黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的變化

于海燕,錢新華,陳 臣,田懷香

(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院,上海 201400)

黃桃屬于薔薇科桃屬,其果實(shí)具有色澤柔和、皮薄多汁、酸甜爽口的特點(diǎn)[1]。黃桃的采收季節(jié)在盛夏,因其成熟周期短、上市集中、不耐貯藏導(dǎo)致“旺季爛,淡季斷”,果農(nóng)收益得不到保障,消費(fèi)者需求得不到滿足。目前最常見(jiàn)的深加工方式是將其加工成黃桃罐頭[2],但整體罐頭產(chǎn)品市場(chǎng)容量相對(duì)狹小。隨著人們消費(fèi)升級(jí),果酒市場(chǎng)銷售增長(zhǎng)率呈現(xiàn)逐年遞增,而且國(guó)內(nèi)人均消費(fèi)果酒量為0.2～0.3 L,遠(yuǎn)低于世界人均消費(fèi)量6 L,這意味著國(guó)內(nèi)存在巨大的市場(chǎng)需求[3]。果酒是以新鮮的水果或者果汁為原料,經(jīng)發(fā)酵釀造達(dá)到一定酒精濃度的發(fā)酵酒,具有營(yíng)養(yǎng)豐富、酸甜可口等特點(diǎn)[4-6]。果酒的風(fēng)味是影響消費(fèi)者對(duì)果酒認(rèn)可程度的重要指標(biāo),主要包含果香和發(fā)酵香,其風(fēng)味物質(zhì)組成和變化與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)[7]。將黃桃加工成黃桃酒,可促進(jìn)黃桃種植業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展,不僅能顯著提高黃桃經(jīng)濟(jì)價(jià)值,保障果農(nóng)收益,而且能滿足消費(fèi)者日趨增長(zhǎng)的健康化需求。

近年來(lái)的研究主要集中在果酒發(fā)酵工藝、香氣以及生物活性上,如葡萄酒[8]、草莓果酒[9]、三華李果酒[10]。國(guó)內(nèi)對(duì)果酒研究主要為發(fā)酵工藝優(yōu)化,例如吳貺等[11]和王衛(wèi)東等[12]都優(yōu)化黃桃酒發(fā)酵條件,并提出最優(yōu)發(fā)酵工藝條件酵母接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間,但均缺乏對(duì)黃桃酒動(dòng)態(tài)發(fā)酵過(guò)程的風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè);國(guó)外側(cè)重于對(duì)果酒的生物活性的研究,如Mulero等[13]研究了葡萄酒中多酚物質(zhì)的抗氧化性。

本研究以錦繡黃桃為主要原料發(fā)酵制備黃桃酒,采用頂空固相微萃取(HS/SPME)與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)分析發(fā)酵過(guò)程中黃桃酒風(fēng)味物質(zhì),同時(shí)結(jié)合香氣活力值(OAV)確定主要風(fēng)味物質(zhì),動(dòng)態(tài)分析其風(fēng)味特征變化,為黃桃酒的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和品質(zhì)控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

錦繡黃桃 上海市奉賢區(qū)果園,2016年8月一次性采摘新鮮、無(wú)損傷的錦繡黃桃30 kg,黃桃糖含量≥45 g/L、酸含量≤18 g/L；纖維素酶(20000 u/g) 江蘇銳陽(yáng)生物科技有限公司;釀酒酵母 安琪酵母股份有限公司;白砂糖 食品級(jí),上海上棠食品有限公司;無(wú)水檸檬酸 食品級(jí),河南安瑞生物科技有限公司;C6-C30正構(gòu)烷烴 色譜純,美國(guó)Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

7890-5975 GC-MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫科技有限公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國(guó)Supelco公司;FE20 pH計(jì) 博特勒-托利多儀器有限公司;HSΜ-32手持糖度計(jì) 上海精密儀器儀表有限公司;酒柜 青島海爾特種電冰柜有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黃桃酒制備過(guò)程 黃桃去核打漿,黃桃漿的可溶性固形物含量12.23 °Brix,pH為4.08,于-20 ℃冷凍保存。在30 ℃溫水解凍,黃桃漿與去離子水1∶9混合均勻,在黃桃漿中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7% D-異抗壞血酸鈉、0.6%維生素C和2.2%檸檬酸,35 ℃下護(hù)色1 h。在護(hù)色后黃桃漿中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12%纖維素酶,50 ℃下酶解2 h。100目尼龍紗網(wǎng)過(guò)濾,得到黃桃汁。在黃桃汁中加入白砂糖調(diào)整可溶性固形物至29 °Brix,加入磷酸鹽調(diào)pH至3.5。取10倍干酵母質(zhì)量的2%蔗糖水溶液,在40 ℃下活化30 min。調(diào)節(jié)pH為3.5、可溶性固形物為29 °Brix后,在黃桃汁中接種質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.16%的活化酵母,28 ℃控溫發(fā)酵。將主發(fā)酵結(jié)束后的黃桃酒樣品放在12 ℃酒柜里儲(chǔ)存。發(fā)酵前7 d為主發(fā)酵過(guò)程,之后為后發(fā)酵過(guò)程。測(cè)試樣品為發(fā)酵過(guò)程中第1、3、5、7、14、21、28 d的樣品。

1.2.2 理化指標(biāo)測(cè)定 監(jiān)測(cè)主發(fā)酵過(guò)程中1、3、5、7 d時(shí)黃桃酒的主要理化指標(biāo)。酒精度參照國(guó)標(biāo)GB/T 15038-2006中的酒精計(jì)法測(cè)量;總酸參考國(guó)標(biāo)GB/T 15038-2006中的酸堿滴定法測(cè)定;可溶性固形物采用手持折光儀測(cè)定;總黃酮參照Yang等亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法測(cè)定,鋁離子在堿性條件下和類黃酮發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),在510 nm有最大吸收峰,以蘆丁為參照做標(biāo)準(zhǔn)曲線,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總黃酮含量[14]。以上指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定三次。

1.2.3 感官評(píng)價(jià) 參照葡萄酒、果酒通用分析方法GB/T 15038-2006的感官評(píng)價(jià)方法,由10位品評(píng)員對(duì)發(fā)酵過(guò)程中黃桃酒進(jìn)行感官評(píng)價(jià),參考GB/T 15038-2006設(shè)置評(píng)分表,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1,取10位品評(píng)員評(píng)分的平均值做雷達(dá)圖。

表1 黃桃酒感官評(píng)分表Table 1 Score chart for sensory evaluation of yellow peach wine

1.2.4 黃桃酒風(fēng)味成分分析 采用HS-SPME/GC-MS分析黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中1、3、5、7、14、21、28 d的風(fēng)味成分。

HS-SPME:取4 g黃桃酒樣品置于20 mL頂空瓶中,加入10 μL內(nèi)標(biāo)2-辛醇(152 μg/mL),用聚四氟乙烯硅膠墊密封,將頂空瓶放入40 ℃水浴鍋中,平衡10 min,然后將老化后的SPME萃取頭插入頂空瓶萃取發(fā)酵樣品45 min。

GC條件:色譜柱:DB-5(60 m×0.25 mm,0.25 μm);進(jìn)樣口溫度:250 ℃;升溫程序:初始溫度50 ℃保持2 min,以5 ℃/min升至150 ℃保持10 min,再以3 ℃/min升至230 ℃,保持3 min;載氣為氦氣,流速0.8 mL/min;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣。

MS條件:電子轟擊離子源;電子能量70 eV;傳輸線溫度:280 ℃;離子源溫度:230 ℃;質(zhì)量掃描范圍:50～550 amu。

定性分析:將C6-C30的烷烴標(biāo)樣進(jìn)入GC-MS分析,根據(jù)正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間計(jì)算檢測(cè)物質(zhì)的保留指數(shù)(RI)。利用質(zhì)譜圖,比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)(NIST/WILEY)中的標(biāo)準(zhǔn)譜圖,匹配度大于80%的鑒定結(jié)果有效,并與文獻(xiàn)[22]中的RI值進(jìn)行比對(duì),進(jìn)而確定該物質(zhì)。

定量分析:采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。

mi=f×Ai/(As/ms)

式中：Ai為待測(cè)樣品峰面積或峰高,As為內(nèi)標(biāo)的峰面積或峰高,ms為加入內(nèi)標(biāo)物的量,mi為待測(cè)物質(zhì)的量,f為校正因子(內(nèi)標(biāo)法數(shù)值為1)。

OAV值:風(fēng)味物質(zhì)濃度與閾值(根據(jù)文獻(xiàn)[22]查找果酒體系或近似體系中該風(fēng)味物質(zhì)的閾值)的比值[15]。利用OAV值可判斷風(fēng)味物質(zhì)對(duì)香氣的貢獻(xiàn)大小。一般認(rèn)為OAV值≥1才對(duì)風(fēng)味有貢獻(xiàn),香氣活力值越大,該物質(zhì)對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大,反之貢獻(xiàn)越小。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Origin Pro 9.0和SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中理化指標(biāo)測(cè)定

果酒發(fā)酵是果汁在酵母菌或酶的作用下,經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生乙醇和二氧化碳的過(guò)程。黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中1、3、5、7 d時(shí)主要理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果如表2所示。后熟是指在發(fā)酵7 d后,通過(guò)一定條件下儲(chǔ)存使得酒的香氣物質(zhì)更加飽滿,葡萄酒熟化溫度一般為10～15 ℃,溫度太高酒容易發(fā)酸,溫度過(guò)低后熟過(guò)程較慢不利于酒的熟化[16]。

表2 黃桃酒主發(fā)酵過(guò)程中(1、3、5、7 d)理化指標(biāo)分析結(jié)果Table 2 Main physicochemical indexes of the yellow peach wine during the fermentation process(1,3,5,7 d)

由表2數(shù)據(jù)結(jié)果分析可知,黃桃酒的酒精度第5 d與第7 d黃桃酒沒(méi)有顯著性差異(p>0.05),和第1、3 d酒精度兩兩顯著差異(p<0.05);可溶性固形物第3 d與第1 d有顯著性差異(p<0.05),與第5、7 d不具有顯著性差異(p>0.05);總酸和總黃酮在發(fā)酵過(guò)程中沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。黃桃酒黃桃漿發(fā)酵初期可溶性固形物下降較快,發(fā)酵前3 d內(nèi)由25.47 °Brix降至15.31 °Brix,5 d之后下降轉(zhuǎn)緩。與此同時(shí),酒精度在發(fā)酵初期則快速上升,前3 d由1.60%(v/v)上升至10.90%(v/v),發(fā)酵第5 d后則趨于穩(wěn)定。酒精度的上升與可溶性固形物的下降規(guī)律吻合,是由于釀酒酵母消耗糖生成乙醇。發(fā)酵前期,黃桃酒發(fā)酵液中營(yíng)養(yǎng)豐富,此時(shí)酵母處于繁殖期,對(duì)發(fā)酵液中的糖分解較快;隨著酒精度增加，釀酒酵母的活性受到抑制,同時(shí)發(fā)酵液里營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏以及酵母菌的生長(zhǎng)處于衰老階段[17],因此發(fā)酵過(guò)程趨緩,發(fā)酵至第7 d黃桃酒酒精度增長(zhǎng)趨穩(wěn),主發(fā)酵過(guò)程結(jié)束。果酒中大部分有機(jī)酸來(lái)源于水果或者特定代謝,例如乙醇氧化、蘋果乳酸和酒精發(fā)酵等[18],有機(jī)酸的含量不僅決定了果酒的穩(wěn)定性和pH,而且還很大程度上決定了果酒的風(fēng)味[19]。本研究初始為了適應(yīng)釀酒酵母菌生長(zhǎng)將pH調(diào)至3.5,在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中總酸含量基本穩(wěn)定。黃桃中黃酮類大致可分為黃酮苷元、黃酮苷、二氫黃酮等,黃酮苷類物質(zhì)與苦澀程度成正相關(guān),含量越高,則苦澀味越重,反之滋味醇和[20]。黃桃酒中含有少量的類黃酮物質(zhì),這使果酒滋味更加豐富。

2.2 黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中感官評(píng)價(jià)結(jié)果

黃桃汁轉(zhuǎn)化為黃桃酒的過(guò)程主要是酒精發(fā)酵的過(guò)程。釀酒酵母在發(fā)酵產(chǎn)乙醇的過(guò)程中代謝生成一些小分子物質(zhì),如酸、酯等風(fēng)味物質(zhì),同時(shí)酵母的自溶還有氨基酸等物質(zhì)的產(chǎn)生,從而影響其風(fēng)味[21]。黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中色澤、香氣、滋味和典型性的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1所示。

圖1 黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中的感官變化Fig.1 Sensory changes in the process of yellow peach wine fermentation

黃桃酒在發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵第1～7 d,渾濁的黃桃漿逐漸發(fā)酵成澄清透亮的黃桃酒,后期保持穩(wěn)定,其色澤感官評(píng)分亦在主發(fā)酵過(guò)程中逐漸增加,后發(fā)酵過(guò)程保持穩(wěn)定;黃桃酒發(fā)酵前期在酵母和酶的作用下,風(fēng)味物質(zhì)的含量和種類都有增加,香氣越來(lái)越突出,香氣評(píng)分在發(fā)酵第14 d時(shí)最高;果酒隨著發(fā)酵進(jìn)行,糖類物質(zhì)被消耗,酸的含量稍微增加,由初期的過(guò)甜逐漸轉(zhuǎn)為酸甜可口,其滋味評(píng)分值亦逐漸增加;黃桃酒典型性為黃桃果實(shí)通過(guò)發(fā)酵過(guò)程所保留的果實(shí)香氣,發(fā)酵過(guò)程中典型性感官評(píng)分評(píng)分降低,黃桃酒典型性主要為黃桃前期黃桃果香占主要部分,隨著發(fā)酵進(jìn)行,酯香、醇香氣味逐漸增強(qiáng),果香味逐漸減弱。

2.3 黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)分析結(jié)果

黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中第1、3、5、7、14、21、28 d的GC/MS總離子流圖如圖2所示。由圖2可直觀看出主發(fā)酵過(guò)程中譜圖中的峰強(qiáng)度和面積均有變化,后發(fā)酵過(guò)程中基本穩(wěn)定。

圖2 黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中的GC-MS總離子流圖Fig.2 GC-MS total ion flow chart of the yellow peach wine during the fermentation process

利用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中第1、3、5、7、14、21、28 d的香氣物質(zhì)含量,結(jié)果如表3所示,部分物質(zhì)閾值亦列在表3中。

表3 黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)含量Table 3 Contens of flavor compounds of the yellow peach wine during the fermentation process

續(xù)表

續(xù)表

由表3可知,黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中共檢出風(fēng)味物質(zhì)70種,酯類物質(zhì)最多共29種,其次為醇類共15種。發(fā)酵過(guò)程中香氣物質(zhì)種類變化不大,但每類風(fēng)味物質(zhì)含量變化明顯。對(duì)不同發(fā)酵時(shí)間的每類風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量作對(duì)比圖(圖3)。由圖3可知,發(fā)酵第1 d時(shí),醛類、酯類物質(zhì)相對(duì)物質(zhì)含量占比較高,醛類物質(zhì)大多來(lái)源于黃桃果實(shí)[23],這時(shí)黃桃果香物質(zhì)在風(fēng)味特征中起重要作用;隨著發(fā)酵進(jìn)行,酯類、醇類物質(zhì)相對(duì)物質(zhì)含量占比增加,醛類、酸類物質(zhì)占比有所減少,說(shuō)明隨發(fā)酵進(jìn)行，黃桃酒酯香和醇香增強(qiáng),果香減弱,這與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。由表3可知主發(fā)酵結(jié)束時(shí)(第7 d),桃果實(shí)特征風(fēng)味物質(zhì)己酸乙酯、芳樟醇、γ-癸內(nèi)酯均有檢出。在席萬(wàn)鵬等[23]和Zhang等[24]檢出的黃桃果實(shí)主要香氣主要成分也包括己酸乙酯、芳樟醇、γ-癸內(nèi)酯等。己酸乙酯具有果實(shí)的甜味,芳樟醇具有柑橘的花香,γ-癸內(nèi)酯具有桃子的甜香[25],說(shuō)明本研究所制備黃桃酒具有黃桃風(fēng)味,這也與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

圖3 發(fā)酵過(guò)程中黃桃酒中酯類、醇類、酸類、醛類、酮類物質(zhì)相對(duì)含量對(duì)比圖Fig.3 Area chart for esters,alcohols,acis,aldehydes,ketones of the yellow peach wine during the fermentation process

3 討論

黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中,酒精度一直增加,但到了第5 d時(shí)酒精度與7 d時(shí)沒(méi)有顯著差異(p>0.05);可溶固形物呈減少趨勢(shì),但到了第3 d時(shí)可溶固形物與第5 d時(shí)沒(méi)有顯著差異(p>0.05),酸和類黃酮在發(fā)酵過(guò)程中一直在略微增加,但數(shù)據(jù)沒(méi)有顯著差異(p>0.05)?？偟膩?lái)說(shuō)，主發(fā)酵過(guò)程選擇5 d左右最合適,既能保證發(fā)酵過(guò)程消耗大量的可溶固形物,也能產(chǎn)生大量的乙醇。

通過(guò)香氣活力值計(jì)算可得黃桃酒發(fā)酵過(guò)程中香氣活力值大于1的物質(zhì)共有16種,香氣活力值越大對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大,其中辛酸乙酯、γ-癸內(nèi)酯和右旋萜二烯的香氣活力值大于20,這三種風(fēng)味物質(zhì)對(duì)黃桃果酒整體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大,主要賦予黃桃酒酯香和果香。香氣活力值大于1的物質(zhì)有己酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、十二酸乙酯、芳樟醇、香茅醇、癸酸、十二酸、壬醛、癸醛、檸檬醛、香葉基丙酮、丁香酚,這些物質(zhì)賦予黃桃酒果香、清香、花香和甜香。這些風(fēng)味物質(zhì)相互融合，構(gòu)成優(yōu)雅的香氣,給人以愉悅、柔和的感覺(jué),對(duì)黃桃酒風(fēng)味具有非常重要的貢獻(xiàn)。

微生物代謝產(chǎn)生的酯化酶使酸類化合物先形成酰基輔酶A,再催化其與醇類化合物生成酯[26]。γ-癸內(nèi)酯為桃果實(shí)特征風(fēng)味物質(zhì),具有桃子的甜香[25],發(fā)酵過(guò)程中其含量變化不大;辛酸乙酯具有類似白蘭地的香氣[27],發(fā)酵至第5 d時(shí)含量最高,之后含量降低,到第14 d時(shí)保持較高含量。己酸乙酯(蘋果、菠蘿、香蕉樣的香氣)、乙酸苯乙酯(類似蘋果樣的果香,并帶有可可和威士忌樣的香韻)、癸酸乙酯(椰子香型香氣)、十二酸乙酯(稍帶葉樣和似花瓣的溫和香氣)在主發(fā)酵過(guò)程中呈增長(zhǎng)趨勢(shì),后熟時(shí)有所降低。醇類物質(zhì)在飲料酒風(fēng)味中占有重要的地位,是助香劑也是形成其他風(fēng)味物質(zhì)的前體,少量高級(jí)醇可以使酒體醇甜,香氣豐滿[28-29]。芳樟醇帶有清甜的木青氣息、似玫瑰木[30],為桃果實(shí)特征風(fēng)味物質(zhì),發(fā)酵至第5 d時(shí)含量最高為202.09 μg/kg;香茅醇通過(guò)發(fā)酵含量有所增加。絕大多數(shù)微生物代謝都產(chǎn)酸,它們伴隨著酒精發(fā)酵而產(chǎn)生[26,31]。發(fā)酵初期癸酸和十二酸含量較低,其含量分別為428.84和69.72 μg/kg,發(fā)酵至第14 d時(shí)分別增至1937.62和481.75 μg/kg。右旋萜二烯整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中相對(duì)含量在1000 μg/kg左右,其閾值為41 μg/kg,有似鮮花的清淡香氣,對(duì)黃桃果酒風(fēng)味起重要作用。丁香酚相對(duì)含量低,但其閾值(20 μg/kg)較低,所以具有濃郁的丁香香氣和柔和的辛香香氣,對(duì)黃桃果酒風(fēng)味具有補(bǔ)充作用。

4 結(jié)論

本文以奉賢特產(chǎn)黃桃為原料,經(jīng)過(guò)發(fā)酵得到呈現(xiàn)黃桃的清香和酒的醇香和酯香的黃桃酒。利用HS-SPME/GC-MS聯(lián)用共檢測(cè)出70種風(fēng)味物質(zhì)。發(fā)酵過(guò)程中酯類、醇類物質(zhì)含量先增加后趨穩(wěn),賦予了黃桃酒的濃郁的酒香;醛類、酮類和酸類物質(zhì)含量逐漸減少;黃桃果實(shí)特征風(fēng)味物質(zhì)γ-癸內(nèi)酯在發(fā)酵過(guò)程中含量變化不大,即在發(fā)酵過(guò)程中保留了其的特征風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)合OAV值確定了辛酸乙酯、γ-癸內(nèi)酯、右旋萜二烯、己酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、十二酸乙酯、芳樟醇、香茅醇、癸酸、十二酸、壬醛、癸醛、檸檬醛、香葉基丙酮、丁香酚為黃桃酒風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)。