二氧化碳浸渍法对于蓝莓酒香气成分影响研究

董莹璨，吴皓玥，刘雪平，战吉宬*

（中国农业大学 食品科学与营养工程学院，北京 100083）

蓝莓属于杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vacciniumspp.）落叶灌木型植物[1]，其果实不仅味道酸甜可口，香气迷人，而且具有很高的营养价值，碳水化合物、蛋白质和维生素等营养成分含量远高于其他水果[2-3]。同时蓝莓还富含花青素等多酚类功能性成分[4]，具有防止脑神经老化、强心、抗癌、软化血管，调节血压、减缓衰老，增强人体免疫等功能[5-6]。因此，联合国粮农组织将蓝莓列为五大健康食品之一[7]，同时其还享有“浆果之王”之盛誉。蓝莓酒作为蓝莓的一种加工产品，也因其良好的风味和营养保健作用备受青睐。

二氧化碳浸渍法（carbonic maceration）是让整粒果实在充满CO2气体的环境中浸渍一段时间，进行细胞内酒精发酵以及其他物质的转换作用，压榨后添加酵母进行后发酵的一种酿造工艺[7]，一般不进行陈酿，3个月内为最佳饮用期限。二氧化碳浸渍法能够降低果酒中总酸尤其是苹果酸的含量[8-9]，并且因为采用整粒果实浸渍，阻碍了酚类物质尤其是单宁的浸出[10]。蓝莓果实酸度较高，相比于传统法，此方法酿造出的蓝莓酒酒口酸度和涩感都有所降低，口感较为柔和，清爽，同时香气也更加浓郁[11-12]，因此易于饮用。

利用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HP-SPME）技术和气质联用（gas chromatographymass spectrometer，GC-MS）技术鉴定果酒香气成分是目前的热点研究之一。盖禹含等[13]采用该技术研究了3种不同酵母发酵的蓝莓酒的主要香气，鉴定出76种香气成分。曹雪丹等[14]研究蓝莓酒主发酵前后挥发性成分的变化，发现主发酵过程是完成蓝莓酒由果汁到果酒的主要香气变化阶段。张建芳等[15]研究CO2浸渍不同时间对葡萄酒品质的影响，发现延长浸渍时间可增加酒香气的浓郁程度。但有关二氧化碳浸渍法酿造蓝莓酒香气成分的研究国内未见报道，本试验旨在为二氧化碳浸渍法酿造蓝莓酒对提供香气方面的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝丰蓝莓：青岛佳沃蓝莓基地；亚硫酸（分析纯）：北京化工厂；酿酒酵母DV10：丹麦Lallemand公司；果胶酶（1 000 000 U/mL）：意大利Enartis公司；白砂糖：内蒙古正北食品有限公司；干冰（食品级）：北京天竺佳禾干冰销售中心。

1.2 仪器与设备

7890A气相色谱仪、5975质谱仪：美国Agilent公司；固相微萃取装置及PDMS/DVB65 μm萃取头：美国Supelco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 蓝莓酒酿造方案

表1 蓝莓酒酿造方案Table 1 The fermentation plan of blueberry

1.3.2 香气成分检测方法

参考YANG CHUNXIANG等[16]的方法采用GC-MS测定香气成分。

（1）香气成分萃取

取5 mL蓝莓酒样品于10 mL顶空瓶中，加入1 g NaCl，加盖密封垫和铝帽，压紧摇匀。密封后在40 ℃水浴条件下平衡20 min。将预先老化的PDMS固相微萃取头插在样品瓶中吸附30 min，再插入气相色谱进样口，于220 ℃解析3 min，启动仪器收集数据。

（2）气相色谱条件

色谱柱为HP-5MS毛细色谱柱（30 m×0.25 mm×1.0 μm）；进样口温度250 ℃；程序升温：40 ℃（5 min），以2 ℃/min升至70 ℃，70 ℃保持2 min，以3 ℃/min升至120 ℃，以5 ℃/min升至150 ℃，以10 ℃/min升至220 ℃，220 ℃保持2 min；传输线温度280 ℃；载气：高纯He（纯度99.999%）；载气流速1.0 mL/min，分流比：20∶1。

（3）质谱条件

电离方式为电子电离（electron ionization，EI）；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；扫描范围29～540 u。

（4）数据处理

定性：对采集到的质谱图利用美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）08.L谱库进行检索比对定性，比对时要求匹配度＞800。

定量：气相色谱峰面积归一化定量计算出各香气成分在样品中的相对含量。

2 结果与分析

2.1 传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒香气成分GC-MS分析

采用顶空固相微萃取法和气相色谱质谱联用法对传统法和浸渍不同时间的二氧化碳浸渍法酿造的蓝莓酒中的香气成分进行检测，得到的可挥发性香气成分的保留时间和总离子流图，结果如图1所示，各组分鉴定的结果如表2所示。

图1 传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒香气成分的总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatograms of aromatic components in blueberry wines fermented by traditional and CM method

表2 传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒主要香气成分相对含量Table 2 The relative contents of aromatic components in blueberry wines fermented by traditional and CM method

续表

续表

由表2可知，采用HP-SPME和GC-MS联用技术在传统法和浸渍不同时间的二氧化碳浸渍法蓝莓酒中共鉴定出80种香气成分，这些成分主要是醇类6种、酯类36种、萜烯类9种，芳香族化合物15种，挥发性酚4种，呋喃类4种，其他类6种。

在传统法酿造酒样中，共检测出61种香气成分，占总峰面积的97.03%。其中，醇类3种，占4.58%；酯类25种，占42.98%；萜烯类物质9种，占6.74%；芳香族化合物14种，占27.76%；挥发性酚1种，占2.43%；呋喃4种，占8.04%；其他类5种，占4.46%。其主要香气成分为苯乙醇、己酸乙酯、辛酸乙酯、5-羟基糠醛，相对含量分别为24.29%、20.86%、11.44%、4.25%。

在二氧化碳浸渍10 d的蓝莓酒中，共检测出55种香气成分，占总峰面积的95.66%。其中，醇类3种，占4.89%；酯类27种，占61.98%；萜烯类物质7种，占12.00%；芳香族化合物12种，占21.17%；挥发性酚2种，占6.39%；呋喃1种，占0.05%；其他类3种，占1.49%。其主要香气成分为：3-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、苯乙醇、对乙酰基苯酚、桉油精，相对含量分别为19.00%、18.81%、14.31%、6.98%、6.33%、5.22%。

在二氧化碳浸渍15 d的蓝莓酒中，共检测出65种香气物质，占总峰面积的94.39%。其中，醇类4种，占2.75%；酯类31种，占59.44%；萜烯类物质7种，占8.62%；芳香族化合物14种，占14.94%；挥发性酚4种，占6.46%；呋喃1种，占0.01%；其他类4种，占2.10%。其主要香气成分为辛酸乙酯、苯乙醇、己酸乙酯、对乙酰基苯酚、癸酸乙酯。相对含量分别为35.47%、10.17%、8.98%、6.31%、5.36%。

在二氧化碳浸渍20 d的蓝莓酒中，共检测出61种香气物质，占总峰面积的95.39%。其中，醇类5种，占4.46%；酯类29种，占55.21%；萜烯类物质7种，占8.65%；芳香族化合物12种，占17.84%；挥发性酚3种，占5.86%；其他类5种，占3.10%。其主要香气成分为辛酸乙酯、苯乙醇、己酸乙酯、癸酸乙酯、对乙酰基苯酚。相对含量分别为18.98%、14.77%、14.10%、6.24%、5.76%。

2.2 传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒主要香气成分比较

传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒主要香气成分比较结果见表3。

表3 传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒香气成分的类别Table 3 The category of aromatic components in blueberry wines fermented by traditional and CM method %

由表3可知，传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒主要香气成分比较见表3。对比发现，二氧化碳浸渍法和传统法所酿蓝莓酒检测到的总香气物质个数差别不大，但组成类型上差别较大。有61种香气物质是两种方法共有的，在这61种共有的香气成分中，有的成分含量差距较大，如苯乙醇，传统法蓝莓酒中相对含量达24.29%，而二氧化碳浸渍法蓝莓酒中含量在6.98%～14.77%不等。另外，二氧化碳浸渍法蓝莓酒中特有19种香气成分，传统法蓝莓酒特有8种香气成分。这些因素均导致两种方法所酿蓝莓酒香气风味有所不同。总体而言，二氧化碳浸渍15 d的蓝莓酒在整体香气物质含量上高于10 d和20 d的蓝莓酒，并且香气类型组成上更加和谐。因此，浸渍时间以15 d为宜。

2.2.1 醇类组分的比较

蓝莓酒中共检测到6种醇类物质，传统法和二氧化碳浸渍法醇类物质组成差别较大，其中正己醇只在传统法蓝莓酒中检测到，3-甲基-1-丁醇、正辛醇、正壬醇只在二氧化碳浸渍蓝莓酒中检测到。大多数醇类具有不愉快的香气，对葡萄酒的香气质量呈负向贡献，但3-甲基-1-丁醇具有青草、植物的清新香气[17]，正辛醇具有茉莉味和柠檬味，正壬醇强烈的玫瑰香气和橙花香气[18]。二氧化碳浸渍法能够使蓝莓酒具有较为清新优雅的香气。

对比二氧化碳浸渍法中浸渍不同时间的蓝莓酒发现，醇类总体相对含量变化规律不明显，但某些香气物质含量差距较大。浸渍20 d的蓝莓酒2,3-丁二醇相对含量远高于浸渍10 d和15 d的酒，而3-甲基-1-丁醇的含量浸渍10 d高于浸渍15 d和20 d的酒。这就说明醇类物质在浸渍过程中发生了演变。

2.2.2 酯类组分的比较

传统法和二氧化碳浸渍法蓝莓酒主要香气类型均为酯类，无论是检测到的香气物质种类还是相对含量，均为所有香气类型中最高。传统法蓝莓酒含量最高的酯类为己酸乙酯、其次为辛酸乙酯，浸渍法含量最高的是辛酸乙酯，其次是己酸乙酯。酯类一般具有令人愉悦的花果香气，如辛酸乙酯具有令人愉快的杏子香气[18]，己酸乙酯具有香蕉、青苹果的味道[19]。且二氧化碳浸渍蓝莓酒酯类相对含量高于传统法蓝莓酒，说明二氧化碳浸渍作用可以促进酯类物质的形成，给酒带来更多新鲜的花香和果香。

对比二氧化碳浸渍法中浸渍不同时间的蓝莓酒发现，浸渍时间越长的酒酯类整体相对含量越低。但主要差距在于含量最高的几种酯上。其中浸渍15 d的蓝莓酒辛酸乙酯相对含量比10 d和20 d的酒高出近一倍，而乙酸乙酯含量则低于后两者。浸渍10 d的蓝莓酒3-甲基丁酸乙酯的相对含量高达18.99%，浸渍15 d的酒只有3.08%，在浸渍20 d的酒中未检出。酯类物质在浸渍过程中也发生了演变，具体机理有待进一步探究。

2.2.3 芳香族化合物组分比较

芳香族化合物是蓝莓酒香气组成的另一类主要物质，大多数芳香族化合物都能给酒带来清香愉悦的气味。其中含量较高的三个物质是苯乙醇、苯甲醛和苯乙烯（传统法蓝莓酒未检出）。传统法蓝莓酒中苯乙醇相对含量高达24.29%，苯乙醇具有清甜的玫瑰样花香。另外苯甲醛具有特殊的杏仁气味[20]，苯乙烯低浓度时略有甜味。浸渍法芳香族化合物相对含量显著低于传统法（P＜0.05），因为芳香族化合物一般来源于果实，在发酵过程中很少生成，并且浸渍法酯类相对含量较高，造成芳香族化合物相对含量低于传统法。但浸渍时间越长，芳香族化合物相对含量越高，说明该法可以促进芳香族化合物的浸出。

2.2.4 萜烯类组分比较

萜烯类化合物是二氧化碳浸渍香气组成类型的另一类主要物质。共检测到β-蒎烯、桉油精、橙花醇、2-月桂烯醛、α-松油醇、香叶基乙醚、δ-芹子烯、香叶基丙酮和香茅醇9种萜烯类物质。萜烯类物质一般具有优雅的花香，如橙花醇具有橙花、玫瑰的香气[21]，桉油精具有樟树的木本香气，香叶基乙醚具有紫罗兰花香气[18]。浸渍法蓝莓酒的萜烯类物质相对含量高于传统法，起到主要贡献的是相对含量最高的桉油精。

对比二氧化碳浸渍法中浸渍不同时间的蓝莓酒发现，浸渍10 d的蓝莓酒萜烯类物质含量高于浸渍15 d和20 d的蓝莓酒，橙花醇含量比后两者高出近一倍，并且香叶基乙醚只在浸渍10 d的酒中检测到。

2.2.5 挥发性酚和呋喃类组分比较

在蓝莓酒中还共检测出4种挥发性酚和4种呋喃类化合物，其中传统法蓝莓酒只检测出一种挥发性酚——对乙酰基苯酚，二氧化碳浸渍法蓝莓酒只检测出一种呋喃类化合物——2,5-二甲酰基呋喃。小分子挥发性酚具有香甜的味道，如丁香子酚具有丁香花香气。呋喃一般具有橡木烘烤香气[22]。值得关注的是这两类物质一般来源于橡木，但本次所酿蓝莓酒未经过橡木桶陈酿，也未检索到有报道一次检测到8种挥发性酚和呋喃的文献。这很可能是蓝丰蓝莓的一个独特性。

2.2.6 其他类组分比较

除上述香气物质外还检测到酸、酮、醛、烯等化合物。高级酸一般具有脂肪、酸菜味道，对酒有负向贡献，但传统法和二氧化碳浸渍法中含量均较高的辛酸具有桃子味、草莓味、菠萝味、糖果味、等多种风味，对酒有正向贡献[16]。

3 结论

采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术，测定传统法和二氧化碳浸渍法酿造蓝莓酒中香气成分，共检测出80种香气成分。在传统法中检测到61种香气成分，在浸渍10 d、15 d、20 d的二氧化碳浸渍法蓝莓酒中分别检测到55种、65种、61种香气成分。采用气相色谱峰面积归一定量计算两种方法蓝莓酒香气成分的相对含量，发现两种方法所酿蓝莓酒香气组成差别较大。二氧化碳浸渍法蓝莓酒酯类和萜烯类含量整体高于传统法，且浸渍15 d为宜。

相较于传统法蓝莓酒，其更具有清新优雅的特点。对比不同浸渍时间蓝莓酒香气，发现酯类、萜烯类物质浸渍时间越长，相对含量越低；芳香族化合物和其他类物质浸渍时间越长，相对含量越高；挥发性酚、醇类、呋喃类物质尚未发现随浸渍时间的明显变化规律，不同类型的香气成分在二氧化碳浸渍过程中发生了不同的演变，其机理有待进一步研究。

二氧化碳浸渍法作为一种特殊的果酒酿造工艺，对于改善蓝莓酒质量具有重要指导意义。相比于传统方法，这种方法生产的蓝莓酒酸度和单宁含量降低，使酒更加柔顺、清爽。并且能够加强香气物质的浸出并改善其组成结构，香气更加浓郁突出、清新独特，更为消费者所喜爱。二氧化碳浸渍法用于蓝莓酒的酿造具有非常高推广价值。

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