蔗汁、糖浆和废糖蜜酿制甘蔗酒的风味比较

薛家玲，苏伟明，2，3，胡雪琼，李雁群，2，3，*

（1.广东海洋大学食品科技学院，广东湛江524088；2.广东省水产品加工与安全重点实验室，广东湛江524088；3.广东普通高等学校水产品深加工重点实验室，广东湛江524088）

蔗汁、糖浆和废糖蜜酿制甘蔗酒的风味比较

薛家玲1，苏伟明1，2，3，胡雪琼1，李雁群1，2，3，*

（1.广东海洋大学食品科技学院，广东湛江524088；2.广东省水产品加工与安全重点实验室，广东湛江524088；3.广东普通高等学校水产品深加工重点实验室，广东湛江524088）

为了了解蔗汁、糖浆和废糖蜜酿制的甘蔗蒸馏酒在风味上的区别，了解甘蔗蒸馏酒的主要风味特征，从甘蔗制糖厂采集蔗汁、糖浆和糖蜜，用粟酒裂殖酵母发酵，通过蒸馏、陈酿得到甘蔗酒，用二氯甲烷萃取法提取香味成分，用GC-MS进行分析。结果表明：10种香味成分为3种原料甘蔗蒸馏酒所共有，可能是构成甘蔗蒸馏酒特征风味的主体香味成分；糖蜜甘蔗酒（朗姆酒）含有多种美拉德反应产物表现出焦香风味的特征，而蔗汁甘蔗酒和糖浆甘蔗酒没有明显的美拉德反应产物，表现出清香的甘蔗酒的风味特征。本研究对于甘蔗酒开发时原料的选择具有指导意义，同时有利于加深对甘蔗蒸馏酒风味特征和香气成分的认识。

朗姆酒，蔗汁，糖浆，糖蜜，风味，蒸馏酒

朗姆酒（Rum）与白兰地、威士忌、伏特加共称为欧美四大蒸馏酒，酒精含量38%～45%，是世界上消费量最多的酒种之一，主产于牙买加、古巴、海地、多米尼加、波多黎各、圭亚那等加勒比海国家，其中以牙买加、古巴生产的朗姆酒最有名。我国在上世纪60年代在广州研制并小规模生产朗姆酒，直到90年代停产[1-2]。2012年我国再次开展朗姆酒研发和生产[3]。随着经济和社会发展，国内朗姆酒的市场需求不断加大。在制糖厂不仅可以利用废糖蜜来酿造朗姆酒，而且可以考虑用蔗汁、糖浆酿制甘蔗蒸馏酒。由于废糖蜜灰分高，对酵母发酵有不利影响，相比之下蔗汁和糖浆纯度高有利于发酵，而且蔗汁具有更加浓郁的甘蔗清香风味，因此在制糖厂可以尝试根据制糖生产的情况选用蔗汁作为酿酒原料。另外，南方山区和丘陵地带农村，也可以利用坡地、山地种植甘蔗，通过简单榨汁，甚至可以探讨只经过甘蔗破碎再固体发酵来生产甘蔗酒。因此，探讨用甘蔗汁生产甘蔗酒的相关技术问题符合我国国情，具有现实意义。

但是，利用蔗汁、糖蜜生产的甘蔗酒在风味上的差异的研究报道较少。一般朗姆酒是指利用制糖厂结晶后的废糖蜜经过酵母发酵、蒸馏、橡木桶陈化制得的甘蔗酒。采用液液萃取、顶空分析结合气相色谱和气质联用等分析方法，研究各种朗姆酒的风味物质，表明朗姆酒风味组成十分丰富，不同的品种差异较大，杂醇、乙酸乙酯和乙酸是郎姆酒风味物质中含量较大的组成成分，其他重要的低含量风味物质有酯类、羰基化合物以及其他挥发性化合物[4-7]。在巴西，与加勒比国家不同，甘蔗蒸馏酒是用甘蔗原汁酿制的，称为“卡夏沙”（Cachaça），每年产量接近20亿升，主要在巴西国内销售，出口量约为产量的1%。然而，针对“卡夏沙”的风味物质的研究以及与朗姆酒的风味比较的研究报道很少，少量的研究报告是针对不同产地的产品进行的比较[8-10]。针对同一种甘蔗原料，采用蔗汁和这种蔗汁生产的糖蜜酿制的甘蔗酒进行的风味比较的研究没有见到报道。

本文拟通过采用同一甘蔗制糖厂的原蔗汁、生产中间品糖浆和副产物废糖蜜三种不同的原料分别酿制甘蔗蒸馏酒，比较它们的风味差异，探讨用蔗汁直接酿制甘蔗蒸馏酒或者用中间产品糖浆酿制郎姆酒的可行性。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

蔗汁（为制糖厂压榨车间混合汁）、糖浆（为制糖厂制炼车间蒸发后的浓缩糖浆）、废糖蜜（为制糖厂结晶车间丙糖分蜜所得糖蜜） 均采集自湛江甘化糖业有限公司；粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe） 广州菌种保藏中心；麦芽汁培养基 广州环凯生物技术公司；浓硫酸、硫酸铵、过磷酸钙、无水硫酸钠、无水乙醇、正辛醇 分析纯试剂，湛江当地试剂公司；二氯甲烷 色谱纯试剂，上海医药公司。

比重式酒精度计 广州精科仪器试剂公司；气相色谱仪GC7900 上海天美科学仪器有限公司；FINNIGAN Trace GC Ultra-Trace DSQ气质联用仪 美国Thermo Fisher公司。

1.2 工艺流程

酵母扩大培养→原料预处理（稀释、澄清、灭菌）→接种酵母菌→发酵→蒸馏→密封储藏→提取香味成分→分析检测。

1.3 工艺条件

原吸法所用仪器：原子分光光度计AA 7000型，日本岛津公司；电化学法所用仪器：粮食重金属快速检测仪STD 9300型，厦门斯坦道科学仪器股份有限公司；X射线法所用仪器：食品重金属检测仪EDX 3200 SPLUS型，江苏天瑞仪器股份有限公司。

1.3.1 酵母菌种扩大培养 试管酵母菌种先活化培养，即取冻干保存菌接种至装有10mL液体麦芽汁培养基试管中培养，在28℃培养27h，每3～4h振荡试管2～3min。再接入液体培养基摇瓶扩大培养。扩大培养分2级进行：一级培养：在盛有50mL已灭菌液体麦芽汁培养基的150mL三角瓶中，接入活化培养后的酵母菌悬液5mL，在恒温摇床28℃培养26h，使酵母菌生长旺盛。二级培养：取150mL经纱布过滤的新鲜蔗汁于250mL三角瓶中，补充硫酸铵0.15%，过磷酸钙0.3%，115℃杀菌10min，接入培养旺盛的酵母菌悬液15mL，28℃摇床培养36h，得到发酵用菌种。

1.3.2 糖料预处理

1.3.2.1 糖蜜预处理[1]将废糖蜜稀释至50°Bx，加0.2%～0.3%（v/v）量的浓硫酸（以糖蜜pH达到4.4～4.6为准）拌匀，搅拌30min，静置沉淀4～6h，倾取清液，得发酵用浓清糖蜜，稀释到14°Bx，加硫酸铵0.15%（w/v），过磷酸钙0.3%（w/v），在115℃杀菌30min，冷却待用。

1.3.2.2 糖浆预处理 将糖浆稀释到14°Bx，加硫酸铵0.15%（w/v），过磷酸钙0.3%（w/v），在115℃杀菌30min，冷却待用。

1.3.2.3 蔗汁预处理 蔗汁经纱布粗滤除杂后，加硫酸铵0.15%（w/v），过磷酸钙0.3%（w/v），在115℃杀菌30min，冷却待用。

1.3.3 发酵 经预处理的原料杀菌后冷却至室温，装入三角瓶，3000mL三角瓶装糖液2500mL，接入经扩大培养的酵母菌，接种量为5%（v/v），瓶口用透气封口膜封口，在恒温箱发酵，发酵温度28℃。头24min中间摇振三角瓶4～5次促进发酵液换气，利于酵母菌适当繁殖，其后静止发酵8d，当酒精度不再增加，残糖降低到5%左右，二氧化碳气泡减少，液汁开始清晰，发酵结束。

1.3.4 蒸馏 发酵结束后，发酵液采用二次蒸馏法。第一次蒸馏从2100mL发酵液中先蒸出50mL弃去，再收集蒸馏出的1050mL馏出液；第二次蒸馏从收集的1050mL馏出液中蒸馏并收集一定体积的馏出液即为粗酒。

1.3.5 陈酿 粗酒用玻璃瓶装盛，密封贮藏3个月。

1.4.1 总糖测定 样品加6mol/L盐酸，在68～70℃水浴中水解15min，使蔗糖水解为还原性单糖。以菲林试剂法测定水解后的还原糖总量[11]。

1.4.2 酒精度测定

1.4.2.1 发酵液酒精度测定 取25mL发酵液，加25mL蒸馏水，蒸馏出25mL馏出液，用气相色谱法测酒精含量。配制160、140、120、100、80、60、40、20、10、5g/L乙醇标准溶液绘制标准曲线。气相色谱条件：色谱柱OV-17毛细管柱（36m×0.20mm×0.25μm），进样器温度180℃，柱温160℃，检测器温度200℃，进样量为1μL，监测器为氢火焰检测器。

1.4.2.2 粗酒酒精度测定 粗酒的酒精度直接用比重式酒精度计测定。

1.5 香气成分分析

1.5.1 香气成分提取 取100mL酒样，依次用50、30、20mL二氯甲烷各萃取1次，合并二氯甲烷提取液，加无水硫酸钠放置过夜脱水，过滤，滤液于通风橱内挥发至约1mL，供GC-MS分析。

1.5.2 色谱条件 色谱柱DB-5（30m×0.25mm× 0.25μm），载气为氦气，流速为1.0mL/min，分流比为20∶1，隔垫吹扫流量3.0mL/min，质谱接口温度为220℃。质谱条件：EI源电离，电离能量70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，扫描范围30.0～400.0amu。程序升温：色谱柱柱温50℃保持5min，以5℃/min升至250℃保持10min；进样口温度210℃；He气流速1.5mL/min，扫描电压：70MeV，离子源温度：250℃，传输线温度：230℃。进样量：1μL。

2 结果与讨论

2.1 三种不同原料酵母发酵进程比较

2.1.1 降糖速度 在糖料的发酵过程中，开始酵母菌好氧生长增殖，然后是厌氧发酵，将可发酵糖转化为酒精，发酵醪中残糖的变化反映着发酵的进程，通过测定发酵残糖可以观察酵母菌在不同原料的适应性和发酵速度。蔗汁、糖浆、糖蜜3种原料发酵过程中残糖的变化如图1所示。从图1可以看出，酵母在蔗汁和糖浆中发酵速度相对较快，在头3d消耗了大部分糖，到第8d残糖已经降到5g/L以下。相比而言，糖蜜发酵速度相对较慢，到第8d糖蜜发酵的残糖降到8g/L。糖蜜的降糖速度较慢，说明酵母在糖蜜中的代谢速度较慢，这可能是糖蜜的杂质含量较高、灰分含量高造成的。

图1 3种糖原料发酵过程中发酵醪残糖随发酵时间的变化Fig.1 Changes of the residual sugar with fermentation time in 3 kinds of sugar sources

图2 气相色谱检测酒精含量的标准曲线Fig.2 The standard curve of alcohol content measured with gas chromatography

图3 3种糖原料发酵过程中发酵醪酒精度随发酵时间的变化Fig.3 Changes of ethanol content with fermentation time in 3 kinds of sugar sources

2.1.2 产酒速度和产酒率 用气相色谱测定酒精含量的标准曲线如图2所示，表明在5～160g/L的浓度范围内有良好的线性关系。3种原料发酵过程中发酵醪酒精含量如图3所示。从结果可见，蔗汁和糖浆为原料的发酵醪酒精含量较高，分别为57.2、53.5g/L，这是因为蔗汁和糖浆的含糖量分别为126.6、119.3g/L所致。由于糖蜜在接种发酵前经过澄清和稀释，其糖含量仅为89.5g/L，因此发酵醪酒精含量相对较低，只有41.6g/L。但是，从发酵效率看，蔗汁和糖浆的出酒率分别为45.18%和44.84%，而糖蜜的出酒率为46.48%。可见，虽然糖蜜发酵速度相对慢些，但是出酒率高，这可能是蔗汁和糖浆有利于酵母生长繁殖，酵母增殖消耗了过多糖分。另外，发酵进程不仅影响发酵生产效率，也可能对风味的形成有一定的影响。

2.2 香味成分结果分析

经过陈酿的甘蔗酒用二氯甲烷萃取其中的香味成分，采用GC-MS进行分析，3种不同原料酿制的甘蔗酒的香味成分的GC-MS分析总离子流图分别如图4～图6所示。

图4 蔗汁酿制甘蔗酒二氯甲烷提取物的GC-MS总离子流图Fig.4 GC-MS total ion chromatogram of dichloromethane extract from spirit brewed of cane juice

图5 糖浆酿制甘蔗酒二氯甲烷提取物的GC-MS总离子流图Fig.5 GC-MS total ion chromatogram of dichloromethane extract from spirit brewed of syrup

由GC-MS分析数据与标准质谱图比对判断化合物结构，采用规一化法根据色谱峰面积计算含量，分析结果列于表1。蔗汁酒检出20种香味化合物，其中有机酸8种占50.84%，醇类4种，酯类6种，其他化合物2种。糖浆酒也有20种化合物，其中有机酸6种，醇类4种，酯类8种，其他化合物2种。糖蜜酒有30种化合物，其中有机酸6种，醇类5种，酯类8种，其他11种。三种酒共有的香味成分有：乙酸、己酸、辛酸、月桂酸、棕榈酸、苯乙醇、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈油酸乙酯和棕榈酸乙酯。这些成分可能是构成甘蔗酒特征风味的主体。蔗汁甘蔗酒香味成分中的有机酸主要为C8-C12的中长链的羧酸；糖浆甘蔗酒不仅含有大量的辛酸和癸酸还含有较高含量的乙酸；而糖蜜甘蔗酒中有机酸含量较低，主要是辛酸和月桂酸。综合来看，三种不同原料酿制的甘蔗酒在香味成分上有比较明显的差别，糖蜜甘蔗酒香味成分种类较多，含有多种美拉德反应产物，而蔗汁甘蔗酒和糖浆甘蔗酒比较接近都不含美拉德反应产物，因此糖蜜甘蔗酒相比于蔗汁甘蔗酒表现出更加浓郁的焦香风味的特征，而糖浆甘蔗酒更加接近蔗汁酒的风味，与糖蜜酒的风味相差较大。

表1 3种不同原料酿制的甘蔗酒的主要香气成分及百分含量Table 1 Components of the aroma extracted from spirits brewed from cane juice，syrup or molasses

朗姆酒作为用糖蜜酿制的甘蔗酒，其香味成分与原料来源、发酵菌种、发酵工艺、陈酿时间和条件等都有关系。朗姆酒的香味成分十分丰富，Pino等[4]的研究表明在橡木桶陈酿后的朗姆酒香味成分含量在160种以上，其中含量较大的有杂醇占80%以上（主要有3-甲基正丁醇、2-甲基正丙醇和正丙醇），其次是酯类约占6%（主要的酯类有乙酸乙酯、乳酸乙酯等）和酸类约占4%（主要有乙酸、己酸、辛酸和癸酸等）。由于甘蔗的品种、种植条件、收割季节和制糖厂的生产工艺条件等影响到糖蜜的成分，发酵菌种和工艺、蒸馏工艺、贮藏条件等都可能影响到朗姆酒的风味，香味成分的分析手段，包括香味成分提取条件、色谱分离条件等也会影响到香味成分分析结果，所以目前文献报道的郎姆酒的香味成分差异较大。本文检出的糖蜜甘蔗酒（即郎姆酒）的风味成分与Pino的结果相比醇类含量较低、乙酸乙酯没有检出，这不仅与原料、发酵菌种有关，还可能与蒸馏工艺和陈酿有关。本文采用的是二次蒸馏工艺，在第一次蒸馏中弃去了约占发酵液2.5%的馏头以排除可能存在的醛类、甲醇等，结果可能损失了乙酸乙酯和丙醇等。不过，本文在糖蜜酒中检出异戊醇含量特别高，而异戊醇是中国清香型和酱香型白酒中的特征成分[12]，因此可能会使郎姆酒具有某种酱香的风味。

从本文的研究表明，蔗汁甘蔗酒与糖蜜甘蔗酒的风味差异明显，反映出原料对成酒香味的重要影响。由于糖蜜在制糖加工过程中经过了长时间的高温煮制，产生了大量的美拉德反应产物，此外，在制糖过程中蛋白质、胶质、其他含氮化合物和含硫化合物等杂质不断浓缩，在最终的废糖蜜中成分十分复杂，这为在发酵过程中产生更丰富的风味物质创造了条件。本文在糖蜜酒中检测出吡嗪、吡咯、糠醛等化合物，这应该与糖蜜中果糖和氨基酸含量比蔗汁和糖浆都高得多有关，这使得糖蜜酒具有焦香风味[13]。Souza等[8]用气相色谱-嗅闻方法对用甘蔗原汁酿制未经橡木桶陈酿的Cachaça与传统的朗姆酒的香气成分进行了比较，表明体现辣味的丁香酚和4-乙基-2-甲氧基苯酚、体现果香味的苯乙酸乙酯和体现花香风味的2，4-壬二烯醛、苯乙醇、2-乙酸苯乙酯等成分在Cachaça中的含量比在朗姆酒中的含量高得多。但是本文在蔗汁酒中没有检测到这几种香味成分，除了甘蔗品种和发酵菌种的差异外，可能与蒸馏工艺、香味成分的提取和分析条件也有关系，这需要进一步研究。

从糖浆酒的香味成分看，在酸和酯两类成分更加接近糖蜜酒的风味组成，但是醇、酮和杂环化合物比糖蜜酒少得多，虽然这些化合物在含量上较低，但是对于郎姆酒风味的形成具有重要贡献。因此，糖浆酒和糖蜜酒在风味上表现出明显差异。

郎姆酒一般用啤酒酵母或裂殖酵母发酵。啤酒酵母发酵速度快，适应性强，产酒率高，产酸、脂、杂醇较少，而裂殖酵母产酯较啤酒酵母多，缓慢发酵生成的醛和杂醇油较少，酒香浓郁[2]。本文采用的是粟酒裂殖酵母，产酯较多，且多为较长链脂肪酸的乙酯，这可以使酒香浓郁、酒体软顺[2]。为了增加酯香，减少挥发酸的刺激性风味，常常在郎姆酒发酵的后期添加丁酸菌与酵母共发酵[1]，本文主要目的是比较原料对甘蔗酒的风味的影响，只用了酵母发酵没有添加丁酸菌，所以酒中酸的含量较高，其中挥发酸占比较大。在生产时需要针对性调整工艺。

食品和饮料挥发性风味物质分析常用液-液萃取或顶空分析等方法，而在蒸馏酒的风味分析中更多采用液-液萃取法[14-15]。本文采用二氯甲烷液-液萃取方法提取香味成分，这与顶空分析的结果可能会有所不同。在色谱分析中本文采用的是非极性的DB-5色谱柱，如果用中性色谱柱增加一次分析，可能可以得到更多的分析结果。

总之，要更加清楚比较蔗汁和糖蜜等不同的甘蔗糖原料对酿制甘蔗酒的风味的影响，还需要在多方面进一步深入研究。

3 结论

乙酸、己酸、辛酸、月桂酸、棕榈酸、苯乙醇、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈油酸乙酯和棕榈酸乙酯是甘蔗原汁、甘蔗制糖糖浆和甘蔗糖厂废糖蜜发酵生产蒸馏酒的共有香味成分，可能是组成甘蔗蒸馏酒特征风味的部分成分；废糖蜜酿制的甘蔗酒比蔗汁酿制的甘蔗酒具有丰富得多的风味成分，特别是由于美拉德反应而产生的风味物质；糖浆酿制的甘蔗酒更加接近于甘蔗汁酿制的甘蔗酒，与废糖蜜酿制的甘蔗酒有更明显的区别；甘蔗汁和糖浆酿制的甘蔗酒与废糖蜜酿制的甘蔗酒具有不同的风格，因此不能用甘蔗汁替代废糖蜜酿制郎姆酒，但甘蔗汁酿制的甘蔗酒可作为另一种品种的酒。

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Comparison of aroma compounds extracted from spirits brewed of cane juice，syrup or molasses

XUE Jia-ling1，SU Wei-ming1，2，3，HU Xue-qiong1，LI Yan-qun1，2，3，*
（1.College of Food Science and Technology，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China；2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and safety，Zhanjiang 524088，China；3.Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution，Zhanjiang 524088，China）

Cane juice，syrup and molasses collected from a cane sugar manufactory were respectively brewed with Schizosaccharomyces pombe.Through distilling from the fermented broth and a successive storage for 3 months，spirits were obtained.The aroma compounds were extracted with dichloromethane，and then were analyzed with GC-MS.Ten aroma compounds were identified in all the three kinds of spirits，which suggested that they might be the main components to form the specific flavor of sugar can spirits.Rum brewed from molasses contained several compounds derived from Maillard reaction so that it featured maple flavor，while the spirits from cane juice and syrup did not contain that kinds of compounds and behaved light flavor feature.

rum；sugar cane juice；syrup；molasses；flavor；spirit

TS262.3

A

1002-0306（2014）08-0192-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.08.035

2013－08－01 *通讯联系人

薛家玲（1990-），女，大学本科，研究方向：食品科学与工程。