鐘 軻,丁 燕,湯曉宏,李志宇,韓曉梅,孫玉霞*,譚 祥,肖 建
(1.山東省葡萄研究院 山東省釀酒葡萄與葡萄酒技術(shù)創(chuàng)新中心,山東 濟南 250100;2.西南大學 柑桔研究所,重慶 400712;3.重慶市奉節(jié)縣夔鳳酒業(yè)有限公司,重慶 404600)
柑橘類產(chǎn)量為所有水果產(chǎn)量之首,由于其美味且具有較高的經(jīng)濟價值,不僅可用來制作果醬、果酒,還可用于肥皂、化妝品的研制[1-2]。臍橙被稱作“柑橘之王”,在我國四川、江西等省份廣泛種植,形成了具有地域特色的臍橙資源,如贛南臍橙、奉節(jié)臍橙[3-4]。隨著臍橙種植面積與產(chǎn)量逐年上升,目前面臨著生產(chǎn)過剩、不易儲藏等問題,另外,我國臍橙加工業(yè)欠發(fā)達,消費模式仍以鮮食和榨汁為主,因此亟需拓展臍橙的深加工產(chǎn)業(yè)鏈[3,5]。
奉節(jié)臍橙是重慶市奉節(jié)縣的特色品種,其釀造的果酒口感清爽,不僅保留了原有維生素,也更有利于人體的吸收[6-8]。香氣是評價臍橙果酒品質(zhì)的重要指標之一,微生物將臍橙中的還原糖轉(zhuǎn)化為醇類、酯類等香氣化合物,使風味更加豐富[9-10]。鄭淑丹等[9]優(yōu)化臍橙全果酒的發(fā)酵條件,并對比臍橙果汁酒和臍橙全果酒的香氣差異,結(jié)果表明,臍橙全果酒香氣化合物種類更復雜,感官更飽滿;鄧山鴻等[11]研究了氮源對臍橙果酒低溫發(fā)酵的積極影響,并發(fā)現(xiàn)氮源對香氣化合物的含量具有促進作用;胡小琴等[7]研究了不同酵母對臍橙果酒品質(zhì)及香氣的影響,并得出法國Lallemand公司的商業(yè)釀酒酵母DV10(Saccharomyces cerevisiae)為適宜臍橙果酒釀造的菌種。近年來,通過篩選酵母菌株、優(yōu)化發(fā)酵工藝等提升臍橙酒香氣品質(zhì)的研究較多,而不同海拔高度、不同臍橙品種對果酒香氣影響的差異性研究較少[12]。另外,高海拔區(qū)域光照充足、晝夜溫差較大,有利于有機物的積累,選擇不同海拔高度的原料,對其基本理化指標及果酒香氣成分也會造成影響。因此,對不同海拔高度及現(xiàn)有臍橙品種釀酒特性的分析,可以為臍橙果酒的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。
本實驗以重慶市奉節(jié)縣不同海拔高度采收的福本、紐荷爾、奉園72-1、圓虹4個品種臍橙作為原料,對其果汁及其果酒的理化指標、香氣成分等釀酒特性進行綜合分析,以期為臍橙果酒的工藝化生產(chǎn)提供參考。
1.1.1 樣品
分別從重慶市奉節(jié)縣安坪鎮(zhèn)、朱衣鎮(zhèn)、草堂鎮(zhèn)不同海拔高度采收的福本、紐荷爾、奉園72-1、圓虹4個品種的臍橙。取樣地點信息見表1。
表1 采樣點基本信息Table 1 Basic information of sampling points
1.1.2 試劑
偏重亞硫酸鉀(potassium metabisulfite,PMS):上海麥克林生化科技有限公司;果膠酶EX-V(多聚半乳糖醛酸酶80%,果膠酯酶18%,果膠裂解酶2%):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Sigma Aldrich公司。
L12-Energr61破碎機:山東九陽股份有限公司;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;57329-U萃取頭:美國Supelco公司;自動進樣器(PAL RSI85):瑞士CTC公司;Aglient GC 7890B/MS 5977A氣質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)儀、DB-WAX色譜柱(60 m×2.5 mm,0.25 μm):美國Agilent公司。
1.3.1 臍橙果酒制備工藝流程及操作要點
臍橙分選、清洗、去皮、切塊→榨汁(立即添加PMS、果膠酶)→過濾取汁→成分調(diào)整(添加白砂糖、接種酵母菌)→控溫發(fā)酵→澄清分離→臍橙酒
操作要點:選取色澤勻稱、表皮光滑的新鮮健康臍橙,清洗以減少果皮上的雜菌,去皮切成小塊置于破碎機中。榨汁后立即向橙汁中添加偏重亞硫酸鉀150 mg/L攪拌均勻,隨后添加果膠酶30 mg/L,沉降4 h后紗布過濾,果汁控溫至15~16 ℃。調(diào)整臍橙汁成分,添加白砂糖將糖度統(tǒng)一調(diào)整為22 °Bx,取商業(yè)釀酒酵母,以200 mg/L的接種量加入料液比為1∶50(g∶mL)的糖水,置于38 ℃水浴鍋中活化1 h,隨后接入活化好的釀酒酵母進行控溫(18~20 ℃)發(fā)酵,至可溶性固形物含量穩(wěn)定不變,視為酒精發(fā)酵結(jié)束,酒樣經(jīng)虹吸法澄清分離后添加偏重亞硫酸鉀180~200 mg/L,低溫保存待測,每組樣品做3個重復。
1.3.2 基本理化指標檢測
可溶性固形物:采用BX-1手持糖度計測定;乙醇、總酸、總糖等指標測定:參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。
1.3.3 香氣化合物分析
香氣化合物的檢測采用氣相色譜質(zhì)譜(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用技術(shù),具體操作條件參照原苗苗等[13]的方法。
定性分析:將質(zhì)譜檢測圖運用計算機譜庫美國國家標準與技術(shù)研究院(national institute of standards and technology,NIST)14進行初步檢索和分析,再結(jié)合相關(guān)文獻資料對人工譜圖進行解析,確定每種香氣化合物。
定量分析:采用內(nèi)標法半定量分析,計算樣品中各香氣組分的含量。
1.3.4 香氣活度值計算
香氣活度值(odor activity value,OAV)能表征單個香氣化合物對主體香氣化合物的貢獻度,由揮發(fā)性香氣化合物質(zhì)量濃度除以其香氣閾值得到,OAV>1的香氣化合物對酒體香氣有直接貢獻,其計算公式如下:
1.3.5 感官評定
參考鄭淑丹等[9]的方法制定評分標準,由10位受到專業(yè)培訓的品評小組成員對臍橙酒進行感官評分,取其平均值作為評分結(jié)果,滿分100分,感官評分標準見表2。
表2 臍橙酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of navel orange wine
1.3.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析
采用SPSS 25.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,并采用Origin 2018進行數(shù)據(jù)做圖和分析。
對在安坪鎮(zhèn)、朱衣鎮(zhèn)、草堂鎮(zhèn)不同海拔高度采收的4種臍橙進行榨汁和釀酒處理,測定臍橙汁與臍橙酒的理化指標,結(jié)果見表3。
由表3可知,臍橙汁的pH為3.09~3.85,其中在安坪鎮(zhèn)低海拔區(qū)域的奉園72-1果汁pH值最低為3.09,朱衣鎮(zhèn)低海拔區(qū)域的圓虹果汁pH值最高為3.85;發(fā)酵后的臍橙酒pH值為3.40~3.95,草堂鎮(zhèn)低海拔區(qū)域的奉園72-1臍橙酒pH最低為3.40,朱衣鎮(zhèn)低海拔區(qū)域的圓虹臍橙酒pH最高為3.95,由此可見,奉園72-1發(fā)酵前后pH值較低,圓虹發(fā)酵前后pH值較高。草堂鎮(zhèn)高海拔區(qū)域的圓虹臍橙汁含糖量最低為9.5°Bx,其余品種橙汁的糖度均在11°Bx以上;安坪鎮(zhèn)高海拔區(qū)域的紐荷爾臍橙汁出汁率最低為59.31%,其余樣品出汁率均達到60%以上。在高海拔區(qū)域的果汁糖度較高且出汁率較低,這可能是因為高海拔區(qū)域光照充足,能充分進行光合作用制造糖分,可溶性固形物含量高于低海拔區(qū)域;臍橙酒的總糖含量為4.01~5.87 g/L,總酸含量為5.01~6.80 g/L,高海拔區(qū)域的總糖和總酸高于低海拔區(qū)域;酒精度為9.33%vol~11.48%vol,草堂鎮(zhèn)低海拔區(qū)域的圓虹臍橙酒最低為9.33%vol,朱衣鎮(zhèn)高海拔區(qū)域的奉園72-1臍橙酒最高為11.48%vol,高海拔區(qū)域的酒精度高于低海拔區(qū)域。
綜合而言,這些基本理化指標均在正常范圍內(nèi),但是高海拔區(qū)域的臍橙酒含有更高的糖酸和酒精度,奉園72-1發(fā)酵前后pH值均較低。
香氣是評價果酒品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一,主要包括醇類、酯類、酸類、醛酮類和萜烯類等成分[14-15]。這些香氣化合物種類豐富、相互協(xié)調(diào),成分與含量受不同海拔高度、臍橙品種、酵母菌株、釀造工藝等影響[9,16]。在不同海拔高度的4種臍橙果酒中共檢測到38種揮發(fā)性香氣化合物,但是表中僅列出了酒中共有且含量較高的15種主要揮發(fā)性香氣化合物,結(jié)果見表4。
表4 臍橙酒中香氣化合物的含量Table 4 Aroma compounds contents in navel orange wines mg/L
由表4可知,12種臍橙酒中15種主要揮發(fā)性香氣化合物包括5種酯類、4種醇類、1種酸類、1種醛酮類、4種萜烯類,它們相互協(xié)調(diào),賦予了臍橙果酒獨特的風味[17-18]。
酯類往往為臍橙果酒帶來令人愉悅的花香及果香,是果酒中重要的風味化合物[19-20]。表4中列出的酯類化合物有5種,均占香氣化合物的52%以上,癸酸乙酯和辛酸乙酯占酯類化合物總量的86%以上,賦予了臍橙酒菠蘿香和椰汁香[21]。相同地塊中,福本臍橙酒癸酸乙酯含量最高,但辛酸乙酯含量較低,紐荷爾臍橙酒的癸酸乙酯含量要低于其他3種臍橙酒,圓虹臍橙酒乙酸異戊酯含量最高。高海拔區(qū)域臍橙酒的酯類化合物總量高于低海拔區(qū)域,從而賦予其更濃郁的果香和甜香。
醇類是果酒中較為豐富的揮發(fā)性化合物,其種類與含量對果酒風味具有重要影響[22]。表4中共列出4種醇類化合物,異戊醇和苯乙醇占醇類化合物總量的46%以上,在朱衣鎮(zhèn)紐荷爾臍橙酒中占比甚至高達97%;除朱衣鎮(zhèn)外,圓虹臍橙酒1-癸醇所占醇類化合物比例達20%,賦予了果酒誘人的杏仁、奶酪香氣。在高海拔區(qū)域,奉園72-1的苯乙醇含量高于其他3種臍橙酒;大部分高海拔區(qū)域臍橙酒醇類化合物總量高于低海拔區(qū)域,可能是因為高海拔區(qū)域的果實成熟度更高,形成的醇類化合物含量更豐富。
表4中共列出4種萜烯類化合物,是臍橙酒果香和花香的重要來源[23]。萜烯類化合物均占香氣化合物總量的20%以上,大部分高海拔區(qū)域臍橙酒的萜烯類化合物總量高于低海拔區(qū)域。D-檸檬烯占萜烯類化合物總量最高,達58%以上,被視為臍橙酒的特征香氣,福本臍橙酒D-檸檬烯占萜烯類化合物總量均達70%以上,賦予臍橙果酒愉悅的甜橙香和檸檬清香[24]。萜品醇和芳樟醇都被描述為丁香花味,相同地塊中,圓虹臍橙酒所占比例均達27%以上;除草堂鎮(zhèn)外,福本臍橙酒萜品醇和芳樟醇所占萜烯類化合物總量均低于其他3種臍橙酒。
酸類是香氣成分中的重要協(xié)調(diào)部分,適量的酸類可以修飾果酒口感,但濃度過高時會導致負面氣味[7,25]。辛酸占總香氣化合物的1%~4.5%。在相同地塊中,福本臍橙酒辛酸最低,僅占揮發(fā)性香氣化合物總量的1%~3%,紐荷爾臍橙酒辛酸含量較高,占比4%,不同海拔高度辛酸差異不明顯。另外,醛酮類化合物中的乙縮醛,雖然含量較少但對臍橙酒的香氣起到了不可忽視的重要作用。其中,紐荷爾臍橙酒所占比例較低,占0.37%~1.12%,大部分高海拔區(qū)域的乙縮醛含量要高于低海拔區(qū)域。
綜上所述,不同海拔、不同品種臍橙對果酒香氣影響較大。福本臍橙酒癸酸乙酯、D-檸檬烯所占比例較高;圓虹臍橙酒乙酸異戊酯、1-癸醇較高,從而使果酒擁有更成熟的香蕉、杏仁香氣;與其他品種相比,紐荷爾臍橙酒辛酸占比較高,但乙縮醛占比較低,奉園72-1臍橙酒在高海拔區(qū)域苯乙醇含量更高。高海拔區(qū)域臍橙酒的酯類、醇類要高于低海拔區(qū)域,從而賦予果酒更豐富的果香和甜香。
果酒中香氣化合物的貢獻率不僅與其濃度相關(guān),還與閾值有關(guān)[11,21]。根據(jù)閾值計算出表4香氣化合物的OAV,并將OAV>1的香氣化合物進一步整理,結(jié)果見表5。
表5 臍橙酒香氣物質(zhì)的香氣活度值分析及特征描述Table 5 Odor activity value analysis and characteristic description of aroma compounds in navel orange wines
由表5可知,OAV>1的香氣化合物共計9種,包括酯類3種,萜烯類4種,醇類1種,酸類1種。在酯類化合物中,癸酸乙酯、辛酸乙酯在大多數(shù)臍橙酒中OAV>10,高海拔區(qū)域的癸酸乙酯和辛酸乙酯OAV大于低海拔區(qū)域,構(gòu)成了臍橙酒的主體香氣物質(zhì);在相同地塊中,福本臍橙酒癸酸乙酯的OAV最高,其次是奉園72-1,這賦予臍橙酒更濃郁的果香,圓虹臍橙酒乙酸異戊酯的OAV最高,對臍橙酒中成熟的香蕉風味起到了重要作用。萜烯類化合物OAV較大,由于D-檸檬烯閾值較低,其OAV均>60,在高海拔區(qū)域D-檸檬烯OAV整體大于低海拔區(qū)域,福本臍橙酒中甚至高達167;香茅醇和芳樟醇也是果酒中的關(guān)鍵香氣化合物,分別賦予了果酒玫瑰香和水果香,紐荷爾臍橙酒和圓虹臍橙酒中OAV較高;1-癸醇在高海拔區(qū)域OAV大于低海拔區(qū)域,不同品種臍橙酒中差異不大。另外,辛酸OAV較小,但為臍橙酒的香氣也提供了新鮮風味,對香氣起到不可忽視的作用[25]。除奉園72-1辛酸OAV>1外,其他3種臍橙酒均較低。
綜上,高海拔區(qū)域OAV大于低海拔區(qū)域,萜烯類化合物OAV較大,其中,D-檸檬烯在臍橙酒中占主要地位;福本臍橙酒癸酸乙酯和D-檸檬烯最高,富含果香更明顯。
為了更直觀反應不同品種臍橙酒香氣成分的差異性,對表5中相關(guān)數(shù)據(jù)進行主成分分析(principal component analysis,PCA),結(jié)果見圖1。由圖1可知,不同品種臍橙酒可通過主成分分析有效區(qū)分,臍橙酒風味特征差異明顯,PC1與PC2相加可以代表66.9%的原數(shù)據(jù)。福本臍橙酒主要分布在PC2的上側(cè),在這一區(qū)域的特征香氣化合物主要有癸酸乙酯、D-檸檬烯,這為酒體帶來了檸檬清香和水果等香氣;紐荷爾臍橙酒主要分布在PC2的下側(cè),這一部分的特征香氣成分主要有芳樟醇、辛酸,為臍橙酒帶來了水果香和青草味;圓虹臍橙酒主要分布在PC1右側(cè),這一部分的特征香氣成分主要有乙酸異戊酯、1-癸醇、萜品醇,這為臍橙酒帶來了成熟的香蕉及紫羅蘭花香[28];奉園72-1臍橙酒主要分布在PC2上側(cè),特征香氣化合物主要有癸酸乙酯、香茅醇和D-檸檬烯,這為臍橙酒帶來了果香味和甜橙香[29]。
圖1 4個品種臍橙酒中OAV>1的香氣化合物主成分分析Fig.1 Principal component analysis of aroma compounds with OAV>1 in 4 varieties of navel orange wines
為了更直觀體現(xiàn)不同海拔高度臍橙酒中香氣成分差異,對OAV>1的香氣化合物進行熱圖分析,結(jié)果見圖2。
圖2 4個品種臍橙酒OAV>1的揮發(fā)性香氣成分熱圖Fig.2 Heat map of volatile aroma compounds with OAV>1 in 4 varieties of navel orange wines
由圖2可知,高海拔區(qū)域紅色系較多,因此含有較多能被嗅覺感知到的酯類、醇類等香氣化合物。在高海拔區(qū)域中,奉園72-1臍橙酒辛酸乙酯、香茅醇含量較高,但低海拔區(qū)域辛酸含量較高,福本臍橙酒癸酸乙酯、D-檸檬烯含量較高,賦予了其更豐富的甜香和檸檬香氣,紐荷爾臍橙酒芳樟醇較高,所含有的玫瑰香味更明顯,圓虹臍橙酒乙酸異戊酯較高,成熟的香蕉風味更豐富。綜上所述,高海拔區(qū)域的臍橙酒所含有的花香、果香層次更明顯,香味更加濃郁,但實際結(jié)果要根據(jù)感官分析進一步驗證。
通過感官評價小組品評,對不同臍橙酒的滋味、香氣、外觀、典型性進行評價,結(jié)果見圖3。
圖3 4個品種臍橙酒感官評分雷達圖Fig.3 Radar map of sensory scores of 4 varieties of navel orange wines
由圖3可知,滋味評分較高的臍橙酒為高海拔區(qū)域的安坪奉園72-1、草堂圓虹和低海拔區(qū)域的安坪福本,其口感圓潤柔和,酸甜適度;香氣評分較高的臍橙酒有高海拔區(qū)域的安坪奉園72-1、安坪圓虹、草堂奉園72-1、草堂福本,其果香、花香濃郁協(xié)調(diào),優(yōu)雅細膩。外觀評分較高的酒樣有高海拔區(qū)域的安坪奉園72-1、草堂奉園72-1、草堂福本和低海拔區(qū)域的朱衣福本,其外觀澄清,無雜質(zhì)。典型性評分較高的有高海拔區(qū)域的安坪奉園72-1、安坪紐荷爾、草堂圓虹、朱衣紐荷爾,其風格良好且具有顯著性風格。綜合得分最高的是高海拔區(qū)域的安坪奉園72-1、草堂福本,達87分,其次是低海拔區(qū)域的安坪奉園72-1為84分。針對不同海拔高度,高海拔區(qū)域感官評分較高,其釀造的臍橙酒細膩醇厚;針對不同品種,奉園72-1感官評分最高,其釀造的臍橙酒酸甜適度,帶來較好的愉悅度。
本研究以不同海拔高度采收的4個品種的臍橙為原料釀造臍橙酒,分別對比其理化指標、香氣化合物及感官質(zhì)量發(fā)現(xiàn),臍橙出汁率均在60%以上;臍橙酒的總糖含量為4.01~5.87 g/L,均在基本理化指標正常范圍內(nèi)。對臍橙酒風味物質(zhì)進行鑒定,高海拔區(qū)域的臍橙酒酯類和醇類較高,花香、果香層次更明顯;不同品種臍橙酒風味特征差異明顯。福本臍橙酒含有更多的檸檬清香,紐荷爾臍橙酒含有更多的水果香及青草香,圓虹臍橙酒富含更多成熟香蕉的味道,奉園72-1富含更多的甜橙香。綜合感官評價分析,高海拔區(qū)域的奉園72-1和福本體現(xiàn)了更好的釀酒特性,而紐荷爾及圓虹也表現(xiàn)出了品種典型性。在今后的研究中,可以利用不同海拔高度及品種之間的混釀,結(jié)合不同工藝及菌株,進一步提高臍橙酒的風味與口感,滿足市場需求。