不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地主要香氣成分變化分析

曾朝珍， 康三江， 張霽紅， 張 芳， 張海燕， 袁 晶

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所， 甘肅 蘭州 730070)

蘋果白蘭地是以蘋果為原料，經(jīng)破碎榨汁、酒精發(fā)酵、蒸餾、橡木桶陳釀而成的新型水果類白酒[1]。橡木桶陳釀過程是獲得優(yōu)質(zhì)蘋果白蘭地的最重要的步驟之一, 其作用是使蘋果白蘭地進(jìn)一步成熟，使酒體更加柔和[2]。香氣作為白蘭地的一個(gè)產(chǎn)品屬性，是評(píng)判白蘭地品質(zhì)的重要指標(biāo)。芳香物質(zhì)的種類、含量、感覺閾值及其之間的相互作用構(gòu)成了影響白蘭地質(zhì)量的主要因素，決定著白蘭地酒的風(fēng)味和典型性[3]。在陳釀過程中，新蒸餾的蘋果白蘭地原酒與橡木桶相互作用，許多化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在揮發(fā)性化合物中，改變了蘋果白蘭地的成分及濃度，從而改變了蘋果白蘭地的顏色、氣味和味道[4]。

風(fēng)味成分的構(gòu)成及形成是蘋果白蘭地感官品質(zhì)評(píng)定的研究重點(diǎn)[5]，近年來，關(guān)于白蘭地、紅棗白蘭地在陳釀過程中風(fēng)味成分變化的研究很多[6-7]，但關(guān)于蘋果白蘭地在橡木桶陳釀期間其風(fēng)味物質(zhì)的變化未見報(bào)道。文章以蘋果釀造蒸餾酒為原料，在前期實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，將發(fā)酵后的蘋果蒸餾酒貯藏于橡木桶中陳釀，研究陳釀期間蘋果蒸餾酒香氣成分的變化，旨在為高品質(zhì)蘋果白蘭地的釀造提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富士蘋果，采自甘肅慶陽市；釀酒酵母1023、1620，中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC)提供；蘋果蒸餾酒，實(shí)驗(yàn)室自制。二氯甲烷(色譜純)，阿拉丁公司；甲醇、3-辛醇、乙酸正戊酯(均為色譜純)，美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

225L橡木桶，日照市自然紅酒坊有限公司。TRACE DSQ型氣相- 質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Finnigan公司；LRH- 70型恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司； YXQ- LS- 75G型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；Breville- BJE500F型榨汁機(jī)，澳大利亞鉑富公司；CD- ZY20L型薛氏紫銅蒸餾壺，煙臺(tái)誠達(dá)蒸餾設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1蘋果酒發(fā)酵工藝

將富士蘋果破碎、榨汁，然后將活化好的釀酒酵母1023和1620按照1∶1比例接種于600 mL蘋果白蘭地酒發(fā)酵培養(yǎng)基中，接種量為6%，接種濃度為106CFU/mL，20 ℃發(fā)酵10～15 d，主發(fā)酵完成。發(fā)酵后理化指標(biāo)為酒精度6%～8%。

1.3.2蘋果蒸餾酒的制備

將發(fā)酵好的蘋果發(fā)酵原酒(酒精度7%)裝入20 L薛氏全自動(dòng)紫銅蒸餾壺中，采用一次蒸餾工藝獲得蘋果蒸餾酒(酒精度40%)。

1.3.3蘋果蒸餾酒陳釀

將蒸餾后的蘋果蒸餾酒(酒精度40%)貯存于225 L的橡木桶中，分別對(duì)陳釀3個(gè)月至18個(gè)月的蘋果蒸餾酒進(jìn)行取樣，然后將樣品于4 ℃冰箱中冷藏儲(chǔ)存直至分析測(cè)定。

1.3.4蘋果白蘭地香氣成分測(cè)定

1.3.4.1 蘋果白蘭地香氣成分提取

采用液液萃取法，取5 mL酒樣，50 μL 3-辛醇(673.96 μg/mL)、50 μL乙酸正戊酯(219.35 μg/mL)為內(nèi)標(biāo)，漩渦混勻。再加入5 mL二氯甲烷萃取劑，漩渦混勻5 min，靜置30 min，待分層明顯后，移液槍除去上層水相，取下層有機(jī)相3 mL。

1.3.4.2 色譜及質(zhì)譜條件

色譜條件：進(jìn)樣口溫度25 ℃，載氣He，流速0.8 mL/min。進(jìn)樣量1 μL，不分流進(jìn)樣。色譜柱為DB- WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升溫程序?yàn)?0 ℃恒溫2 min，再以4 ℃/min的升溫速度升至230 ℃，保持10 min。

質(zhì)譜條件：EI電離子源，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度250 ℃。掃描范圍33.00～350.00 amu。

1.3.4.3 香氣成分的定量分析

實(shí)驗(yàn)采用的定量分析法是內(nèi)標(biāo)法，又稱半定量法。酯類香氣成分計(jì)算用乙酸正戊酯為內(nèi)標(biāo)，醇類用3-辛醇為內(nèi)標(biāo)，質(zhì)量濃度計(jì)算見式(1)：

ρ1=A1(ρ0V0)/(A0V1)。

(1)

式(1)中：ρ1，待檢化合物的質(zhì)量濃度，mg/L；ρ0，加入的內(nèi)標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度，mg/L；A1，待檢化合物的峰面積；A0，加入的內(nèi)標(biāo)化合物的峰面積；V1，5.0 mL；V0，加入的內(nèi)標(biāo)化合物的體積，50 μL。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，SPSS 24.0軟件進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地主要香氣成分分析

以乙酸正戊酯及3-辛醇為內(nèi)標(biāo)，采用液液萃取- 氣質(zhì)色譜法對(duì)不同陳釀時(shí)期的蘋果白蘭地香氣成分進(jìn)行了定量分析，結(jié)果見表1。

由表1可知，陳釀3個(gè)月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)14種，總質(zhì)量濃度為1.32 mg/L；醇類物質(zhì)10種，總質(zhì)量濃度為669.59 mg/L；酸類物質(zhì)4種，總質(zhì)量濃度為28.02 mg/L。陳釀4個(gè)月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)13種，總質(zhì)量濃度為1.39 mg/L；醇類物質(zhì)9種，總質(zhì)量濃度為718.00 mg/L；酸類物質(zhì)6種，總質(zhì)量濃度為47.28 mg/L。陳釀5個(gè)月的蘋果白蘭地中有30種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)14種，總質(zhì)量濃度為1.28 mg/L；醇類物質(zhì)12種，總質(zhì)量濃度為615.64 mg/L；酸類物質(zhì)4種，總質(zhì)量濃度為28.92 mg/L。陳釀6個(gè)月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)12種，總質(zhì)量濃度為1.34 mg/L；醇類物質(zhì)11種，總質(zhì)量濃度為684.98 mg/L；酸類物質(zhì)5種，總質(zhì)量濃度為29.60 mg/L。陳釀7個(gè)月的蘋果白蘭地中有33種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)15種，總質(zhì)量濃度為0.63 mg/L，醇類物質(zhì)13種，總質(zhì)量濃度為745.99 mg/L；酸類物質(zhì)5種，總質(zhì)量濃度為37.16 mg/L。陳釀8個(gè)月的蘋果白蘭地中有26種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)11種，總質(zhì)量濃度為1.21 mg/L；醇類物質(zhì)9種，總質(zhì)量濃度為692.46 mg/L；酸類物質(zhì)6種，總質(zhì)量濃度為50.01 mg/L。陳釀9個(gè)月的蘋果白蘭地中有31種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)14種，總質(zhì)量濃度為1.13 mg/L；醇類物質(zhì)11種，總質(zhì)量濃度為709.85 mg/L；酸類物質(zhì)6種，總質(zhì)量濃度為39.83 mg/L。陳釀10個(gè)月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)12種，總質(zhì)量濃度為0.61 mg/L；醇類物質(zhì)8種，總質(zhì)量濃度為568.51 mg/L；酸類物質(zhì)8種，總質(zhì)量濃度為103.51 mg/L。陳釀11個(gè)月的蘋果白蘭地中有30種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)13種，總質(zhì)量濃度為0.85 mg/L；醇類物質(zhì)12種，總質(zhì)量濃度為623.01 mg/L；酸類物質(zhì)5種，總質(zhì)量濃度為43.31 mg/L。陳釀12個(gè)月的蘋果白蘭地中有33種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)14種，總質(zhì)量濃度為0.77 mg/L；醇類物質(zhì)11種，總質(zhì)量濃度為596.30 mg/L；酸類物質(zhì)8種，總質(zhì)量濃度為40.68 mg/L。陳釀13個(gè)月的蘋果白蘭地中有36種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)15種，總質(zhì)量濃度為1.72 mg/L；醇類物質(zhì)15種，總質(zhì)量濃度為635.64 mg/L；酸類物質(zhì)6種，總質(zhì)量濃度為41.52 mg/L。陳釀14個(gè)月的蘋果白蘭地中有30種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)13種，總質(zhì)量濃度為0.81 mg/L；醇類物質(zhì)13種，總質(zhì)量濃度為654.26 mg/L；酸類物質(zhì)4種，總質(zhì)量濃度為32.89 mg/L。陳釀15個(gè)月的蘋果白蘭地中有27種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)15種，總質(zhì)量濃度為1.64 mg/L；醇類物質(zhì)9種，總質(zhì)量濃度為583.04 mg/L；酸類物質(zhì)3種，總質(zhì)量濃度為43.33 mg/L。陳釀16個(gè)月的蘋果白蘭地中有40種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)18種，總質(zhì)量濃度為1.07 mg/L；醇類物質(zhì)19種，總質(zhì)量濃度為586.52 mg/L；酸類物質(zhì)3種，總質(zhì)量濃度為45.38 mg/L。陳釀17個(gè)月的蘋果白蘭地中有37種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)16種，總質(zhì)量濃度為0.97 mg/L；醇類物質(zhì)18種，總質(zhì)量濃度為603.62 mg/L；酸類物質(zhì)3種，總質(zhì)量濃度為43.97 mg/L。陳釀18個(gè)月的蘋果白蘭地中有37種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質(zhì)17種，總質(zhì)量濃度為1.01 mg/L；醇類物質(zhì)17種，總質(zhì)量濃度為623.22 mg/L；酸類物質(zhì)3種，總質(zhì)量濃度為49.95 mg/L。

表1 橡木桶不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地香氣成分

續(xù)表1

續(xù)表1

續(xù)表1

“-”表示小于方法的檢出限，未檢出。

不同陳釀時(shí)期，共同的香氣成分為乙酸異戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯、月桂酸乙酯、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正己醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、乙酸。酯類物質(zhì)閾值低，對(duì)蘋果白蘭地主體香氣貢獻(xiàn)最為顯著，醇類、酸類物質(zhì)閾值較高，對(duì)香氣成分影響有限。陳釀的過程中，蘋果白蘭地香氣在發(fā)生變化的同時(shí)也保持了前后的同源性。由此可見，蘋果白蘭地在陳釀的過程中香氣成分發(fā)生著生成、更替、消失的動(dòng)態(tài)變化，從而使不同時(shí)間的蘋果白蘭地呈現(xiàn)出不盡相同的風(fēng)味特征。

2.2 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地香氣成分分類比較

2.2.1陳釀期間蘋果白蘭地香氣成分種類變化分析

蘋果白蘭地的香氣物質(zhì)是由原料、發(fā)酵和陳釀過程的香氣物質(zhì)組成，主要芳香物質(zhì)包括酯類、醇類、酸類，各類香氣成分的種類在不同陳釀時(shí)間表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，如圖1。由圖1可知，在不同陳釀時(shí)間的蘋果白蘭地中酯類和醇類香氣成分的種類隨陳釀時(shí)間延長(zhǎng)呈增加的趨勢(shì)，而酸類香氣成分的種類呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。在這些酯類物質(zhì)中，乙基酯的數(shù)量明顯多于其他酯類，這主要是由于酒中大量存在的乙醇與有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)，生成高級(jí)脂肪酸乙酯。醇類物質(zhì)種類增加的原因是陳釀過程中一些醛酮類物質(zhì)被還原成醇類；而酸類物質(zhì)種類先增后減是由于橡木浸取物的氧化會(huì)形成有機(jī)酸, 同時(shí)有機(jī)酸與醇類發(fā)生酯化反應(yīng)形成一部分酯[6]。結(jié)果說明在蘋果白蘭地的陳釀過程中，氧化、還原及酯化作用等使蘋果白蘭地的香氣向更濃厚、持久、穩(wěn)定的方向轉(zhuǎn)化，趨于平衡、融合、協(xié)調(diào)。

圖1 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地香氣成分種類Fig.1 Types of aroma compounds in apple brandy at different aging time

2.2.2陳釀期間蘋果白蘭地共同醇類物質(zhì)變化分析

少量的高級(jí)醇能夠賦予酒特殊的香氣，對(duì)酒體感官品質(zhì)的形成具有重要的作用，不同陳釀時(shí)間共同醇類總含量的變化如圖2。 由表1和圖2可知，在蘋果白蘭地陳釀的各個(gè)階段，異丁醇、正丁醇、異戊醇和正己醇的含量較高；但隨著陳釀時(shí)間的延長(zhǎng)，蘋果白蘭地醇類總含量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。高級(jí)醇通常產(chǎn)生于厭氧條件下氨基酸脫氨基反應(yīng)或有氧條件下糖脫羧反應(yīng)，是構(gòu)成蘋果白蘭地香氣成分的重要組成部分[8-9]，在酒中有協(xié)調(diào)平衡作用，構(gòu)成酒的不同風(fēng)格[10]。而醇類物質(zhì)總含量的降低說明在陳釀過程中一些醇類化合物發(fā)生了酯化、氧化還原、蒸發(fā)及吸附等反應(yīng)[4,11-13]。另外，發(fā)酵條件及原料成分也會(huì)影響高級(jí)醇的含量[14]。

圖2 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地共同醇類物質(zhì)總含量Fig.2 Total contents of common alcohols in apple brandy at different aging time

2.2.3陳釀期間蘋果白蘭地共同酯類物質(zhì)變化分析

不同陳釀時(shí)間共同酯類物質(zhì)總含量變化如圖3。由表1和圖3可知，在陳釀期間，蘋果白蘭地共同酯類物質(zhì)總含量隨著陳釀時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)。在蘋果白蘭地陳釀的各個(gè)階段，癸酸乙酯和辛酸乙酯的含量較高。辛酸乙酯略帶有玫瑰、橙子的花果香氣，是白蘭地酒特有的香味；癸酸乙酯具有葡萄的香氣[15-16]。酯類物質(zhì)通常是由有機(jī)酸與醇 (特別是乙醇) 在發(fā)酵和陳釀過程中的酯化反應(yīng)產(chǎn)生的。陳釀過程生成的酯類是組成香氣化合物的最重要成分，大多數(shù)酯類具有花果香氣，對(duì)酒體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大[17-18]，形成了蘋果白蘭地特殊的香型與風(fēng)格。

圖3 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地共同酯類物質(zhì)總含量Fig.3 Total contents of common esters in apple brandy at different aging time

2.2.4陳釀期間蘋果白蘭地共同酸類物質(zhì)變化分析

酸類物質(zhì)含量較醇類物質(zhì)明顯減少，但其對(duì)蘋果白蘭地香味有著不可替代的作用，不同陳釀時(shí)間共同酸類物質(zhì)為乙酸，其總含量變化如圖4。由表1和圖4可知，在陳釀期間，除了第12個(gè)月以外，共同酸類物質(zhì)的總含量呈增加趨勢(shì)。在蘋果白蘭地陳釀的各個(gè)階段，乙酸含量較高，它是具有明顯脂肪味的低級(jí)脂肪酸，對(duì)蘋果白蘭地整體結(jié)構(gòu)和風(fēng)味具有重要影響[19]。陳釀過程中脂肪醇氧化成醛, 醛進(jìn)一步氧化形成酸，導(dǎo)致一些醇類化合物減少及醛和酸的增加[13]。

圖4 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地共同酸類物質(zhì)總含量Fig.4 Total contents of common acids in apple brandy at different aging time

2.3 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地香氣成分聚類分析結(jié)果

根據(jù)檢測(cè)到的90種揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地香氣成分進(jìn)行聚類分析，如圖5。由圖5可知，不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地香氣成分變化聚集為3大類，3～9個(gè)月、第10個(gè)月、11～18個(gè)月，說明蘋果白蘭地陳釀前期與后期香氣成分有明顯的差異，且揮發(fā)性物質(zhì)隨著陳釀時(shí)間呈現(xiàn)規(guī)律性變化。因此，聚類分析可以很好地區(qū)分不同陳釀階段的蘋果白蘭地。

圖5 不同陳釀時(shí)間蘋果白蘭地聚類分析Fig.5 Cluster analysis of apple brandy at different aging time

3 結(jié) 論

采用液液萃取和氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)蘋果白蘭地陳釀過程中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同陳釀時(shí)期共有香氣組分為乙酸異戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯、月桂酸乙酯、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正己醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、乙酸共14種；各個(gè)陳釀時(shí)期香氣成分的種類及含量均不同，因此蘋果白蘭地香氣表現(xiàn)也不盡相同。通過聚類分析方法，將不同陳釀時(shí)期蘋果白蘭地香氣成分變化聚集為3大類，表明蘋果白蘭地陳釀前期與后期香氣成分和含量有一定的差異性。隨著陳釀時(shí)間的延長(zhǎng)，橡木桶中的蘋果白蘭地更加趨于成熟，逐漸構(gòu)成擁有典型香氣的蘋果白蘭地酒。研究對(duì)橡木桶陳釀過程中蘋果白蘭地香氣成分的變化進(jìn)行了分析，為我國蘋果白蘭地品質(zhì)評(píng)價(jià)構(gòu)建及工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐提供了科學(xué)依據(jù)；而不同材質(zhì)橡木桶和不銹鋼桶添加橡木片對(duì)蘋果白蘭地陳釀香氣成分的影響將是進(jìn)一步深入研究的方向。