不同品种蓝莓和菌种酿制蓝莓酒的香气成分分析

郭成宇，安百慧

（齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006）

不同品种蓝莓和菌种酿制蓝莓酒的香气成分分析

郭成宇，安百慧

（齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006）

分别以速冻野生和种植蓝莓为原料，以酵母菌株QD-1、QD-2酿造蓝莓酒。采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对蓝莓果汁及蓝莓酒的香气成分进行分析和比较。实验结果表明，野生蓝莓和种植蓝莓果汁中分别检测出12种、7种香气成分；由菌株QD-1酿造野生蓝莓酒和种植蓝莓酒中分别检测出39种、40种香气成分；由菌株QD-2酿成野生蓝莓酒和种植蓝莓酒中分别检测出39种、27种香气成分。通过对比分析得知，不同品种蓝莓和菌种对酿制的蓝莓酒香气成分都有很大的影响。

蓝莓；品种；酵母菌；蓝莓酒；香气成分；分析

蓝莓分为野生蓝莓和种植蓝莓，野生蓝莓果实较小，平均质量为0.5～2.5 g，果皮薄易破碎，果实不易于保持整粒，果肉细腻，颜色深紫红色、易掉色，偏酸，蓝莓味较为纯正[1]。种植蓝莓果实较大，最重的果实可达到12 g左右，果皮较硬不易破碎，颜色呈深紫红色、不易于掉色，果肉较整齐牢固，偏甜，蓝莓味不够纯正[2]。由于蓝莓产期集中、贮藏期较短，所以将蓝莓速冻后冷藏，以便加工[3]。蓝莓酒的风味主要依赖于酒中所含的糖、单宁和酸类物质[4]，除此之外蓝莓本身及其在酿造过程中所呈现的特殊的香气成分也是蓝莓酒风味的主要组成部分。蓝莓酒的香气组成直接影响蓝莓酒的感官品质，是构成高品质蓝莓酒的一个重要指标。香气物质的种类、浓度及其和谐程度决定了蓝莓酒的协调性、复杂性和典型性[5]。通过对野生蓝莓和种植蓝莓香气成分分析及用该原料酿成的蓝莓酒香气成分分析，比较不同品种蓝莓及酵母菌株对蓝莓酒的影响。目前对蓝莓酒香气成分的研究已有所报道，但是对野生蓝莓和种植蓝莓果汁及果酒中香气成分的变化及对比尚不多见，本研究采用气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技术对野生蓝莓和种植蓝莓酒的香气成分进行分析比较，为蓝莓酒的产业化开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

速冻野生蓝莓、速冻种植蓝莓：黑龙江省七台河金宝源食品有限公司；葡萄酒酵母菌株QD-1、葡萄酒酵母菌株QD-2：齐齐哈尔大学饮品研发中心提供；白砂糖：市售；果胶酶（10万U/g，食品级）：天津万橡酒业有限公司；纤维素酶（5万U/g，食品级）：白银实诺生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

BS 224 S电子分析天平、PB-10pH计：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；2WA-J阿贝折射仪：上海晓光仪器有限公司；722s可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；HH-1数显电热恒温水浴锅：金坛市盛蓝仪器制造有限公司；DHG-9053A电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；SYQ-DSX-280B高压灭菌锅：上海申安医疗器械厂；WPX-9052隔水式恒温培养箱：上海科恒实业发展有限公司；SW-CJ-1D单人净化工作台：苏州净化设备有限公司；TRACE MASS2000气相色谱/质谱联用仪：美国热电公司；RE-2000旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；80-2型离心沉淀机：江苏金坛市中大仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 蓝莓酒加工工艺流程及操作要点

操作要点：

（1）原料预处理

取10kg速冻野生蓝莓和10kg速冻种植蓝莓，分别将其中的树叶等杂物挑出，用螺旋榨汁机破碎后得2种蓝莓原汁待用。

（2）酶解

在破碎后的2种蓝莓原汁中加入酶对蓝莓原汁进行酶解处理，野生蓝莓原汁和种植蓝莓原汁酶解条件不尽相同。采用正交试验优化获得野生蓝莓最佳酶解条件为：酶解温度40℃、果胶酶添加量0.06%、酶解时间4 h，测得出汁率达71.23%；植蓝莓最佳酶解工艺条件为：酶解温度40℃、果胶酶添加量0.08%、纤维素酶添加量0.07%、酶解时间6 h，测得出汁率达75.68%。分别得到野生和种植蓝莓酶解液。

（3）菌种制备

速冻野生、种植蓝莓分别经螺旋榨汁机榨汁后得蓝莓原汁，分别取40 g蓝莓原汁备用。经野生山葡萄自然发酵筛选出葡萄酒酵母QD-1和QD-2，并通过一系列驯化实验使两种葡萄酒酵母QD-1和QD-2其成为适合两种蓝莓原汁发酵的菌种。首先将2组12支试管分别编号，然后在1～3号试管中加入麦芽汁和蓝莓原汁各一半；在4～6号试管加入麦芽汁1/3，蓝莓原汁2/3；在7～9号试管加入麦芽汁1/4，蓝莓原汁3/4；10～12号全部为蓝莓原汁。将其包扎好后进行灭菌处理；让其冷却后，在无菌操作台上对1～3号接种，然后在恒温培养箱中培养24h，再对4～6号接种直到第12号试管接种完成。再在大试管中加入蓝莓原汁，灭菌后进行接种重复两次，培养完成。

（4）调整糖度及发酵

先调整酶解野生蓝莓液和酶解种植蓝莓液初始糖度达26%将驯化后菌株QD-1和QD-2分别添加到酶解野生蓝莓液中，添加量为0.15‰，获得1号产品和2号产品。将驯化后菌株QD-1和QD-2分别添加到酶解种植蓝莓液中，添加量为0.15‰，获得3号产品和4号产品。将四种产品置于25℃条件下恒温发酵[6]。

（5）压榨取酒

当发酵酒的糖度基本不变，比重降到0.992～0.996时，并且结合没有或者很少有二氧化碳释放，品酒没有明显甜感，此时酒的温度也开始下降，即标志主发酵（酒精发酵）结束。用纱布将皮渣与酒分离，蓝莓皮渣弃之，所得的发酵酒称之为蓝莓原酒。

（6）过滤、分离

经过滤处理后的蓝莓酒会有大量酒石、色素、胶体、酵母泥等沉淀物沉于瓶底，利用虹吸的方法将这些沉淀物分离，得到蓝莓成品酒。

1.3.2 检测方法

（1）理化指标

采用阿贝折射仪测定蓝莓中可溶性固形物的含量；采用pH计测定蓝莓中pH值；采用酸碱滴定法测定蓝莓中总酸含量；采用蒽酮比色法测定蓝莓中总糖和还原糖含量；采用分光光度法测定蓝莓中单宁含量。

（2）香气成分气相色谱/质谱（GC-MS）分析

取样品100 mL，依次用60 mL、40 mL、30 mL的二氯甲烷常温下萃取3次，合并有机相，浓缩至5 mL。再用无水硫酸钠脱水，用旋转蒸发器浓缩至1 mL，供GC/MS分析。

气相色谱条件：HP-5 MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛细管柱。起始温度40℃，保持5 min，以10℃/min升至240℃，保持10min，进样口温度250℃，载气氦气（He），流速1.5 mL/min，分流比10∶1。

质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI）源，电离电压70eV，离子源温度200℃，连接杆温度250℃，灯丝发热电流150 μA，质量扫描范围30～450 amu，溶剂延迟2 min。

定性定量方法：各香气组分质谱图经计算机美国国家标准技术研究所（nationalinstituteofstandardsandtechnology，NIST）谱库检索及相关资料的分析，对各香气成分进行分析比对定性。用面积归一法计算出各个成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同品种蓝莓分分分析

野生、种植蓝莓主要成分测定结果见表1。

表1 两种蓝莓的主要成分Table 1 Main components of two blueberry varieties

由表1可知，速冻野生蓝莓和速冻种植蓝莓在主要成分存在较大的差异。速冻种植蓝莓可溶性固形物含量比速冻野生蓝莓高1.75%，说明速冻野生蓝莓含水量要比速冻种植蓝莓高；速冻野生蓝莓的总糖和还原糖含量都低于速冻种植蓝莓，特别是总糖含量要低于速冻种植蓝莓6.24%。而总酸含量则速冻野生蓝莓高于速冻种植蓝莓1.5%，pH也偏低0.69，说明速冻野生蓝莓口感要比速冻种植蓝莓酸涩很多；速冻野生蓝莓和速冻种植蓝莓的单宁含量相等。

2.2 野生蓝莓和种植蓝莓原汁的GC-MS检测结果

野生和种植蓝莓原汁的各组分质谱经计算机NIST谱库检索及资料分析，检出的香气成分结果见表2。

表2 蓝莓果汁香气成分含量GC-MS分析结果Table 2 Analysis results of aroma components of blueberry juice by GC-MS

由表2可知，野生蓝莓果汁共检测出12种香气成分，其中有机酸相对含量较高，依次为乙醇酸38.5%、顺式十八碳-9-烯酸6.28%，十四烷酸6.75%、苯甲酸6.25%、十一烷酸2.36%，说明野生蓝莓在有机酸含量方面远远超过种植蓝莓；野生蓝莓中还含有少量的醇类物质，如十三醇、2,4-二甲基-3-戊醇，这些醇类物质具有青香气味，可以使人联想到刚采摘下来的树叶的香气；野生蓝莓汁中主要的酯类物质，丁酸乙酯29.97%、甲氧基肉桂酸乙基己酯（西诺沙酯）0.82%、对甲氧基肉桂酸辛酯4.93%，其中含量最高的丁酸乙酯具有浓郁而甜美的浆果香；甲氧基肉桂酸乙基己酯具有防晒、美白的作用，而对甲氧基肉桂酸辛酯能有效地吸收阳光中的紫外线，防止人体皮肤晒红、晒伤、晒墨，也是光感皮炎的治疗药物[7]。这充分证实了蓝莓对于女性保养防晒方面的益处。

种植蓝莓果汁中共检测出7种香气成分，其酸含量要低于野生蓝莓，依次为苯甲酸22.75%、十一烷酸2.95%、十七烷酸1.97%、十四烷酸1.53%。在种植蓝莓中金合欢醇的相对含量高达66.28%，金合欢醇具有特有的青香韵的铃兰花香气，并有青香和木香香韵，由于其具有很好的定香性质，常在花香香精中用作基香，同时金合欢醇还具有杀菌消毒的作用，金合欢醇的酯类衍生物还具有抗癌和抗病毒的功效[8]。在种植蓝莓汁中同样也含有防晒功效的对甲氧基肉桂酸辛酯，但含量比野生蓝莓低58%。在野生蓝莓汁和种植蓝莓汁中均含一定量的β-苯乙胺。β-苯乙胺是一种生物碱与单胺类神经递质。在人脑中β-苯乙胺有调节神经的作用[9]。

2.3 野生蓝莓酒的GC/MS检测结果

采用菌株QD-1、QD-2酿造获得的野生蓝莓酒1号和2号检出的香气成分，结果见表3。

表3 野生蓝莓酒1号和2号香气成分含量GC-MS分析结果Table 3 Analysis results of aroma components of wild blueberry wine NO.1 and NO.2 by GC-MS

续表

菌株QD-1酿造的野生蓝莓酒的香气、口感等各个方面均为最佳。对其进行GC-MS的检测及计算机NIST谱库检索共鉴定出39种化合物。由表3可知，主要香气成分及相对含量为：苯乙醇39.34%、琥珀酸乙酯24.10%、3-甲基-1-丁醇11.60%、二环氧丁醇3.18%、乙基缩水甘油基醚2.93%、L-苹果酸二乙酯2.80%、甲基乙酰甲醇2.65%、乙二醇2.35%、丁酸二乙酯1.55%、2-甲基-1-丁醇1.49%、乳酸乙酯1.05%。其中醇类物质共11种，总含量为63.40%；酯类物质12种，总含量为31.33%；羧酸类物质共8种，总含量为2.03%；醛酮类物质共3种，总含量0.30%，其他物质总含量为3.91%。这些香气成分中，苯乙醇含量最高。苯乙醇是一种食用香料，天然存在于橙花油、玫瑰油、香叶油等芳香油中，因具有柔和、愉快而持久的玫瑰香气、紫罗兰香、茉莉花香等多种风味而广泛用于各种食用香精和烟用香精中[10]，是配制玫瑰香型食品添加剂，玫瑰香型香精主要原料。苯乙醇是酵母在有氧条件下，经磷酸-戊糖途径生成赤藓糖后形成的[11]。由于苯乙醇有良好的抗菌性能，可以用在眼药水溶液中。由于苯乙醇含量高达39.34%，其香味独特，构成蓝莓酒主要特征香气的组分。其次，果酒中的C1～C3醇具有清爽的香味；C4～C5醇具有醉人的香气，2-甲基-1-丁醇和3-甲基-1-丁醇。酯类物质如乳酸乙酯、丁酸二乙酯、琥珀酸乙酯等都具有水果清新香气及口味[12]。菌株QD-2酿造的蓝莓酒在香气、口感等方面较一般。通过对其进行GC/MS检测及计算机NIST谱库检索共鉴定出39种化合物。由表2可知，主要香气成分及相对含量为：苯乙醇46.20%、3-甲基-1-丁醇16.39%、琥珀酸乙酯13.05%、乙二醇5.22%、（s）-（-）乳酸异丙酯4.34%、甲基乙酰甲醇2.62%、2-甲基-1-丁醇2.36%、2（4-羟苯基）乙醇1.24%、α（5H）呋喃酮1.10%、γ-丁内酯0.96%。其中醇类物质有11种总含量为74.64%，酯类物质16种总含量为22.79%，羧酸类物质6种总含量为0.82%。国内菌种酿造的蓝莓酒中苯乙醇含量也为最高至46.20%，说明苯乙醇是蓝莓酒中主要的特征香气组分。其他酯类物质的产生也同样使蓝莓酒拥有清新的水果香气；内酯类如γ-丁内酯等则具有特殊的香味。通过对野生蓝莓原汁和两种优劣不等的菌种酿造获得的蓝莓酒进行香气成分检测及分析得知，发酵前野生蓝莓汁中有机酸类物质含量较多，其他物质较少。发酵结束后蓝莓酒中产生最多的是醇类物质，种类10多余种；其次是酯类物质，它们赋予蓝莓酒果香和花香的感官特性，对酒体总香气形成中具有积极作用。

2.4 种植蓝莓果酒的GC/MS检测结果

采用菌株QD-1、QD-2酿造获得的种植蓝莓果酒3号和4号检出的香气成分。结果见表4。

表4 种植蓝莓果酒3号和4号香气成分含量GC-MS分析结果Table 4 Analysis results of aroma components of cultivated blueberry wine NO.3 and NO.4 by GC-MS

续表

菌株QD-1酿造获得的种植蓝莓酒品质最佳，而与野生蓝莓酒口感和香气有一定的差异，所以对其香气成分进行GC/MS检测，经计算机NIST谱库检索共鉴定出40种化合物。由表4可知，主要香气成分及相对含量为：苯乙醇48.77%、3-甲基-1-丁醇15.54%、丁二酸二乙酯7.27%、2,3-丁二醇6.82%、3,4-二羟基肉桂酸（咖啡酸）3.93%、丙三醇3.02%、2-（4-羟苯基）乙醇2.52%、2-羟基异丁酸乙酯2.44%、2-甲基-1-丁醇2.03%、N-（3）-甲基丁基乙酰胺1.56%、2-甲基-1-丁醇1.49%、4-羟基-3（甲氧基）肉桂酸（阿魏酸）1.11%、乳酸乙酯1.05%、7-乙酰氧基-4-甲基香豆素0.90%。其中醇类物质共15种，总含量为80.12%；酯类物质10种，总含量为11.24%；羧酸类物质共5种，总含量为5.49%；醛酮类物质共4种，总含量0.91%，其他物质总含量为2.14%。这些香气成分中，苯乙醇仍含量最高，高达48.77%，为蓝莓酒中最主要的香气物质。种植蓝莓酒含有3,4-二羟基肉桂酸（咖啡酸），含量较高，达3.93%，而野生蓝莓酒则没有此物质，咖啡酸具有以下作用：（1）具有止血作用，对内脏的止血效果较好；（2）用于美白、防晒护肤产品中。对紫外光有较强的吸收性；（3）咖啡酸具有抑制过氧化脂质的作用；对腺病毒和副流感都有抑制作用；（4）低浓度咖啡酸可抑制胶原酶活性，有预防龋牙的作用[13-14]。种植蓝莓酒含有一定量的4-羟基-3（甲氧基）肉桂酸（阿魏酸），此物质在野生蓝莓酒中未检测出。阿魏酸能够增强前列腺素活性，具有镇痛、抗炎、缓解血管痉挛的作用。作为生产治疗心脑血管疾病及白细胞减少等症药品的基本原料，如心血康、利脉胶囊、太太口服液等。它同时在人体中可起到健美和保护皮肤的作用。阿魏酸还对平滑肌有抗痉挛作用，能增加肾血流量，具有肾髓质扩血管性前列腺素样作用[15]。

用菌株QD-2酿造获得的种植蓝莓酒，此菌种酿造的蓝莓酒在香气、口感等方面与种植蓝莓3号相近，但具有一定的差异。通过对其进行GC-MS检测及计算机NIST谱库检索共鉴定出27种化合物，比野生蓝莓酒所检测出化合物少13种。由表4可知，主要香气成分及相对含量为：苯乙醇60.91%、3-甲基-1-丁醇17.83%、2，3-丁二醇5.93%、2-羟基异丁酸乙酯3.67%、苯甲酸3.04%、2-甲基-1-丁醇2.36%、环氧丙酯缩水甘油1.96%、N-（3）-甲基丁基乙酰胺1.05%。其中醇类物质共9种，总含量为87.32%；酯类物质9种，总含量为6.60%；羧酸类物质共6种，总含量为4.50%；醛酮类物质共1种，总含量0.42%，其他物质总含量为1.11%。种植蓝莓酒4号经检测获得的化合物相对较少，其中苯乙醇含量高达60.91%，占总含量的一半以上。总醇类物质高达87.32%。而酯类物质种类减少，其含量降至6.60%。功能性物质如阿魏酸等含量明显减少。由此可以看出，不同菌种发酵获得的蓝莓酒在香气组成及其含量上具有较大的差别，这样的差异最终将会影响酒体的协调性及其在后期陈酿过程中的蓝莓酒本身口感的融合。

2.5 不同菌种发酵不同品种蓝莓果酒香气成分的比较分析

果酒酿造过程中，使用不同酵母甚至同一酵母菌的不同菌系，都会产生自己特殊的呈香物质。通过对不同菌种发酵获得的蓝莓酒进行GC-MC香气成分的检测与分析，可知不同菌种发酵获得的蓝莓香气具有一定的差异，特别是对二类香气即发酵香的影响较大。以野生蓝莓为原料，采用菌株QD-1和QD-2，其他发酵工艺完全一致的基础上酿造获得的两种野生蓝莓酒、两种种植蓝莓酒各类香气物质总含量的变化，结果见图1。

图1 不同菌种发酵野生蓝莓(A)及种植蓝莓(B)酒香气成分含量的比较Fig.1 Comparison of aroma components of wild blueberry(A)and cultivated blueberry(B)wine with different yeasts

在同一品种下使用不同菌种发酵蓝莓酒，所得的蓝莓酒的香气成分组成存在一定的差异。由图1A可知，菌株QD-1酿造的蓝莓酒含有的酯类物质比菌株QD-2酿造的蓝莓酒多，前者酿造的野生蓝莓酒总酯类物质含量为31.33%，后者为22.79%，说明菌株QD-1可使蓝莓酒产生较为典型的酯香。而醇类和醛酮类物质则少于菌株QD-2酿造的蓝莓酒，醇类物质的总含量依次为63.40%、74.64%。菌株QD-1酿造的野生蓝莓酒含有的羧酸类物质和其他化合物高于菌株QD-2酿造的蓝莓酒。这两种菌种酿得的种植蓝莓酒也呈现同样的变化。因为菌株QD-1和QD-2本身的发酵性能不同。由图1B可知，菌株QD-1酿造的速冻种植蓝莓酒偏向酯香型，并且醇和酯比例较为协调，口感较好。而菌株QD-2酿造的速冻种植蓝莓酒偏向醇香型，其较多的醇类物质使其结构感不强，不够圆润。

3 结论

野生蓝莓果汁比种植蓝莓果汁所含有的香气物质多，两种蓝莓中均含有一定量的羧酸类、酯类、醇类物质，这些物质的种类有相同的，也有不同的，并且含有一些功能性物质，如野生蓝莓中存在的具有防晒、美容作用的西诺沙酯和对甲氧基肉桂酸辛酯；种植蓝莓中存在的具有杀菌和抗癌作用的金合欢醇。

不同菌种酿造的野生蓝莓酒中共有香气成分17种，它们在各自总香气成分中的相对含量不同。两种蓝莓酒还含一定量的非共有香气物质。这些香气物质通过种类、含量、感觉阈值及相互的协调作用使蓝莓酒体现出特有的果香和发酵香。

菌种QD-1酿造获得的野生蓝莓酒、种植蓝莓酒中共有的香气成分7种；菌种QD-2酿造获得的野生蓝莓酒、种植蓝莓酒中共有的香气成分9种。

结果表明，不同菌种、不同蓝莓品种发酵获得的蓝莓酒香气成分存在很大的差异。

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Analysis of aroma components of blueberry wine brewed by different varieties of blueberry and strains

GUO Chengyu,AN Baihui
(College of Food and Biological Engineering,Qiqihar University,Qigihar 161006,China)

Using quick-frozen wild and cultivated blueberries as raw materials,blueberry wines was brewed by yeasts QD-1 and QD-2,respectively. The aroma components of blueberry juice and blueberry wine were analyzed and compared by GC-MS.Experimental results showed that 12 types of aroma components were detected in wild blueberry juice and 7 types of aroma components were detected in cultivated blueberry juice.39 types of aroma components were detected in wild blueberry wine and 40 types of aroma components were detected in cultivated blueberry wine using yeast QD-1.39 types of aroma components were detected in wild blueberry wine and 27 types of aroma components were detected in planting blueberry wine usingyeastQD-2.Through comparative analysis,different varieties of blueberryand different yeasts had great influence on the aroma components of blueberry wine.

blueberry;variety;yeast;blueberry wine;aroma components;analysis

TS262.7

0254-5071（2017）04-0174-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.04.036

2017-02-13

黑龙江省教育厅项目（1253CGZH02）

郭成宇（1959-），女，教授，本科，研究方向为农产品加工及贮藏。