不同商品酵母对葡萄酒香气成分的影响

刘峻溪，张将，史涛涛，于越，李文娟，孙玉霞*

（1.山东省农业科学院农产品研究所，山东济南250100；2.齐鲁工业大学生物工程学院，山东济南250300；3.烟台瀑拉谷农业开发有限公司，山东烟台264036）

不同商品酵母对葡萄酒香气成分的影响

刘峻溪1，2，张将1，2，史涛涛3，于越3，李文娟3，孙玉霞1*

（1.山东省农业科学院农产品研究所，山东济南250100；2.齐鲁工业大学生物工程学院，山东济南250300；3.烟台瀑拉谷农业开发有限公司，山东烟台264036）

以5种不同商品酵母发酵的赤霞珠干红葡萄酒为原料，采用顶空固相微萃取（HS-SPME）和气质（GC-MS）联用技术对其香气成分进行分析，共检测出66种挥发性化合物，定量分析了各葡萄酒中共有的15种主要香气物质之间的差异。结果表明，不同商品酵母发酵葡萄酒中香气种类差别很小，但含量差别明显。酵母BDX具有较强的高级醇生成能力，其中苯乙醇的含量明显高于其他酵母；酵母BM4×4生成的酯类、高级醇和有机酸的含量均处于中间水平；酵母D254具有较强的酯类生成能力，其中辛酸乙酯和己酸乙酯的贡献最为突出；酵母L2323的乙酸异戊酯生成能力较强；酵母RC212的酯类和高级醇生成量最低。

商品酵母；葡萄酒；香气成分；顶空固相微萃取；气相色谱-质谱

香气是葡萄酒品质的重要指标之一，其种类、含量、阈值及其之间的相互作用决定着葡萄酒的感官质量、风味和典型性[1]。葡萄酒的香气按其来源可以分为3类：品种香，发酵香和陈酿香。品种香主要指葡萄果实中的香气物质，与葡萄原料有关；发酵香主要是在酒精发酵过程中，由酵母代谢产生的香味物质；陈酿香是在葡萄酒的陈酿过程中，由一系列氧化还原反应生成的香味物质[2]。目前已有超过1 000种挥发性化合物在葡萄酒中被检出，其中400多种是在酵母的发酵过程中产生的[3]。用同一葡萄品种，不同酵母酿造出葡萄酒的香气差异明显，这主要表现在发酵香气的差异上。在酒精发酵过程中，由于酿酒酵母的存在和某些香气物质前体的释放，使得酒中的香气物质显著增加[4]。由酵母合成的挥发性物质主要有乙酸酯和乙基酯（花香和果香）、高级醇（杏仁和花香）、中长链挥发酸（奶酪和汗味）、醛类（水果和坚果香味）等[5]，这些物质的种类、比例和平衡关系影响着葡萄酒的感官质量。

商品酵母具有发酵彻底、发酵速度快、糖利用率高、挥发酸含量低和耐SO2性能好等优点，在实际操作中为控制葡萄酒的质量提供了最有效的保障[6]。因而，商品酵母成为葡萄酒酿造中首选的酵母种类。现在的葡萄酒酿造商倾向于使用在某方面具有优势和特性的酵母，这是为了降低风险和更好的控制发酵过程和产品质量[7]。葡萄酒香气的生成能力不仅取决于酵母的种类，即使同一种类的不同菌株之间也存在着差异[8-10]。目前，国内对葡萄酒香气的研究较多，但有关不同商品酵母对葡萄酒香气影响的研究较少。本研究以5株商品酵母为试验对象，以赤霞珠为葡萄原料酿造葡萄酒，利用顶空固相微萃取（head space solid phase microextraction，HS-SPME）和气质（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）联用技术分析葡萄酒的香气成分。研究不同商品酵母对葡萄酒香气物质种类和含量的影响，为选择合适的商品酵母以酿造出具有特定香气特征的葡萄酒提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

商品酵母菌株BDX、BM4×4、D254、L2323、RC212：烟台佳美酿酒技术有限公司；成熟度良好的赤霞珠葡萄：山东烟台莱山（2013年10月采收）；乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-丁醇、正己醇、苯乙醇、乙酸、己酸、辛酸：美国Sigma公司；4-甲基-2-戊醇（色谱纯，98%）：美国Aldrich公司；氯化钠（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SPME手动进样手柄、DVB/CAR/PDMS萃取头（50/ 30 μm）：美国Supelco公司；GC-7890B/MS-5977A气相色谱-质谱联用仪、VF-WAXms（30 m×0.32 mm×0.25 μm）色谱柱：美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 商品酵母的活化

分别称取适量的商品酵母于盛有50 mL新鲜葡萄汁的250 mL三角瓶中，将三角瓶置于37℃水浴锅中，活化30 min。

1.3.2 葡萄酒酿造方法

将新鲜成熟的葡萄除梗后，分别称取4.5 kg置于5 L的玻璃瓶中，进行手工破碎，添加SO2至质量浓度为60 mg/L，室温浸渍12 h后，分别加入已活化好的酵母（200 mg/L），酒精发酵。发酵结束后取自流汁，调整葡萄酒中SO2的质量浓度为40 mg/L，以抑制其苹果酸-乳酸发酵（避免葡萄酒香气在苹乳发酵后发生变化），酒样避光贮存。

1.3.3 顶空固相微萃取

准确量取8 mL葡萄酒酒样于15 mL固相微萃取样品瓶中，加入1.5 g氯化钠促进香气物质的挥发，再加入30 μL的内标4-甲基-2-戊醇以及磁力转子，立即用聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）隔垫将样品瓶密封。将样品瓶置于固相微萃取工作台上，45℃条件下预热10 min，用萃取头萃取50 min。

1.3.4 色谱条件

升温程序为：30℃保持1min，以6℃/min升至100℃，以3℃/min升至200℃，以10℃/min升至210℃，保持3 min；载气（He）流速1.0 mL/min，检测器温度280℃，汽化室温度280℃，不分流进样。

1.3.5 质谱条件

采用电子电离（electron ionization，EI）源；电子能量70 eV；离子源温度200℃；全扫描模式；质量扫描范围30～400 m/z。

1.3.6 香气成分的定性定量分析

定性分析：用气相色谱-质谱-计算机-联用仪进行分析鉴定。分析结果运用计算机谱库（NIST11）进行初步检索和资料分析，再结合文献进行人工谱图解析，确认香气物质的各个化学成分。

定量分析：采用内标法进行定量。

2 结果与分析

2.1 5种商品酵母发酵的赤霞珠干红葡萄酒的气相色谱-质谱分析

采用HS-SPME-GC/MS联用技术对5种酵母发酵的赤霞珠干红葡萄酒的香气成分进行有效提取并分离检测。5种葡萄酒中共检测出66种挥发性香气物质，各种香气物质的含量在总香气含量中占的比例见表1。从BDX、BM4×4、D254、L2323、RC212所发酵的干红葡萄酒中分别检测到39种、47种、45种、44种、48种挥发性物质。

由表1可知，在5种葡萄酒中，共有的香气物质有28种，其中15种化合物为赤霞珠葡萄酒主要代表香气物质，这15种化合物的总峰面积均占各葡萄酒中香气物质总峰面积的92.15%以上。对这15种主要香气物质的含量进行定量计算，结果见表2。

由表2可知，5种酵母发酵的干红葡萄酒的主要香气成分含量有很大的差异，酵母D254合成的香气总量为186.136 mg/L，在5种葡萄酒中最高；其次是酵母BDX、酵母L2323和酵母BM4×4，分别为180.348 mg/L、178.740 mg/L和176.741 mg/L，酵母RC212合成的香气总量最低，为148.833 mg/L。5种葡萄酒中，含量排在前七位的都是辛酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、己酸乙酯、苯乙醇、癸酸乙酯、乙酸异戊酯和乙酸乙酯，这表明5种葡萄酒中主要香气成分构成上的一致性。

2.2 5种商品酵母发酵的红葡萄酒主要香气成分比较

（1）酯类

大多数酯类化合物是在发酵过程中形成的，这些化合物能够赋予葡萄酒以水果香气[13]，尤其是乙酸酯类和乙基酯类[14-15]。由表2可知，酯类物质在总香气物质中含量最高。酵母L2323所酿葡萄酒中的酯类香气总量最多，为116.900 mg/L；酵母BM4×4和BDX合成的酯类香气总量比L2323略低，分别为116.841 mg/L和116.102 mg/L；其次是酵母D254，为122.518 mg/L；酯类香气总量最低的为酵母RC212，为95.735 mg/L。在各酯类香气物质中，辛酸乙酯（果香）的含量最高，是葡萄酒香气的主导香气之一，在酵母D254所酿葡萄酒中含量最高（54.048 mg/L），L2323的含量最低（46.490 mg/L），BDX、RC212和BM4×4处于中间水平，含量相差不大。具有苹果香气的己酸乙酯在各酯类香气物质中的含量仅次于含量最高的辛酸乙酯，酵母D254的生成量最高（43.232 mg/L），酵母RC212的生成量最低（21.426 mg/L）。酵母L2323具有较强的乙酸异戊酯（香蕉香气）生成能力（12.567 mg/L），明显高于其他酵母。

（2）醇类

高级醇是由酵母通过氨基酸代谢生成的香气物质[16]。大部分醇类物质在其含量低于300 mg/L时，对增强葡萄酒香气的复杂性有一定作用[17]。检测表明，酵母BDX高级醇的生成量最高（63.655mg/L），D254和L2323次之（62.155mg/L和61.258 mg/L），BM4×4的高级醇生成量为58.530 mg/L，RC212的高级醇生成量最低，为51.459 mg/L。高级醇中含量最高的是3-甲基-1-丁醇（辛辣味），占高级醇总量的50%以上。3-甲基-1-丁醇是对葡萄酒风味影响最大的高级醇类物质[18]。酵母L2323的生成量最高（47.612 mg/L），酵母RC212的生成量最低（39.550 mg/L）。酵母BDX苯乙醇（玫瑰花香气）的生成量明显高于其他酵母。正己醇（嫩枝叶香气）和2-甲基-1-丙醇（烈酒味）在酵母D254中的生成量都最高（分别为5.643 mg/L和1.857 mg/L），正己醇生成量最低的是酵母RC212（3.909 mg/L），而2-甲基-1-丙醇生成量最低的是BDX（1.624 mg/L）。

（3）有机酸

葡萄酒香气中的奶酪味、脂肪味和酸味与有机酸的存在有关[19-21]。由表2可知，酵母RC212的有机酸生成总量最高，为1.621 mg/L，其次是酵母D254（1.463 mg/L）和酵母BM4×4（1.370 mg/L），L2323的有机酸总量为0.782 mg/L，有机酸生成总量最低的是酵母BDX，为0.591 mg/L。5种酵母中有机酸的生成量都比较低，但差异却很明显。酵母D254中乙酸（醋味）的生成量（0.716 mg/L）是酵母BDX中乙酸生成量（0.154 mg/L）的4.6倍。酵母RC212中辛酸（陈腐味）的生成量（0.553 mg/L）是酵母BDX中辛酸生成量（0.175 mg/L）的3.2倍。酵母RC212中己酸（奶酪味）的生成量（0.391 mg/L）是酵母L2323中己酸生成量（0.154 mg/L）的2.5倍。

2.3 酒样的感官分析

将5种商品酵母酿造的干红葡萄原酒样品放在通风良好、无任何气味的房间内，品评员对各酒样分别从4个感官特性（浆果、青草、香料和矿物）进行感官分析，并对各酒样的各个感官特性分别进行打分（每项满分为10分）。对打分结果进行取舍平均处理，数据见图1。

从图1可以看出，各酵母在相同的感官特性上所表达的每种特性的强度不同。酵母BDX的青草味比较突出，这可能与其高级醇的含量较高有关，但香料味和矿物味较弱；酵母BM4×4的矿物味较明显；酵母D254具有较强的浆果味和香料味，这些是酯类物质带来的香味；酵母L2323的浆果味明显强于其他香味；酵母RC212的浆果味和香料味也比较明显，矿物味较弱。

3 结论

通过对5种商品酵母发酵葡萄酒的香气成分进行定性定量分析，检测结果表明，赤霞珠葡萄酒的主要香气成分为酯类、高级醇和有机酸。对其中15种主要香气成分进行定量测定，发现5种葡萄酒中含量排在前七位的香气物质是一致的，但在含量上存在明显差异。酵母BDX具有较强的高级醇生成能力，其中苯乙醇的含量明显高于其他酵母；酵母BM4×4的酯类、高级醇和有机酸生成能力均处于中间水平；酵母D254具有较强的酯类生成能力，其中辛酸乙酯和己酸乙酯的贡献最为明显；酵母L2323的乙酸异戊酯生成能力较为突出；酵母RC212的酯类和高级醇生成量最低，但具有较强的有机酸生成能力。

虽然5种商品酵母所酿葡萄酒中的主要香气成分是一致的，但各香气成分在含量上存在较大的差异，这说明香气物质的含量和它们之间的比例在决定葡萄酒香气质量上起着重要作用。不同酵母在各种香气物质生成能力上的差异性，是使得所酿葡萄酒风格迥异的重要原因之一。这对于依据各葡萄产区、各葡萄品种的特点和对最终所酿葡萄酒香气特性的要求，来选择合适的酵母进行发酵具有一定的参考价值。

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LIU Junxi1,2,ZHANG Jiang1,2,SHI Taotao3,YU Yue3,LI Wenjuan3,SUN Yuxia1*
(1.Institute of Agro-Food Science and Technology,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,China; 2.College of Bioscience Engineering,Qilu Industry University,Jinan 250300,China; 3.Yantai Pula Valley Agricultural Development Co.,Ltd.,Yantai 264036,China)

Cabernet Sauvignon dry red wine was fermented by five different commercial yeast strains.The aromatic components of wine samples were analyzed by HS-SPME coupled with GC-MS.66 aroma constituents were identified and 15 main aroma compounds which identified in all wine samples were quantified.The results showed that the differences of aroma compounds species among different wine samples fermented by different commercial yeast strains were not obvious,while the contents in each wine were significantly different.Yeast BDX had strong higher alcohols synthesizing ability,and the content of phenylethyl alcohol was significantly higher than that of other yeasts.The contents of esters,higher alcohols and organic acids synthesized by yeast BM4×4 were all in the middle level.Yeast D254 had strong esters synthesizing ability,especially in octanoic acid ethyl ester and hexanoic acid ethyl ester.Yeast L2323 had the strongest isoamyl acetate synthesizing ability,and the contents of esters and higher alcohols synthesized by yeast RC212 were the lowest.

commercial yeast;wine;aroma components;HS-SPME;GC-MS

TS261.1；TS262.6；O657.63

A

0254-5071（2015）04-0042-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.04.010

2015-03-25

山东省农业重大应用技术创新课题（2013）；山东省现代农业产业技术体系专项基金（SDAIT-03-021-12）

刘峻溪（1991-），男，硕士研究生，研究方向为现代酿酒技术。

*通讯作者：孙玉霞（1973-），女，副研究员，硕士，研究方向为酿酒技术及酒类风味物质。