五種蘋果品種對蘋果發(fā)酵酒香氣組成及感官質(zhì)量的影響

張翔，孫玉霞，張將，魏雯可，丁燕，湯曉宏，韓曉梅，林雪青，趙新節(jié)*

1(山東省葡萄研究院，山東 濟(jì)南，250100)2(齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南，250353)

我國是蘋果生產(chǎn)大國，栽培面積及產(chǎn)量均居世界首位[1]，但是目前我國的蘋果消費模式仍以鮮食為主，面臨生產(chǎn)過剩，利潤率低等問題，亟需拓展蘋果深加工的渠道[2]。蘋果酒是蘋果深加工的一類重要產(chǎn)品，也是世界上僅次于葡萄酒的第二大果酒[3]。蘋果酒在國外的蘋果深加工中占很大的比重，而我國蘋果酒的生產(chǎn)仍處于起步階段，無論是產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)規(guī)模及加工工藝等都與國外先進(jìn)的蘋果酒產(chǎn)業(yè)存在一定的差距[3]。蘋果酒的風(fēng)味和質(zhì)量很大程度上取決于蘋果原料的種類和品質(zhì)，我國目前用于釀酒的蘋果品種多為普通鮮食品種，缺乏專門用于釀酒的蘋果品種[4-5]，生產(chǎn)出的蘋果酒與國外同類型的產(chǎn)品相比，常存在香氣不足、風(fēng)味平衡性差等問題。

香氣是蘋果酒品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，也是蘋果酒典型風(fēng)味的重要內(nèi)容[6]。蘋果酒的香氣主要由酯類、醇類、脂肪酸類、醛酮類及萜烯類等組成[7]，近年來對蘋果酒香氣的研究，多側(cè)重于通過優(yōu)化蘋果酒發(fā)酵菌株、發(fā)酵工藝等來實現(xiàn)蘋果酒的增香[7-9]，而考察蘋果品種對蘋果酒香氣差異性的研究較少。因此，開展對現(xiàn)有蘋果品種釀酒特性的分析、評價是蘋果酒加工領(lǐng)域亟待解決的重要問題。

本實驗以市場上常見的5種不同品種蘋果為原料，從蘋果果汁及其發(fā)酵酒的理化性質(zhì)、蘋果酒的香氣成分、感官質(zhì)量等綜合考察蘋果品種間釀酒的差異性，以期為蘋果酒釀酒品種的選用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5個品種蘋果，青香蕉、紅香蕉、大國光、小國光、紅富士為2020年采摘自煙臺產(chǎn)區(qū)，2020年12月購于濟(jì)南當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場，選取健康無傷的蘋果用于后期實驗。

果膠酶(EX-V)，法國Lallemand公司；活性干酵母(FX10)，法國Laffort公司；4-甲基-2-戊醇(色譜純，98%)，美國Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

破碎機，山東九陽股份有限公司；JA2003N電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司；BX-1手持折光計，德國SCHMIDT+HAENSCH 公司；TU5200酒精計，江蘇金怡儀器科技有限公司；PHS-25 pH計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；GC-7890B/MS-5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、固相微萃取裝置、DB-WAX毛細(xì)管柱(60 m×2.5 mm，0.25 μm)，美國Agilent公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 蘋果酒釀造的工藝流程

蘋果酒釀造工藝流程如下：

蘋果去核切塊→粉碎榨汁→過濾取汁→成分調(diào)整→接菌發(fā)酵→澄清分離→蘋果酒

選取健康無傷的蘋果清洗后，去核切塊，破碎榨汁，添加偏重亞硫酸鉀，使SO2質(zhì)量濃度達(dá)到40 mg/L；向蘋果汁中加入果膠酶0.03 g/L，常溫下處理5 h；蘋果汁經(jīng)過濾后，添加白砂糖，將蘋果汁糖度統(tǒng)一調(diào)整至20° Brix；隨后接入活化的釀酒酵母，18 ℃恒溫發(fā)酵；2周左右酒精發(fā)酵結(jié)束后，酒樣經(jīng)澄清處理，低溫保存待測。每個處理3個重復(fù)。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

蘋果出汁率測定如公式(1)所示：

(1)

可溶性固形物測定：通過BX-1手持折光計測定；乙醇、總酸(以蘋果酸計)、還原糖等指標(biāo)測定，參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.3.3 揮發(fā)性香氣物質(zhì)分析

揮發(fā)性化合物的萃取與GC-MS分析條件參照原苗苗等[10]方法，具體操作如下：取8 mL蘋果酒樣品，加入2.00 g NaCl和20 μL 2.00 g/L的4-甲基-2-戊醇(內(nèi)標(biāo))以及轉(zhuǎn)子于15 mL頂空瓶中，置于45 ℃的可加熱磁力攪拌器上，預(yù)熱10 min，然后萃取50 min，進(jìn)樣；色譜柱升溫程序為：40 ℃條件下保持2 min，然后以6 ℃/min的速率升至230 ℃，保持15 min，載氣為氦氣，平均線速率為25 cm/s，采用不分流進(jìn)樣模式；質(zhì)譜電子能量為70 eV，掃描范圍為30～400 u，在3.9 次/s掃描速率下獲得。

定性分析：將MS圖運用計算機譜庫(NIST14)進(jìn)行初步檢索和分析，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料對人工譜圖進(jìn)行解析，確定揮發(fā)性物質(zhì)的各個化學(xué)成分。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法半定量分析，計算樣品中各香氣組分的含量。

1.3.4 感官品評

將蘋果酒酒樣放于通風(fēng)良好的房間，由7位受到專業(yè)培訓(xùn)的品評小組成員分別對蘋果酒酒樣進(jìn)行感官品評。經(jīng)小組討論后，對蘋果酒酒樣特點(香氣、口感)進(jìn)行描述，包括生青味、果香、發(fā)酵香、奶香、杏仁味、酸、甜、苦、香氣愉悅度、口感愉悅度。按照1～10的等級對某種特征的強烈程度進(jìn)行打分，然后進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，多組間比較采用One-Way ANOVA法，作圖采用Origin 8.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果汁和蘋果發(fā)酵酒的理化指標(biāo)分析

在供試的5個蘋果品種中，蘋果汁發(fā)酵前后均表現(xiàn)出了品種差異性，如表1所示。蘋果汁的pH為3.47～4.23，其中小國光果汁pH最低為3.47，紅香蕉果汁pH最高為4.23；發(fā)酵后的蘋果酒pH為3.43～3.67，其中大國光蘋果酒的pH相對較高；蘋果汁的含糖量除紅香蕉外，其余品種均在10°Brix以上，小國光的含糖量最高，達(dá)到13.2°Brix；蘋果酒中的還原糖為1.60～2.11 g/L，說明酒精發(fā)酵完成；蘋果酒的酒精度為9.1%vol～10.9%vol；蘋果酒的總酸質(zhì)量濃度為3.03～4.13 g/L，其中紅富士蘋果酒的總酸含量最低。這些指標(biāo)都在正常值的范圍之內(nèi)，品種之間的差異會對風(fēng)味產(chǎn)生一定的影響，但基本上不影響發(fā)酵酒的理化特征。

表1 不同品種蘋果汁與蘋果酒理化指標(biāo)Table 1 Physicochemical properties of apple juices and ciders from different varieties

出汁率決定著原料的產(chǎn)酒率。供試蘋果的出汁率均在50%以上，但具有明顯的品種差異。其中，青香蕉和紅香蕉的出汁率較低，分別為51.52%和54.43%，出汁率最高的品種是小國光，達(dá)70.26%，其次為大國光和紅富士。

2.2 蘋果發(fā)酵酒的香氣成分分析

香氣是評價蘋果酒品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素之一，蘋果酒的香氣主要由酒體中的揮發(fā)性化合物組成，其種類和含量主要受蘋果品種、酵母菌種，以及釀造工藝等影響[11]。在供試的5個蘋果酒中，共檢測到34種揮發(fā)性化合物，包括18種酯類、9種醇類、2種酸類、3種羰基化合物和2種萜烯類化合物(表2)。其中，酯類、醇類是蘋果酒香氣成分中種類和含量較多的物質(zhì)[12]，就含量而言，這兩類物質(zhì)總和占蘋果酒香氣成分比例的90.54%～94.82%，構(gòu)成了蘋果酒的主要香氣組成。其次是少量的酸類、帖烯類和羰基化合物類物質(zhì)。

表2 不同品種蘋果酒中香氣化合物的質(zhì)量濃度 單位：mg/LTable 2 Contents of aroma components in different varieties of apple ciders

大多數(shù)酯類物質(zhì)具有花香、果香，往往為蘋果酒帶來令人愉悅的香味[13-14]。在供試的5組發(fā)酵酒中共檢測到酯類物質(zhì)18種，其中大國光、紅富士蘋果酒酯類物質(zhì)占其總香氣成分的比例最高，分別為57.74%和59.62%，這與程曉燕等[6]在‘靜寧富士’的研究結(jié)果相似。紅富士蘋果酒的辛酸乙酯和月桂酸乙酯的含量要顯著高于其他各組；紅香蕉、青香蕉蘋果酒的丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯的含量較高；小國光、大國光蘋果酒具有較高含量的乙酸異戊酯和乙酸苯乙酯。檢測到的酯類物質(zhì)中共有9種香氣化合物含量超過閾值，分別為異丁酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、異戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯和乙酸異戊酯。

醇類也是蘋果酒中較為豐富的一類揮發(fā)性物質(zhì)，多來源于糖和氨基酸的分解代謝[13]。本實驗中共檢測到9種醇類物質(zhì)，其中紅香蕉、青香蕉蘋果酒中醇類物質(zhì)占其總香氣成分的比例最高，分別達(dá)到48.53%和54.27%，而大國光和紅富士蘋果酒中醇類物質(zhì)所占比例相對較少，僅為32.96%和35.20%。由于醇類物質(zhì)的嗅覺閾值相對較高，故供試蘋果酒中各醇類物質(zhì)均沒有超過閾值的組分。

低濃度的酸類物質(zhì)可以賦予酒體清冽，令人愉悅的香味，對酒體香味有著不可替代的作用[12]。供試蘋果酒中，酸類物質(zhì)相對較少，僅占總揮發(fā)性香氣成分的4.25%～8.65%，其中大國光、紅香蕉和小國光蘋果酒的酸類物質(zhì)含量相對較高，分別為3.55、3.26、3.45 mg/L，而紅富士和青香蕉蘋果酒酸類物質(zhì)含量相對較低。各組酒樣中的酸類物質(zhì)主要是辛酸，濃度均大于閾值，在大國光蘋果酒中辛酸含量最高，達(dá)到3.35 mg/L。

一般來說，香氣活性值(odor activity value,OAV)>1的化合物對酒體的香氣具有實質(zhì)性的貢獻(xiàn)。因此，我們將表2中OAV>1的香氣化合物進(jìn)一步整理，并根據(jù)查閱到的各物質(zhì)的閾值計算出OAV值，如表3所示。各蘋果酒中OAV>1的香氣化合物共計13種，包括9種酯類、1種酸類、1種羰基化合物和2種萜烯類化合物。萜烯類物質(zhì)雖然只以微量存在于蘋果酒中，但由于β-大馬酮、β-紫羅蘭酮等萜烯類化合物本身域值低，得出的OAV值相對較高，對蘋果酒的花香和果香的提高仍起到了重要的作用[11]。由于蘋果酒香氣成分較為復(fù)雜，為更直觀的反映蘋果酒香氣成分的品種差異性，對表3中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(principal component analysis,PCA)。如圖1所示，不同蘋果酒在圖中可以有效得以區(qū)分，說明5種不同品種蘋果酒的風(fēng)味特征存在明顯的差異性。首先，紅香蕉、青香蕉蘋果酒分布在PC1、PC2的負(fù)半軸，在這一象限中分布的特征香氣成分主要包括丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯，這為酒體帶來了香蕉、梨等果香氣味；第二，小國光、大國光蘋果酒分布在PC1、PC2的正半軸，在這一象限分布的特征香氣成分主要包括乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、β-大馬酮和β-紫羅蘭酮，這為酒體帶來了玫瑰、甜果、蜂蜜等花香和果香氣味；第三，紅富士蘋果酒分布在PC1的正半軸、PC2的負(fù)半軸，在這一象限分布的特征香氣成分主要包括己酸乙酯、辛酸乙酯和異戊酸乙酯等脂肪酸乙酯，這為酒體帶來了豐富的果香味。

表3 不同品種蘋果酒中香氣化合物的OAV值及特征描述(OAV>1)Table 3 OAV values and descriptions of aroma components in different varieties of apple ciders (OAV>1)

XGG-小國光；DGG-大國光；HFS-紅富士；HXJ-紅香蕉；QXJ-青香蕉；1-異丁酸乙酯；2-丁酸乙酯；3-2-甲基丁酸乙酯；4-異戊酸乙酯；5-己酸乙酯；6-辛酸乙酯；7-癸酸乙酯；8-乙酸苯乙酯；9-乙酸異戊酯；10-辛酸；11-壬醛；12-β-大馬酮；13-β-紫羅蘭酮圖1 不同品種蘋果酒香氣化合物OAV值(OAV>1)主成分分析Fig.1 Principal component analysis of aroma components OAV values (OAV>1) in different varieties of apple ciders

2.3 蘋果發(fā)酵酒的感官評價

蘋果酒的感官品評是衡量蘋果酒質(zhì)量的一個重要手段。通過感官品評小組品評，對不同品種蘋果酒的生青味、果香、發(fā)酵香、奶香、杏仁味等香氣和酸、甜、苦味的強度進(jìn)行了表述，同時從香氣愉悅度和口感愉悅度對蘋果酒進(jìn)行了風(fēng)味概念性綜合評價，結(jié)果如表4所示。各個品種的生青氣味沒有明顯差異；大國光、小國光和紅富士蘋果酒表現(xiàn)出較強的果香，其次是紅香蕉，青香蕉果香最弱；紅富士和紅香蕉蘋果酒的發(fā)酵香較強，其次是小國光、大國光和青香蕉；青香蕉的奶香最弱，其他品種之間差異不大；紅香蕉的杏仁味顯著強于其他品種；紅香蕉和青香蕉的酸味較強，紅富士的酸味最弱；紅富士的甜味最強，青香蕉和大國光較弱；紅香蕉苦味較強，其他品種之間沒有顯著性差異。紅富士和紅香蕉表現(xiàn)出了較好的香氣愉悅度，其次是大國光和小國光，青香蕉的香氣愉悅度最差，這與蘋果酒香氣成分和比例有一定的關(guān)系；紅富士表現(xiàn)出了較好的口感愉悅度，也許與其較強的甜感有關(guān)；紅香蕉雖有較好的香氣愉悅度，但是口感愉悅度并不高，也許與其較強的苦味和酸味有關(guān)。

表4 不同品種蘋果酒感官品評Table 4 Sensory evaluation of different varieties of apple ciders

3 結(jié)論

本研究選取紅香蕉、青香蕉、大國光、小國光和紅富士5個蘋果品種，分別從蘋果及其發(fā)酵酒的理化指標(biāo)、香氣化合物組成及感官質(zhì)量等方面，初步考察了蘋果品種對其釀酒特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，青香蕉和紅香蕉的出汁率較低，分別為51.52%和54.43%，出汁率最高的品種是小國光，達(dá)70.26%，其次為大國光和紅富士。無論香氣組成還是感官感覺特征，不同蘋果酒均表現(xiàn)出了明顯的品種特異性。通過對OAV>1的香氣化合物的主成分分析，可以很好地區(qū)分5種蘋果酒的風(fēng)味特征。其中，紅香蕉、青香蕉蘋果酒的特征香氣為丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯等；小國光、大國光蘋果酒的特征香氣為乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、β-大馬酮和β-紫羅蘭酮等；紅富士蘋果酒的特征香氣為己酸乙酯、辛酸乙酯和異戊酸乙酯等脂肪酸乙酯。從蘋果酒的感官感覺特征來看，大國光、小國光和紅富士表現(xiàn)出較強的果香味；紅富士和紅香蕉的發(fā)酵香較強；紅香蕉和青香蕉的酸味較強；紅香蕉苦味較強。紅富士蘋果酒表現(xiàn)出了較好的香氣愉悅度和口感愉悅度，這可能與其豐富的酯類物質(zhì)帶來的果香及較強的甜感有關(guān)；而紅香蕉雖有較好的香氣愉悅度，但是口感愉悅度不高，可能與其苦味和酸味有關(guān)。由此可見，在供試的5個品種蘋果中，紅富士發(fā)酵酒在香氣和口感上的優(yōu)良表現(xiàn)，體現(xiàn)了較好的釀酒特性，而另外幾種蘋果發(fā)酵酒在感官上也表現(xiàn)出了明顯的品種特異性，具有潛在的應(yīng)用價值。在以后的研究中，我們可以利用蘋果品種間的釀造差異性進(jìn)行多品種間的混釀，并結(jié)合發(fā)酵菌株、工藝等的優(yōu)化，進(jìn)一步提升蘋果酒風(fēng)味的復(fù)雜性和獨特性，滿足市場和消費者的不同需求。