不同发酵工艺对石榴酒香气质量的影响_李涛.pdf

研究报告 年第 卷第 期（总第 期）：引用格式：李涛，李昀哲，冯翰杰，等 不同发酵工艺对石榴酒香气质量的影响 食品与发酵工业，（）：，（）：不同发酵工艺对石榴酒香气质量的影响李涛，李昀哲，冯翰杰，杨梅，石禾云，张军（天津农学院 食品科学与生物工程学院，天津，）摘 要 以策勒甜石榴为原料，分别进行清汁、带籽和带皮发酵处理，采用顶空固相微萃取技术对石榴汁及 种石榴酒的香气进行富集，用气相色谱质谱联用技术对其进行定性定量分析，结合石榴酒的基本理化指标和感官评价比较不同发酵工艺对石榴酒香气质量的影响。结果表明，种石榴酒的理化指标均符合国标要求，带皮发酵石榴酒的干浸出物和总酚含量较高且差异显著。清汁发酵、带籽发酵和带皮发酵石榴酒中分别检测出、种香气物质，共有成分 种，独有成分分别为、种，其中清汁发酵石榴酒的香气总量较高且差异显著。苯乙醇、壬醇、乙酸异戊酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和十一酸乙酯为石榴酒的关键风味物质，赋予酒体浓郁的果香和花香。主成分分析结果显示，种不同工艺酿造的石榴酒香气风格差异区分明显，清汁发酵石榴酒与乙酸异戊酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和十一酸乙酯 种关键风味物质处于同一象限，具有石榴酒的典型香气特征。感官评价结果显示，清汁发酵石榴酒香气浓郁，果香细腻，具有较好的色泽和典型性，感官评分较高。带籽发酵和带皮发酵的石榴酒干浸出物和总酚含量较高，香气更为复杂，口感偏涩；而清汁发酵石榴酒香气物质含量较高，以花香和果香为主，酒体轻盈，口感细腻、纯正，结构感强，感官品质更优。该研究为今后石榴酒的发酵工艺优化及香气对比分析研究提供一定的理论基础。关键词 石榴酒；发酵工艺；香气成分；相对气味活性值；主成分分析；感官评价第一作者：李涛（硕士研究生）和李昀哲（硕士研究生）为共同第一作者（张军教授为通信作者，：）基金项目：中央引导地方科技发展专项（）；天津市特支计划青年拔尖人才项目（）；天津市技术创新引导专项（）收稿日期：，改回日期：石榴（）是千屈菜科（）石榴属（）落叶乔木，果实酸甜可口、鲜艳美观，富含维生素、氨基酸、石榴苷、花青苷和黄酮等多酚类物质以及人体必需的微量元素，具有抗氧化、预防细胞癌变、动脉硬化、血脂、血糖升高等多种功效，被誉为超级水果。但石榴采后易出现果实软化、果皮颜色变褐、失水皱缩及腐烂等问题。以石榴为原料酿造成石榴果酒，既可以保留石榴丰富的营养成分，解决石榴果实易软化、失水皱缩等问题，还可以丰富果酒市场，提高石榴的附加值。发酵工艺是影响果酒品质的重要因素，跟葡萄酒相比，石榴酒的酿造工艺还不成熟，目前国内外学者对石榴酒的研究主要集中在发酵工艺优化、香气成分分析及澄清等方面，关于不同工艺发酵对石榴酒香气成分及感官分析的研究较少，仅有吕真真等以鲜石榴为原料，探究了 种制汁方式对石榴酒品质的影响，发现去籽制汁发酵石榴酒感官评分较高，最易被大众接受；等研究了石榴皮对果汁及果酒感官、多酚组成和抗氧化能力的影响，发现石榴带皮榨汁会使果汁变苦变涩，但对石榴酒的感官品质有较好的改善作用，果皮可以贡献更多的总酚以及类黄酮；李晋丽以去籽、含籽和带 果皮的 种石榴汁分别进行发酵试验，发现含籽石榴汁发酵组酒精度最高，带 果皮的含籽石榴汁发酵组总黄酮含量最高。香气是评价果酒感官品质的重要指标，决定着产品的风格与典型性，其受原料品种、发酵方式、酵母种类、澄清工艺、贮藏条件等因素影响。等通过气相色谱质谱法对石榴汁和石榴酒中的风味物质组分进行比较，发现辛酸乙酯是石榴酒中主要的挥发性物质，同时发现乙酸苯乙酯、苯乙醇等 种化合物仅在发酵后的石榴酒中检测到。唐柯等采用顶空固相微萃取气质联用（，）技术对红玛瑙石榴发酵过程不同时期香气成分进行测定分析，结果表明，在石榴酒发食品与发酵工业 （）酵全过程中共检测出 种游离态物质，酯类、醇类、酸类无论是数量还是相对含量在整个发酵过程中均处于较高水平，醛类、酮类、烷烃类等化合物则随着发酵的进行相对含量显著降低。本实验以策勒甜石榴为原料，分别进行清汁、带籽和带皮发酵，采用 技术分别对石榴汁及 种石榴酒的香气进行定性定量分析，比较不同发酵工艺对石榴酒还原糖、总酚、总酸、乙醇体积分数等基本理化指标、香气成分和感官品质的影响，并分析石榴酒的关键风味物质，旨在为提高石榴酒的品质提供技术支持，也为进一步研究石榴酒的发酵工艺优化及香气对比分析提供理论参考。材料与方法 材料与试剂策勒甜石榴，于 年 月中旬采自新疆策勒，总糖质量浓度为 ，总酸质量浓度为 ，挑选成熟度好、无污染无破损的新鲜石榴作为酿造石榴酒的原料。果胶酶、酒石酸，河南万邦实业有限公司；酵母、焦亚硫酸钾、皂土，法国 公司；白砂糖，北京糖业烟酒集团有限公司；福林酚试剂，天津市光复精细化工研究所；辛醇（色谱纯），上海泰坦科技股份有限公司；氯化钠、氢氧化钠、盐酸、葡萄糖等试剂均为分析纯，上海国药集团试剂有限公司。仪器与设备 气相色谱质谱联用仪，美国 公 司；石 英 毛 细 管 色 谱 柱（，），美国 公司；固相微萃取萃取头，美国 公司；系列数显型恒温水浴锅，江苏科研仪器有限公司；生化培养箱，上海跃进医疗器械有限公司；雷磁 计，上海仪电科学仪器股份有限公司；电子精密天平，天津天马衡基仪器有限公司；紫外可见分光光度计，上海佑科仪器仪表有限公司；螺杆式榨汁机，九阳股份有限公司；帝伯仕微孔膜三级过滤器，烟台帝伯仕自酿机有限公司。实验方法 发酵工艺流程及操作要点清汁发酵工艺流程如下：石榴清洗去皮去隔膜石榴籽（果粒）压榨取汁加硫酶解过滤石榴清汁调糖调酸接种酵母主发酵倒灌后发酵澄清过滤装瓶带籽发酵工艺流程如下：石榴清洗去皮去隔膜石榴籽（果粒）破碎石榴混汁加硫酶解调糖调酸接种酵母主发酵皮渣分离倒灌后发酵澄清过滤装瓶带皮发酵工艺流程如下：石榴清洗带皮破碎石榴混汁（带皮渣）加硫酶解调糖调酸接种酵母主发酵皮渣分离倒灌后发酵澄清过滤装瓶操作要点：（）发酵液的制备：挑选成熟度好、无污染无破损的新鲜石榴，清洗后分成 组，分别破碎入罐（清汁发酵需在果胶酶酶解后过滤澄清取上层清汁入罐，带籽发酵直接将石榴籽破碎入罐，带皮发酵为清洗过的石榴带皮破碎入罐），添加 焦亚硫酸钾防止氧化，后分别加入 果胶酶，酶解 。（）调糖调酸：用白砂糖调整总糖质量浓度为 ，酒石酸调整总酸质量浓度为 。（）接种酵母：酵母的接种量为 。将称量好的酵母加入 倍体积的蒸馏水，于 恒温水浴锅中活化，然后倒入发酵罐中搅拌均匀。（）主发酵：发酵温度为，每隔 测 次温度和比重（相对密度），当比重连续 次不再变化时，主发酵结束，带籽发酵和带皮发酵石榴酒进行皮渣分离。（）后发酵：倒灌，去除酒脚，加入 焦亚硫酸钾，密封处理进行无氧发酵，条件下后发酵 。（）澄清过滤：添加 皂土澄清酒液，后用帝伯仕微孔膜三级（、滤膜）过滤器过滤装瓶。每个样品做 组平行。基本理化指标的测定总酸（以酒石酸计）：采用指示剂法测定；挥发酸（以乙酸计）：采用滴定法测定；值：采用 计测定；游离及总：采用直接碘量法测定；还原糖（以葡萄糖计）：采用斐林试剂法测定；乙醇体积分数：采用密度瓶法测定；总酚：采用福林酚比色法测定；甲醇：比色法测定；干浸出物：采用密度瓶法测 定。所 有 指 标 均 重 复 测 定 次，取 平均值。挥发性香气成分的测定，香气成分萃取：取 酒样放于 顶空瓶中，加 入 氯 化 钠 和 辛 醇 内 标（），平衡 后顶空萃取。萃取结束后，取出萃取头插入气相色谱进样口，研究报告 年第 卷第 期（总第 期）解析 。色谱条件：石英毛细管色谱柱（，）；升温程序：保持 ，以 升温至 ，保持 ，再以 升温 至 ，保 持 ；载 气 为 氦 气，流 速 ；进样口温度为 ；柱流量：，分流模式，分流流量 。质谱条件：电子电离源（，），电子能量 ；离子源温度 ；传输线温度：；质量扫描范围 ，溶剂延迟时间为。石榴汁香气成分的测定方法与石榴酒相同。香气成分分析定性：采用保留指数和普库比对（、及香精香料标准谱库）进行定性，比对时要求与标准谱库匹配度（最大值为 ）。定量：采用内标法（辛醇）进行半定量分析，通过比较样品中的待测组分与 辛醇峰面积的比值，校正后计算出样品中各待测组分的质量浓度，计算如公式（）所示：（）式中：，各香气物质的质量浓度，；，内标物的校正因子，；，酒样中香气物质的峰面积；，辛醇的质量浓度，；，辛醇的峰面积。关键挥发性物质评价参照裴鹏正等的方法，采用相对气味活度值（，）评价各香气成分对样品总体风味的贡献。规定对样品中贡献率最大的挥发性成分的 为，其他物质的 值则根据公式（）进行计算：（）式中：和 分别表示样品中各挥发性成分的相对含量和嗅觉阈值，；和 分别表示样品中贡献率最大的挥发性成分的相对含量和嗅觉阈值，。感官评价定量描述分析在标准品尝室中，由 名经过专业培训的品尝员组成感官分析品尝小组，参照 葡萄酒、果酒通用分析方法 对石榴酒的外观、香气、滋味和典型性进行感官评价，评分标准见表。表 石榴酒的感官评价表 项目评价标准分值鲜红色，有光泽 色泽（分）浅红色，略有光泽 外观（分）浅红色，无光泽 澄清，透亮，无浑浊 澄清度（分）基本澄清 浑浊 香气纯正，优雅、浓郁 香气（分）香气纯正，中等浓郁度 香气较淡，无不良气味 香气不足，有明显缺陷 口感圆润、饱满、平衡，余味长 滋味（分）口感比较平衡，余味中等 口感寡淡，无明显异味 有明显缺陷 具有石榴酒的典型风味，风格独特 典型性（分）具有石榴酒的典型风味 缺乏石榴酒的典型风味 参照陈红梅的方法，对石榴酒进行感官量化分析，采用感官评价定量描述分析（，）对不同工艺酿造的石榴酒根据品评表进行打分描述，通过对评价得分及香气特征描述词进行均一化处理，结果采用雷达图表示。数据处理用 进行显著性和主成分分析（，），和 进行统计分析。结果与分析 发酵工艺对石榴酒理化指标的影响由表 可知，种工艺酿造的石榴酒还原糖质量浓度均小于 ，按照 葡萄酒理化指标要求，属于干型果酒。清汁发酵酒中的总酸质量浓度（）显著高于带籽发酵（）和带皮发酵（）石榴酒，由于带籽发酵和带皮发酵的浸渍作用，果籽、隔膜及石榴皮中的金属离子（钾离子、钙离子）转移到石榴酒中，与酒石酸发生反应生成酒石酸钾络合物，使得总酸质量浓度降低。种工艺酿造的石榴酒 乙 醇 体 积 分 数 为 ，与清汁发酵相比，带籽发酵与带皮发酵石榴酒的乙醇体积分数较低，还原糖质量浓度相对较高，这可能是因为带籽发酵和带皮发酵过程中产生更多的柠檬酸，柠檬酸通过螯合酒中的二价钙离子和镁离子来食品与发酵工业 （）抑制酵母菌的生长。带皮发酵（）和带籽发酵（）石榴酒总酚质量浓度均高于清汁发酵酒（），主要是因为酚类物质主要存在于果皮和种子中，随着酒精发酵的进行会转移到果酒中，使总酚含量升高。干浸出物是指在一定物理条件下酒中非挥发性物质的总和，主要有固定酸、糖、甘油、单宁、色素、果胶和矿物质等，带皮发酵和带籽发酵酒干浸出物质量浓度分别为 、，显著高于清汁发酵石榴酒（）。带籽发酵石榴酒挥发酸质量浓度为 ，显著高于清汁发酵（）和带皮发酵酒（），虽然挥发酸质量浓度在 种不同工艺酿造的石榴酒中有显著差异，但都 ，符合 葡萄酒要求。种工艺酿造的石榴酒甲醇质量浓度为 ，均 ，符合 葡萄酒中的规定。食品安全国家标准食品添加剂使用标准规定果酒中总 质量浓度 ，游离 质量浓度 ，在 种工艺酿造的石榴酒中，总 质量浓度（）和游离 质量浓度（）均符合国标要求。表 石榴酒的理化指标 理化指标清汁发酵带籽发酵带皮发酵还原糖质量浓度（）总酸质量浓度（）乙醇体积分数 总酚质量浓度（）挥发酸质量浓度（）干浸出物质量浓度（）甲醇质量浓度（）总 质量浓度（）游离 质量浓度（）注：不同字母表示差异显著（）发酵工艺对石榴酒香气成分的影响香气是评价果酒品质的重要指标。实验采用 技术，对石榴汁及 种石榴酒的挥发性香气成分进行测定，分析石榴酒香气成分的变化。结 果 如 附 表 （：）所示，石榴汁及 种石榴酒中共检测出 种香气物质，包括醇类 种、酯类 种、酸类 种、萜烯类 种、醛酮类 种和酚类 种，含量分别占香气总量的 、和 ，其中酯类物质种类最多，含量最高。种不同工艺酿造的石