百香果果酒发酵工艺及香气成分分析

刘晓静，于立梅*，庄雪莹，陈海光，曾晓房

（仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510225）

百香果果酒发酵工艺及香气成分分析

刘晓静，于立梅*，庄雪莹，陈海光，曾晓房

（仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510225）

以百香果为材料，对酵母添加量、初始糖度、SO2添加量这三个发酵工艺参数进行优化，并采用高效液相色谱和气相色谱-质谱联用技术对百香果果酒有机酸组成和香气成分进行了分析。结果表明，百香果果酒最佳发酵工艺为SO2添加量90 mg/kg，初始糖度23%，酵母添加量0.4%。有机酸分析表明，百香果果酒有12种有机酸，其中甘露糖酸含量最高，为2 784.12 μg/mL，富马酸含量最低，为8.22 μg/mL。通过气相色谱-质谱对百香果果酒香气成分进行分析后，鉴定出10种香气成分，其中醇类物质相对含量约占60%，醛类约占15%，酯类约占12%，烷烃类物质的种类最多，判定醇类化合物为百香果果酒香气物质的主要成分。

百香果；果酒；有机酸；香气成分

百香果（Passiflora edulia）学名西番莲，又称为鸡蛋果。其原产地为南美洲，是近代从外国引进种植的富有特殊风味和丰富营养价值的水果，根据百香果外观颜色可分为黄百香果、紫百香果等[1]。百香果除了作为食品有着普通的食用价值外，还具有丰富的营养价值与保健功能，含7种有机酸、17种氨基酸和21种微量元素[2-3]，赋有“补磷、钙、铁、钾之星”的美称[4]。百香果含有较多的生物活性成分，主要包括黄酮类（如槲皮黄酮、芹菜素、木犀草素、异荭草素、荭草素等），生物碱类（如哈尔明、哈尔醇、哈尔满等）[5-6]。果皮还具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗焦虑等生理活性[7-8]。目前百香果的加工大部分应用于果肉果汁上，其需求量在国际市场上以每年15%～20%的速度增长，呈供不应求趋势[9]，但有关其果酒开发的研究较少。因百香果含有丰富营养物质和风味物质，将百香果应用于果酒酿造，一方面可增加果酒的风味与品质，充分发挥果酒的保健功效；另一方面，通过发酵可避免热处理对百香果的成分产生不良影响。因此，将百香果丰富的营养物质与果酒的保健功能相结合，通过发酵工艺的优化，从而酿造出低糖、低酒精度、符合大众需求的新型果酒，可提高百香果的综合利用价值。果酒的香气除了来源于原料，还与酿造工艺有关[10]。因此，研究百香果果酒发酵工艺并初步鉴定百香果果酒有机酸和香气成分的种类及相对含量，可为百香果果酒的品质特征研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫百香果：市售；SY型果酒发酵专用酵母：湖北安琪生物技术公司；纤维素酶（食品级）、果胶酶（食品级）、偏重亚硫酸钾（分析纯）、柠檬酸（分析纯）、碳酸氢钠（分析纯）：广州一码生物有限公司。

1.2 仪器与设备

WYT-J手持糖度计：成都豪创光电仪器有限公司；pHS-3B型精密pH计：上海三信仪表厂；BSP-250程控生化培养箱：上海博讯实业有限公司；HP-5气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）、HP-5MS色谱柱：美国Agilent公司；75μmPDMS萃取头：美国Supelco公司；检测器：UV254 nm×0.1 AUFS；Waters 2695高效液相色谱仪：美国Waters公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程[11]

原料预处理→打浆→果皮酶解处理→添加二氧化硫→成分调整（发酵液的糖酸比）→酵母接种→主发酵→分离酒渣→后发酵→陈酿→成品

1.3.2 操作要点

原料预处理：挑选新鲜果实进行清洗，肉皮分离，果皮和果肉与水均按1∶2（g∶mL）的比例打浆处理备用。

酶解处理：取适量的果皮浆液置于三角瓶中，加入0.15%（以百香果果皮的果浆质量计）果胶酶和0.15%的纤维素酶在45℃条件下酶解4 h，破坏果肉细胞壁，提高出汁率。

果汁处理：按需求[12]添加偏重亚硫酸钾（K2S2O5），使果酒基质中SO2的含量大概为50～130 mg/kg。用白砂糖调节果酒发酵母液的初始糖度，用手持糖度计测糖度，用柠檬酸和碳酸氢钠调整发酵母液的pH值在3.5左右。

酵母活化：在35℃左右的温水中加入5%的白砂糖搅拌溶解，待糖溶解完全后，加入10%的活性干酵母，摇匀静置30 min，每隔10 min搅拌一次。

主发酵：百香果果酒发酵母液中加入活化酵母液后，在程控恒温箱中开始发酵。发酵条件为25℃，5 d。

后发酵：将主发酵后的果酒过滤，得到原酒，然后在15℃进行低温后发酵。

1.3.3 百香果果酒主发酵效果的单因素试验

取200 g经酶解后的百香果果皮浆和果肉的混合物（果皮浆占30%）置于三角瓶中，用pH计调节初始pH值为3.5，调节SO2添加量分别为50mg/kg、70mg/kg、90mg/kg、110mg/kg、130 mg/kg，于25℃条件下发酵5 d，每天测定百香果发酵酒的可溶性固形物含量。随后结合感官评价得分得出最优条件，研究初始糖度（17%、19%、21%、23%、25%）和酵母菌接种量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）对百香果果酒主发酵效果的影响。

1.3.4 百香果果酒主发酵工艺优化

在单因素试验的基础上，对SO2添加量（A）、初始糖度（B）、酵母添加量（C）进行综合研究。使用3因素3水平试验表，以百香果果酒感官评价为指标，确定最佳发酵组合。正交试验因素与水平见表1。

表1 果酒主发酵工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and level of orthogonal experiments for main fermentation process optimization of fruit wine

1.3.5 感官评价

参考葡萄酒感官评分标准GB/T15037—2006《葡萄酒》，建立百香果果酒感官评分标准，见表2。百香果果酒后发酵结束后，选择10名食品专业的学生预先学习感官评价方法，按照果酒感官评价的相关评分标准，对百香果果酒的外观、香气、滋味、典型性4项感官指标进行品评。以综合得分最高的果酒试验组参数为最优发酵工艺。

表2 百香果果酒感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of passion fruit wine

1.3.6 有机酸的测定

采用高效液相色谱法，取样品5 mL，0.45 μm滤膜过滤后上机检测。

测定条件：Waters C18色谱柱，流动相：0.01 mol/L磷酸氢二胺，流速：1 mL/min，进样量：20 μL，紫外检测器波长：210 nm。

1.3.7 香气成分的测定

顶空固相微萃取提取条件：将75μmPDMS萃取头插入GC/MS进样口，40℃水浴预热15 min。取7 mL果酒放15 mL密封的顶空样品瓶中，加1 g氯化钠。将萃取头插入到顶空瓶中，推出纤维头。在40℃条件下顶空萃取45 min。然后抽回纤维头，拔出萃取头。将萃取头立刻插入GC-MS汽化室中解析5 min，同时启动仪器采集数据。

GC-MS测定条件：HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），柱流量0.8 mL/min，进样口温度250℃，不分流进样，载气为氦气（He）。柱温35℃保持2 min，以5℃/min升至40℃，最后以8℃/min升至220℃，保留1 min。

1.3.8 数据处理

采用Excel和SPSS 16.0软件进行数据处理和统计分析。所有样品均平行测定3次，测定结果以平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 影响百香果果酒主发酵效果的单因素试验

2.1.1 SO2添加量对主发酵特性的影响

SO2添加量对百香果酒外观糖度及感官评分影响的结果见图1。由图1可知，随着SO2添加量的增加，酵母的发酵速度先增加后降低，在SO2添加量为90 mg/kg时速度达到最快。果酒发酵过程中，适量的SO2可抑制野生酵母和杂菌生长，为酵母菌创造良好的繁殖环境，保障果酒发酵正常进行[13-14]。但SO2含量过高，会延迟果酒的成熟，不足则达不到抑菌及抗氧化效果[15]。在SO2添加量对百香果酒的品质的影响的研究中，当SO2添加量为70 mg/kg时，感官评价分数最高，其次是SO2添加量为90 mg/kg，两者无明显差异（P＞0.05）。因此，选择SO2添加量为70 mg/kg较为恰当。

图1 SO2添加量对百香果果酒外观糖度的影响Fig.1 Effect of SO2addition on appearance sugar content of passion fruit wine

2.1.2 初始糖度对主发酵特性的影响

不同初始糖度对百香果酒外观糖度及感官评分影响的结果见图2。由图2可知，在发酵第1～3天时，糖分的消耗速率较快。其中初始糖度为17%的果酒糖分消耗速率最快，第1天从17%降到8%左右，其次是初始糖度为21%的果酒。从第4天开始，发酵液中的含糖量逐渐趋于平稳。主发酵结束时，各组样品果酒的残糖量随初始含糖量的增加而增加。感官评价结果表明，初始糖度在21%时感官评价分数最高，且与其他组别差异显著（P＜0.05）。因此，选择21%的初始糖度较为恰当。

图2 初始糖度对百香果果酒外观糖度和品质的影响Fig.2 Effect of initial sugar contents on appearance sugar content and quality of fruit wine

2.1.3 酵母接种量对主发酵特性的影响

不同酵母接种量对百香果酒外观糖度及感官评分影响的结果见图3。由图3可知，酵母接种量越多，发酵液的残糖量越低。随着发酵的进行，从第3天开始，残糖量的减少速率逐渐下降。这是由于第1～3天属主发酵期，酵母菌活力旺盛，将糖分转化为C2H5OH和CO2，外观糖度不断降低。第3天以后糖分消耗趋于平缓，外观糖度逐步稳定。感官评价结果表明，当酵母接种量在0.4%时，感官评价分数最高，且与其他组别差异极为显著（P＜0.01）。由此可见，酵母接种量对发酵酒的感官评价起着重要的作用，选择酵母添加量为0.4%较为恰当。

图3 酵母接种量对百香果果酒外观糖度的影响Fig.3 Effect of yeast inoculum on appearance sugar content of fruit wine

2.2 百香果果酒主发酵工艺优化

百香果果酒主发酵工艺条件优化正交试验结果与分析见表3，方差分析见表4。

表3 果酒主发酵工艺条件优化正交试验及结果分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for main fermentation process optimization of fruit wine

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3可知，发酵工艺条件中影响产品感官的主次因素依次为C＞A＞B，即酵母接种量＞SO2添加量＞初始糖度。理论最优条件为A3B1C2，即SO2添加量为90 mg/kg、初始糖度19%、酵母接种量0.4%。对极差分析最优结果（A3B1C2）和直观分析最优结果（A3B3C2）这两组参数进行3次验证试验，试验表明，A3B3C2样品的风味与其他样品的外观显著性不明显，颜色鲜艳，呈现橙黄色，酒体较澄清，没有浑浊。主要区别主要是：典型性较强，比其他样品较甘甜，少点苦涩，较能被大众接受。综上可得，百香果果酒发酵工艺最佳条件为A3B3C2，即SO2添加量为90mg/kg、初始糖度23%、酵母接种量0.4%。由表4可知，各因素对结果影响均不显著（P＞0.05）。2.3百香果果酒有机酸成分分析

有机酸是果实风味的重要组成部分，由表5可以看出，百香果果酒中有机酸含量丰富，一共检测出12种有机酸，分别为L-苹果酸、奎尼酸、酒石酸、未知酸、苹果酸、丙二酸、甘露糖酸、乙酸、抗坏血酸、乳酸、柠檬酸、富马酸。其中甘露糖酸含量最高，为2 784.120 μg/mL，富马酸含量最低，为8.219 μg/mL，而草酸、奎宁酸和琥珀酸均并未检测到。另外，百香果果酒中存在大量的乳酸，含量仅次于L-苹果酸。乳酸是发酵食品中的代表性酸，酸味柔和，这使得百香果果酒成为酸奶制品的添加成分成为可能。在样品中还检测到高含量的未知酸，该酸可能是百香果口感的一种特征酸，赋㈣了产品鲜美的味道。

表5 百香果果酒有机酸测定结果Table 5 Determination results of organic acids content of passion fruit wine

2.4 百香果果酒香气成分分析

果酒香气是影响果酒质量的主要因素，是感官评价和特性的主要依据。果酒的香气主要来源于水果的果香，酵母的发酵过程中产生的香气。果酒中的香气物质种类较复杂。主要包括酚类、酯类、醇类、酸类、醛类、酮类等化合物[16]。对陈酿后的酒样进行鉴定，共检测出10种气体成分，相对含量如表6所示。其中含有2种醇类物质，1种醛类物质，6种酯类物质。按照面积归一化法计算各种香气成分的相对含量，其中以醇类化合物含量较多。因此，百香果全果果酒的主要香气成分为醇类。

表6 百香果果酒香气成分的GC-MS分析结果Table 6 GC-MS analysis results of aroma components in passion fruit wine

3 结论

本试验以紫色百香果为原料，通过发酵工艺参数优化酿造出品质良好的百香果果酒，并对其有机酸和香气成分进行了分析。通过酵母添加量、初始糖度、SO2添加量为单因素试验和3因素3水平正交试验的研究，得到制作百香果全果发酵酒的最佳工艺条件：初始糖度23%，SO2添加量90 mg/kg，酵母添加量0.4%。此工艺下酿制的百香果果酒色泽为橙黄色、酒体澄清、香气浓郁，具有百香果典型风味。采用高效液相色谱和气相色谱-质谱联用技术测得有机酸12种，香气成分10种。在以后百香果的产品开发中，可以利用百香果独特的风味，将其与其他水果相结合，从而增加果酒品种，拓宽果酒的消费市场，满足消费者需求。

[1]霍丹群，蒋 兰，马璐璐，等.百香果功能研究及其开发进展[J].食品工业科技，2012，33（19）：391-395.

[2]王琴飞，李莉萍，高 玲，等.反相高效液相色谱法测定西番莲中的有机酸[J].热带作物学报，2015，36（8）：1511-1517.

[3]黄建平，郑一民，林永东.西番莲果汁的研究[J].中草药，1994，25（12）：631-632.

[4]刘坤，刘炳仁.“果汁之王”——百香果[J].科学种养，2007（9）：53.

[5]ZERAIK M L,YARIWAKE J H.Quantification of isoorientin and total flavonoids inPassiflora edulisfruit pulp by HPLC-UV/DAD[J].Microchem J,2010,96（6）:86-91.

[6]ANTOGNONI F,ZHENG S P,PAGNUCCO C,et al.Induction of flavonoid production by UV-B radiation inPassiflora quadrangulariscallus cultures[J].Fitoterapia,2007,78（6）:345-352.

[7]FARID R,REZAIEYAZDI Z,MIRFEIZI Z,et al.Oral intake of purple passion fruit peel extract reduces pain and stiffness and improves physical function in adult patients with knee osteoarthritis[J].Nutr Res,2010,30（9）:601-606.

[8]GAZOLAA A C,COSTAAB G M,CASTELLANOSB L,et al.Involvement ofGABAergic pathwayin the sedative activityofapigenin,the main flavonoid fromPassiflora quadrangularispericarp[J].Rev Bras Farmacognosia,2015,25（2）:158-163.

[9]张爱玉.西番莲果汁加工及其原汁含量检测方法的研究[D].长沙：湖南农业大学，2005.

[10]李卫莹，罗彩连，杨华峰，等.芦柑果酒的酿造与香气成分分析[J].中国酿造，2013，32（7）：126-130.

[11]王志江，雷绮堃，吴小永，等.百香果山药复合果酒酿造工艺研究[J].中国酿造，2014，33（9）：163-167.

[12]张建华.多酚-溶菌酶-SO2复合体系在‘贵人香’冰白葡萄酒中的应用研究[D].兰州：甘肃农业大学，2016.

[13]杨 莉.红枣发酵酒加工工艺研究[D].西安：陕西师范大学，2002.

[14]牟京霞，王玉峰，刘建民，等.二氧化硫在葡萄酒酒精发酵过程中的变化[J].食品研究与开发，2011，32（2）：53-55.

[15]陈露璐.二氧化硫在葡萄酒中的作用及常用检测方法的比较[J].食品安全导刊，2016（12）：51.

[16]郑海鹏.南瓜酒发酵工艺及香气成分变化研究[D].重庆：西南大学，2009.

Fermentation process and aroma components analysis of passion fruit wine

LIU Xiaojing,YU Limei*,ZHUANG Xueying,CHEN Haiguang,ZENG Xiaofang
（College of Light Industry and Food Technology,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China）

Using passion fruit as raw material,the fermentation process parameters of yeast inoculum,initial sugar content and SO2addition were optimized,and the organic acid composition and aroma components of passion fruit wine were analyzed by HPLC and GC-MS.These results showed that the optimal fermentation process of passion fruit wine was as followed:SO290 mg/kg,initial sugar content 23%,yeast inoculum 0.4%.Organic acid analysis showed that there were 12 kinds of organic acids in the wine,and the content of mannonic acid was the highest of 2 784.12 μg/ml,and the content of fumaric acid was the lowest of 8.22 μg/ml.By GC-MS analysis of aroma components in passion fruit wine,there were 10 kinds of aroma components identified,and the relative contents of alcohols,aldehydes and esters accounted for about 60%,15%,and 12%,respectively.The kinds of alkanes were the most,and alcohols were the main aroma compounds of the passion fruit wine.

passion fruit;fruit wine;organic acid;aroma components

O657.63

0254-5071（2017）12-0153-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.032

2017-08-01

广东省自然科学基金（2015A030313604）；国家级大创项目（HC501035505）

刘晓静（1992-），女，硕士研究生，研究方向为功能食品化学。

*通讯作者：于立梅（1974-），女，副教授，博士，研究方向为功能食品化学。