不同酵母發(fā)酵對(duì)菠蘿蜜果酒香氣成分的影響

賀書(shū)珍+初眾+譚樂(lè)和

摘 要 以RV171、1245、1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒為試材，采用HS-SPME-GC/MS技術(shù)對(duì)香氣成分進(jìn)行測(cè)定分析，以揭示不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分組成差異。結(jié)果表明：不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要由醇類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、烯烴類(lèi)、呋喃類(lèi)等物質(zhì)組成，共鑒定出56種香氣成分。其中，1245酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、2-甲基丁酸、2-呋喃甲醇、3-甲硫基丙醇和二氫-2-甲基-3（2H）-噻吩酮相關(guān)；1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分與3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、（-）-檸檬烯、異丁醇和芳樟醇等相關(guān)；而RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸異戊酯和辛酸異戊酯相關(guān)。因此，不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒氣成分組成種類(lèi)相同，但香氣成分物質(zhì)組成及含量均存在一定差異。

關(guān)鍵詞 菠蘿蜜 ；香氣成分 ；發(fā)酵 ；果酒 ；頂空固相微萃取

中圖分類(lèi)號(hào) TS207.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.015

Effect of Different Yeast on Volatile Aroma Compounds

in Jackfruit Wines

HE Shuzhen1，2，3） CHU Zhong1，2，3） TAN Lehe1，2，3）

ZHANG Yanjun1，2，3） ZHU Kexue1，2，3） WU Gang1） XU Fei1，2，3）

（1 Research Institute of Spice and Beverage Crops， CATAS， Wanning， Hainan 571533；

2 National Center for Engineering and Technology Research of Important Tropical Crops，

Wanning， Hainan 571533；

3 Hainan Center for Engineering and Technology Research of Tropical Spice and

Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533）

Abstract Jackfruit wines fermented with yeast strains RV171， 1425 and 1557 were detected for analysis of their aroma compounds by using the headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC/MS）. The results showed that the aroma compositions were grouped as esters， alcohols， hydrocarbons， and aldehydes in the three jackfruit wines fermented with different yeast strains， and 56 volatile compounds were identified. The main compounds in the jackfruit wines fermented with the yeast strain 1245 were 3-methyl-1-butanol， 2，3-butanediol， 2-methyl butyric acid， 2-furanmethanol， 3-methylthiopropanol， and dihydro-2-methyl-3（2H）-thiophenone. The main compounds in the jackfruit wine fermented with the yeast strain 1557 were n-amyl isovalerate， amyl valerianate， 3-phenylpropyl acetate， （S）-（-）-limonene， 2-methyl-1-propanol， and linalool. The main compounds in the jackfruit wine fermented with the yeast strain RV171 were 1-（1-ethoxyethoxy） pentane， 2-methyl-1-butanol， 3-methyl-1-butanol， isopentyl octanoate. Jackfruit wines fermented with different yeast strains had the same aroma groups but different compositions and contents in the aroma groups.

Keywords jackfruit ； aroma compositions ； yeast ； wines ； HS-SPME

菠蘿蜜（Artocarpus heterophyllus Lam.）為典型的熱帶果樹(shù)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開(kāi)發(fā)前景[1]。菠蘿蜜原產(chǎn)印度南部，我國(guó)引種栽培已有1 000多年歷史，主要分布在海南、廣西、廣東、云南、福建和臺(tái)灣等省區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)菠蘿蜜種植面積達(dá)1萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量12萬(wàn)t，年產(chǎn)值10多億元[2-3]。目前，海南已發(fā)展成為我國(guó)菠蘿蜜主產(chǎn)區(qū)，占總收獲面積的70%以上，是海南國(guó)際旅游島建設(shè)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。但長(zhǎng)期以來(lái)，菠蘿蜜存在果實(shí)廢棄率高，缺乏精深加工等問(wèn)題，嚴(yán)重制約菠蘿蜜產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。因此，菠蘿蜜高值化加工綜合利用研究亟待開(kāi)展。endprint

菠蘿蜜作為一種深受人們喜愛(ài)的熱帶水果，其果實(shí)含糖量高、香氣濃郁、風(fēng)味獨(dú)特，是釀造水果酒的上等原料[4-5]，這為菠蘿蜜等熱帶特色水果的精深加工提供了一個(gè)重要方向。Jagtap等[6]研究認(rèn)為，菠蘿蜜果酒富含有機(jī)酸、多糖、沒(méi)食子酸和原兒茶酸，具有清除DPPH自由基、抑制雙氧水、紫外線和γ射線誘導(dǎo)的Pbr322質(zhì)粒DNA的損傷等保健作用[7-8]。同時(shí)，菠蘿蜜果酒含有苯乙醇、3-甲基-1-丁醇等揮發(fā)性香氣物質(zhì)，具有清甜的玫瑰花香、紫羅蘭香、茉莉花香等多種風(fēng)味[9]。香氣成分決定著菠蘿蜜果酒的風(fēng)味特征和典型性，對(duì)菠蘿蜜果酒的風(fēng)格和質(zhì)量起著重要的作用。兩種基本成分相近的菠蘿蜜果酒感官質(zhì)量相差很大，歸其原因在于它們的芳香物質(zhì)種類(lèi)、比例及平衡關(guān)系上的不同。菠蘿蜜果酒香氣可以分為品種香、發(fā)酵香和陳釀香等三類(lèi)。同品種菠蘿蜜釀造的菠蘿蜜原酒的香氣成分差異，在釀酒工藝相同的前提下，主要是由菠蘿蜜來(lái)源和酵母菌系糖苷酶活性的不同而造成。因此，酵母對(duì)菠蘿蜜果酒香氣成分的形成和含量具有重要影響。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于菠蘿蜜果酒的研究主要集中在控溫發(fā)酵工藝優(yōu)化，而關(guān)于釀酒酵母對(duì)菠蘿蜜果酒香氣成分影響研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為研究不同酵母對(duì)菠蘿蜜果酒香氣的影響，本研究以不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒為材料，采用頂空固相微萃取進(jìn)樣GC-MS聯(lián)機(jī)分析，對(duì)3種不同酵母發(fā)酵的菠蘿蜜果酒的香氣成分進(jìn)行分析比較，以期鑒定釀酒的性能，并為生產(chǎn)中釀造特色的菠蘿蜜果酒選擇合適的釀酒酵母提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品及試劑

供試樣品為新鮮馬來(lái)西亞1號(hào)菠蘿蜜，采自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所（興隆熱帶植物園）菠蘿蜜種植試驗(yàn)基地。釀酒活性干酵母RV171購(gòu)于湖北安琪酵母有限公司；釀酒酵母1425、1557購(gòu)于中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（CICC）。

1.1.2 儀器設(shè)備

立式壓力蒸汽滅菌鍋；超凈工作臺(tái)；恒溫震蕩水浴鍋；HX-PB908多功能料理機(jī)（中國(guó)AUX公司）；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)Master-S plus UVF（上海和泰儀器有限公司）；XB-130全自動(dòng)雪花制冰機(jī)（寧波新芝生物科技有限公司）；實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)（上海梅特勒-托利多儀器有限公司）；PAL-1數(shù)顯手持糖度計(jì)（日本ATAGO愛(ài)拓有限公司）；Aglient-7890A/5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫公司）；固相微萃取手動(dòng)進(jìn)樣手柄57330-U（美國(guó)Supelco公司）；50/30 μm DVB/CAR on PDMS 固相微萃取頭（美國(guó)Supelco公司）；Z36HK型超速冷凍離心機(jī)（德國(guó)Hermle公司）。

1.2 方法

1.2.1 菠蘿蜜果酒制備流程

選取成熟、無(wú)蟲(chóng)害腐爛的菠蘿蜜果實(shí)，切分取果肉，按質(zhì)量比1∶1加純凈水打漿，按20 mg/kg添加果膠酶，40℃酶解40 min，按40 mg/kg添加亞硫酸鈉，調(diào)整發(fā)酵起始糖度為24°Brix，按0.2 g/kg分別接種不同酵母，發(fā)酵控溫（24±1）℃，發(fā)酵10 d，主發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾澄清，即分理出發(fā)酵原酒，隨后轉(zhuǎn)入4℃進(jìn)行蘋(píng)-乳發(fā)酵，約40 d后取樣檢測(cè)。流程詳見(jiàn)圖1。

1.2.2 香氣物質(zhì)鑒定

萃取條件：精確量取菠蘿蜜果酒樣品2 mL，置于20 mL頂空瓶中，加蓋密封，置于40 ℃水浴平衡10 min，使用固相微萃取裝置萃取30 min，于氣相色譜進(jìn)樣口250℃解析5 min。

GC/MS分析條件：Aglient-7890A氣相色譜儀，DB-5MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250℃。初始柱溫40℃，保留5 min；5℃/min 升至250℃，保留1 min。載氣He，流速1 mL/min。

MS條件：電離方式EI；電子能量70 eV；傳輸線溫度280℃；離子源溫度230℃；MS四極桿溫度150℃；掃描質(zhì)量數(shù)35-500 amu。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由Xcalibur系統(tǒng)軟件完成，化合物質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索并與NIST譜庫(kù)相匹配，選擇匹配度大于800（最大值為999）的鑒定結(jié)果，結(jié)合人工譜圖解析并與文獻(xiàn)對(duì)照確認(rèn)定性。采用峰面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量，取3次平行測(cè)定數(shù)據(jù)平均值作為揮發(fā)性香氣成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分種類(lèi)分析

由圖2-A可見(jiàn)，利用HS-SPME-GC/MS技術(shù)對(duì)不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒香氣成分進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)組分譜庫(kù)檢索和相關(guān)資料分析，檢測(cè)出56種揮發(fā)性香氣化合物，屬于烯烴類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、縮酸類(lèi)、硫化物、呋喃類(lèi)和醚類(lèi)等10類(lèi)。其中，RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒含有9類(lèi)、46種香氣成分，酯類(lèi)成分占其香氣成分種類(lèi)的47.85%，醇類(lèi)19.57%，酸類(lèi)6.53%，醛類(lèi)6.53%。1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒含有10類(lèi)、48種香氣成分，酯類(lèi)成分占其香氣成分種類(lèi)的45.83%，醇類(lèi)18.75%，酸類(lèi)10.42%，烯烴類(lèi)6.25%，醛類(lèi)4.16%，硫化物4.17%。1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒含有9類(lèi)、50種香氣成分，酯類(lèi)成分占其香氣成分種類(lèi)的46.00%，醇類(lèi)20.00%，酸類(lèi)10.00%，醛類(lèi)6.00%和烯烴類(lèi)6.00%。

由圖2-B可見(jiàn)，RV171、1425和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分種類(lèi)組成沒(méi)有差異，但是種類(lèi)含量存在差異較大。其中，1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分酯類(lèi)含量高達(dá)79.52%，較RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分酯類(lèi)含量高6.87%和9.21%。同時(shí)，1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分酸類(lèi)含量為6.41%，分別是RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒酸類(lèi)含量的1.34和2.73倍。此外，1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分醇類(lèi)含量為16.16%，較RV171和1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分醇類(lèi)含量高8.22%和36.36%。endprint

2.2 不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分組成分析

Bray-Curtis相似性分析表明，不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒揮發(fā)性香氣成分組成Bray-Curtis相似性指數(shù)為（41.12±4.71）%，三者香氣物質(zhì)組成差異較大。由表1可見(jiàn)，3種酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒檢測(cè)到的香氣成分中，共有物質(zhì)有39種，含量最多（相對(duì)含量大于1%）有3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙醇、乙酸、癸酸乙酯和辛酸乙酯。其中，RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒乙醇、3-甲基-1-丁醇和苯乙醇相對(duì)含量分別高達(dá)（33.91±1.30）%、（19.87±0.53）%和（11.89±0.02）%，約占總香氣成分含量的65%，其次為乙酸（5.13±0.06）%、癸酸乙酯（4.51±0.04）%和辛酸乙酯（3.10±0.08）%。1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒3-甲基-1-丁醇相對(duì)含量最高（30.00±1.54）%，其次為乙醇（29.09±0.55）%、苯乙醇（11.05±0.63）%、乙酸（4.91±0.14）%和2-甲基-1-丁醇（4.49±0.19）%。1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒乙醇相對(duì)含量最高（39.23±0.16）%，其次為3-甲基-1-丁醇（14.79±0.50）%、苯乙醇（8.20±0.67）%、癸酸乙酯（4.84±0.02）%和辛酸乙酯（3.65±0.03）%。

以RV171、1425、1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分為參數(shù)變量，計(jì)算不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒組間的Euclidean遺傳距離，采用UPGMA聚類(lèi)法對(duì)3種不同發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分進(jìn)行聚類(lèi)分析（圖3）。從樹(shù)狀圖可以看出，在歐式距離15.69處3種不同發(fā)酵型菠蘿蜜果酒可分2大類(lèi)，第1類(lèi)為包含RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒，第2類(lèi)為包含1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒；在歐式距離10.20處劃分為3大類(lèi)，即RV171、1557和1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒。

對(duì)原始矩陣進(jìn)行主成分分析，前2個(gè)主成分分別能夠解釋不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分種類(lèi)和組分變異的85.69%（圖4-A）和73.98%（圖4-B）。位置靠近者關(guān)系密切，遠(yuǎn)離者表示關(guān)系疏遠(yuǎn)，根據(jù)主成分二維散點(diǎn)圖，將位置靠近的種質(zhì)劃歸在一起，可將不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒分成3大類(lèi)。與聚類(lèi)分析結(jié)果基本一致。RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒與PC2軸負(fù)相關(guān)，僅與1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸異戊酯和辛酸異戊酯等香氣物質(zhì)相關(guān)，與香氣成分種類(lèi)關(guān)系不明顯；1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒與PC1軸呈負(fù)相關(guān)，與醇類(lèi)物質(zhì)3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、酸類(lèi)物質(zhì)2-甲基丁酸、呋喃類(lèi)物質(zhì)2-呋喃甲醇、硫化物3-甲硫基丙醇和二氫-2-甲基-3（2H）-噻吩酮等香氣物質(zhì)相關(guān)；1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒與PC1軸呈正相關(guān)，與酯類(lèi)物質(zhì)3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、十四酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸-1-丁酯-2-異丁酯、亞麻酸乙酯、縮酸類(lèi)物質(zhì)1，1-二乙氧基乙烷、烯烴類(lèi)物質(zhì)（-）-檸檬烯、醚類(lèi)物質(zhì)4-烯丙基苯甲醚、醛類(lèi)物質(zhì)乙醛、酸類(lèi)物質(zhì)異戊酸、羊脂酸、天竺葵酸、醇類(lèi)物質(zhì)異丁醇、2-乙基己醇、1，3-丙二醇單乙醚、芳樟醇等香氣物質(zhì)相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

菠蘿蜜為典型的熱帶特色水果，其果實(shí)富含異戊酸甲酯、異戊酸異戊酯、異戊酸乙酯、乙酸2-甲基丁酯、β-石竹烯、α-香檸檬烯等獨(dú)特的水果香氣成分[3，10-11]，深受消費(fèi)者青睞，同時(shí)是釀造水果酒的上等原料[5]。因此，香氣成分是菠蘿蜜果酒重要的品質(zhì)指標(biāo)。相關(guān)研究表明，酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)和烯烴類(lèi)等香氣物質(zhì)形成龍眼[12]、葡萄[13]、獼猴桃[14]等果酒的特殊風(fēng)味品質(zhì)。本研究以RV171、1425和1557三種酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒為材料，利用HS-SPME-GC/MS技術(shù)鑒定發(fā)現(xiàn)，不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)成分種類(lèi)組成相似，均由酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、縮酸類(lèi)、烯烴類(lèi)等化合物組成，這與Jagtap[7]、張玲[9]研究結(jié)論一致。此外，杜金華[15]、李景明等[16]研究表明，酵母對(duì)果酒芳香物質(zhì)香成具有重要作用，酵母菌系活性差異會(huì)造成同一品種果酒具有不同的香味品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，不同酵母發(fā)酵菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)種類(lèi)含量存在差異，1245酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)以醇類(lèi)、酸類(lèi)、呋喃類(lèi)和硫化物等香氣成分種類(lèi)為主，其酸類(lèi)含量是RV171和1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒酸類(lèi)含量的1.34和2.73倍。1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣物質(zhì)以酯類(lèi)、醇類(lèi)、縮酸類(lèi)、烯烴類(lèi)、醛類(lèi)、醚類(lèi)等香氣成分種類(lèi)為主，其醇類(lèi)含量較RV171和1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒醇類(lèi)含量高8.22%和36.36%。而RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分種類(lèi)特征不明顯。這為不同香型菠蘿蜜果酒產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)利用提供了數(shù)據(jù)支撐。

有研究認(rèn)為，發(fā)酵型菠蘿蜜果酒清甜的玫瑰花香和紫羅蘭香來(lái)源于苯甲醇和3-甲基-1-丁醇香氣物質(zhì)[6]。本研究以RV171、1425和1557三種酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒為材料，利用HS-SPME-GC/MS技術(shù)共鑒定出56種香氣成分，其中共有香氣成分39種，說(shuō)明三者在香氣成分組成上的一致性。不同酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主成分分析表明，1425酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、2-甲基丁酸、2-呋喃甲醇、3-甲硫基丙醇和二氫-2-甲基-3（2H）-噻吩酮相關(guān)；1557酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分與3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸-1-丁酯-2-異丁酯、亞麻酸乙酯、1，1-二乙氧基乙烷、（-）-檸檬烯、4-烯丙基苯甲醚、乙醛、異戊酸、羊脂酸、天竺葵酸、異丁醇、2-乙基己醇、1，3-丙二醇單乙醚和芳樟醇等相關(guān)。而RV171酵母發(fā)酵型菠蘿蜜果酒香氣成分主要與1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸異戊酯和辛酸異戊酯相關(guān)。三者香氣特征的差異說(shuō)明，微量香氣成分的含量與比例在決定發(fā)酵型果酒香氣質(zhì)量上的重要性。因此，呈現(xiàn)水果的酯香、果香的酯類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、呋喃類(lèi)、烯烴類(lèi)、含硫化合物等按一定濃度比例可構(gòu)成發(fā)酵型菠蘿蜜果酒中的特征香氣。endprint

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