不同酿酒酵母发酵桃果酒香气成分研究

蒋锡龙，孙玉霞，董兴全，魏彦锋，史红梅，李彦奎，张晶莹

(山东省酿酒葡萄科学研究所，山东济南250100)

香气是葡萄酒、果酒品质的最重要特征之一，代表了几百种挥发性物质复杂的平衡［1－2］。葡萄酒和果酒的一类香气或品种香气，主要是萜烯类化合物和C13－降异戊二烯衍生物，是由酿酒使用的原料品种及其产地决定。但更多的香气物质即二类或者发酵香气，是在乙醇发酵过程中产生。二类香气物质的产量与所用酵母密切相关，主要包括高级醇、酯、脂肪酸、羰基化合物和挥发性酚类等［3－5］。果酒是新鲜水果发酵而来的一种乙醇饮料，近年来，已有研究者对适宜酿酒的水果如苹果，香蕉，芒果，可可等进行了果酒酿造研究［6］，而桃果酒酿造及香气成分研究尚无报道。桃果实营养丰富，且富含风味物质，目前从桃果实中已分离到近百种香气成分，主要包括醇类、酯类、醛类、酮类、内酯类、烃类和其他类型化合物等［7］。葡萄酒、果酒香气是一个复杂的内部反应，在无数挥发性化合物以及这些化合物之间通过各种方式相互反应，从而形成酒最终的香气和风味［8］。近年来，随着“分析技术和设备的发展，香气物质的分析已从最初的集中分析主要挥发性化合物，提高到能够分析含量很低(甚至低于ng·L－1)但气味阈值很低的挥发性化合物”［9］。本实验桃果酒由5种不同酿酒酵母酿造，固相微萃取(Solid－Phase Micro－Extraction，SPME)技术萃取桃果酒中挥发性化合物，气相色谱－质谱联用(GC－MS)分析其挥发性成分，分析5种桃果酒中醇、酯、酸、羰基化合物、挥发性酚类以及萜烯类化合物的组成与含量，研究不同酵母对桃果酒香气的影响，筛选适合桃果酒酿造的酵母。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

济南本地“大久保”桃为原料，成熟桃去皮榨汁，添加白砂糖至糖度为22°Bx，分成5份，加入等量酿酒酵母，相同条件下发酵(温度:22℃，SO2浓度:80mg·L－1)。5 种酿造酵母为 J11、DV10、Ec1118、D21、K1，其中J11为本实验室自济南郊区桃园野生酵母选育出，经26S rDNA D1/D2区鉴定为酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)，其余均为法国拉曼(LALLEMAND)商品活性干酵母。桃酒酿造年份为2011年8月。2011年10月对桃果酒香气成分进行了测定。

表1 不同酿酒酵母发酵桃果酒的理化指标Table 1 Physiochemical characteristics of wines fermented by different S.cerevisiae strains

表2 桃果酒醇类化合物含量Table 2 The contents of alcohols in the peach fruit wines

手动SPME进样器 Supelco公司，美国;GC－2010/QP 2010 Plus气相色谱－质谱联用仪Shimadzu公司，日本;2－辛醇 99.99%(内标)Sigma公司，美国。

1.2 实验方法

1.2.1 桃果酒理化指标的测定方法 酒精蒸馏后用酒精计测定，残还原糖用斐林法测定，挥发酸、总酸以指示剂法滴定。

1.2.2 固相微萃取(Solid－Phase Micro－Extraction，SPME)操作 SPME顶空萃取:选取8mL桃酒样放入15mL样品萃取瓶中，加入1.5g氯化钠，内标2－辛醇及磁力转子置于固相微萃取工作台上45℃预热10min;将固相微萃取器的萃取头50/30μm DVB/CAR/PDMS(Supelco，USA)通过瓶盖聚四氟乙烯隔垫插入样品萃取瓶的顶空，推出吸附头使其暴露于萃取瓶顶空蒸汽中进行萃取，萃取时间50min，萃取温度45℃。当样品萃取平衡后，缩回纤维头，迅速将针管插入气相色谱仪的进样口，推出纤维头热解析10min，同时启动气相色谱仪采集数据。

1.2.3 GC－MS分析条件

1.2.3.1 色谱条件 色谱柱:Stabilwax－DA毛细管柱(30m×0.32mm ×0.25μm，Restek公司，美国);升温程序:30℃ 保持 1min，以 6℃/min升至 100℃，以3℃/min升温至200℃，以10℃/min升温至210℃，保持3min;进样器温度250℃;检测器温度250℃，无分流进样。

1.2.3.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源;电子能量70eV;离子源温度200℃;全扫描模式，质量扫描范围:30～400u。通过计算机检索与NIST08和WILEY7质谱库提供的标准质谱图对照进行确认。

2 结果与分析

供试酒样常规理化分析见表1。

2.1 挥发性醇类化合物分析

醇主要是酵母代谢产生的次级产物［5，8］。分析的5种桃果酒，被检出的醇共有16种(见表2)，其中J11含有15种，种类最多，D21种类最少，为13种。醇的总量DV10最高，Ec1118次之，D21最低。异戊醇、异丁醇、丙醇、β－苯乙醇、苯甲醇以及十二烷醇为5种桃果酒中主要的醇类。

表3 桃果酒酸类化合物含量Table 3 The contents of acids in the peach fruit wines

在检测出的醇中，异戊醇(果香，酒香［9］)含量最高，而且5种桃果酒中含量相近，是最主要的组分。异丁醇(果香，酒香)主要由缬氨酸代谢产生［8］，在J11中最高，Ec1118中最低。丙醇在酵母代谢中由丙酸转化而来，在Ec1118中含量最高，在J11中最低。十二烷醇(花香)含量在J11中最高。

芳香醇嗅觉阈值一般都很低，因此其在酒的总体香气形成中具有不可忽视的作用，β－苯乙醇(玫瑰香气，蜂蜜香气［9］)由酵母利用糖或氨基酸合成，是最重要的苯来源的高级醇［5］，在5种桃果酒中J11含量最高，K1中含量最低。苯甲醇(微弱芳香)含量DV10中最高。

在5种酒中都被检测出的醇还有正丁醇、2，3－丁二醇、正辛醇、正癸醇以及顺式－3－己烯－1－醇以及2－乙基－1－己醇，含量从每升几微克到几十微克不等。

2.2 挥发性酸类化合物分析

脂肪酸是酵母代谢的次级产物［5］。5种桃果酒中共检测出9种酸(见表3)，其中DV10中含有9种，J11、Ec1118和D21含有8种，K1中最少为6种。总酸含量J11最多，K1最少。乙酸、辛酸和癸酸是检测出酸的主要种类，其中辛酸的含量最高。

2.3 酯类化合物比较分析

挥发性酯是组成香气化合物的最重要种类，它们赋予葡萄酒和其他发酵饮料主要的水果香气［10］。在酵母代谢产生的挥发性物质中，酯对酒的风味贡献最大［9］。在5种桃果酒中共检测出44种酯类(见表4)，脂肪酸乙酯和高级醇的乙酸酯是其主要种类。其中辛酸乙酯(花香、果香)含量最高，癸酸乙酯(椰子香气)和9－癸烯酸乙酯的含量也较高。乙酸乙酯(菠萝香气)、乙酸异戊酯(香蕉香气)、己酸乙酯(菠萝、香蕉香气)、乙酸己酯(梨和苹果香气)、甲酸己酯(苹果香气)、苯甲酸乙酯(冬青油、果香)以及乙酸苯乙酯(蜜香、花香)对桃果酒的香气也有较大贡献。γ－癸内酯是桃果实中特有的芳香物质［11－12］，在 5 种桃果酒中都有检出。5种桃果酒的酯总量差别明显，最高的 J11 为 10950.20μg·L－1，最低的 K1 只有6984.46μg·L－1。

2.4 羰基化合物比较分析

在5种桃果酒中共检测出14种挥发性羰基化合物(见表5)，苯甲醛是J11中含量最高的羰基化合物，在其他4种酒中乙醛的含量最高。乙偶姻在5种桃果酒中都有较高的含量。

在葡萄酒和发酵饮料中，乙醛(果香)约占到总醛的90%，对酒的香气起着重要作用［13］。同时，乙醛也是乙酸、乙偶姻和乙醇的合成前体，低含量的乙醛能赋予葡萄酒和发酵饮料愉悦的水果香气，但含量高时会产生青草或青苹果的辛辣刺激味道［5，14－15］。5种桃果酒中，乙醛含量在250～320μg·L－1之间。乙偶姻(奶油香气)有很强的气味，是乙醇发酵中产生的普通产物，在发酵饮料中有不同的来源:添加的乙醇发酵酵母，水果果皮附带的野生酵母以及苹乳发酵的细菌都能产生乙偶姻［16］。

苯甲醛(苦杏仁香气)是桃果实中富含的挥发性香气物质之一［17］，在5种桃果酒中含量差距很大，J11最高为 387.98μg·L－1，最低的 K1 只有 36.28μg·L－1。同时，苯甲醛含量的差距也造成了5种酒的羰基类化合物总量的差距。5种桃果酒中都检测出了壬醛、糠醛以及癸醛。2，3－丁二酮只在 J11和 D21中存在。

2.5 苯系化合物比较分析

5种桃果酒中共检测出6种苯系化合物(见表6)，含量都比较低，丁基羟基甲苯含量最高，在31.97～113.02μg·L－1之间。苯系化合物总的含量也不高，最高的 J11 只为 132.75μg·L－1。

2.6 萜类化合物比较分析

萜类化合物是一类天然的烃类化合物，其分子中具有5个碳的基本单位，多具有不饱和键，其结构的基本骨架大都符合(C5H8)的通式。萜类化合物作为香气物质的主要是具有挥发性的游离型单萜和倍半萜，对香气有重要影响的主要有芳樟醇、香叶醇、香茅醇、橙花醇、脱氢芳樟醇、α－松油醇等［18］。在5种桃果酒中，检测出11种萜类化合物(见表7)，其中主要的化合物有芳樟醇(铃兰香气)、β－香茅醇(玫瑰香气)、顺式香叶基丙酮(果香、木香、青香)以及二氢－β－紫罗兰醇(强烈覆盆子和紫罗兰香气)。另外检出的萜类化合物还有乙酸芳樟酯(花香、果香)、脱氢芳樟醇(花香香气、果香、木香)、橙花叔醇(玫瑰香气)、金合欢醇(铃兰花香气、青香、木香)等。萜类化合物总量J11最高，K1最低。

表4 桃果酒酯类化合物含量Table 4 The contents of esters in the peach fruit wines

表5 桃果酒羰基化合物含量Table 5 The contents of carbonyl compounds in the peach fruit wines

表6 桃果酒苯系化合物含量Table 6 The contents of bencenic compounds in the peach fruit wines

表7 桃果酒萜烯类化合物含量Table 7 The contents of terpenic compounds in the peach fruit wines

2.7 不同桃酒中各类香气物质含量的比较

5种桃果酒中各类挥发性化合物含量及所有挥发性化合物总量的柱状图见图1，酯类是五种桃果酒中含量最多的挥发性化合物，约占总量的65%～70%。醇类是第二大类挥发性化合物，挥发性酯类和醇类物质是挥发性香气物质的主要种类。酚类和萜类物质在挥发性化合物总量中占的比例很小。由图1可以看出，5种桃果酒中，选育酵母J11酿造的桃果酒挥发性化合物总量明显高于4中商品酵母，主要表现在其酯类物质含量明显高于其他4种酵母。

图1 桃果酒中各类香气物质含量Fig.1 The contents of different aroma substances in 5 peach fruit wines

3 结论

SPME/GC－MS技术能够完成不同物质种类中不同组分的的定性和定量，而且可以进行复杂混合物中低含量组分的测定［9］，因此采用该技术能够检更多测出低含量的挥发性化合物。本实验采用SPME/GC－MS技术对桃果酒进行分析，5种酒共检测出100种挥发性化合物，其中最多的是J11，检测出87种，最少的是K1，检测出77种。

在检测出的挥发性化合物中，酯类的种类最多为44种，总含量也最高，在J11中，酯类的含量可以占到挥发性化合物总量的69.7%，因此酯是桃果酒最重要的香气成分。醇类不论是检测出的种类数还是物质含量，都是第二大类挥发性化合物。醇和酯组成了桃果酒中挥发性化合物的主要种类，其他挥发性化合物如酸、羰基化合物、酚和萜类等含量都很少。因此，在桃果酒的挥发性物质中，醇和酯是主要的组分，异戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯以及9－癸烯酸乙酯是桃果酒的主要香气物质。

萜类物质主要表现果实的品种香气［12］，5种桃果酒中J11检测出的萜类物质含量最高。γ－癸内酯是桃果实特有的香气物质，5种桃果酒中都检测出该物质，含量在 3.2～8.05μg·L－1之间，其中 J11 中含量最高。结果表明酵母J11酿造桃果酒能更好地保留桃果实自身的风味特征。

通过检测分析，自选酵母J11酿造的桃果酒挥发性香气物质的种类、含量上都优于其他4种商品酵母，而且J11能更好的体现桃果实自身的特征，因此可以证明自酿酒选酵母J11更适合桃果酒的酿造。

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