柿子果酒發酵工藝優化及其香氣成分的GC-MS分析

李丹青，馬愷陽，胡新中，成超超

(1.商洛學院，陜西商洛 726000; 2.陜西師范大學 食品工程與營養科學學院，西安 710119)

中國柿子品種很多，總產量每年超過170萬t[1]。柿子含有豐富的營養成分，功能性成分含量也很高[2-3]，長期食用具有很好的食療和保健功效。隨著人們健康意識的增強，食用鮮柿及柿子加工產品的需求增加，柿子的深加工成為近幾年食品研發的熱點[4-7]。柿子含糖量高，用柿子釀酒是柿子精深加工的重要途徑[8-9]，在柿子酒發酵工藝及成分的分析研究方面，文獻報道較多，涉及酵母菌選擇[10]、工藝優化[11]及酒的澄清[12]等諸多方面。由于柿子在儲藏或運輸過程中容易軟化，作為食品原料，不能長期存放，加之鞣質含量高，柿子酒產品質量不夠穩定，褐變問題沒有從根本上得到解決，嚴重影響柿子在釀酒方面的開發利用。本研究通過對柿子脫澀處理[13]，確定柿子果酒發酵的最佳工藝參數，通過通氣陳釀技術，對鞣質成分進行充分的氧化、絮凝沉淀，解決成品柿子酒的褐變問題，并對成品柿子酒通過氣相色譜質譜分析[14-15](GC-MS)，鑒定出柿子果酒的香氣成分。研究結論對柿子果酒的發酵研究，具有一定的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材 料 新鮮尖柿果(購于商洛市場)、白砂糖(食品級)、果膠酶(麥克林30 000 u/g)、檸檬酸(食品級)、安琪葡萄酒酵母。

1.1.2 主要儀器 QP2020型氣相色譜質譜聯用儀(成都島津儀器設備有限公司)；HHS型生化培養箱(上海博訊實業有限公司)；WYT-4型手持糖度計(上海精密儀器儀表有限公司)；ESPA硅藻土過濾器(西安創恒環境科技有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 工藝流程 柿子清洗→脫澀→除柄破 碎→加果膠酶酶解→成分調整→發酵→粗濾→通氣陳釀→精濾、滅菌→成品

1.2.2 操作要點 選成熟新鮮尖柿子，置于 0.05%高錳酸鉀溶液中浸泡消毒5 min，然后用清水沖洗、瀝干水分后浸泡在1 g/kg乙烯利溶液中5 min取出，于室溫下放置5 d，柿果即可脫澀并軟化[16]；脫澀后的柿果，除去果柄，加入柿果質量20%的純水，破碎打漿后，加入柿果漿汁質量 0.05%的果膠酶充分攪拌均勻，保溫40 ℃ 處理1.5 h；用適量檸檬酸調整柿子果漿pH約 4.0，添加蔗糖調整初始含糖量；將柿子果漿裝入8 L發酵罐中，加入安琪葡萄酒果酒酵母在恒溫下密封發酵約15 d；發酵結束后，用兩層紗布低溫過濾，濾液在15 ℃ 以下靜置貯存約45 d完成陳釀；期間，每10 d通氣1次，每次10 min，使鞣質充分氧化、絮凝沉淀；陳釀結束后，硅藻土過濾器過濾，120 ℃ 滅菌30 min，冷卻、無菌灌裝即為成品。

1.2.3 柿子果酒發酵單因素試驗 取柿子果漿5 000 g 4份，分別設置蔗糖添加量為5%、10%、15%、20%、25%，安琪葡萄酒酵母添加量為0.3 g/kg、0.6 g/kg、0.9 g/kg、1.2 g/kg、1.5 g/kg，發酵溫度為20 ℃、23 ℃、26 ℃、29 ℃、32 ℃，發酵時間為8 d、10 d、12 d、14 d、16 d 5個水平，按“1.2.2”的操作要點，進行20組試驗，對成品進行感官評定，確定柿子果酒發酵適宜的單因素水平。

1.2.4 柿子果酒發酵正交試驗 通過單因素試驗，對蔗糖添加量、酵母添加量、發酵溫度、發酵時間進行4因素3水平正交試驗，確定柿子果酒發酵的最佳工藝參數。

1.2.5 柿子果酒感官評價 選取5名具有果酒品鑒經驗的食品專業教師和10名學生組成品評小組，分別從外觀、香氣、滋味及典型性方面進行感官評分[17-19]，感官評定標準如表1所示。

表1 感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standard

1.2.6 柿子果酒香氣成分的GC-MS分析 采用島津QP 2020氣相色譜質譜聯用儀，參照劉曉艷等[20]、凌育趙等[21]的方法進行檢測，利用隨機NIST(National Institute of Standards and Technology)譜庫進行各成分譜庫檢索，分析各成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 蔗糖添加量對柿子果酒感官品質的影響 如圖1所示，柿子果酒的酒精度主要是由糖類經過酵母菌發酵而生成，蔗糖添加量影響柿子果酒的酒精度，從而影響其感官品質。隨著蔗糖添加量的增加，感官評分先增加后減小，當蔗糖添加量為20% 時，柿子果酒綜合感官評分最高。蔗糖添加量高于20% 時，酵母菌生長繁殖受到抑制，成品果酒酒度偏低，風味不良。

圖1 不同蔗糖添加量下柿子果酒的感官評分Fig.1 Sensory quality of persimmon fruit wine under sucrose addition ratio

2.1.2 酵母添加量對柿子果酒感官品質的影響 如圖2所示，酵母添加量為0.6 g/kg時，柿子果酒的感官評分最高。酵母添加量增加會使發酵時間縮短，發酵溫度容易偏高，不易控制，導致產酸量增大，影響果酒的滋味；如果酵母添加量小，雜菌容易滋生繁殖，使發酵產生不良氣味，果香也不夠濃郁，最終影響果酒的感官評分。

圖2 不同酵母添加量下柿子果酒的感官評分Fig.2 Sensory quality of persimmon fruit wine under different yeast addition ratio

2.1.3 發酵溫度對柿子果酒感官品質的影響 如圖3所示，當發酵溫度在26 ℃ 時，柿子果酒呈柿黃色，口感柔順，感官評分最高。在23 ℃ 以下時，低溫會抑制釀酒酵母的生長繁殖，發酵時間延長，雜菌容易滋生，影響產品風味；高于26 ℃ 時，果酒顏色加深，典型性稍有降低，因此，發酵溫度26 ℃ 較為合適。

圖3 不同發酵溫度下柿子果酒的感官評分Fig.3 Sensory quality of persimmon juice wine udner different fermentation temperature

2.1.4 發酵時間對柿子果酒感官品質的影響 如圖4所示，當發酵時間少于12 d，發酵不完全，成品酒度不足、酒味偏淡且香味不明顯，發酵14 d 時，酸味及其他雜味稍有增加，影響產品風味。根據試驗觀察，在發酵時間為14 d時感官評分最高。因此，發酵時間為14 d左右較為合適。

圖4 不同發酵時間下柿子果酒的感官評分Fig.4 Sensory quality of persimmon juice wine under different fermentation time

2.2 柿子果酒發酵工藝正交試驗結果與分析

根據單因素試驗的結論，通過 L9(34)正交試驗確定最優參數，結果見表2，方差分析見表3。

根據表2和表3，柿子果酒發酵最佳工藝組合為A2B3C3D3，即蔗糖添加量為20%，酵母的添加量為1.2 g/kg，發酵溫度29 ℃，發酵時間 16 d時，釀制出的柿子果酒品質最好。對柿子果酒感官品質的影響順序為A>B>D>C，在最佳參數條件下，進行驗證性試驗，感官分值為94分，RSD=2.35%，結果表明經優化后制備得到的柿子果酒成品質量優良，穩定性好，優化之后的工藝穩定可靠，可以保證成品果酒的品質。

表2 正交試驗結果Table 2 Results of the orthogonal test

表3 方差分析Table 3 Variance analysis

2.3 柿子果酒香氣成分的GC-MS分析

從柿子果酒香氣成分總離子流色譜圖共分離出129個峰，最終鑒定出58種香氣成分(表4)，其含量占柿子果酒總揮發性成分的72.38%。包括醇類化合物 21種(占51.82%)、酯類化合物15種(占14.11%)、酸類化合物8種(占 2.96%)、其他化合物14種(占3.49%)。柿子果酒香氣成分復雜多樣，以醇類化合物占比最高，其次是酯類化合物，酸類和酚類化合物占比較少，烷烴類和醛酮類占比最少。

表4 柿子果酒香氣成分GC-MS的分析結果Table 4 Analysis results of aroma components of persimmon fruit wine by GC-MS

(續表4 Continued table 4)

醇類化合物是柿子果酒香氣中最主要的成分，相對含量最高的醇類化合物是3-甲基-1-丁醇，具有蘋果白蘭地的香氣和辛辣味，其次是苯乙醇，苯乙醇香味柔和持久，具有新鮮水果的清香和玫瑰鮮花的芳香[22]，因柿子果酒中苯乙醇含量較高，相對含量占12.49%，且香味突出，苯乙醇的香氣特征是該柿子果酒的主要香氣特征；酯類化合物以乙酸乙酯為主，相對含量占11.21%，終產品中酯類化合物的含量決定于發酵條件，特別是發酵基質的含糖量[23]，乙酸乙酯是對果酒總體香氣貢獻最大的化合物，使得柿子果酒果香濃郁，花香明顯，具有類似于醚的香氣，也似含有菠蘿的果香[24]，因此，其對柿子果酒總體香氣產生較大的增進作用；酸類化合物主要有辛酸、2,2,3,3-四甲基丁二酸等，酸類化合物的存在，對調節柿子果酒清涼的感官品質、維持柿子果酒濃郁的酯香等方面具有重要作用。

3 討 論

3.1 柿子果酒的發酵

柿子酒的發酵，根據文獻有兩種發酵方式，固態法和液態法[10-11,17]，固態法是柿果漿汁直接發酵，而液態法是通過榨汁對汁液進行發酵，相比固態法，液態法由于有棄渣處理，會導致柿果營養成分損失，且前期還需要酶解工序，工藝復雜，而固態法發酵容積較大，雜菌容易滋生。本試驗采用固態法，通過增加安琪葡萄酒酵母添加量[12,17，25]，提高發酵溫度，使葡萄酒酵母達到量的優勢競爭。同時，通過增加蔗糖添加量，提高發酵介質滲透壓來抑制雜菌生長，實踐中取得了很好的效果。該工藝最終所釀柿子酒顏色橙黃色，香氣純正，具有柿果典型的風味。當然不同的發酵工藝，由于使用酵母的種類不同[26-27]，不同人群的飲酒嗜好不同，蔗糖的添加量以及發酵溫度與時間不同，要想獲得好的發酵效果，必須通過試驗確定，否則，有可能使發酵失敗。

3.2 柿子酒的褐變

柿子酒因鞣質含量高，在加工或儲存過程中，容易氧化褐變，使產品渾濁，對柿子酒感官品質造成不利影響。目前，防止渾濁褐變的方法主要有兩種：一是加入澄清劑，如殼聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、皂土等，使果膠、單寧、蛋白質等物質絮凝沉淀[10,17]；二是加入保護劑，如抗壞血酸、草酸等，抗壞血酸起還原劑作用，草酸能夠抑制氧化酶的活性[11]，從而達到產品護色的目的。澄清劑與保護劑的使用效果與濃度有關，澄清劑量小達不到澄清效果，量大則容易引起二次渾濁，保護劑量大則容易引起果酒風味變化，澄清劑與保護劑的使用都會增加產品成本，且操作難度較高。本試驗采用通氣陳釀工藝，使果膠、單寧、多酚類等易引起柿子果酒渾濁褐變的物質加速氧化褐變、絮凝沉淀，通過精濾操作，再結合使用少量保護劑，將會極大降低柿子果酒在后期儲存過程中渾濁褐變的風險，且操作簡單，也降低了產品成本。

3.3 柿子酒的香氣成分

香氣物質是構成果酒感官品質和典型性的重要物質基礎。不同的果酒，香氣物質的種類、相對含量不同[28,21,24]，相同的果酒由于原料品種不同，發酵工藝有差異，香氣物質也不盡相同[7,20]。本試驗所得柿子果酒香氣成分以醇類、酯類、酸類為主，醇類化合物中苯乙醇，酯類化合物中乙酸乙酯，酸類化合物中辛酸相對含量都較高，這與已有的報道相吻合[21,24]。所檢香氣成分中，3-甲基-1-丁醇相對含量最高為27.68%，該物質有蘋果白蘭地的香氣和辛辣味，其次為苯乙醇，相對含量為12.49%，再次為乙酸乙酯，相對含量為11.21%。由于柿子果酒香氣成分復雜，本試驗采用高糖、高溫、高酵母，密封發酵、低溫過濾、低溫陳釀，共檢出香氣成分58種，香氣物質豐富，酒香濃郁，一定程度說明發酵工藝的優化較為成功，但所檢大多數物質的香氣特征還不明確。因此，采用適當的技術，增加香氣物質的含量并確定香味特征是今后果酒研發的方向。

4 結 論

柿子果酒發酵工藝的最佳參數組合為：蔗糖添加量為20%，酵母添加量為1.2 g/kg，發酵時間為16 d，發酵溫度為29 ℃。適當增加蔗糖添加量和酵母使用量，提高發酵溫度，對提高柿子果酒品質有促進作用；通氣陳釀可提高柿子果酒外觀品質，成品柿子果酒外觀呈橙黃色，酒液透明無沉淀物，色澤穩定，光澤度好，果香濃郁，酒香與果香柔和協調，酸甜爽口，醇厚無異味。

柿子果酒共鑒定出58種香氣成分，其含量占柿子果酒總香氣成分的72.38%。包括醇類化合物 21種，占51.82%；酯類化合物15種，占 14.11%；酸類化合物8種，占2.96%；其他化合物14種(占3.49%)。此工藝下，成品柿子果酒香氣物質含量高，主要成分中的醇類和酯類化合物，與相對含量較少的酸類、酚類、醛酮類以及烷烴類共同形成柿子果酒復合的香氣成分。