不同發酵工藝對香水梨酒品質指標及香氣成分的影響

馬 爍，趙 華*

（天津科技大學 生物工程學院工業發酵微生物教育部重點實驗室 天津市工業微生物重點實驗室 天津市微生物代謝與發酵過程控制技術工程中心，天津 300457）

香水梨（Pyrus ussuriensisMaxim），又名軟兒梨、消梨、凍梨。主要產地分布于甘肅蘭州、青海以及寧夏等地[1]。香水梨樹形高大，枝條茂盛，適應性和抗逆性強，不怕嚴寒冷凍，久存不易腐爛，成熟時果實顏色是黃中帶綠，果味略酸，貯存至翌年解凍再食，口感明顯改善，口感更為甜美可口，食如甘蜜，且汁液增多，香氣濃郁，營養豐富，有潤肺止咳、清胃泄火等功效[2]。

香水梨酒風味是指對香氣和味道成分的總體印象。香氣通常與有氣味的揮發性化合物有關。酒的香味是指由于發酵、提升和陳釀而形成的更復雜的風味化合物[3]。從最廣泛的意義上講，除了芳香梨品種中的萜烯和草本品種中的烷氧基吡嗪外，感知到的味道是許多這些相互作用化合物的絕對數量和特定比例的結果，而不是歸因于單一的“影響”化合物。香水梨酒風味是根據不同化合物的來源進行分類的。這包括品種風味（源自香水梨的風味化合物）、偏好風味（在提取和調節過程中形成的化合物），發酵味（酒精和蘋果酸-乳酸發酵期間由酵母和細菌產生）和發酵后味（通過木材或瓶子中的酶或物理化學作用在老化過程中出現的化合物）[4-5]。隨著現代技術的發展，檢測梨酒中香氣物質的方法主要有氣相色譜-質譜聯用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）、氣相色譜-嗅聞（gas chromatography olfactometry，GC-O）以及電子鼻方法[6]。目前國內外大多對梨酒的釀造工藝以及抗氧化能力進行了深入研究。李麗梅等[7]對梨酒抗氧化能力進行了研究，而鮮通過不同發酵工藝對梨的香氣成分進行研究報道。本研究以香水梨鮮汁、熟汁和清汁為原料，通過不同發酵工藝釀造果酒，并對不同發酵工藝梨酒的總酸、還原糖、酒精度、總酚、褐變抑制率以及揮發性物質成分進行分析，以便更好地了解不同工藝對香水梨酒的整體影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無蟲害新鮮香水梨：寧夏回族自治區中衛市海原縣；白砂糖（食品級）：昆明家鄉堡電子商務有限公司；果膠酶（3 000 U/g）：濟南曼森商貿有限公司；釀酒活性干酵母（SY）：安琪酵母股份有限公司；福林酚：上海如吉生物科技有限公司；無水碳酸鈉：濟寧博誠化工有限公司；檸檬酸：日照金禾博源生化有限公司；抗壞血酸（純度≥99.7%）：天津福晨化學試劑有限公司；亞硫酸：天津市百世化工有限公司。試驗所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

UV-5100型紫外可見分光光度計：天津億諾科學儀器有限公司；QE-300型萬能粉碎機：浙江屹立工貿有限公司；C21-IH50E型電磁爐：浙江蘇泊爾股份有限公司；ME204型電子天平：梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；LB10T型手持測糖儀：上海蒲春計量有限公司；5975C/7890A氣相色譜-質譜聯用儀：美國安捷倫科技公司；PHS-3C型pH計：北京能克工程有限公司；SY-1-2型可調型恒溫水浴鍋：天津市歐諾儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 清汁、熟汁及鮮汁發酵梨酒的加工工藝流程及操作要點

香水梨挑選→清洗→去皮、去核→護色→榨汁→添加果膠酶→過濾→調pH值→添加白砂糖→接種酵母→發酵→過濾→殺菌→清汁梨酒

香水梨挑選→清洗→去皮、去核→護色→榨汁→添加果膠酶→煮沸后冷卻→調pH值→添加白砂糖→接種酵母→發酵→過濾→殺菌→熟汁梨酒

香水梨挑選→清洗→去皮、去核→護色→榨汁→添加果膠酶→調pH值→添加白砂糖→接種酵母→發酵→過濾→殺菌→鮮汁梨酒

操作要點：

將無蟲害的香水梨清洗干凈，去皮、去核。將梨削塊浸泡在5%的檸檬酸和2%的抗壞血酸護色液30 min；將梨塊放入榨汁機榨汁得到梨漿，并添加60 mg/L的亞硫酸。為改善梨酒香氣，提高梨酒澄清度，向香水梨汁中添加0.2%的果膠酶，充分攪拌后置于40 ℃條件下水浴2 h；清汁發酵工藝使用100目的濾布將鮮汁過濾。熟汁發酵梨酒需加熱煮沸，將酶解后的梨漿加熱至沸騰，并在沸騰狀況下維持10 min，再冷卻至常溫。向梨汁或梨漿中添加NaHCO3調節pH值至3.5左右，加蔗糖至20°Bx。按0.2%接種量稱取釀酒活性干酵母于37 ℃條件下水浴活化20 min，活化過程中添加少量梨汁，使釀酒酵母適應其環境。將活化好的酵母接入到預先準備的梨汁或梨漿中，在28 ℃條件下，發酵7 d左右直至糖度不再發生變化，結束發酵。將發酵結束的梨酒用120目濾布過濾得到澄清的梨酒。將發酵結束的梨酒進行巴氏殺菌（65 ℃、30 min）。

1.3.2 感官評價

香水梨酒感官評價依據GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[8]，邀請10名經過感官培訓人員對本試驗的香水梨酒的色澤、澄清度、典型性、香氣和滋味5個方面進行感官評定，滿分100分，香水梨酒感官評價標準見表1。

表1 香水梨酒感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of fragrant pear wine

1.3.3 基礎理化指標測定方法

酒樣的酒精度、總酸、還原糖的測定：采用國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[8]。

總酚測定[9]：采用福林酚法。在波長765 nm條件下測定樣品的吸光度值（A765nm），以沒食子酸含量（x）為橫坐標，吸光度值（y）為縱坐標，繪制標準曲線。按照標準曲線回歸方程y=0.010 7x+0.022 2（R2=0.999 1）計算樣品中總酚含量。

1.3.4 香水梨酒香氣成分的測定

香水梨酒香氣成分的測定采用GC-MS法。

香氣成分的提取：取8 mL發酵結束后的梨酒酒樣放入20mL頂空瓶中，加入2.0gNaCl和20μL質量濃度為20mg/mL的2-辛醇溶液作為內標，密封好后置于50 ℃水浴，將手動進樣器的萃取頭插入樣品瓶上部頂空中，推出萃取頭，不能碰到梨酒，頂空萃取40 min后，縮回萃取頭，并迅速插入氣相色譜儀器進樣，解吸10 min。

GC-MS條件：參照周繼亙等[10]的方法并略有修改。色譜條件：HP-INNOWAX色譜柱（30 mm×0.25 mm，0.25 μm），程序升溫50 ℃保留2 min，然后以5 ℃/min升至220 ℃保留5 min，進樣口溫度250 ℃，載氣為氦氣（He），流速1 mL/min，不分流進樣。質譜條件：電子電離（electronic ionization，EI）源，四級桿溫度230 ℃，離子溫度230 ℃，掃描范圍20～500 m/z。

定性與定量方法：由GC-MS 分析所得的樣品質譜圖經計算機在美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）、Wiley數據庫檢索比對及資料參考，進行定性分析。各成分的含量采用內標法進行半定量分析。各香氣成分含量計算公式如下：

式中：Xi為待測成分的質量濃度，μg/L；CS為內標2-辛醇的質量濃度，μg/L；AS為內標物的峰面積；Ai為待測物的峰面積。

1.3.5 褐變抑制率的測定

參考李鶴等[11]的方法，取適量香水梨酒，4 000 r/min離心20 min，用分光光度計于波長420 nm處測定吸光度值，以吸光度值反映褐變程度，吸光度值越大表明褐變程度越大。重復平行測定3次，取平均值，經過護色處理3種梨酒為實驗組，未經護色處理的三種梨酒為對照組，褐變抑制率計算公式如下：

式中：R為褐變率抑制率，%；Am為實驗組梨酒的吸光度值；A0為對照組梨酒的吸光度值。

1.3.6 數據處理

SPSS 20.0軟件進行數據分析，所有試驗重復平行測定3次，結果以“平均值±標準差”表示。采用Origin 8.0軟件進行數據處理及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同工藝對香水梨果酒理化指標的影響

分別采用清汁、熟汁及鮮汁發酵制備梨酒，不同工藝對香水梨果酒理化指標的影響結果見表2。由表2可知，3種不同的工藝釀造的香水梨酒測得總酸、還原糖、酒精度、總酚以及褐變抑制率有差異。清汁、鮮汁及熟汁發酵梨酒的總酸含量分別為8.82 g/L、8.25 g/L、6.87 g/L，其中熟汁發酵酒總酸含量最低。清汁、鮮汁及熟汁發酵梨酒的還原糖含量分別為9.75 g/100 mL、10.32 g/100 mL、10.53 g/100 mL，其中清汁發酵酒還原糖含量最低，經分析清汁發酵梨酒在發酵過程中糖分更容易得到釋放，因此糖發酵更為徹底，使得其酒精度更高，還原糖含量較低。清汁、鮮汁及熟汁發酵梨酒的總酚含量分別為4.63 g/L、5.67 g/L、6.41 g/L，其中熟汁發酵梨酒中總酚含量最高，這與張秀玲等[12]結論一致，原因可能是因為梨酒在高溫環境下其本身的酚類物質得到更好的釋放，而多酚氧化酶等酶類活性降低，從而使果肉中的酚類物質得到了保留。

表2 不同制作工藝對香水梨果酒理化指標的影響Table 2 Effect of different production process on physical and chemical indexes of fragrant pear wine

清汁、鮮汁及熟汁發酵梨酒的褐變抑制率分別為70.44%、67.49%、74.27%，其中熟汁發酵褐變抑制率最高，可能原因是在加熱過程中多酚氧化酶活性降低，從而使抑制效果最佳。從理化指標來綜合分析，清汁發酵的梨酒工藝更適合。

2.2 不同工藝對香水梨果酒的揮發性香氣成分影響

分別采用清汁、熟汁及鮮汁發酵制備梨酒，GC-MS分析不同工藝對香水梨果酒揮發性香氣成分，總離子流色譜圖見圖1，揮發性香氣成分測定結果見表3。

由圖1和表3可知，不同釀造工藝的梨酒樣品共檢出31種香氣成分，香水梨酒揮發性化合物主要分為酯類、醇類、酸類、醛類4種，其中清汁發酵梨酒、熟汁發酵梨酒、鮮汁發酵梨酒揮發性香氣成分分別共檢出21種、17種、23種。清汁發酵梨酒揮發性香氣成分中酯類占16.8%，醇類占75.3%，酸類占1.7%，醛類占1.29%，其他類占1.72%；熟汁發酵梨酒揮發性香氣成分中酯類占64.8%，醇類占31.6%，酸類占1%，醛類占1.86%，鮮汁發酵梨酒揮發性香氣成分中酯類占51.33%，醇類占43.5%，酸類占4.75%，醛類占1.82%。

表3 三種不同工藝香水梨果酒中的揮發性風味物質比較Table 3 Comparison of volatile flavor substances in fragrant pear wine with three different processes

圖1 不同發酵工藝香水梨酒揮發性香氣成分GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in fragrant pear wine with different fermentation process analysis by GC-MS

醇類物質是由酵母發酵或氨基酸轉化而來，是影響梨酒香氣最重要物質之一，具有新鮮面包香、清甜的玫瑰花香[13]。三種不同的發酵工藝檢測出醇類含量較高的為異戊醇和苯乙醇，為酒體增添了醇香和玫瑰香氣。苯乙醇是梨酒中重要的揮發性香氣成分和香氣前體物質，其天然存在于香水梨中，也可以利用酵母將天然存在的前體物質轉化成揮發性物質成分。苯乙醇是由酵母菌在發酵過程中通過轉化發酵液中的苯丙氨酸產生的，即苯丙酮途徑和艾氏途徑所產生[14-15]。香水梨酒中酯類揮發性物質含量最為豐富，賦予了梨酒怡人的酒香氣味[16]。在三種不同發酵工藝中檢測鮮汁發酵同比清汁發酵和鮮汁發酵酯類種類最為豐富，為10種，其中乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯以及異戊酯相對質量分數較高，很好的形成香水梨酒的典型風味。其分別代表較強的蘋果、梨、香蕉皮香；香蕉、梨香；菠蘿香、香蕉香；白蘭地酒香氣；椰子香、酒香；蘋果香、香蕉香[17-20]。香水梨果酒中酯類的主要是在酵母菌體內進行，生成的產物最終通過細胞膜進入酒體。從而使得酒體醇香濃郁[21]。通過氣質檢測清汁發酵香水梨酒中酸類有辛酸、庚酸和癸酸三種，含量分別為1.34 μg/L、1.72 μg/L、6.21 μg/L。熟汁發酵中檢測出酸類化合物只有辛酸，含量為0.89 μg/L。鮮汁發酵梨酒中檢測出辛酸和庚酸兩種，含量分別為2.86 μg/L、1.02 μg/L。酸主要是增加酒體后味，平衡口感，減少刺激味道，并有利于酯類物質生成[22-24]。醛類物質大多數能產生使人愉悅的香味[25]，但是該香水梨酒檢測出的醛類物質種類較少且含量低，清汁發酵檢測出的醛類有苯甲醛和辛醛兩種，含量分別為1.53 μg/L、3.10 μg/L。熟汁發酵和鮮汁發酵的梨酒只有苯甲醛一種，含量分別為1.48 μg/L、1.49 μg/L。從揮發性風味物質來看，鮮汁發酵制備梨酒化合物種類最豐富，優于其他兩種。

2.3 不同工藝對香水梨果酒的感官品質的影響

清汁發酵梨酒感官品評得分為83.7分，其呈淡黃色，澄清透明，具有悅人的梨果清香酒體協調。熟汁發酵梨酒感官品評得分為75.1分，該酒呈淡黃色，光澤度好，澄清透明，梨香和酒香平衡性較好。鮮汁發酵梨酒感官品評得分為81.0分，該酒呈暗黃色，澄清透明，香氣濃郁。從感官評價來看，清汁發酵梨酒表現最佳。

表4 三種不同工藝香水梨果酒感官評價結果Table 4 Results of sensory evaluation of fragrant pear wine withthree different processes

3 結論

本研究采用了3種不同工藝釀造香水梨酒，并比較了清汁發酵、熟汁發酵和鮮汁發酵梨酒的理化性質和香氣成分。通過實驗得出清汁發酵的香水梨酒酒精度數最高，為10.53%vol。三種不同釀造工藝的梨酒共檢出31種成分，主要有酯類、醇類、酸類和醛類。鮮汁發酵的香水梨酒共檢出23種香氣成分，其中酯類含量最豐富，占51.33%。清汁發酵梨酒中共檢出21種香氣成分，其中醇類相對含量最高，占75.3%。熟汁發酵梨酒中共檢出17種香氣成分，其中酯類物質相對含量最高，占64.8%。清汁、熟汁、鮮汁發酵梨酒感官評分分別為83.7分、75.1分、81.0分。清汁發酵梨酒呈淡黃色，澄清透明，具有悅人的梨果清香，酒體協調。熟汁發酵梨酒呈淡黃色，光澤度好，澄清透明，梨香和酒香平衡性較好。鮮汁發酵梨酒呈暗黃色，澄清透明，香氣濃郁。清汁發酵香水梨酒在總酸含量、酒精度、褐變抑制率、感官評分等方面優于其他兩種，揮發性風味物質較為豐富，因此，清汁發酵梨酒整體品質較佳。