發酵型果酒降酸工藝及其對風味影響的研究進展

董冰冰，田 方，劉 靜，蔡路昀

（1.浙江大學寧波科創中心，生物系統工程與食品科學學院，浙江寧波 315100；2.浙江海洋大學食品科學與藥學學院，浙江省海產品健康危害因素關鍵技術研究重點實驗室，浙江舟山 316022）

果酒是指以新鮮水果為原料，經破碎或壓榨取汁，通過全部或部分發酵釀制而成的低度發酵酒，酒精含量一般在7%vol～18%vol，其釀造工藝流程大多包括水果清洗、破碎打漿、發酵、降酸、澄清、陳釀、裝罐等步驟（如圖1 所示）[1]。果酒風味獨特，舒爽適口，且常具有獨特的水果香氣及滋味，因而備受消費者歡迎。果酒中風味成分的形成過程極為復雜，最終呈現的風味由不同果酒的香氣物質經動態變化、累積反應而成。風味不僅是衡量果酒品質的關鍵指標，也是影響消費者購買意向的重要屬性。在發酵過程中，原料的多樣性和釀造工藝的復雜性往往會對果酒香氣成分的形成和保留造成較大的影響，其中釀造工藝尤其與果酒風味品質的形成密切相關[2]。

圖1 果酒釀造工藝流程圖Fig.1 Brewing technology flow chart of fermented alcohol beverage

有機酸為果酒總酸的主體，具有一定的呈香、呈味作用，并能與其他呈味化合物共同賦予果酒特有的芳香，其含量和種類是引起果酒風味改變的重要因素。在發酵前期，總酸含量呈上升趨勢，而發酵中后期又有所下降，因此對于整個發酵過程而言，總酸含量表現出相對穩定的狀態[3]。若有機酸含量過低會導致酒體過于平淡無味，過高則會對酒體造成口感粗糙、色澤暗淡、出現沉淀及難以入口等一系列不良影響，除此之外，不同種類的有機酸也會呈現出獨特明顯的氣味特征[4]。因此，在果酒釀造工藝中，降酸工藝尤為重要，其主要利用不同的方法來調節果酒中總酸含量以使其保持在最適合的范圍。

1 果酒中的有機酸及其對風味的影響

發酵型果酒以蘋果酒、葡萄酒、樹莓酒、山楂酒、藍莓酒及獼猴桃酒等為主，不同果酒中有機酸種類和含量有所不同，見表1。此外，不同果酒其主體酸的作用也不同，蘋果酒中蘋果酸的含量最高，賦予了蘋果酒濃厚清新的果味，若含量過高則導致果酒出現酸澀感[5-6]。在葡萄酒的釀造過程中，酒石酸的酸度和pH 主要起保持酒體中微生物穩定，維持酒體顏色和感官特性的作用[7]。在干紅葡萄酒中，豐富的酒石酸有利于色素和單寧的溶解，加速多糖的轉化和果膠的分解，并促進果酒的老熟和澄清，酒石酸的酸性比蘋果酸弱，較其它酸略強，含量過高則果酒呈現出生硬且尖銳的酸味[8-9]。由于樹莓酒、山楂酒及藍莓酒中檸檬酸含量較高，導致果酒酸澀味重，發酵過程中微生物生長困難，還會產生具有腐敗性的乙酸，使酒體口感不協調，甚至會危害人體健康[10-13]。獼猴桃酒中主要有機酸為奎寧酸、檸檬酸和蘋果酸，成熟期的獼猴桃中奎寧酸含量較多，在之后的果酒發酵中參與其它有機酸的生物合成[14]。除上述主體酸外，果酒中還有其它含量較少的有機酸，例如，琥珀酸具有特殊的酸味、咸味、苦味，一定量的琥珀酸能抵抗細菌性發酵的破壞作用，乳酸的酸味較淺且帶有一定的辣味，適量乳酸會使酒體更加穩定，不易變質，奎寧酸酸味較強，乙酸偏澀等[15-17]。因此，果酒中有機酸與香氣成分之間的相互作用對果酒風味品質的影響較大，當果酒中某些酸濃度過低時，果酒口味平淡，酸濃度過高時，則使果酒口感粗糙、酒味酸澀、酒體失衡且難以入口[11]。只有酸度適當時，果酒才會呈現出醇厚爽口的口感以及濃郁的水果香味[18-19]。

表1 不同果酒中有機酸成分和含量表（單位：g·L-1）Table 1 Organic acid concentration and composition of various fermented alcohol beverages (unit: g·L-1)

果酒中的有機酸是決定果酒酸度的主要因素，也是影響果酒風味的重要物質。果酒的風味主要由香氣和滋味組成。香氣的存在形式一般分為兩種，一種是游離態并具有揮發性的香氣物質，能被人的嗅覺直接捕捉到，對香氣有直接貢獻；另外一種以鍵合態形式存在，不具有揮發性，對香氣無直接的貢獻作用[21]。果酒原料、發酵工藝以及陳釀等均會對果酒中的游離態香氣物質（醇類、酯類、萜烯類、揮發性酚、芳香酮及酸類等）產生影響，糖苷鍵鍵合態香氣物質是由一個苷元通過糖苷鍵與糖基相連構成的，其中已鑒定出的苷元有直鏈醇類、揮發性萜類化合物等[22-24]。有機酸的降解是改善果酒風味品質的有效途徑，一方面是由于降酸工藝的不同會對果酒中游離態香氣物質造成直接影響，另一方面有機酸降解過程中可釋放具有揮發性的苷元，水解潛在的香氣前體物質，使其轉化為醇和一些副產物，如高級醇、酯、乳酸等重要的揮發性香氣成分，從而賦予酒體愉快的香味[25-27]。

綜上所述，果酒中因其主體酸種類和含量不同，導致口感和風味有所差異，現從有機酸在果酒中的主要功能和氣味特征進行比較分析，如表2 所示。

表2 果酒中有機酸的主要功能及其氣味特征Table 2 Principal function and odor features of organic acids in fermented alcohol beverages

2 果酒的降酸工藝對果酒風味的影響

目前果酒降酸工藝主要分為三大類：物理降酸法、化學降酸法和生物降酸法。

物理降酸法是指不引入其它成分的情況下降低果酒中有機酸含量的方法，對果酒品質沒有影響，降酸效果較為安全，但過程繁瑣，成本高，應用范圍受限[28]?；瘜W降酸法是指在降酸體系中加入某些化學試劑，使之與有機酸發生反應，以達到降酸的目的，該法效果快速明顯、成本低廉、操作簡便，但在加入降酸劑的同時也引入了新的物質，選用不當會造成果酒品質下降[29]。生物降酸法主要通過微生物發酵分解有機酸實現降酸，該法對果酒質量和穩定性的影響最小，并且可以增加果酒的風味，目前已成為果酒降酸研究領域的熱點[30]。

2.1 物理降酸法及其對果酒風味的影響

2.1.1 物理降酸法 物理降酸法一般包括冷凍降酸法、電滲析降酸法、陰離子交換樹脂降酸法、殼聚糖吸附降酸法等。冷凍降酸法是指利用冷凍設備對果酒進行低溫處理，從而降低果酒中酒石酸的含量[31]。在低溫0～2 ℃下，對葡萄酒進行降酸，經過冷凍濃縮、沉淀、過濾、浸漬等工藝處理后，果酒中總酸含量下降2.2 g/L[32]。電滲析降酸法利用電滲析分離，使離子在電場的影響下通過半滲透性陽離子和陰離子膜進行選擇性電遷移從而實現降酸[33]。將電滲析操作電壓控制在50 V，電流4 A，楊梅酒和堿液流速為500 L/h，進行循環降酸處理，結果顯示楊梅酒中有機酸含量大幅降低[34]。陰離子交換樹脂降酸法是指利用離子交換樹脂的離子與酸溶液中的酸根離子交換，從而達到降低酸度的方法，其工藝流程大體分為兩步，首先進行樹脂的預處理：將樹脂經過處理后用離子水洗至中性，得到OH-陰離子型交換樹脂，再進行離子交換降酸，使果酒以一定的流速通過層析柱，就可完成對果酒的降酸[35-36]。殼聚糖吸附降酸法是利用有機酸中的羧基與氨基發生作用，從而達到降酸效果[37]。在果酒中加入殼聚糖，用恒溫磁力攪拌器攪拌均勻后監測pH 的變化，當pH 不再變化時即達到吸附平衡，過濾后檢測到山楂酒中總酸下降約0.15%[38]。

由表3 可知，冷凍降酸法安全性很高，但只能降低酒石酸的含量，且過程極為繁雜，降酸成本較高；電滲析降酸法降酸處理速度快，適用于各種有機酸，但使用該法時應對原料進行預處理及選取穩定性更高的電滲析膜，以避免降酸過程中出現膜污染等問題；陰離子交換樹脂降酸法和殼聚糖吸附降酸法經濟實惠，操作簡單，降酸效果顯著，但在降低有機酸含量的同時會吸附果酒中的色素，對果酒的感官品質造成不利的影響。

表3 適用于果酒降酸的物理降酸法Table 3 Methods for physically lowering organic acids in fermented alcohol beverages

2.1.2 對果酒風味的影響 采用冷凍降酸法降低葡萄酒中酒石酸濃度的同時，果酒中大多數香氣成分（酯類、去甲異戊二烯、萜類和糠醛等）的濃度增加[44]。通過電滲析降酸法對楊梅酒進行降酸后，楊梅酒中帶有刺激性酸味和澀味的檸檬酸和乙酸顯著減少[34]。運用樹脂降酸法對樹莓酒降酸后，酒體澄清透明，原酒的酸澀味顯著降低，果香味突出[29]。利用陰離子交換樹脂對獼猴桃酒降酸后發現，果酒的澀味減弱，且感官評價得分高于初始獼猴桃酒，表明陰離子交換樹脂降酸法可以改善獼猴桃酒的風味[42]。隨著殼聚糖添加量的增加，果酒的降酸效果更加顯著，但過量的殼聚糖會造成果酒中的澀味加重，因此適量的有機酸能平衡酒中的苦味與澀味，使酒體醇厚爽口[37]。經物理降酸法降酸后的果酒，總酸含量明顯下降，果酒中揮發性成分濃度增加，滋味協調，但香氣成分較為單一。

RPL中用到的ICMPv6消息主要有DIO(DODAG Information Object)、DAO(Destination Advertisement Object)、DIS(DODAG Information Solicitation)及DAO-ACK(Destination Advertisement Object Acknowledgement)等。表1簡單介紹了這幾類ICMPv6消息。

2.2 化學降酸法及其對果酒風味的影響

2.2.1 化學降酸法 化學降酸法是指在降酸體系中加入某些化學試劑，使之與有機酸發生反應，以達到降酸的目的[45]。化學降酸法分為單鹽法和復鹽法。常用的化學降酸劑有CaCO3、K2CO3、Na2CO3、NaHCO3、KHCO3、C4H4K2O6等[46]。化學降酸法易于操作，反應迅速，但降酸劑的加入會引入大量影響感官品質又不易去除的金屬離子，例如Ca2+能使果酒失去光澤、產生渾濁等現象，同時埋下了食品安全問題的隱患[28]。使用CaCO3降酸劑降低果酒中總酸的含量，但同時會在降酸的過程中產生大量CO2，帶走果酒中部分香氣成分，使果酒香氣受損[45]。針對不同種類的果酒需要選擇不同的降酸劑，降酸劑的添加量也需要進一步優化，表4 對常見幾種果酒的降酸劑種類、初始糖度、添加量的范圍及最大降幅率進行了簡單的梳理。

2.2.2 對果酒風味的影響 研究表明使用不同的化學降酸劑對果酒風味產生不同的影響，CaCO3降酸效果明顯，但會減弱果酒的果香和酒香，添加量過多還會帶入濃厚的石灰味，后味苦澀，且CaCO3可以與果酒中的酒石酸發生反應生成沉淀，從而影響降酸后果酒的穩定性；K2CO3降酸效果較明顯，但破壞了果酒原有的果香味，添加量過多會使酒味發苦，可少量加入或與其他降酸劑搭配使用；Na2CO3降酸效果溫和，果酒香氣濃郁、無其他不良氣味；NaHCO3降酸效果不明顯，果酒香氣較濃，入口微澀；KHCO3降酸效果較為和緩，但會引入苦味，果香變淡、入口稍澀；C4H4K2O6降酸效果不佳，對果酒香味影響不大，需要與其他降酸劑復合使用，且添加量過多會使果酒的澀味增加[28,37,51-54]?；瘜W降酸法在降低有機酸的同時會減弱果酒中刺激性酸味，突出果酒本身的果香和花香，但由于降酸劑的加入會給果酒帶來異味，甚至造成果酒中香氣成分的損失，用量不當不僅會導致酒體失衡，不利于果酒的發酵，帶來不愉快的口感，還會嚴重影響果酒的感官品質，所以降酸劑種類的選擇及其添加量為化學降酸法中的關鍵環節[28]。

2.3 生物降酸法及其對果酒風味的影響

2.3.1 生物降酸法 生物降酸法主要通過微生物發酵分解有機酸來達到降酸的目的，該方法對果酒質量和穩定性的影響最小，還可以調節酒體的香氣和口感，提升果酒香氣的復雜性，是果酒降酸研究領域的熱點[55]。目前生物降酸法主要采用蘋果酸-乳酸發酵（Malo-lactic fermentation，MLF）和蘋果酸-乙醇發酵（Malo-alcohol fermentation，MAF）兩種途徑降低果酒中的有機酸含量[30]。

MLF 屬于乳酸菌降酸途徑，乳酸菌可以將含有三個羧基的蘋果酸轉化為只含有一個羧基的乳酸，從而降低總酸含量，并在酒精發酵后進行[56]。當果酒中的蘋果酸含量較高時，物理和化學降酸法對蘋果酸的降酸作用不明顯，這兩種降酸方法會導致果酒中的風味物質損失嚴重[57]。MLF 降酸法可顯著降低果酒中蘋果酸的濃度和總酸度，對果酒的風味和品質有積極的影響[30]。葡萄酒中的MLF 一般可自發進行，將蘋果酸轉化為乳酸和二氧化碳，從而降低葡萄酒的酸度[58]。對沙棘酒進行MLF 發酵降酸后，沙棘酒的總酸由原來的15.4 g/L 降為8.9 g/L，此時沙棘酒的酸澀味消失，口感得到改善[59]。同樣對水蜜桃酒進行MLF 發酵降酸后，果酒中蘋果酸含量減少82%，有效改善了果酒的口感與品質[60]。

MAF 屬于酵母菌降酸途徑，利用酵母菌（釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、非釀酒酵母（Nonsaccharomyces cerevisiae））將蘋果酸分解為乙醇和CO2，從而降低果酒的酸度[61]。釀酒酵母FM-S-115菌株具有良好的降解L-蘋果酸的功能，經該菌株降酸后的葡萄酒總酸下降幅度為38.11%[62]。利用粟酒裂殖酵母的純培養物進行酵母菌降酸，結果表明葡萄酒中的蘋果酸全部降解，總酸含量顯著降低，效果最好[63]。畢赤酵母JT-1-3 對檸檬酸降解能力較強，具有良好的絮凝性能，在對藍莓酒進行JT-1-3 酵母發酵降酸后，結果表明藍莓酒中的檸檬酸含量下降43.35%，同時果酒中的蘋果酸和酒石酸也顯著下降[64]。研究表明比起單一菌株發酵降酸，復合菌株處理表現出較強的降酸能力，如畢赤酵母JT-1-3 與商業釀酒酵母菌RV002 聯用對檸檬酸表現出較高的降解能力和強耐受力，利用該復合酵母發酵降酸后，獼猴桃酒中的檸檬酸、蘋果酸和酒石酸含量均顯著下降[65]。此外，利用戴爾有孢圓酵母與釀酒酵母混合發酵進行降酸，結果發現葡萄酒中乙酸的含量明顯降低[66]。

生物降酸法的安全性高，對果酒中主體酸的降酸能力較強，在發酵過程中選取適宜的發酵菌株對果酒最終呈現的風味有良好的促進作用，釀酒酵母和非釀酒酵母的共培養發酵是一種可行的果酒降酸方法。但該法需要克服發酵周期長、過程不易掌控、對周圍環境要求極高等問題[55]。

2.3.2 對果酒風味的影響 MLF 發酵增香機制有兩方面，一是乳酸菌帶有催化作用的酶，能夠水解果酒中鍵合態芳香物質從而增加香氣成分，二是乳酸菌通過自身新陳代謝來影響香氣化合物的轉化[67]。在MLF 發酵降酸后，前體化合物釋放出揮發性硫醇，甲硫氨酸代謝、糖苷酶水解及酯酶活性增強，最終達到果酒增香的目的[68-69]。MLF 降酸使刺梨酒中蘋果酸含量顯著降低，乳酸含量升高，同時乳酸菌發酵降酸后的刺梨酒中可以檢測出更多的揮發性物質，使刺梨酒的乳香和果香濃郁協調、果酒酸澀度降低[70]。同樣采用MLF 法對葡萄酒進行降酸后，取代酯濃度的增加使果酒中果香味更加突出[71]。目前應用在MLF法的乳酸菌主要有酒球菌株（Oenococcus）和乳桿菌株（Lactobacillus）兩大類。酒球菌株GF-2 具有良好的MLF 發酵性能和高葡萄糖苷酶活性，在對梨-獼猴桃酒進行發酵降酸后，果酒中的蘋果酸含量降低了98.3%，促進了芳香族酯、高級醇和萜類化合物的積累[72]。利用酒球菌株SD-2a 對獼猴桃酒進行發酵降酸，在總酸度降低的同時，一些高級醇和相對含量較低的菇類及雜環類化合物增加，有效減少果酒的酸澀和粗糙感，使酒體柔和、協調[51]。采用植物乳桿菌株520 對蘋果酒進行MLF 降酸，蘋果酒中酯類物質的相對含量顯著增加[37]。乳桿菌株Q19 進行MLF 發酵在降低葡萄酒中總酸含量的同時，也對葡萄酒香氣進行了修飾，經其降酸后的葡萄酒中產生了更為豐富的酯類物質、酸類物質和萜烯類物質，使葡萄酒香氣成分更加復雜，口感更好[73]?？傮w而言，經過MLF降酸處理的果酒香氣成分增加、滋味協調，可接受性較高。

MAF 降酸是酵母菌將有機酸轉化為酒精和CO2的過程，同時在高級醇、酯類、萜烯類、硫醇類前體物質向風味活性分子的轉變中起著重要作用，這些都是對果酒香氣有積極作用的副產物[74]。因此采用生物降酸法時，降酸酵母菌株的種類對果酒風味物質的生成至關重要。目前，能夠降解有機酸的酵母菌株包含多個屬種，除釀酒酵母外，常見的非釀酒酵母有粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe，S.pombe）、陸生伊薩酵母（Issatchenkia terricola）、以及畢赤酵母（Pichia）等[75]。非釀酒酵母在發酵前期大量繁殖，通過分泌β-葡萄糖苷酶、酯酶釋放出果酒中游離態的香氣物質，增加萜烯類、硫醇類以及苯基醇、乙酸苯乙酯等醇酯類物質的含量，促進葡萄酒中花香、果香的表達，有助于果酒風味多樣性的形成[66]。利用釀酒酵母Y-12 對黃桃酒進行發酵降酸后，黃桃酒中酯類物質、酸類物質和高級醇物質增多，使得黃桃酒的果香與酒香濃厚純正[76]。采用LAU 酵母對青梅酒發酵降酸后，青梅酒中的氮氧化合物、無機硫化物、醇類、醛酮類和芳香成分苯類含量增加[77]。在MAF 發酵降酸的同時，東方伊薩屬酵母菌株GS1-1的參與有效改善了獼猴桃酒的酸澀味，提升了果酒的柑橘味、熱帶水果味和花香特征[78]。

采用混合酵母培養物對葡萄酒進行MAF 降酸，發酵動力學和分析曲線結果表明，該法有助于降低果酒中的揮發性酸和乙酸含量，并獲得果酒良好的芳香曲線[71]。將粟酒裂殖酵母1817 與菌株Y1703 進行順序發酵降酸，發酵后野櫻莓酒的刺激性酸味降低，果酒口感更柔和，整體品質更高[79]。以青梅為對象，研究釀酒酵母和戴爾有孢圓酵母2 種酵母共培養發酵，青梅酒的萜烯類比例略增，其花香和果香更濃郁，2 種酵母對果酒風味的貢獻相似，主要表現為提高己酸乙酯、苯甲酸甲酯、乙酸異戊酯、異戊醇、橙花叔醇、法尼醇、癸醛等的含量[80]。利用戴爾有孢圓酵母R12 與釀酒酵母NX11424 按20:1 比例共培養接種發酵，可顯著提高葡萄酒中萜烯類和降異戊二烯類等品種香氣物質含量，和乙酸異戊酯、丁酸乙酯及苯乙醇等發酵香氣物質含量[81]。所以，通過MAF 多階段發酵，即控制接種順序及酵母菌株之間的代謝相互作用，不僅有效降低果酒的有機酸含量，還能促使果酒中香氣前體物質的轉換，使芳香特征更為明顯。

綜上所述，采用生物發酵降酸的過程中會產生不同的代謝產物影響果酒的香氣成分和風味，進而影響果酒品質，現從發酵菌株種類、降酸工藝參數、降幅以及發酵降酸后所增加的關鍵呈香物質方面進行比較分析，如表5 所示。

表5 生物降酸工藝及對果酒風味的影響Table 5 Biological technology of acid degradation and its effect on the flavor of fermented alcohol beverage

3 總結與展望

果酒的風味品質與降酸工藝密切相關，對果酒中蘋果酸、檸檬酸、酒石酸等不同的主體有機酸采用針對性降酸工藝，可以在降低果酒總酸含量的同時使果酒的香氣更為均衡，感官品質更優。果酒的不同降酸方法對有機酸的降解程度存在差異。物理和化學降酸法均有較好的降酸效果，但不能作用于所有的有機酸，二者降解果酒中主體有機酸的種類也不盡相同，兩種方法均存在明顯的局限性，且在降酸過程中會不可避免地造成果酒的風味品質出現一定的損失。生物降酸法對果酒有很好的降酸效果，MLF 降酸法最適用于蘋果酸，而MAF 降酸途徑通過選取合適的降酸酵母進行果酒降酸，可以對其他有機酸進行有效的降解。

不同的降酸工藝還會對果酒風味造成不同程度的影響。物理降酸可降低果酒中的酸味澀味，能夠使果酒本身的香氣物質揮發出來。采用化學降酸法處理時，不同種類、含量、組合的降酸劑都會給果酒風味品質帶來不同的影響，不同降酸劑還會跟果酒中的物質發生一定程度的反應，降酸劑含量過低會導致果酒中的酸味去除不明顯甚至會造成香氣的損失，含量過高會給果酒增加不良氣味。采用生物降酸法處理時，選擇高效降酸酵母菌株、最適酵母接種量、控制接種順序不僅可以更好地保留果酒本身的香味成分，提高香氣物質含量，降低果酒的酸澀味，還能促進酒體中香氣前體物質的釋放，從而增強和豐富果酒的風味復雜性。

生物降酸法因其具有綠色安全高效的優勢，可考慮聚焦于果酒的生物降酸及相關研究，MLF 降酸法及MAF 降酸法均能促進果酒中游離態香氣物質的生成，對果酒風味產生積極影響。不同接種方式對果酒中主要發酵菌株及風味成分與感官有較大影響，采用兩種酵母進行混菌發酵有利于增加酒體風味的復雜性，提高果酒的品質。對于非釀酒酵母的選用而言，首先應評估其生化特性及其與釀酒酵母混合發酵特性，篩選出具有良好發酵潛力的混菌組合，其次通過優化降酸工藝參數，使混菌發酵降酸能夠進一步促進果酒風味物質的生成。在適宜的條件下，應擴大篩選目標，進而尋找安全性更高、性能更好的混菌組合。在今后的研究中還應進一步對釀酒酵母和非釀酒酵母在分子層面的相互作用機制進行探究和驗證，更為深入地解釋生物降酸法中酵母在果酒中的降酸和增香釀造機制，以便更加快速便捷地篩選出優良降酸菌株，進而提升果酒感官品質，豐富香氣成分，加強酒體穩定性，為完善果酒風味物質的釀造工藝提供更有力的理論支持。