发酵和蒸馏过程中添加南果梨对南果梨小米果粮酒的影响

冯 瑶，施媛菲，许贺然，潘 松，刘 月，辛 广*

（1.沈阳农业大学 食品学院，辽宁 沈阳 110161；2.沈阳师范大学附属学校，辽宁 沈阳 110034）

南果梨属秋子梨系统，其香气浓郁、酸甜适口、汁多肉细、营养丰富，有较强的生物活性和美容养颜、润肺止咳、软化血管、降低胆固醇等多种保健功能[1-3]，深受人们的喜爱，为辽宁省特有的优良品种[4]。但南果梨是典型的呼吸跃变型水果，易褐变不易保存，冷藏后香味变淡。同时鲜果市场也已达到饱和，因此对南果梨进行深加工是必然之路[5]。目前，南果梨的深加工产品主要集中在果汁[6]、果酒[1]、果醋[7]、果脯[8]上，对南果梨小米果粮酒的研究较少。

果粮酒是指利用水果和粮食经发酵、蒸馏或调配等工艺制得的酒，既有粮食酿造酒的绵厚醇香，又有水果成熟时散发的果香，并且能起到一定保健作用[9]。它促进了我国水果产业的健康发展，同时对酒产业也是一个良好的助力，在未来具有一定的发展前景。

香气是中国白酒的重要特征，是影响白酒品质和消费者接受度的最重要的感官指标之一[10-11]。酒体中的风味化合物不仅具有呈香呈味作用，而且与饮酒后人体的舒适度和醉酒度等紧密相关[12-13]。制酒工艺中蒸馏的目的主要是对酒醅中的酒精和香味物质进行分离和浓缩，也可以使一些成分通过热变作用产生新的挥发性物质带入酒中，使制得的白酒带有浓郁的香味[14]。传统的果粮酒制作工艺是将果汁或果浆在发酵前加入粮食中共同发酵，而蒸馏时再加入果汁是一种具有增香作用的新工艺，可赋予酒体鲜果的天然香气，对该新工艺的研究却鲜有报道。液态发酵具有生产周期短、设备简单、易操作、年产量大、辅料用量少等优点，但发酵的酒体风味通常比较单薄[14]。本研究是在小米和南果梨果浆作为液态发酵原料的基础上，在蒸馏时加入南果梨果汁，探究在发酵及蒸馏时南果梨果浆、果汁的添加量对南果梨小米果粮酒的挥发性香气成分、产酒率、理化指标和感官品质的影响，得到比较合适的配比方案，为南果梨小米果粮酒和其他果粮酒的开发及品质提高提供参考依据，更为南果梨产业找到一种新的加工途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南果梨（辽宁鞍山，硬度为2.0～5.0 N，可溶性固形物≥15%，已经充分后熟）、小米：市售。

5%白酒色谱成分分析混合标准物质（仲丁醇、乙酸乙酯、正丙醇、乙酸正丁酯、异丁醇、正丁醇、乳酸乙酯、丁酸乙酯、异戊醇、己酸乙酯）、2%乙酸正丁酯（内标）：贵州省计量测试院。

1.2 仪器与设备

BSA224S电子称：天津市泰斯特仪器有限公司；HP6890/5973气相色谱-质谱联用（gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）仪：美国惠普公司；BCD-220冰箱：长岭集团公司；10 μL微量进样器：上海安普科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 南果梨小米果粮酒的酿造工艺流程及操作要点[15]

操作要点：

小米预处理：将10 kg小米洗净，加水浸泡10～15 h后取出，沥净水分后装甑蒸料，蒸料温度控制在100～110 ℃，50～60 min后出锅，摊凉10 min左右。

南果梨预处理：将南果梨破碎，制成5 kg的南果梨果浆（浆状果肉和其汁液的混合物）和5 kg的南果梨果汁（果实去皮压榨后得到的汁液）。

糖化酶处理：向摊晾好的小米中加入180 U/g（按原料计）的糖化酶进行糖化。

活化酒曲：称取0.5%（占原料比例）的酒曲，加入10倍体积的30～40 ℃的无菌水，搅拌均匀后密封活化，活化时间为0.9～1.1 h，待表面起大量气泡为止。

液态发酵：小米出甑后移入发酵缸中，翻转散热并减少结块，摊凉至32～36 ℃，将活化后的酒曲和南果梨果浆倒入缸中，再加入水充分混合，进行发酵，发酵前期温度控制32～34 ℃，pH控制在3.8～4.0；发酵后期温度控制34～36 ℃，pH控制在3.4～3.8；发酵14 d。

蒸馏：将发酵好的酒醅全部转移至蒸馏釜，加入南果梨果汁。

装瓶：将制得的南果梨小米果粮酒装入酒坛中，密封放置在阴凉处，得到南果梨小米果粮酒。

1.3.2 试验条件

根据参考文献[16]的发酵工艺，以10 kg小米与5 kg的南果梨果浆和5 kg的南果梨果汁为原料，经过单因素和响应面试验确定其最佳发酵时间为14 d，发酵温度为34 ℃，加水量为12 kg，加曲量为0.072 kg。梨浆在发酵时加入，梨汁在蒸馏时加入。以发酵和蒸馏均不加南果梨的纯小米白酒、仅发酵时加入南果梨果浆的南果梨小米果粮酒、仅蒸馏时加入南果梨果汁的南果梨小米果粮酒作为对照（样品序号分别为1号、2号和3号）；发酵时添加小米质量50%的果浆且蒸馏时分别添加小米质量50%、100%、25%、150%、16.7%、33.3%、75%的果汁（样品序号分别为4号、5号、6号、7号、8号、9号和10号）作为实验组，最终对该10个样品的香气品质和产酒率进行分析。

1.3.3 香气成分的测定[17]

（1）GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱为HP-FFAP（25.0 m×200μm×0.30 μm）毛细管色谱柱；载气为氦气（He），载气流量1.3 mL/min，载气分流比50∶1；氢气流速30 mL/min；空气流速400 mL/min；汽化室温度250 ℃；检测器为氢火焰离子化检测器（flame ionizationdetector，FID），检测器温度250℃；进样量为0.4μL；程序升温为初始温度40 ℃，保持5 min，以6 ℃/min升至60 ℃，再以12 ℃/min升至130 ℃，最后以15 ℃/min升至220 ℃，保持10 min。

质谱条件：离子源为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，接口温度230 ℃，质量扫描范围20～500 amu。

（2）定性定量分析

通过G1701BA的化学工作站数据处理系统，检索美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）98谱图库，再结合相关文献进行人工谱图分析，以确定各个香气成分。

相对校正因子（f值）的确定：吸取0.4 μL混合标准品直接进样，根据保留时间确定11个峰各自对应的物质，并测定每个峰面积，根据公式求相对得校正因子比值，即相对校正因子：

式中：mi为被测组分i的含量，mg/100 mL；ms为加入内标物的含量，mg/100 mL；As为内标物的峰面积；Ai为被测组分i的峰面积。

待测物含量的测定：吸取0.1 mL已知质量浓度内标液（乙酸正丁酯）于10 mL白酒试样中，充分混匀后。在与f值测定相同的条件下进样，根据保留时间确定11个峰各自对应的物质，并测定各个峰面积与内标峰面积，从而计算出样品中十个重要组分的含量。计算公式如下：

式中：Ci为各被测组分的质量浓度，mg/100 mL；Ai为被测组分的峰面积；Aj为内标物的峰面积；Cj为内标物的质量浓度；mg/100 mL；fi为被测组分对应的相对校正因子。

1.3.4 香气活力值分析

参考文献[18]的方法，香气化合物浓度与其阈值之比称为香气活力值（odor activity value，OAV），当OAV＜1时，说明该物质对样品总体香气贡献不明显；当OAV≥1时，说明该物质对样品总体香气有明显贡献，OAV越大说明该物质对样品总体香气的贡献程度越大。

1.3.5 产酒率

参考文献[19]的方法，产酒率计算公式如下：

1.3.6 理化指标

参照GB/T 20821—2007《液态法白酒》[20]测定理化指标。

1.3.7 感官评价

选择食品学院10名年龄分布在20～30岁之间的酒类及果蔬相关研究经验的研究生，参照GB/T 33405—2016《白酒感官品评术语》[21]和江飞凤等[22]的方法对酒样从色泽、香气、滋味及典型性4个方面进行感官评分，每个成员品评3次，进行3次打分，最终取10名品评人员打分均值，满分为100分。南果梨小米果粮酒感官评分标准见表1。

表1 南果梨小米果粮酒的感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of fruit grain liquor with Nanguo pear and millet

1.3.8 数据分析

采用SPSS 26.0 软件对数据进行显著性分析，采用Origin 2018 软件绘图，所有试验重复3次，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 南果梨小米果粮酒的香气成分分析

续表

由表2可知，在纯小米白酒与南果梨小米果粮酒中共检测出27种香气成分，包括酯类7种、醇类14种、酸类2种和醛酮类4种；1～10号样品中检测出的香气成分分别为19种、21种、20种、20种、24种、24种、23种、23种、23种和23种。

表2 不同添加方式的南果梨小米果粮酒的香气成分比较Table 2 Comparison of aroma components of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

酯类风味物质具有果香，不仅是我国白酒中的主要香气成分[23-24]，也是衡量其品质的重要指标[10]。己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯是白酒中主要的酯类物质，其含量占总酯的90%～95%[25-26]，它们的含量及比例决定了白酒的香型和品质[27]。样品6中酯类种类最多，有7种；样品1为不加南果梨的白酒，酯类有5种，与其他样品相比，酯类总相对含量最低。样品2（仅蒸馏时加）和样品3（仅发酵时加）对比发现，样品2中酯类物质的种类更多（6种）。综上所述，酯类物质种类和相对含量在不同样品中具有差异，发酵与蒸馏时均加入南果梨的白酒比仅在蒸馏或发酵时加入的酯类物质含量更高，当发酵和蒸馏的比例为3∶2时，其总酯相对含量最高，种类也最多。

醇类化合物丰富了酒的风味层次[27-28]。在不加南果梨发酵的样品中不含异丙醇、丙二醇和4-甲基-4-辛醇；在其他样品中，它们均先随发酵时加入南果梨含量的增加而增大，后保持稳定。仅在样品1和样品3中检测出了（R）-1,2-丙二醇和2-庚醇。酸类和醇类都是合成酯类的前体物质，同时醇类也可进一步氧化为醛类、酸类从而加速酯化反应进程[29]。10种样品对比，当发酵和蒸馏时南果梨的添加比例为0∶0，2∶1和3∶2时，醇类物质的种类相对较多，分别有11种、12种和12种；3～10号样品中异戊醇的相对含量显著高于其他醇类化合物。

酸类化合物是重要的呈味物质，它能够阻碍酯类物质水解，稳定香气，协调口感[30]。10个样品共检测出两种酸类物质，分别是苹果酸和乙酸，苹果酸仅在样品1中被检测出，其相对含量为0.07%。所有样品中均检测出了乙酸，样品3中其相对含量最高。

醛类物质的香气比较强烈，对酒的香气可起到平衡协调的作用[31-33]，但醛类含量过高会使酒体呈现辛辣感，从而对酒品质产生影响[34]。本试验中共检测出三种醛类化合物，分别是乙醛、庚醛和3-羟基丁醛。样品1中乙醛的相对含量最低，其他样品中无显著差异。样品1和样品2中没有检测出庚醛，说明它是在蒸馏时加入南果梨这一阶段产生的。仅在样品3中没有检测出3-羟基丁醛，其相对含量随发酵时加入南果梨比例的增加而升高。3-羟基-2-丁酮是检测出来的唯一一种酮类化合物，其呈现令人愉悦的奶香味[35]。然而在样品1和样品3中没有检测出该物质，说明这是南果梨发酵阶段所产生的。

由表2可知，酯类和醇类是该南果梨小米果粮酒中主要的呈香物质；其中乙酸乙酯（菠萝香、苹果香）、丁酸乙酯（菠萝香）、乳酸乙酯（果香）、己酸乙酯（果香、酒香）、正丁醇（乙醇香）、仲丁醇（烤坚果香）、异丁醇（苦）、异戊醇（指甲油香气）、正丙醇（青草香）在10个样品中都含有且相对含量均较高，是南果梨小米果粮酒的主要香气成分。对该9种成分进行定量分析，混合标准溶液的色谱图如图1所示，10种成分分离良好，对应标准品依次为正丙醇、乙酸乙酯、异丁醇、正丁醇、异戊醇、仲丁醇、乙酸正丁酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯。

将10个样品分别进行气相色谱分析，以乙酸正丁酯为内标，通过对比计算得出正丙醇、乙酸乙酯、异丁醇、正丁醇、异戊醇、仲丁醇、乙酸正丁酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯的含量（表3），并通过嗅觉阈值计算OAV，结果见表4；10个样品中总醇类和总酯类的含量比较见图1。

表3 不同添加方式的南果梨小米果粮酒主要醇类和酯类物质含量比较Table 3 Comparison of main alcohols and esters content in Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

表4 不同添加方式的南果梨小米果粮酒主要酯类和醇类物质的OAV比较Table 4 Comparison of OAV of main esters and alcohols in Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

由表3可知，乙酸乙酯、异丁醇、异戊醇、仲丁醇、丁酸乙酯和乳酸乙酯在10个样品中含量均较高。仲丁醇、丁酸乙酯和乳酸乙酯的含量在样品9中均是最高的，乙酸乙酯在样品10中含量最高。异丁醇在样本7中含量最高，异戊醇在样品6中含量最高。如表4所示，除正丙醇和正丁醇外，其他7种挥发性成分的OAV均＞1，是南果梨小米果粮酒的特征香气成分。由于丁酸乙酯和己酸乙酯的阈值较低，计算所得丁酸乙酯的OAV均＞3 000，己酸乙酯的OAV均＞150，二者对南果梨小米果粮酒的整体香气贡献最大，使酒体果香和酒香突出。样品9中正丙醇、仲丁醇、丁酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯的OAV均是最大的。

由图1可知，在前三个样品中醇类总量均高于酯类，其中样品1的总醇量最多（164.23 mg/100 mL），总酯量最少，为78.55 mg/100 mL；样品2的总酯量最多，为125.24 mg/100 mL，样品1和样品2，总酯量相差了46.69 mg/100 mL，说明仅发酵时添加南果梨有助于酯类的生成。样品3的总酯量为117.61 mg/100 mL，也说明了仅蒸馏时加入南果梨也有助于酯类的生成，但不如仅发酵时添加南果梨产生的效果好。样品4、样品5、样品6、样品7、样品8、样品9和样品10的酯类总量均高于前三个样品，说明在发酵时添加南果梨的基础上，蒸馏时再次加入南果梨汁更有助于酯类的生成。此外，发酵和蒸馏时南果梨的添加比例不同，酯类总量也具有显著差异。样品9中的酯类总量最大，为226.33 mg/100 mL，比样品1高147.78 mg/100 mL，其次其含量从高到低依次为样品6、样品10、样品7、样品8、样品5、样品4、样品2、样品3和样品1。

图1 不同添加方式的南果梨小米果粮酒酯类总量和醇类总量比较Fig.1 Comparison of total esters and alcohols contents in Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

2.2 产酒率分析

以酒精度52%vol为标准，分别计算10个样品的产酒率，如图2所示，产酒率最高的是样品2，为42.57%，最低的是样品3，为37.39%；产酒率＞40%的分别是样品2（42.51%）、样品5（40.80）、样品6（41.26%）、样品8（41.66%）、样品9（42.28%）和样品10（42.05%）。发酵过程中添加适量的南果梨有助于提高产酒率，然而仅在蒸馏时加入南果梨的南果梨小米果粮酒产酒率反而低于纯小米白酒。

图2 不同添加方式的南果梨小米果粮酒产酒率比较Fig.2 Comparison of liquor yield of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

2.3 理化指标结果分析

由表5可知，南果梨小米果粮酒中总酸、总酯和杂醇油的含量均符合总酸≥25 mg/100 mL、总酯≥40 mg/100 mL和杂醇油≤200 mg/100 mL的GB/T 20821—2007《液态法白洒》标准。

表5 不同添加方式的南果梨小米果粮酒理化指标比较Table 5 Comparison of physical and chemical indicators of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

2.4 感官评价结果

10名品评人员对10个不同处理的样品感官评价的平均得分见图3。由图3可知，10个样品的得分均在等级好及好以上水平。对照样品1（纯小米白酒）的感官评分最低，样品9（蒸馏时加入小米质量33.3%的果汁）的感官评分最高。

图3 不同添加方式的南果梨小米果粮酒感官评分Fig.3 Sensory scores of Nanguo pear millet fruit grain liquor with different addition methods

3 讨论

复合发酵可使多种发酵原料起到互补作用，是提升酒体香气品质的一种重要手段，南果梨香气浓郁，如张博等[35]从其果实中共测定了18种挥发性成分，主要为乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸己酯等多种酯类，其中己酸乙酯含量最高。由于南果梨香气浓郁，因此可将其与粮食混合发酵来提升酒体香气，如孙福伟[36]以大米和南果梨为原料，采用固态发酵的方式研发的白酒果香和米香混合协调、营养丰富。

蒸馏工艺不是简单的对酒精和香气的提纯，蒸馏过程中产生的香气成分会一同进入到酒体中，部分能够结合生成新物质，部分分解成为新成分，从而增加了酒体香气的复杂性[37-38]。

与纯小米白酒相比，发酵过程中添加适量的南果梨以及发酵与蒸馏时均加入南果梨皆有助于提高产酒率，其中仅在发酵时添加南果梨的南果梨小米果粮酒产酒率最高，为42.57%，发酵时添加小米质量50%的南果梨果浆，蒸馏时添加小米质量33.3%的南果梨果汁时也可以得到42.26%的产酒率，整体上呈现随发酵时南果梨添加比例的增大而升高的趋势，这是因为水果本身含有丰富的糖分，经酵母发酵成为酒精[39]，因此提高了产酒率。然而仅在蒸馏时加入南果梨的南果梨小米果粮酒的产酒率最低（37.39%），或许是由于蒸馏过程中南果梨汁的过量加入，使酒醅变得粘稠，不利于酒精和挥发性物质的蒸出，从而降低了其产酒率和香气品质。

4 结论

本研究以芳香味浓的南果梨和小米为原料，结合液态发酵技术进行复合发酵制备了一种新型南果梨小米果粮酒，研究结果显示，在纯小米白酒中检测到的香气成分种类最少（19种），与添加南果梨的南果梨小米果粮酒相比，其不具有碳酸二甲酯、庚醛、3-羟基-2-丁酮、异丙醇、丙二醇、丁二酸二乙酯、4-甲基-4辛醇，而南果梨小米果粮酒的果香和酒香浓郁，OAV＞1的挥发性成分有7种，其中丁酸乙酯（OAV＞3 000）和己酸乙酯（OAV＞150）是南果梨小米果粮酒呈香的主体成分；该酒不仅既有南果梨的香气又具有小米的发酵香气，南果梨的加入也为整体的发酵过程提供了一定的酸性环境，有利于酯类的生成，从而克服了液态发酵香气单一的缺点。

当发酵添加小米质量50%的南果梨果浆，蒸馏添加小米质量33.3%的南果梨果汁时，酒体香气品质最好，正丙醇、仲丁醇、丁酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯的OAV均最高，产酒率最高，为42.28%；酯类总量最高，为226.33 mg/100 mL；同时感官评分也最高，为93分。

综上，本研究结论为制备的南果梨小米果粮酒香气浓郁，蒸馏时南果梨的再次加入进一步起到增香作用；发酵时南果梨的加入提高了产酒率，蒸馏时随添加南果梨比例的增大产酒率降低。然而对于蒸馏时加果增香的作用机理及蒸馏时随加果比例的增大产酒率降低的机制还有待进一步探讨。