凉薯雪梨果酒研制及香气成分GC-MS分析

谭新佳，彭彰文，詹 慧，沈 密，龙汉熠，麻成金

（吉首大学食品科学研究所，湖南吉首 416000）

凉薯学名为豆薯，是豆科豆薯属的草质藤本植物。凉薯富含水分、糖分和矿物质等人体所需的多种营养成分，是多种矿物质、糖类的良好来源，且有降低血脂、血压的功效，其味甘甜可口、出汁率高，是生产天然饮品的上乘原料[1]。

雪梨，肉嫩且白、味甘性寒，含柠檬酸、苹果酸、胡萝卜素等物质，具有生津润燥、养血生肌的作用[2]。以雪梨为原料制作果酒，可作为特色果酒满足消费者的需求。

果酒是新型保健饮料酒，有着广阔的市场前景。目前，果酒研究的文献较多，李冲等人[3]以椪柑为原料酿造了椪柑果酒，刘静等人[4]以咖啡果为原料酿造了咖啡果果酒，研究主要集中在单一原料的果酒上；同时，果酒的研究以工艺研究为主，而对果酒香气分析的报道较少。因此，以凉薯和雪梨为原料，采用梯度控制发酵工艺酿造复合果酒，并用GC/MS技术对其酿造及贮藏过程中香气成分进行分析具有一定的现实意义。

1 试验部分

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 试验原材料与发酵菌种

凉薯：形状规则、质脆、皮光、无腐烂的凉薯个体，购于吉首市农贸市场；雪梨：八九成熟，中等大小、无腐烂、无病虫害的雪梨，购于吉首市农贸市场；活性干酵母，湖北安琪酵母股份有限公司提供；淀粉酶、糖化酶、果胶酶，江苏博立生物制品有限公司提供。

1.1.2 试验药品

偏重亚硫酸钾、硅藻土、亚硫酸、酒石酸钾、酒石酸、明胶，均为分析纯；蔗糖为食品级。

1.1.3 试验仪器

DS-1型高速组织捣碎机，上海标本模型厂产品；LDZX-40型趟型立式自动电热压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂产品；HH-2型数显恒温水浴锅，金坛市富华仪器有限公司产品；SPX-250B-Z型生化培养箱，上海博迅实业有限公司产品；LG10-2.4A型离心机，北京医用离心机厂产品；FA2004型电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司产品；WYT型手持糖度计，成都光学厂产品；精密pH计，上海精密科学仪器厂产品；酒精计，河北省武强县同辉仪表厂产品；7890A-5975C型气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司产品；固相微萃取进样器及萃取纤维头，美国Supelco公司产品。

1.2 工艺流程

①凉薯→清洗修整→热烫→去皮→冷却→切块→榨汁→酶解糖化；

②雪梨→清洗→去核→切块→榨汁；

①+②→混匀→离心过滤→加SO2→加入活化酵母酒精发酵→后发酵→倒罐→陈酿→澄清处理→过滤→杀菌→灌装、封口→凉薯雪梨复合果酒→检验→成品。

1.3 凉薯雪梨复合果酒酒精发酵单因素试验

采用单一变量控制法进行单因素试验，以凉薯雪梨质量比、酵母添加量、发酵时间和发酵温度为考查因素，酒精度为评价指标，利用蒸馏法与酒精计测定复合果酒在不同条件下生成的酒精，通过酒精度的高低确定各单因素影响下复合果酒发酵的最佳条件。

1.4 凉薯雪梨复合果酒发酵正交优化试验

在单因素试验的基础上，以酒精度为评价指标，对凉薯雪梨质量比、酵母添加量、发酵时间和发酵温度进行四因素三水平正交试验，以确定凉薯雪梨复合果酒发酵的最佳工艺参数。

1.5 测定方法

糖度测定：WYT型手持糖度计测定；酸度测定：pH计；酒精度测定：酒精计测定；香气成分测定：顶空固相微萃取结合GC-MS测定3个不同发酵时段的香气组分[5-8]。

2 结果与讨论

2.1 凉薯雪梨复合果酒发酵单因素试验

2.1.1 凉薯雪梨质量比对果酒酒精度的影响

取7份100 mL凉薯雪梨质量比分别为4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4 的混合果汁，加入发酵酵母0.3%，在pH值6.0，发酵温度36℃的条件下恒温发酵72 h，测量酒精度。

凉薯雪梨质量比对复合果酒酒精度的影响见图1。

由图1可知，随着凉薯汁与雪梨汁质量比的增加，果酒的酒精度呈现先高后低的趋势。当凉薯汁和雪梨汁质量比为1∶1时，酒精度达到最大值为10.6%（V/V），此时成品酒酒香、果香浓郁、酸度适宜；当凉薯汁和雪梨汁质量比为2∶1或1∶2时，酒精度略有降低，成品酒味略甘甜，果香被轻度遮盖。因此，凉薯汁和雪梨汁质量比以1∶1较适宜。

图1 凉薯雪梨质量比对复合果酒酒精度的影响

2.1.2 酵母添加量对果酒酒精度的影响

取7份100 mL凉薯雪梨质量比为1∶1的混合果汁，分别加入添加量0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%活性酵母，在pH值6.0，温度36℃条件下恒温发酵72 h，测量酒精度。

酵母添加量对复合果酒酒精度的影响见图2。

图2 酵母添加量对复合果酒酒精度的影响

由图2可知，当酵母添加量为0.2%时酒精度达到最大为10.8%（V/V），这说明在一定范围内增加酵母的添加量，有利于酒精发酵的进行，使体系的营养物质得以充分利用。当酵母添加量超过0.2%时，酒精度开始减小，因此酵母添加量以0.2%较为适宜。

2.1.3 发酵时间对果酒酒精度的影响

取7份100 mL凉薯雪梨质量比为1∶1的混合果汁，加入固定添加量0.3%酵母，在pH值6.0，温度36℃的条件下分别恒温发酵24，36，48，60，72，84，96 h，测量酒精度。

发酵时间对复合果酒酒精度的影响见图3。

由图3可知，随着发酵时间的增加，果酒的酒精度呈现先高后低的趋势，当发酵时间为60 h时，酒精度达到最大值12%（V/V）。

2.1.4 发酵温度对果酒酒精度的影响

取7份100 mL凉薯雪梨质量比为1∶1的混合果汁，酵母添加量0.3%，调节pH值为6.0，分别在26，28，30，32，34，36，38℃条件下恒温发酵72 h，测量酒精度。

图3 发酵时间对复合果酒酒精度的影响

发酵温度对复合果酒酒精度的影响见图4。

电气自动化的发展，得益于近现代科技的进步与相关理论的出现，总体来看，电气自动化的发展主要受以下三个方面因素的影响：

图4 发酵温度对复合果酒酒精度的影响

由图4可知，随着发酵温度的升高，凉薯雪梨复合果酒酒精度呈现先高后低的趋势，当发酵温度为32℃时，酒精度达到最大值为9.8%（V/V），故发酵温度选择 32℃较适宜。

2.2 凉薯雪梨复合果酒发酵正交优化试验

在单因素基础上，将凉薯雪梨质量比、酵母添加量、发酵时间和发酵温度4个因素作为考查因素，进行正交试验，以酒精度为评判指标，对凉薯雪梨复合果酒工艺条件进行优化。

正交试验正交因素与水平设计见表1，凉薯雪梨复配酒精发酵正交试验与结果分析见表2。

表1 正交试验正交因素与水平设计

由表2可知，各因素对凉薯雪梨复合果酒发酵影响的主次顺序为 A＞D＞B＞C，最佳工艺组合为A3B1C3D2，即凉薯雪梨质量比1∶1.5，酵母添加量0.10%，发酵时间72 h，发酵温度32℃，此条件下酿造的凉薯雪梨复合果酒酒精度为11.9%（V/V）。

2.3 发酵及陈酿过程中果酒香气成分变化的GC/MS分析

利用GC/MS检测刚发酵完成的凉薯雪梨果酒、贮藏3个月和6个月的果酒中香气成分，得到总离子色谱图及相关数据。整理3次果酒香气成分的组成结果列于表4中。

表3 凉薯雪梨复配酒精发酵正交试验与结果分析

2.3.1 凉薯雪梨复合果酒香气成分GC/MS分析总离子流色谱图

发酵酒酒样GC/MS总离子色谱见图5，贮藏3个月酒样GC/MS总离子色谱见图6，贮藏6个月酒样GC/MS总离子色谱图7。

图5 发酵酒酒样GC/MS总离子色谱

图6 贮藏3个月酒样GC/MS总离子色谱

2.3.2 香气成分分析结果

通过对凉薯雪梨复合果酒3个时间段的酒样进行GC/MS检测，并对数据进行处理后，得到3个时间段相似度60%以上香气成分的出峰时间及含量。

图7 贮藏6个月酒样GC/MS总离子色谱

凉薯雪梨复合果酒香气成分分析见表4。

表4 凉薯雪梨复合果酒香气成分分析

由表4可知，发酵酒的香气成分主要有7种，其中酯类占比例最多，含量最多的是辛酸乙酯，其含量为37.647%；其次为癸酸乙酯，含量为23.318%。贮藏3个月后的复合果酒所含香气成分有11种，其中醇类含量增加，不再含有十四酸和正十六烷酸，苯乙醇含量最高，占20.514%；贮藏6个月后的复合果酒香气成分显著增加，有23种，其中酯类含量最高，合计为19.83%。由此可知果酒贮藏期越长，其香气成分越多，并初步确定3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、苯甲酸乙酯及十六碳烯酸乙酯为构成凉薯雪梨复合果酒独特风味的主要挥发性成分。

对比文献报道凉薯果酒和雪梨果酒的挥发性成分分析，该酒含有雪梨果酒所具有的主要香气成分3-甲基-1-丁醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯等，以及3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇等凉薯果酒所含有的主要香气成分[9-10]。

3 结论

在对凉薯雪梨复合果酒酿造工艺优化后，可得出最佳发酵条件为凉薯雪梨质量比1∶1.5，酵母添加量0.10%，发酵时间72 h，发酵温度32℃。此工艺条件下得到的凉薯雪梨复合果酒酒精度可达 11.9%（V/V），且口感柔和、清凉透明，酒香和果香味较强。

采用GC/MS技术对凉薯雪梨复合果酒3个时间段挥发性成分进行分离鉴定，通过数据比较分析可知，构成凉薯雪梨复合果酒独特风味的挥发性成分主要为3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、苯甲酸乙酯及十六碳烯酸乙酯等物质。

参考文献：

[1]李自强.凉薯果醋酿造工艺的研究 [J].食品研究与开发，2016，37（9）：141-143.

[2]朱惠敏，黄晓辰，颜珲璘.百香果雪梨复合果汁饮料加工工艺研究 [J].饮料工业，2017，20（4）：35-38.

[3]李冲，邹海英，余佶，等.椪柑果酒液态深层发酵工艺及香气成分GC-MS分析 [J].饮料工业，2017，20（4）：39-45.

[4]刘静，傅冰，刘苏瑶，等.云南咖啡果发酵型果酒的酿造 [J].食品工业科技，2017，10（38）：194-199.

[5]徐杨斌，唐辉，朱劭涌，等.气相色谱飞行时间质谱法分析不同产地洋甘菊油的挥发性成分 [J].食品工业科技，2015，14（36）：69-74．

[6]于怀龙，马永昆，张荣，等.不同品种桑椹香气成分的主成分分析 [J].食品工业科技，2016，37（10）：62-66.

[7]马丽娜，袁源，龙倩倩，等.不同酿酒酵母对菠萝酒气品质的影响分析析 [J].农产品加工，2017（21）：49-52.

[8]冯莉梅，邬应龙.紫薯——猕猴桃复合果酒的制备及香气成分分析 [J].食品工业科技，2016，37（23）：206-210.

[9]谭沙，杨益叶，朱仁威，等.凉薯酒挥发性成分分析[J].食品研究与开发，2017，38（13）：136-140.

[10]李丽梅，郑振山，何近刚，等.不同品种梨酒挥发性成分的SPME-GC-MS结果比较 [J].食品工业科技，2016，37（11）：314-317.◇