℃水解2 h，接種酵母0.2～3 g/L，添加SO230～80 mg/L，調整初始發酵pH 3.5～4.0，22～25 ℃發酵7～15 d，發酵結束后用0.3 g/L硅藻土或0.9 g/L殼聚糖進行下膠澄清即可獲得清澈透亮、棗香濃郁、乙醇體積分數為8.4%～10%的紅棗酒[5,9-12]。此外，也有學者研究了紅棗酒發酵過程中酵母菌株對棗酒中還原糖、乙醇體積分數、總酸和檸檬酸含量的影響[13]。

然而，目前紅棗酒的研究仍多集中在釀造工藝方面，對原料品種及風味特性報道較少。不同品種和產地紅棗的糖酸比、酚類物質、香氣成分等之間的差異往往使紅棗酒的營養價值和感官品質具有較大差異[14-17]，也是影響紅棗酒品質的重要因素。甘肅是我國紅棗的主要產區，域內紅棗分布范圍較為廣泛，其中臨澤小棗、小口棗和民勤圓棗是當地主要栽培和優良制干品種，但有關上述品種紅棗釀酒及其品質分析的研究尚鮮見報道。因此，本研究擬以上述3 種紅棗為原料釀造紅棗酒，測定其基本理化指標和揮發性香氣成分，并進行感官評價分析，以期為紅棗酒的釀造及棗酒品質評價提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

臨澤小棗、（靖遠）小口棗和民勤圓棗，于2018年11月購自甘肅省蘭州市當地干果批發市場，選取無機械損傷和病害的優質半干紅棗果實用于后續實驗。

釀酒酵母DV10、果膠酶EX-V 法國Lallemand公司；明膠、偏重亞硫酸鉀 意大利Enartis公司；2-辛醇（色譜純） 美國Sigma公司；無水葡萄糖、碳酸鈉、氫氧化鈉、鹽酸（均為分析純） 天津市光復精細化工研究所。

斐林試劑、次甲基藍指示劑及酚酞指示劑等均按GB/T 603ü 2002《化學試劑試驗方法中所用制劑及制品的制備》進行配制。

1.2 儀器與設備

TRACE 1310氣相色譜-質譜聯用儀、ISQ型單四極桿質譜儀、Genesis 10S型紫外-可見分光光度計美國Thermo Scientific公司；固相微萃取裝置、色譜柱DB-WAX（60 mh 2.5 mm，0.25 μm） 美國Agilent Technologies公司；50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅（divinylbenzene/carboxen/polydimethyl，DVB/CAR/PDMS）萃取頭 美國Supelco公司；DF-II集熱式恒溫磁力攪拌器 金壇市恒豐儀器制造有限公司；CP 214電子分析天平 上海奧豪斯儀器有限公司；18100摩爾超純水機 重慶摩爾水處理設備有限公司；160350 D沸點測定儀 法國Dujardin Salleron公司；PAL-X手持數顯糖量計 日本ATAGO公司；UMP-153型錯流過濾機-配備0.2 μm中空纖維膜柱 頗爾過濾器（北京）有限公司；SPX-300-II生化培養箱 上海躍進醫療器械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

紅棗→挑選清洗→焯水→去核→浸泡→打漿→酶解→過濾取汁→成分調整→接種發酵→倒罐→澄清→過濾→灌裝→成品。

紅棗預處理：挑選無病蟲害的紅棗清洗干凈，放入水中煮沸5～10 min后撈出并去除棗核；浸泡打漿：根據預實驗結果按1∶4（g/mL）料液比向紅棗中加水，添加40 mg/L SO2，浸泡12 h后打漿備用；酶解取汁：加入果膠酶，50 ℃酶解4 h[18]，隨后用2 層紗布對混合物進行粗過濾以獲取紅棗汁；成分調整：根據預實驗結果，向紅棗汁中添加適量白砂糖（按18 g/L糖發酵后可轉為體積分數1%乙醇溶液）至預期乙醇體積分數8%，并用食品級檸檬酸調整棗汁總酸質量濃度為5 g/L；接種發酵：按推薦用量接種酵母菌（0.3 g/L）進行發酵，控制發酵溫度為25 ℃[10]，待發酵液中的殘糖質量濃度小于4 g/L時加入40 mg/L SO2終止發酵；澄清過濾：用0.04 g/L明膠對所得紅棗酒進行下膠澄清[12]，倒罐獲得澄清酒液后用錯流過濾機進行過濾灌裝。

1.3.2 理化指標測定

總糖、總酸、揮發酸、游離及總SO2含量的測定：分別采用GB/T 15038ü 2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中直接滴定法、指示劑法和直接碘量法；乙醇體積分數測定：采用蒸餾法，通過160350 D型沸點測定儀測定；色度測定：利用紫外-可見分光光度計測定酒樣在425 nm波長處的吸光度[4]；透光率測定：以蒸餾水為對照，測定酒樣在680 nm波長處的透光率[12]。

1.3.3 揮發性香氣成分的測定

1.3.3.1 香氣富集

取8 mL酒樣于15 mL樣品瓶中，加入2.4 g氯化鈉和10 μL 2-辛醇內標（質量濃度為88.2 mg/L），加轉子密封，置于磁力攪拌器上，40 ℃水浴平衡30 min后頂空萃取30 min。萃取結束后，取出萃取頭插入氣相色譜-質譜聯用儀進行檢測[19]。

1.3.3.2 檢測條件

色譜條件：DB-WAX色譜柱（60 mh 2.5 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持5 min，以3.5 ℃/min升至200 ℃，保持10 min；載氣（He）流速1 mL/min；進樣口溫度230 ℃；不分流進樣[19]。

質譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；連接桿溫度200 ℃；離子源溫度250 ℃；質量掃描范圍m/z50～350。

1.3.3.3 香氣成分分析

定性分析：采用保留指數和譜庫檢索比對進行定性，譜庫比對時要求與系統自帶的標準質譜庫（NIST-11、Wiley及香精香料庫）匹配度大于800[19-20]。

定量分析：采用內標法進行半定量分析，內標為2-辛醇。按下式計算[19]：

式中：X為香氣物質的質量濃度/（μg/L）；f為內標物的校正因子，f=1；A為測得香氣物質的峰面積；c為內標物的質量濃度/（μg/L）；A0為測得內標物的峰面積。

1.3.4 香氣輪分析

參考Capone等[20]的方法，將檢測到的香氣化合物按葡萄酒香氣輪盤中的呈香類型進行分類，分別為化學味（1）、刺激味（2）、氧化味（3）、微生物味（4）、花香味（5）、香料味（6）、果香味（7）、植物味（8）、堅果味（9）、焦糖味（10）、木材味（11）、土壤味（12）和脂肪味（13），將具有相似感官特征的香氣化合物分至一組，計算各類香氣描述的香氣活性值（odour activity value，OAV）并作雷達圖。

OAV=香氣化合物質量濃度/閾值。本實驗中香氣化合物的嗅覺閾值及氣味描述引自參考文獻[19-20]。

1.3.5 感官評價

參照GB/T 15038ü 2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，在標準品嘗室進行，選擇由7 名經專業受訓成員組成的感官評價小組分別從色澤、澄清度、香氣、滋味和典型性5 個方面進行感官評價（表1），分數從高到低表示感覺強烈程度逐漸降低，從優質紅棗酒應具備的特點到品質較差，結果經標準化處理后用雷達圖進行分析。

表1 紅棗酒感官評價評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of jujube wine

1.4 數據處理

利用Microsoft Office Excel 2016對樣本（n=3）所得數據進行整理計算，采用IBM SPSS Statistics 19.0分析軟件進行數據的差異顯著性分析（多因素方差分析，Duncan法，P＜0.05，差異顯著），并對不同品種酒樣的香氣化合物進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2 結果與分析

2.1 不同品種紅棗汁及棗酒理化指標分析

紅棗制漿后所得棗汁中的糖酸含量對紅棗酒的發酵參數、乙醇體積分數和總酸含量有直接影響，進而影響紅棗酒的風味和感官品質。如表2所示，3 個品種紅棗所得棗汁的糖酸比均適用于紅棗酒釀造，其中民勤圓棗汁中的可溶性固形物含量最高，顯著高于小口棗，但與臨澤小棗相比差異不顯著；臨澤小棗汁中的可滴定酸含量最低且差異顯著，這可能與紅棗原料[14]及產地有關。

表2 不同品種紅棗汁及棗酒理化指標Table 2 Physiochemical parameters of jujube juices and wines from different varieties

成品棗酒中的乙醇體積分數、總SO2、游離SO2、揮發酸和殘糖含量等指標均符合國標中干型果酒的規定。其中臨澤小棗所釀棗酒的總酸含量最高，且差異顯著；小口棗酒樣的乙醇體積分數顯著低于另外2 種棗酒，但也符合預期酒度。有機酸是構成紅棗酒風味的重要組分，其含量受紅棗原料、成分調整時添加的酸以及發酵過程中酵母菌代謝產生酸的綜合影響[13]；此外，Guo Jingjng等[21]研究表明，發酵前酶解處理使紅棗醪液中的總氮和總皂苷含量增加，有助于降低紅棗酒中的揮發酸含量，但也有研究表明干制方式是影響紅棗酒理化指標的主要因素[22]。

色澤和澄清度也是影響果酒品質的重要指標[4]。實驗所得3 種棗酒均具有澄清透亮的外觀（透光率＞97%），但臨澤棗酒的色度值最高，色澤品質較好，且與其他2 種棗酒相比差異顯著，這可能與紅棗品種、酶解條件或制漿方式等因素有關[15,18]。

2.2 紅棗發酵酒香氣成分分析

香氣是評價紅棗酒品質的重要指標[23]。實驗通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法測定所得棗酒的揮發性香氣成分，共檢測出65 種物質，包括23 種酯類、13 種醇類、13 種酸類、6 種萜烯類和10 種醛酮類化合物（表3）。3 種紅棗酒中揮發性香氣化合物的種類和含量均存在較大差異，其中小口棗酒樣中香氣化合物總含量最高，臨澤小棗酒樣最低（3 種棗酒分別為3 990.40、3 681.03 μg/L和2 600.41 μg/L）。

表3 紅棗發酵酒中香氣化合物的組成與含量Table 3 Composition contents of volatile compounds in different fermented jujube wines

續表3

酯類物質是棗酒中的主要香氣物質，多產生于酒樣發酵階段，具有愉悅、怡人的果香氣味。酯類的形成受醪液理化組成及發酵條件的影響，乙醇發酵階段，在酯酶催化作用下酰基CoA與乙醇合成脂肪酸乙酯，乙酰CoA和高級醇合成乙酸酯[19,24]。如表3所示，小口棗、民勤圓棗和臨澤小棗酒樣中酯類化合物的種類分別為21、23 種和19 種，含量依次降低且差異顯著；盡管臨澤小棗酒樣中酯類物質的種類和含量均最少，但其酯類物質含量占香氣物質總量的比列卻較高（3 種酒樣分別為32.48%、28.64%和30.52%）。脂肪酸乙酯是棗酒中酯類香氣的重要組成部分，主要包括丁酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯、月桂酸乙酯和3-苯丙酸乙酯等，可賦予棗酒果香和花香。這與任曉宇等[25]在紅棗白蘭地香氣分析中的結果相似，2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯等乙酯類化合物具有較高的OAV，它們共同賦予酒體水果香味。乙酸酯中乙酸乙酯和乙酸異戊酯含量較高，其中后者可賦予棗酒香蕉、草莓等水果香味。

高級醇是酵母菌發酵過程中重要的次級代謝產物，其含量受發酵條件、醪液理化指標及原料成分及酶解條件等因素的影響[24,26]。組成棗酒香氣的成分中醇類化合物含量最高，臨澤小棗、小口棗和民勤圓棗酒樣中分別檢出11、12 種和12 種醇類物質，分別占香氣物質總量的55.97%、49.82%和48.22%，3 種棗酒中小口棗酒樣醇類物質的含量最高，且差異顯著。異戊醇是棗酒中含量最高的醇類物質，賦予酒樣蘋果白蘭地或辛辣味，但其含量過高時也會對棗酒風味有不良影響；民勤圓棗酒樣中苯乙醇、正己醇和3-己烯-1-醇含量顯著高于其余2 種酒樣，可賦予酒樣花香和青草味。但也有研究認為以苯乙醇為代表的高級醇可能是棗酒中苦味物質的主要來源[27]，發酵前用高壓脈沖電場處理紅棗果漿，可顯著降低成品酒中高級醇含量并增強其花香和果香風味[28]。

脂肪酸是酵母菌和細菌代謝的副產物，低濃度時具有奶酪或奶油風味，可以增加果酒香氣的復雜性，含量過高則會產生醋酸、腐敗和刺激味等不良風味[19,24]；但也有文獻報道癸酸是新鮮紅棗中的主要香氣成分之一[29]。民勤圓棗酒樣中酸類化合物的種類及含量均最高，臨澤小棗最低，且含量差異顯著；辛酸和癸酸是上述3 種棗酒中最主要的酸類化合物，具有水果香、奶酪味及脂肪味，分別在小口棗和民勤圓棗中含量最高（表3）。

萜烯類化合物具有濃郁的花香和果香味，且感官閾值較低，是酒樣特征香氣的主要貢獻者[19,24]。3 種酒樣中共檢測出6 種萜烯類化合物，其中橙花醇和反式-橙花叔醇分別只在民勤圓棗和臨澤小棗酒樣中檢出，且民勤圓棗酒樣中的芳樟醇和香葉醇含量顯著較高；小口棗酒樣中大馬士酮含量顯著較高，可賦予棗酒強烈的玫瑰香氣。

羰基（醛酮類）化合物主要包括醛類、酮類和縮醛類物質，也是果酒香氣的重要組成部分[19,24]。實驗共鑒定出9 種醛類和1 種酮類化合物，包括構成新鮮紅棗主要香氣的己醛和壬醛[29]。民勤圓棗酒樣中醛酮類化合物檢出種類最少（7 種），但其含量卻顯著高于其他酒樣，這主要是苯乙醛（呈蜂蜜和花香）、椰子醛（呈椰子、桃子香）和己醛（呈青草氣及蘋果香）含量較高所致。

2.3 PCA結果

紅棗酒中香氣成分復雜多樣，為進一步確定紅棗酒特征香氣物質，采用PCA法對3 種紅棗酒的香氣成分進行綜合評價，如圖1所示。以特征值大于1為依據，共提取了4 個PC，其中，PC1和PC2累計方差貢獻率達88.72%，基本可以解釋原變量絕大多數的變異信息[20,24]。

圖1 香氣化合物PCA的樣品分布圖（A）和因子載荷圖（B）Fig.1 PCA score plot (A) and loadings plot (B) of volatile aroma compounds in different jujube wines

從圖1可看出，3 種紅棗酒在樣品屬性分布圖中得到了較好區分，民勤圓棗酒樣主要分布在PC1的正半軸，小口棗主要分布于PC2的正半軸，臨澤小棗酒樣主要分布于2 個PC的負半軸。PC1主要反映了乙酸乙酯、戊酸乙酯、乙酸庚酯、苯甲酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四酸乙酯、正己醇、3-己烯-1-醇、正庚醇、2,3-丁二醇、正癸醇、正戊酸、異戊酸、壬酸、癸酸、月桂酸、芳樟醇、橙花醇、香葉醇、椰子醛等化合物的信息，PC2主要反映了乙酸異戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、異戊醇、正己酸、庚酸、辛酸、大馬士酮等化合物信息；此外，PC1與壬醛呈負相關，而PC2與月桂酸乙酯、月桂醇、丁酸、2-甲基丁酸、苯乙醛呈負相關。盡管不同品種紅棗所釀棗酒的揮發性香氣成分各有特點，但由于不同香氣化合物的呈味類型及閾值不同，對風味特征的貢獻也有差異，因此還需結合OAV及感官評價等方法進行進一步分析[16,30]。

2.4 酒體香氣輪分析

紅棗酒中的香氣成分主要包括醇類、酸類、酯類、萜烯類化合物等，這些化合物可通過相互累積、協同、抑制和掩蔽等作用，使果酒的香氣復雜多變[20]。OAV是香氣化合物的濃度與其感知閾值的比值，用于表征揮發性化合物對酒樣總體香氣的貢獻。如表4所示，3 種棗酒中共有8 種化合物的OAV大于1，可能是其主體呈香物質，但由于不同化合物間可能存在相互影響，如OAV較高的化合物可能因拮抗作用被其他化合物所遮掩，而OAV較低的物質也可因相加或協同作用而被感知到，因此對所有OAV大于0.1的香氣化合物均予以列出[20]。

大馬士酮可賦予酒樣玫瑰香，其OAV在3 種酒樣中均最高，是紅棗酒中最重要的香氣物質之一；苯乙醛呈蜂蜜和花香，且在不同酒樣中的OAV均大于10，也是構成紅棗酒花香的主要物質；己酸乙酯（青蘋果和草莓味）和乙酸異戊酯（香蕉味）OAV也較高，是構成紅棗酒果香風味的主要物質；異戊醇賦予酒樣蘋果白蘭地和辛辣味，可賦予紅棗酒刺激味。

表4 不同品種紅棗酒OAV及特征描述Table 4 Odor activity values and odor descriptions of different jujube wines

根據香氣化合物的風味特征并參照香氣輪中的模塊分類，將紅棗酒香氣成分劃分為5 個系列，分別是花香味（5）、果香味（7）、刺激味（2）、脂肪味（13）和植物味（8），計算各香氣系列的OAV并繪制香氣輪廓圖[20]。如圖2所示，花香味和果香味是紅棗酒中主要呈現的2 種香氣類型，其次為化學味、脂肪味和較弱的植物味（OAV均小于1），這與焦嬌等[30]的研究結果（紅棗發酵酒的香氣主要由果香、棗香和窖香組成，花香味對整體香氣起補充作用）略有不同，可能與紅棗酒的陳釀方式和時間有關。實驗所得3 種紅棗酒的總體香氣輪廓特征較為相似，但小口棗酒樣的花香、果香和刺激味最強，民勤圓棗和臨澤小棗酒樣的脂肪味和植物味分別較高，這可能是不同品種紅棗原料中所含糖、酸等成分及其風味物質不同所致[29]；此外，發酵過程中添加適量磷酸氫二銨可以增強紅棗酒中的果香和花香風味[31]。

圖2 不同品種紅棗酒香氣輪廓圖Fig.2 Aroma profiles of different jujube wines

2.5 酒體感官分析

圖3 不同品種紅棗發酵酒感官評價Fig.3 Sensory evaluation of different jujube wines

如圖3所示，3 種棗酒均符合優質果酒的要求，酒體澄清透明、呈橙紅色，具有純正、優雅的果香和酒香，酒體協調，具有紅棗酒的典型性。就外觀而言，3 種酒樣澄清度無明顯差異，但臨澤小棗酒樣色澤最深；香氣品質方面，小口棗酒樣的香氣更為濃郁優雅；與上述2 種酒樣相比，民勤圓棗酒樣滋味得分較低，典型性也不如臨澤小棗酒樣。綜合評價結果顯示，臨澤小澤和小口棗酒樣感官品質較佳。

3 結 論

實驗考察3 種發酵型紅棗酒在理化指標、香氣成分及感官品質方面的差異。結果表明，所得棗酒的理化指標均符合國標規定，但臨澤小棗酒樣的總酸含量和色度值最高，且與其他2 種棗酒相比差異顯著；3 種棗酒中共鑒定出65 種香氣化合物，包括酯類23 種、醇類和酸類各13 種、萜烯類6 種、醛酮類10 種，其中酯類、醇類和萜烯類化合物在小口棗酒樣中含量最高，酸類和醛酮類化合物在民勤圓棗酒樣中含量最高，臨澤小棗酒樣中上述化合物的含量均最低且差異顯著，3 種酒樣可通過香氣化合物的PC樣品分布圖良好區分；酒體香氣輪分析顯示花香味和果香味是紅棗酒的主要香味，其次為化學味，構成上述風味特征的主要物質可能是大馬士酮、苯乙醛、己酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸乙酯和異戊醇；感官評價結果表明小口棗酒樣的香氣最為濃郁優雅，臨澤小棗酒樣具有較好的色澤和典型性，2 種酒樣的感官品質均較佳，可用于高品質特色棗酒的生產。