不同地区甘薯的酿酒特性及其发酵酒风味物质的分析

陈燕，李小惠，张惟广*

（西南大学食品科学学院，重庆400715）

不同地区甘薯的酿酒特性及其发酵酒风味物质的分析

陈燕，李小惠，张惟广*

（西南大学食品科学学院，重庆400715）

分别以安徽、河北、河南、四川、重庆和山东地区的甘薯为原料酿造甘薯酒，并对不同地区甘薯的基本成分、酿造特性和风味物质进行比较。结果表明：不同地区甘薯的基本成分和酿造特性均具有显著性差异，且重庆地区的甘薯酒品质最优；六个地区的甘薯酒中共鉴定出风味物质69种；共有的风味物质为28种，含量较高的风味成分均为乙酸戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、异戊醇、2-甲基丁醇、β-苯乙醇和辛酸，但不同地区的酒中浓度差异较大；六种甘薯酒中还有一些微量的特有的风味物质，如丁酸异戊酯、α-松油烯及月桂醛等；这些共同的及独特的风味物质构成了不同地区甘薯酒相似和独特的香气与风格。

甘薯酒；酿酒特性；香气成分

甘薯（Dioscorea esculenta（Lour.）Burkill）又名甜薯，番薯、地瓜、红薯等，属根茎类旋花科一年生草本植物[1]。甘薯营养丰富，除富含淀粉、蛋白、脂肪、粗纤维等营养成分外，还含有多种人体必需的维生素、氨基酸、蛋白质、脂肪、食物纤维以及钙、铁等矿物质，尤其富含维生素A[2]。丰富的营养成分使得甘薯具有维持视力、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、降血脂、降血糖及增强免疫力等保健作用[3]。此外，甘薯还是一种生理碱性食品，富含钾、钙、镁等碱性物质，有利于调节人体的酸碱平衡[4]。随着生活水平的提高，以及健康意识的增强，具有多种保健功能的甘薯将愈来愈受到消费者的青睐，但目前市场上的甘薯制品还很少，以淀粉及淀粉加工制品居多，或用作饲料，利用价值并不高[5]。而国外甘薯食品的开发已经很多，如日本用甘薯加工出不用掺加任何果汁的饮料，不但有良好的口感、鲜美的色泽，其营养价值还很高，此外，日本烧酒的主要原料也是甘薯，其有着醇甜柔和、自然协调、余味爽净的特点，还具有促进血液循环、溶血栓等功效。国内对甘薯的研究也日益增多，李佑稷等[6]用甘薯制得营养保健、风味独特的甘薯饮料，全亮等[7]用苹果和甘薯酿造出兼具苹果清香和甘薯香的果粮醋，黄建蓉等[8]以紫薯和麦芽为原料制备出麦芽香味、薯味浓郁的复合饮料，刘婧[9]用紫薯和大米制得具有保健功能的低度酿造酒，韩晓鹏等[10]用紫甘薯制得感官色泽酷似红葡萄酒的紫甘薯红酒等。因此，将甘薯作为酿酒原料可以使其得到更好地利用并增加附加值，具有广阔的市场前景。

目前，关于甘薯营养品质方面已有较多研究[11]，但关于不同地区间甘薯的差异的的文献却鲜有报道，由于甘薯受地域、气候等的影响很大，其营养成分也有极大的差异。我国是世界上最大的甘薯产国，种植区主要分为南北两大薯区[12]。该文选取具有地域代表性的四川、河南、河北、山东、重庆、安徽六大省份的甘薯为原料酿酒，对成品甘薯酒的主要成分和香气的进行比较，探究不同地区甘薯酒的特点。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

甘薯：分别产自重庆北碚、四川内江、河南安阳、安徽徐州、山东临祈、河北衡水；黄酒专用高活性干酵母：购自安琪酵母股份有限公司；α-淀粉酶（＞3 700 U/g），糖化酶（＞104U/g）：北京奥博星生物技术有限责任公司；正构烷烃混合标准品（C3～C9、C10～C25）：百灵科技有限公司；其他试剂均为国产分析纯或色谱纯。

1.2仪器与设备

QP2010型气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司；固相微萃取装置（手动SPME进样器和50/30 μm DVB/CAR/ PDMS萃取头）：美国Supelco公司；HH-W420数显恒温水浴锅：金坛市富华仪器有限公司；LHS-150SC恒温恒湿箱：上海齐欣科学仪器有限公司；雷磁PHS-3E pH计：上海仪电科仪器股份有限公司；722-P可见分光光度计：上海现科仪器有限公司；PAL-1手持糖度仪：广州市爱宕科学仪器有限公司；K-360自动凯氏定氮仪：瑞士BuCHI公司KjelFlex；酒精计：余姚市方桥实验仪表厂；HR2059飞利浦搅拌机：飞利浦电子香港有限公司。

1.3实验方法

1.3.1甘薯酒生产工艺流程及操作要点

将无腐烂变质、无变软、无虫害的甘薯洗净，去皮，切片，蒸煮30 min，冷却至室温后与水以质量比2∶1进行打浆，待用；调节甘薯浆pH值为6.5，添加质量分数0.20%的α-淀粉酶，60℃条件下液化2.5h，结束后将甘薯液煮沸5min以灭活α-淀粉酶；调节液化后的甘薯浆pH值为5.5，添加质量分数0.20%的糖化酶，60℃条件下糖化2.5 h，糖化结束后将甘薯液煮沸5 min以灭活糖化酶；取干酵母粉1 g，加入到20 g含糖5%的糖水中，38℃搅拌30 min，至水中出现大量的小气泡[13]；然后向酶解后的甘薯液中添加0.1%活化后的酵母液；严格控制发酵温度于22℃，发酵时间为7 d，发酵期间，前两天酵母菌生长旺盛，产生大量的CO2，应及时排气；甘薯酒发酵好后用300目滤布进行过滤，15℃陈酿30 d，70℃巴氏杀菌20 min后得成品酒。

1.3.2常规指标测定

淀粉：采用国标GB/T5009.9—2008《食品中淀粉的测定》中的酸水解法；还原糖：采用3,5-二硝基水杨酸比色法[14]；pH值：采用pH计直接测定；可溶性蛋白：采用国标GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法；酒精度：酒精计法，以乙醇的体积分数计；总酸：采用GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的电位滴定法。

1.3.3感官评价方法

参考葡萄酒干酒的感官要求和评分标准，制定出适合甘薯酒的感官评分标准。采用观察品尝的方法，挑选10位受过相关培训的感官评定人员参加品尝试验，并参照评分标准进行综合打分，满分100分，取平均分为最终感官评分值。甘薯酒感官评分标准见表1。

表1　甘薯酒感官评价标准Table 1　Sensory evaluation standard of sweet potato wine

1.3.4顶空-固相微萃取法

取8 mL甘薯酒样于20 mL样品瓶中，加入2 g NaCl后用聚四氟乙烯隔垫密封，45℃水浴中平衡10 min后将萃取针插入样品瓶顶空部分吸附40 min，插入到气相色谱进样口热解吸5 min，进行气相色谱-质谱（gas chromatographymass spectrometer，GC-MS）分析[15]。

1.3.5GC-MS分析条件

气相色谱（GC）条件：DB-5MS石英毛细管柱（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度230℃；程序升温，35℃保持4 min，以5℃/min升至55℃，保持2 min，再以8℃/min升至120℃，再以10℃/min升至230℃，保持4 min。载气为氦气，流速1 mL/min，压力47.7 kPa。分流比为5∶1，溶剂延迟3 min[16]。

质谱（MS）条件：离子化方式为电子电离（electron ionization，EI）源；离子源温度230℃；电子能量70 eV；色谱-质谱接口温度220℃；采集模式为全扫描；四级杆温度150℃；质量扫描范围40～450m/z；扫描速率769 μ/s。

1.3.6香气成分的定性定量分析[17-18]

定性方法：由GC-MS分析所得的质谱图经计算机自带的美国国家标准技术研究所（national institute of standardsand technology，NIST）08谱库检索，并结合保留指数进行定性。保留指数（retentionindex，RI）的测定方法为将正构烷烃标品按1.3.5条件分析记录各正烷烃的保留时间，按照保留指数（RI）计算公式RI=100n+100（tx-tn）/（tn+1-tn）计算各组分RI值，其中tx、tn和tn+1分别为被分析组分、碳原子数处于n和n+1的正构烷烃（tn＜tx＜tn+1）流出峰的保留时间（min）。

定量方法：将20μL的内标物2-辛醇加入到8 mL甘薯酒样品中，运用面积归一化法，计算各香气成分峰面积与内标峰面积之比值计算求得其浓度，每个样品重复试验3次。

2　结果与分析

2.1不同地区甘薯原料的基本成分分析

表2　不同地区甘薯的基本成分分析Table 2　Elementary composition analysis of sweet potato from different areas

不同地区甘薯的基本成分分析见表2。由表2可知，不同地区的甘薯均表现出不同的营养成分特性。首先，不同地区的甘薯淀粉含量均有显著性差异，其中，河南、安徽、重庆和四川地区的甘薯淀粉含量较高，以河南地区的甘薯为首，高达20.36 g/100 g，山东地区的最低，仅为10.48 g/100 g。其次，水分含量也具有显著性差异，以山东地区的水分含量最高，为80.18 g/100 g；此外，还原糖对甘薯的口感和加工品质都有很大影响，安徽和河北甘薯的还原糖含量接近，没有显著性差异；比较可溶性蛋白质含量可知，不同地区均有显著性差异，且以重庆地区的甘薯最高；VC含量在不同地区的甘薯中也存在显著性差异（P＜0.05），其不仅是甘薯的重要营养成分，还具有较强的抗氧化能力。

2.2不同地区甘薯酒的主要成分分析

由表3可知，在相同发酵条件下，不同地区的甘薯酒的主要成分具有明显差异。重庆和安徽的甘薯酿造得到的甘薯酒酒精体积分数较高，可溶性固形物和还原糖含量都较低，发酵最彻底，但重庆的甘薯酒总酯含量最高，且结合感官评分也最优，是较适合酿制酒的甘薯原料。此外，四川、山东、河北的甘薯酒酒精体积分数均低于11.0%，还原糖、可溶性固形物含量较高，发酵程度不如其他三个地区的甘薯，并且感官评分也明显更低，因此，其并不是优质甘薯酒的原料选择地区。此外，六个地区的甘薯酒中甲醇含量均远低于GB 2757—2012《蒸馏酒及其配制酒》规定的薯干及代用品的酒中甲醇含量2.0 g/L，表明用甘薯为原料酿酒的方式是可行的。

表3　不同地区甘薯酒中的主要成分及感官评分Table 3　Main components and sensory evaluation score of sweet potato wine from different areas

2.3不同地区甘薯酒的香气成分比较

2.3.1不同地区甘薯酒中香气成分的GC-MS分析结果

六种地区的甘薯酒挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图见图1，各组分的鉴定结果如表4所示。

由表4可知，安徽、河北、河南、四川、重庆、山东甘薯酒中，分别检测出45、47、37、44、51、43种香气成分，其中主要成分为酯类和醇类，酯类分别为23种、26种、20种、21种、24种、26种，醇类分别为9种、9种、5种、9种、11种、7种。其中有一些共有的香气成分，也有一些地区特色的香气成分。不同地区甘薯酒共有的香气成分为28种，其中醇类4种、酯类18种、酸类3种、醛酮类4种、醛类1种。对检测到的风味成分进行分析可知，主要的香气成分在六种甘薯酒中均存在，但含量有差异；重庆的甘薯酒中香气物质的种类最丰富，河南的最少，其他几种相差不大；不同地区甘薯酒存在独有的香气成分，但种类较少且含量很低。

图1　安徽(A)、河北(B)、河南(C)、山东(D)、四川(E)、重庆(F)甘薯酒挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图Fig.1　GC-MS total ions chromatogram of volatile components in sweet potato wine of Anui(A),Hebei(B),Henan(C),Shandong(D), Sichuan(E)and Chongqing(F)

续表

2.3.2不同地区甘薯酒中共有和独有香气成分的比较分析

不同地区甘薯酒中的主要香气成分及含量见表5。

通过表5可知，六个地区甘薯酒中主要香气成分一致，分别为乙酸戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、异戊醇、2-甲基丁醇、β-苯乙醇和辛酸，虽然6种酒在主要香气成分组成上具有一致性，但这些成分在不同酒中的具体浓度却存在较大差异，但正是它们相互间的不同比例及不平衡关系，赋予了不同地区甘薯酒相似和独特的香气与风格。

异戊醇具有苹果白兰地香气和辛辣味，苯乙醇具有玫瑰香、紫罗兰香、茉莉花香等多种风味。乙酸戊酯具有水果香味，辛酸乙酯具有水果、白兰地酒香味、奶油、脂肪味，癸酸乙酯具有果香和白兰地酒香，酯类的结合使得甘薯酒具有浓浓的的白兰地风味，除此之外，乙酸苯乙酯具有蜜甜香、玫瑰和茉莉花香，月桂酸乙酯具有花香、果香，这些酯类化合物都是甘薯酒风味物质的重要组成成分。萜烯类化合物在酒的香气成分中相对含量一般很低，但在酒的总体香气形成中起着重要的作用，甘薯酒中的香茅醇有玫瑰香气、甜香和柑橘香，法尼醇则具有柠檬和茴芹香，橙花叔醇具有苹果、玫瑰和木香的混合香味；芳樟醇呈现出一种花香、青香和柑橘香，柠檬烯具有类似柠檬的香味；共同检测出的酸类化合物中，己酸、辛酸及癸酸为主要的酸类物质，也是酒中的重要挥发性酸，都具有不愉快的气味和奶酪香；醛酮类化合物中，乙缩醛是醇与醛缩合反应而产生的，具有水果香、欧亚甘草和清香，大马士酮具有类似玫瑰的香气；芳香类化合物中甲苯和2-甲基萘具有类似苯的芳香气味；此外，甘薯酒中检测出的低含量烷烃类化合物的阈值较高，对酒的香气贡献不大。这些香气成分的组合，丰富了甘薯酒的风味。

表5　不同地区甘薯酒中的主要香气成分含量比较Table 5　Comparison of main volatile components contents in sweet potato wine from different areas

除山东地区甘薯外，其它地区的甘薯酒中都含有一些独有的、微量的香气成分。例如，重庆甘薯酒中的成分丁酸异戊酯，具有强烈的香蕉、洋梨芳香气味；河南甘薯酒中的α-松油烯，具有柑橘的香味；重庆甘薯酒中的月桂醛，具有让人不太愉快的气味等，这些香气成分对甘薯酒中的风味成分都有一定的影响。

3　结论

对六个不同地区甘薯的基本成分和成品甘薯酒的主要成分进行测定并比较，得出甘薯和甘薯酒间基本成分的差异以及重庆地区甘薯较适宜作为甘薯酒原料产地。利用GC-MS法检测出安徽、河北、河南、四川、重庆和山东的甘薯酒的香气化合物分别为45种、47种、37种、44种、51种和43种；六种甘薯酒中共有的香气成分28种，主要香气成分均为乙酸戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、异戊醇、2-甲基丁醇、β-苯乙醇和辛酸，但不同地区甘薯酒间香气成分的浓度差异较大。此外，不同甘薯酒中微量独有香气成分也存在一定差异，这些相同和不同的香气成分共同构成了甘薯酒之间相似和独特的香气与风格。

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Wine-making characteristics of sweet potato in different areas and analysis of aroma components in sweet potato wine

CHEN Yan,LI Xiaohui,ZHANG Weiguang*
(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

Using sweet potato from different areas including Anhui,Hebei,Henan,Sichuan,Chongqing and Shandong as raw materials to produce sweet potato wine,their elementary composition,wine-making characteristics and aroma components were compared.The results indicated that the elementary composition and wine-making characteristics of sweet potato in different regions had significant difference.The quality of sweet potato wine in Chongqing was the optimal.A total of 69 aroma compounds were identified and their common aroma components were 28.Moreover,the main aroma components were amyl acetate,ethyl caproate,ethyl caprylate,phenethyl acetate,ethyl decylate,ethyl laurate,isopentyl alcohol, 2-methyl butanol,β-phenylethyl alcohol and octanoic acid,but the density in the six wines had significance difference.There were also some traces of flavor substances,such as isoamyl butyrate,α-terpinene and dodecyl aldehyde in different sweet potato wines.The common and unique flavor substances construct similar aroma and unique style of sweet potato wines.

sweet potato wine;wine-making property;aroma components

TS261.7

0254-5071（2016）10-0120-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.10.027

2016-05-26

陈燕（1990-），女，硕士研究生，研究方向为食品发酵工程。

张惟广（1963-），男，副教授，硕士，研究方向为食品发酵工程。