發酵和蒸餾過程中添加南果梨對南果梨小米果糧酒的影響

馮 瑤，施媛菲，許賀然，潘 松，劉 月，辛 廣*

（1.沈陽農業大學 食品學院，遼寧 沈陽 110161；2.沈陽師范大學附屬學校，遼寧 沈陽 110034）

南果梨屬秋子梨系統，其香氣濃郁、酸甜適口、汁多肉細、營養豐富，有較強的生物活性和美容養顏、潤肺止咳、軟化血管、降低膽固醇等多種保健功能[1-3]，深受人們的喜愛，為遼寧省特有的優良品種[4]。但南果梨是典型的呼吸躍變型水果，易褐變不易保存，冷藏后香味變淡。同時鮮果市場也已達到飽和，因此對南果梨進行深加工是必然之路[5]。目前，南果梨的深加工產品主要集中在果汁[6]、果酒[1]、果醋[7]、果脯[8]上，對南果梨小米果糧酒的研究較少。

果糧酒是指利用水果和糧食經發酵、蒸餾或調配等工藝制得的酒，既有糧食釀造酒的綿厚醇香，又有水果成熟時散發的果香，并且能起到一定保健作用[9]。它促進了我國水果產業的健康發展，同時對酒產業也是一個良好的助力，在未來具有一定的發展前景。

香氣是中國白酒的重要特征，是影響白酒品質和消費者接受度的最重要的感官指標之一[10-11]。酒體中的風味化合物不僅具有呈香呈味作用，而且與飲酒后人體的舒適度和醉酒度等緊密相關[12-13]。制酒工藝中蒸餾的目的主要是對酒醅中的酒精和香味物質進行分離和濃縮，也可以使一些成分通過熱變作用產生新的揮發性物質帶入酒中，使制得的白酒帶有濃郁的香味[14]。傳統的果糧酒制作工藝是將果汁或果漿在發酵前加入糧食中共同發酵，而蒸餾時再加入果汁是一種具有增香作用的新工藝，可賦予酒體鮮果的天然香氣，對該新工藝的研究卻鮮有報道。液態發酵具有生產周期短、設備簡單、易操作、年產量大、輔料用量少等優點，但發酵的酒體風味通常比較單薄[14]。本研究是在小米和南果梨果漿作為液態發酵原料的基礎上，在蒸餾時加入南果梨果汁，探究在發酵及蒸餾時南果梨果漿、果汁的添加量對南果梨小米果糧酒的揮發性香氣成分、產酒率、理化指標和感官品質的影響，得到比較合適的配比方案，為南果梨小米果糧酒和其他果糧酒的開發及品質提高提供參考依據，更為南果梨產業找到一種新的加工途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南果梨（遼寧鞍山，硬度為2.0～5.0 N，可溶性固形物≥15%，已經充分后熟）、小米：市售。

5%白酒色譜成分分析混合標準物質（仲丁醇、乙酸乙酯、正丙醇、乙酸正丁酯、異丁醇、正丁醇、乳酸乙酯、丁酸乙酯、異戊醇、己酸乙酯）、2%乙酸正丁酯（內標）：貴州省計量測試院。

1.2 儀器與設備

BSA224S電子稱：天津市泰斯特儀器有限公司；HP6890/5973氣相色譜-質譜聯用（gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）儀：美國惠普公司；BCD-220冰箱：長嶺集團公司；10 μL微量進樣器：上海安普科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 南果梨小米果糧酒的釀造工藝流程及操作要點[15]

操作要點：

小米預處理：將10 kg小米洗凈，加水浸泡10～15 h后取出，瀝凈水分后裝甑蒸料，蒸料溫度控制在100～110 ℃，50～60 min后出鍋，攤涼10 min左右。

南果梨預處理：將南果梨破碎，制成5 kg的南果梨果漿（漿狀果肉和其汁液的混合物）和5 kg的南果梨果汁（果實去皮壓榨后得到的汁液）。

糖化酶處理：向攤晾好的小米中加入180 U/g（按原料計）的糖化酶進行糖化。

活化酒曲：稱取0.5%（占原料比例）的酒曲，加入10倍體積的30～40 ℃的無菌水，攪拌均勻后密封活化，活化時間為0.9～1.1 h，待表面起大量氣泡為止。

液態發酵：小米出甑后移入發酵缸中，翻轉散熱并減少結塊，攤涼至32～36 ℃，將活化后的酒曲和南果梨果漿倒入缸中，再加入水充分混合，進行發酵，發酵前期溫度控制32～34 ℃，pH控制在3.8～4.0；發酵后期溫度控制34～36 ℃，pH控制在3.4～3.8；發酵14 d。

蒸餾：將發酵好的酒醅全部轉移至蒸餾釜，加入南果梨果汁。

裝瓶：將制得的南果梨小米果糧酒裝入酒壇中，密封放置在陰涼處，得到南果梨小米果糧酒。

1.3.2 試驗條件

根據參考文獻[16]的發酵工藝，以10 kg小米與5 kg的南果梨果漿和5 kg的南果梨果汁為原料，經過單因素和響應面試驗確定其最佳發酵時間為14 d，發酵溫度為34 ℃，加水量為12 kg，加曲量為0.072 kg。梨漿在發酵時加入，梨汁在蒸餾時加入。以發酵和蒸餾均不加南果梨的純小米白酒、僅發酵時加入南果梨果漿的南果梨小米果糧酒、僅蒸餾時加入南果梨果汁的南果梨小米果糧酒作為對照（樣品序號分別為1號、2號和3號）；發酵時添加小米質量50%的果漿且蒸餾時分別添加小米質量50%、100%、25%、150%、16.7%、33.3%、75%的果汁（樣品序號分別為4號、5號、6號、7號、8號、9號和10號）作為實驗組，最終對該10個樣品的香氣品質和產酒率進行分析。

1.3.3 香氣成分的測定[17]

（1）GC-MS分析條件

色譜條件：色譜柱為HP-FFAP（25.0 m×200μm×0.30 μm）毛細管色譜柱；載氣為氦氣（He），載氣流量1.3 mL/min，載氣分流比50∶1；氫氣流速30 mL/min；空氣流速400 mL/min；汽化室溫度250 ℃；檢測器為氫火焰離子化檢測器（flame ionizationdetector，FID），檢測器溫度250℃；進樣量為0.4μL；程序升溫為初始溫度40 ℃，保持5 min，以6 ℃/min升至60 ℃，再以12 ℃/min升至130 ℃，最后以15 ℃/min升至220 ℃，保持10 min。

質譜條件：離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，接口溫度230 ℃，質量掃描范圍20～500 amu。

（2）定性定量分析

通過G1701BA的化學工作站數據處理系統，檢索美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）98譜圖庫，再結合相關文獻進行人工譜圖分析，以確定各個香氣成分。

相對校正因子（f值）的確定：吸取0.4 μL混合標準品直接進樣，根據保留時間確定11個峰各自對應的物質，并測定每個峰面積，根據公式求相對得校正因子比值，即相對校正因子：

式中：mi為被測組分i的含量，mg/100 mL；ms為加入內標物的含量，mg/100 mL；As為內標物的峰面積；Ai為被測組分i的峰面積。

待測物含量的測定：吸取0.1 mL已知質量濃度內標液（乙酸正丁酯）于10 mL白酒試樣中，充分混勻后。在與f值測定相同的條件下進樣，根據保留時間確定11個峰各自對應的物質，并測定各個峰面積與內標峰面積，從而計算出樣品中十個重要組分的含量。計算公式如下：

式中：Ci為各被測組分的質量濃度，mg/100 mL；Ai為被測組分的峰面積；Aj為內標物的峰面積；Cj為內標物的質量濃度；mg/100 mL；fi為被測組分對應的相對校正因子。

1.3.4 香氣活力值分析

參考文獻[18]的方法，香氣化合物濃度與其閾值之比稱為香氣活力值（odor activity value，OAV），當OAV＜1時，說明該物質對樣品總體香氣貢獻不明顯；當OAV≥1時，說明該物質對樣品總體香氣有明顯貢獻，OAV越大說明該物質對樣品總體香氣的貢獻程度越大。

1.3.5 產酒率

參考文獻[19]的方法，產酒率計算公式如下：

1.3.6 理化指標

參照GB/T 20821—2007《液態法白酒》[20]測定理化指標。

1.3.7 感官評價

選擇食品學院10名年齡分布在20～30歲之間的酒類及果蔬相關研究經驗的研究生，參照GB/T 33405—2016《白酒感官品評術語》[21]和江飛鳳等[22]的方法對酒樣從色澤、香氣、滋味及典型性4個方面進行感官評分，每個成員品評3次，進行3次打分，最終取10名品評人員打分均值，滿分為100分。南果梨小米果糧酒感官評分標準見表1。

表1 南果梨小米果糧酒的感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standards of fruit grain liquor with Nanguo pear and millet

1.3.8 數據分析

采用SPSS 26.0 軟件對數據進行顯著性分析，采用Origin 2018 軟件繪圖，所有試驗重復3次，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 南果梨小米果糧酒的香氣成分分析

續表

由表2可知，在純小米白酒與南果梨小米果糧酒中共檢測出27種香氣成分，包括酯類7種、醇類14種、酸類2種和醛酮類4種；1～10號樣品中檢測出的香氣成分分別為19種、21種、20種、20種、24種、24種、23種、23種、23種和23種。

表2 不同添加方式的南果梨小米果糧酒的香氣成分比較Table 2 Comparison of aroma components of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

酯類風味物質具有果香，不僅是我國白酒中的主要香氣成分[23-24]，也是衡量其品質的重要指標[10]。己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯是白酒中主要的酯類物質，其含量占總酯的90%～95%[25-26]，它們的含量及比例決定了白酒的香型和品質[27]。樣品6中酯類種類最多，有7種；樣品1為不加南果梨的白酒，酯類有5種，與其他樣品相比，酯類總相對含量最低。樣品2（僅蒸餾時加）和樣品3（僅發酵時加）對比發現，樣品2中酯類物質的種類更多（6種）。綜上所述，酯類物質種類和相對含量在不同樣品中具有差異，發酵與蒸餾時均加入南果梨的白酒比僅在蒸餾或發酵時加入的酯類物質含量更高，當發酵和蒸餾的比例為3∶2時，其總酯相對含量最高，種類也最多。

醇類化合物豐富了酒的風味層次[27-28]。在不加南果梨發酵的樣品中不含異丙醇、丙二醇和4-甲基-4-辛醇；在其他樣品中，它們均先隨發酵時加入南果梨含量的增加而增大，后保持穩定。僅在樣品1和樣品3中檢測出了（R）-1,2-丙二醇和2-庚醇。酸類和醇類都是合成酯類的前體物質，同時醇類也可進一步氧化為醛類、酸類從而加速酯化反應進程[29]。10種樣品對比，當發酵和蒸餾時南果梨的添加比例為0∶0，2∶1和3∶2時，醇類物質的種類相對較多，分別有11種、12種和12種；3～10號樣品中異戊醇的相對含量顯著高于其他醇類化合物。

酸類化合物是重要的呈味物質，它能夠阻礙酯類物質水解，穩定香氣，協調口感[30]。10個樣品共檢測出兩種酸類物質，分別是蘋果酸和乙酸，蘋果酸僅在樣品1中被檢測出，其相對含量為0.07%。所有樣品中均檢測出了乙酸，樣品3中其相對含量最高。

醛類物質的香氣比較強烈，對酒的香氣可起到平衡協調的作用[31-33]，但醛類含量過高會使酒體呈現辛辣感，從而對酒品質產生影響[34]。本試驗中共檢測出三種醛類化合物，分別是乙醛、庚醛和3-羥基丁醛。樣品1中乙醛的相對含量最低，其他樣品中無顯著差異。樣品1和樣品2中沒有檢測出庚醛，說明它是在蒸餾時加入南果梨這一階段產生的。僅在樣品3中沒有檢測出3-羥基丁醛，其相對含量隨發酵時加入南果梨比例的增加而升高。3-羥基-2-丁酮是檢測出來的唯一一種酮類化合物，其呈現令人愉悅的奶香味[35]。然而在樣品1和樣品3中沒有檢測出該物質，說明這是南果梨發酵階段所產生的。

由表2可知，酯類和醇類是該南果梨小米果糧酒中主要的呈香物質；其中乙酸乙酯（菠蘿香、蘋果香）、丁酸乙酯（菠蘿香）、乳酸乙酯（果香）、己酸乙酯（果香、酒香）、正丁醇（乙醇香）、仲丁醇（烤堅果香）、異丁醇（苦）、異戊醇（指甲油香氣）、正丙醇（青草香）在10個樣品中都含有且相對含量均較高，是南果梨小米果糧酒的主要香氣成分。對該9種成分進行定量分析，混合標準溶液的色譜圖如圖1所示，10種成分分離良好，對應標準品依次為正丙醇、乙酸乙酯、異丁醇、正丁醇、異戊醇、仲丁醇、乙酸正丁酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯。

將10個樣品分別進行氣相色譜分析，以乙酸正丁酯為內標，通過對比計算得出正丙醇、乙酸乙酯、異丁醇、正丁醇、異戊醇、仲丁醇、乙酸正丁酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯的含量（表3），并通過嗅覺閾值計算OAV，結果見表4；10個樣品中總醇類和總酯類的含量比較見圖1。

表3 不同添加方式的南果梨小米果糧酒主要醇類和酯類物質含量比較Table 3 Comparison of main alcohols and esters content in Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

表4 不同添加方式的南果梨小米果糧酒主要酯類和醇類物質的OAV比較Table 4 Comparison of OAV of main esters and alcohols in Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

由表3可知，乙酸乙酯、異丁醇、異戊醇、仲丁醇、丁酸乙酯和乳酸乙酯在10個樣品中含量均較高。仲丁醇、丁酸乙酯和乳酸乙酯的含量在樣品9中均是最高的，乙酸乙酯在樣品10中含量最高。異丁醇在樣本7中含量最高，異戊醇在樣品6中含量最高。如表4所示，除正丙醇和正丁醇外，其他7種揮發性成分的OAV均＞1，是南果梨小米果糧酒的特征香氣成分。由于丁酸乙酯和己酸乙酯的閾值較低，計算所得丁酸乙酯的OAV均＞3 000，己酸乙酯的OAV均＞150，二者對南果梨小米果糧酒的整體香氣貢獻最大，使酒體果香和酒香突出。樣品9中正丙醇、仲丁醇、丁酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯的OAV均是最大的。

由圖1可知，在前三個樣品中醇類總量均高于酯類，其中樣品1的總醇量最多（164.23 mg/100 mL），總酯量最少，為78.55 mg/100 mL；樣品2的總酯量最多，為125.24 mg/100 mL，樣品1和樣品2，總酯量相差了46.69 mg/100 mL，說明僅發酵時添加南果梨有助于酯類的生成。樣品3的總酯量為117.61 mg/100 mL，也說明了僅蒸餾時加入南果梨也有助于酯類的生成，但不如僅發酵時添加南果梨產生的效果好。樣品4、樣品5、樣品6、樣品7、樣品8、樣品9和樣品10的酯類總量均高于前三個樣品，說明在發酵時添加南果梨的基礎上，蒸餾時再次加入南果梨汁更有助于酯類的生成。此外，發酵和蒸餾時南果梨的添加比例不同，酯類總量也具有顯著差異。樣品9中的酯類總量最大，為226.33 mg/100 mL，比樣品1高147.78 mg/100 mL，其次其含量從高到低依次為樣品6、樣品10、樣品7、樣品8、樣品5、樣品4、樣品2、樣品3和樣品1。

圖1 不同添加方式的南果梨小米果糧酒酯類總量和醇類總量比較Fig.1 Comparison of total esters and alcohols contents in Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

2.2 產酒率分析

以酒精度52%vol為標準，分別計算10個樣品的產酒率，如圖2所示，產酒率最高的是樣品2，為42.57%，最低的是樣品3，為37.39%；產酒率＞40%的分別是樣品2（42.51%）、樣品5（40.80）、樣品6（41.26%）、樣品8（41.66%）、樣品9（42.28%）和樣品10（42.05%）。發酵過程中添加適量的南果梨有助于提高產酒率，然而僅在蒸餾時加入南果梨的南果梨小米果糧酒產酒率反而低于純小米白酒。

圖2 不同添加方式的南果梨小米果糧酒產酒率比較Fig.2 Comparison of liquor yield of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

2.3 理化指標結果分析

由表5可知，南果梨小米果糧酒中總酸、總酯和雜醇油的含量均符合總酸≥25 mg/100 mL、總酯≥40 mg/100 mL和雜醇油≤200 mg/100 mL的GB/T 20821—2007《液態法白灑》標準。

表5 不同添加方式的南果梨小米果糧酒理化指標比較Table 5 Comparison of physical and chemical indicators of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

2.4 感官評價結果

10名品評人員對10個不同處理的樣品感官評價的平均得分見圖3。由圖3可知，10個樣品的得分均在等級好及好以上水平。對照樣品1（純小米白酒）的感官評分最低，樣品9（蒸餾時加入小米質量33.3%的果汁）的感官評分最高。

圖3 不同添加方式的南果梨小米果糧酒感官評分Fig.3 Sensory scores of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

3 討論

復合發酵可使多種發酵原料起到互補作用，是提升酒體香氣品質的一種重要手段，南果梨香氣濃郁，如張博等[35]從其果實中共測定了18種揮發性成分，主要為乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸己酯等多種酯類，其中己酸乙酯含量最高。由于南果梨香氣濃郁，因此可將其與糧食混合發酵來提升酒體香氣，如孫福偉[36]以大米和南果梨為原料，采用固態發酵的方式研發的白酒果香和米香混合協調、營養豐富。

蒸餾工藝不是簡單的對酒精和香氣的提純，蒸餾過程中產生的香氣成分會一同進入到酒體中，部分能夠結合生成新物質，部分分解成為新成分，從而增加了酒體香氣的復雜性[37-38]。

與純小米白酒相比，發酵過程中添加適量的南果梨以及發酵與蒸餾時均加入南果梨皆有助于提高產酒率，其中僅在發酵時添加南果梨的南果梨小米果糧酒產酒率最高，為42.57%，發酵時添加小米質量50%的南果梨果漿，蒸餾時添加小米質量33.3%的南果梨果汁時也可以得到42.26%的產酒率，整體上呈現隨發酵時南果梨添加比例的增大而升高的趨勢，這是因為水果本身含有豐富的糖分，經酵母發酵成為酒精[39]，因此提高了產酒率。然而僅在蒸餾時加入南果梨的南果梨小米果糧酒的產酒率最低（37.39%），或許是由于蒸餾過程中南果梨汁的過量加入，使酒醅變得粘稠，不利于酒精和揮發性物質的蒸出，從而降低了其產酒率和香氣品質。

4 結論

本研究以芳香味濃的南果梨和小米為原料，結合液態發酵技術進行復合發酵制備了一種新型南果梨小米果糧酒，研究結果顯示，在純小米白酒中檢測到的香氣成分種類最少（19種），與添加南果梨的南果梨小米果糧酒相比，其不具有碳酸二甲酯、庚醛、3-羥基-2-丁酮、異丙醇、丙二醇、丁二酸二乙酯、4-甲基-4辛醇，而南果梨小米果糧酒的果香和酒香濃郁，OAV＞1的揮發性成分有7種，其中丁酸乙酯（OAV＞3 000）和己酸乙酯（OAV＞150）是南果梨小米果糧酒呈香的主體成分；該酒不僅既有南果梨的香氣又具有小米的發酵香氣，南果梨的加入也為整體的發酵過程提供了一定的酸性環境，有利于酯類的生成，從而克服了液態發酵香氣單一的缺點。

當發酵添加小米質量50%的南果梨果漿，蒸餾添加小米質量33.3%的南果梨果汁時，酒體香氣品質最好，正丙醇、仲丁醇、丁酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯的OAV均最高，產酒率最高，為42.28%；酯類總量最高，為226.33 mg/100 mL；同時感官評分也最高，為93分。

綜上，本研究結論為制備的南果梨小米果糧酒香氣濃郁，蒸餾時南果梨的再次加入進一步起到增香作用；發酵時南果梨的加入提高了產酒率，蒸餾時隨添加南果梨比例的增大產酒率降低。然而對于蒸餾時加果增香的作用機理及蒸餾時隨加果比例的增大產酒率降低的機制還有待進一步探討。