荔枝酒发酵工艺的优化及风味成分的分析研究

马超，曾霞，周天，刘杰凤，范芳，邓红梅，马宁宁，翁健雄

（广东石油化工学院化学与生命科学学院，广东茂名 525000）

荔枝酒发酵工艺的优化及风味成分的分析研究

马超，曾霞*，周天，刘杰凤，范芳，邓红梅，马宁宁，翁健雄

（广东石油化工学院化学与生命科学学院，广东茂名 525000）

摘 要：以荔枝为原料，对荔枝酒发酵条件及风味成分进行分析研究。结果表明，荔枝酒发酵最佳工艺条件为：发酵温度25℃、发酵时间8 d、起始pH4.0、接种量18%。随后采用气相色谱法对荔枝酒中的风味成分进行初步分析发现，荔枝酒中含有正丙醇、异丁醇、异戊醇3种高级醇及乙酸乙酯、乙酸异戊酯2种酯，这些有效成分赋予了荔枝酒特有的香醇美味。

关键词：荔枝酒；发酵条件；正交；风味物质；气相色谱法

荔枝酒是近些年来所开发的新型健康果酒，种类丰富、营养齐全、风味独特，具有多种营养及医疗保健功能，不仅能美容护肤、延缓衰老、减脂和防治心脑血管疾病，而且具有滋补，助消化和杀菌作用，消渴利尿等多种功效[1-2]。荔枝酒是以优质新鲜荔枝为原材料，经过酒香浓郁香醇，含有的氨基酸种类齐全，荔枝酒中的酯类物质、醇类物质等是酒中香气成分最重要的组成部分[3-4]。本研究以荔枝为原料，探讨荔枝酒的发酵工艺和风味成分的组成，为进一步提高荔枝酒品质，扩大荔枝资源的开发利用及深加工产业化提供了良好的研究思路，并为荔枝产业的可持续发展提供参考。

1 材料与仪器

1.1 材料

荔枝：购于茂名市水果市场，新鲜，无霉变腐烂、无病虫害。

菌种：酿酒酵母，购于广东省微生物研究所。

1.2 仪器

PHS-3C型酸度计：上海雷磁仪器厂；LRH-150B生化培养箱：上海精宏实验设备有限公司；DK-S24型电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；HI83540控制酒精含量分析测定仪：天津市泰斯特仪器有限公司；博迅YXQ-LS-50A立式压力蒸汽灭菌锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂等。

2 实验方法

2.1 工艺流程

2.2 荔枝酒发酵工艺研究

2.2.1 单因素实验

分别以发酵温度、发酵时间、pH、接种量作为影响因子，以酒精度（酒精含量分析测定仪）（°）为考察指标，进行单因素酒精发酵试验，确定各影响因子对酒精发酵的影响。

2.2.2 正交试验

在上述单因素实验的基础上，以酒精度（°）为考察指标，结合发酵温度、发酵时间、pH、接种量等影响因子进行4因素3水平L9（34）的正交试验。

2.3 荔枝酒风味物质的测定研究

2.3.1 样品的制备及色谱条件

用容量瓶量取20 mL荔枝发酵酒，同时用25 mL蒸馏水分次洗涤，将酒液和洗涤液倒入蒸馏瓶，采用水蒸气蒸馏法蒸馏，收集馏出液至15 mL，然后用容量瓶保存，即为待测样品，冷藏备用。

上柱色谱条件[5-6]主要包括如下：柱温为90℃，进样温度设为120℃，检测器温度为125℃。氢气流速为42 mL/min；氮气流速为28 mL/min；空气流速为125 mL/min，分流比为50∶1，进样方式采用不分流方式，进样量为 1 μL。

2.3.2 定性分析

分别进样乙酸乙酯、正丙醇、异丁醇、异戊醇、乙酸异戊酯标准溶液1 μL，测定保留时间。再进酒样1 μL，记录保留时间。根据各物质保留时间进行定性。平行进行4次检测。

吸取1 g/L的乙酸乙酯、正丙醇、异丁醇、异戊醇、乙酸异戊酯标准溶液各0.20 mL于10 mL容量瓶中，准确加入1 g/L的乙酸异丁酯内标溶液1.0 mL，然后用乙醇标准溶液稀释至刻度，混匀后进样1 μL，记录各组分的保留时间和峰面积，并根据峰面积和添加的内标量，计算出各个组分的相对质量校正因子f值。平行进行4次检测。

式中：As、Ai分别为内标物及样品的峰面积；ws、wi分别为内标物及样品的峰面积。

2.3.3 风味物质含量测定

取少量待测酒样于10mL容量瓶中，准确加入1g/L的乙酸异丁酯内标溶液0.2 mL，再用待测酒样稀释至刻度，混匀后，进样1 μL，记录此时流出峰的保留时间和峰面积。平行进样4次检测。利用下面公式计算出酒样中各物质的相对质量分数。

式中：As、Ai分别为内标物及样品的峰面积；ms、mi分别为内标物及样品的质量；为相对质量校正因子。

3 结果与分析

3.1 单因素实验

3.1.1 发酵温度对荔枝酒发酵的影响

发酵温度对荔枝酒发酵影响见表1。

表1 发酵温度对荔枝酒发酵结果的影响Table 1 Effect of temperature on fermentation of Litchi Wine

从温度与酒精量的影响表中可以看出，其高峰出现在25℃的位置。如果温度过高或过低都不利于菌种的生长繁殖，温度低，菌种的生长还没充分达到最高点，酒精量也不高；温度高，菌种由于对热敏感，生长受到抑制，因而也不能产生大量酒精。所以，25℃的生长繁殖温度基本符合大多数菌种所需的正常温度。

3.1.2 发酵时间对荔枝酒发酵的影响

发酵时间对荔枝酒发酵影响结果见表2。

表2 发酵时间对荔枝酒发酵的影响Table 2 Effect of time on fermentation of Litchi Wine

从发酵时间与酒精产量的关系表可以看得出发酵时间与酒精产品的关系，其高峰出现在发酵时间为8 d上，发酵时间超过8 d酒精量会下降，其原因可能是菌种由于过分繁殖而产生自溶。

3.1.3 不同起始pH对荔枝酒发酵的影响

起始pH对荔枝酒发酵的影响结果，见表3。

表3 起始pH对荔枝酒发酵结果的影响Table 3 Effect of initial pH on fermentation of Litchi Wine

从pH与酒精量的关系可以看出，其高峰出现在pH 4.5的位置。表3中表明，发酵起始pH在低于或高于pH为4.5时，其酒精量变化程度较大，对荔枝酒的发酵影响较大。

3.1.4 不同接种量对荔枝酒发酵的影响

不同接种量对荔枝酒发酵影响的实验结果见表4。

表4 接种量对荔枝酒发酵结果的影响Table 4 Effect of inoculation amount on fermentation of Litchi Wine

从接种量与酒精量的关系可以，其最大值出现在接种量为12%上，但事实上酒精度变化不大，表明接种量并没有在很大程度上影响到荔枝肉发酵效果。

3.2 正交试验

以酒精度（%）（为考察指标，以发酵温度（℃）、发酵时间（d）、起始pH和接种量（%）为影响因子进行了4因素3水平[L9（34））]的正交试验。其结果如表5。

表5 正交试验结果与分析Table 5 Results of orthogonal experiment and analysis

由表5可以看出，以荔枝肉作为原材料发酵制酒所产出的酒精含量中，由R值的大小可知，各影响因素的顺序为起始pH（1.03）＞接种量（0.70）＞温度（0.43）＞时间（0.17），可得出，起始pH为最重要的影响因素，其次为接种量，接着是温度和时间。由极差R可以得出，最佳组合是A2B2C2D2，即温度是25℃，时间是8 d，起始pH是4.0，接种量是10%，这就是荔枝肉发酵制酒的最适发酵条件。

3.3 荔枝酒风味物质的分析

3.3.1 主要物质的定性

通过选取多种标准物质测得各种物质的色谱保留时间，其中五种物质的色谱保留时间见表6，随后通过测定荔枝酒样忠的色谱保留时间，结果见表7。

表6 各标准物质的色谱保留时间Table 6 Retention time of selective standard substance for GC

表7 酒样中各物质的色谱保留时间Table 7 Retention time of each substance in Litchi Wine for GC

对照表6和表7，两者保留时间的重合性比较接近，可以得出酒样中含有与标准溶液中相同的物质，即酒样中流出峰从峰1到峰5所代表物质分别有乙酸乙酯、正丙醇、异丁醇、异戊醇、乙酸异戊酯五种物质。

3.3.2 各物质的含量测定

通过对荔枝酒各物质含量进行测定，结果见表8。

在表8中，从数据的标准偏差0.000 3和变异系数1.66%看，该结果具有较高的准确度。因而，酒样中各物质的质量分数具有较高准确度。所测出的酒样各物质的质量分数能够说明由荔枝肉在最适发酵条件下发酵出来的荔枝酒的各物质的量。

与荔枝酒的酒香有关的是乙酸乙酯和乙酸异戊酯，乙酸乙酯具有水果香味，乙酸异戊酯又称香蕉油，具有令人愉快的香蕉气味，荔枝酒中有这两种风味物质的存在，使得荔枝酒具有浓郁的酒香。而异丁醇和异戊醇呈苦、涩味，含量过多就会影响到荔枝酒的口感，但适量则使荔枝酒更有醇厚感。在表8中，乙酸乙酯和乙酸异戊酯的质量分数比正丙醇、异丁醇和异戊醇要高，对荔枝酒的影响则比其他三种要大，发酵制备的荔枝酒也就有了浓郁的酒香。

表8 酒样中各物质的质量分数Table 8 Contents of some component of Litchi Wine

4 结论

本研究通过对荔枝酒发酵的单因素测定和正交试验，起始pH为影响荔枝酒发酵最重要的影响因素，其次为接种量，再次为发酵温度，发酵时间影响最小；荔枝酒发酵的最适发酵条件：发酵时间为8 d，发酵温度为25℃，起始pH为4.0，接种量为10%。

在色谱分析中，本研究通过定性实验确定了荔枝发酵酒中含有乙酸乙酯、正丙醇、异丁醇、异戊醇、乙酸异戊酯这些高级醇和酯，其中乙酸乙酯和乙酸异戊酯的含量高，而正丙醇、异丁醇和异戊醇的含量则相对较低[7]。随后在定性实验的基础上，通过从酒样中各物质的质量分数计算分析中可以发现，乙酸乙酯和乙酸异戊酯的质量分数相对其他三种较高，而乙酸乙酯有水果香味，乙酸异戊酯具有令人愉快的香蕉气味，正是由于这两种物质的高含量而使得荔枝酒具有浓郁的酒香；同时，正丙醇、异丁醇和异戊醇由于含量低，不会给荔枝酒带来苦涩的口感，反而有醇厚的口感。

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[1]乔小瑞,吴辉,吴国宏,等.荔枝酒发酵工艺研究[J].食品研究与开发,2009,30(12):92-95

[2]钟秋平,黄盼盼,赵新河.葡萄冰酒干酵母R2发酵冰荔枝酒工艺条件的优化[J].中国酿造,2008,186(9):95-98

[3]邓开野,黄小红,缪晓平.荔枝与荔枝酒香气物质研究进展[J].食品研究与开发,2011,32(2):167-170

[4]杨春哲.果酒稳定性综述[J].中国酿造,2000(3):9-13

[5]陈悦娇,白卫东,陈海光,等.RP-HPLC法测定荔枝酒中的有机酸[J].食品研究与开发,2010,31(10):130-134.

[6]蒋龙冬,张斌,陈勇,等.不同发酵条件对荔枝酒中高级醇生成的影响[J].酿酒科技,2008,172(10):26-29

[7]王贞强,马波,迟建.荔枝酒香气成分的GC/MS分析[J].中国农学通报,2006,22(8):135-138

Studies on Optimization of Fermentation Process and Analysis of Flavor Components for Litchi Wine

MA Chao，ZENG Xia*，ZHOU Tian，LIU Jie-feng，FAN Fang，DENG Hong-mei，MA Ning-ning，WENG Jian-xiong
（Department of Chemistry and Life Sciences，Guangdong University of Petrochemical Industry，Maoming 525000，Guangdong，China）

Abstract：In this paper， fermentation process and flavor components fromlitchiwine were investigated.After adopting single factor experiment and orthogonal test，the results showed that the optimum fermentation process for litchi wine were determined as follows：the optimum fermenting temperature was 25℃，fermenting time was 8 days，initial pH was 4.0 and inoculation amount was 18%.Moreover，by using gas chromatography for measuring flavor components of litchi wine， it was found that there were three kinds of higher alcohols （npropyl alcohol， isobuty alcohol and isoamyl alcohol） and two kinds of esters （ethyl acetate； isoamyl scetate）.It was these effective components that endowed litchi wine with delicious and pure flavor.

Key words：litchiwine；fermentation process；orthogonal； flavor components；gas chromatography

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.15.012

广东石油化工学院青年创新人才基金项目（No.511001）和广东省高等学校“千百十工程”计划资助支持

马超（1980—），男（汉），讲师，在读博士，研究方向：微生物生物技术及生物工程方面的教学科研工作。

2012-11-22