黄精苹果酒的研制及挥发性成分分析

张建萍，蔡望秋，陈尚龙，陈安徽，李超

（1.徐州工程学院食品（生物）工程学院，江苏 徐州 221018；2.徐州工程学院江苏省食品资源开发与质量安全重点建设实验室，江苏 徐州 221018）

黄精（Polygonatum sibiricum）为黄精属植物，含有丰富的多糖、皂苷、木脂素，具有较高的药用价值和保健作用。黄精多糖具有抗衰老、抗炎、抗病毒以及增强大脑的学习和记忆功能的作用[1]；黄精皂苷具有化痰止咳、抗炎、抗肿瘤、抗真菌等保健作用[2]；黄精木脂素具有较强的生物活性，能抗氧化和清除自由基，还可以增强免疫力、促进蛋白质和糖类的合成[3]。

苹果酒的口感是世界公认的，作为第二大果酒，是发展最快的酒种之一[4]。随着经济的快速发展和健康意识的提高，市场对具有保健功效的果酒需求越来越大[5]。保健营养型果酒一般是指在果酒生产过程中添加一些药食同源的植物原料、微生物原料、功能性低聚糖、营养物质等经调制或者直接发酵制成的一类果酒，具有保健、营养、预防疾病、养生等作用。本试验以酒黄精和新鲜苹果为原料，酿制黄精苹果酒，使之具有较强保健功效，同时使用气-质联用技术（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MC）[6-12]对酒黄精、苹果和黄精苹果酒挥发性成分进行定性和定量分析。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酒黄精、苹果：市售。

酵母（食品级）：安琪酵母股份有限公司；无水葡萄糖（分析纯）、二氯甲烷（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 方法

1.2.1 黄精苹果酒制作工艺流程

酒黄精破碎：首先将酒黄精直接粉碎过40 目筛，然后称取一定量酒黄精粉末后加水搅匀，最后用超声波细胞粉碎机进行破碎，破碎条件为：超声功率300 W，超声时间 5 s，间隔 5 s，超声 50 次。

1.2.2 感官评定方案

根据李华等[13]对果酒感官评定的研究，从外观（色度、透明度）、香气和滋味3 个方面设计方案对黄精苹果酒进行感官评定，评定分为 10、8、6、4、2、0 这 6 个等级，总分为30 分。试验邀请20 名本专业的学生对黄精苹果酒进行品尝和打分，以去掉最高分和最低分的平均分为黄精苹果酒感官评定得分。感官评定方案见表1。

表1 感官评定方案Table 1 Sensory evaluation program

1.2.3 挥发性成分的提取与测定

酒黄精和苹果挥发性成分的提取参考文献[14-17]。

黄精苹果酒挥发性成分的提取[18]：取100 mL 酒样至250 mL 分液漏斗中，加入50 mL 二氯甲烷进行液液萃取（震荡5 次，每次震荡1 min，每隔5 min 震荡1次），静置分层后，分离有机相，重复提取3 次后合并有相机，加入适量无水硫酸钠，置于-18 ℃冰箱中过夜，冷冻脱水。过滤除去硫酸钠的提取液经旋转蒸发器浓缩至5 mL，再用氮气吹扫至1.0 mL，装入小瓶，密封冷藏备用。

酒黄精、苹果和黄精苹果酒挥发性成分的测定参考文献[14，19-21]。

1.2.4 数据处理方法

试验所得图谱以计算机NIST MS 谱库检索为主，结合相关文献和人工解析进行定性，确定酒黄精、苹果和黄精苹果酒的挥发性成分，按面积归一法计算各组分的百分含量[14]。

2 结果与分析

2.1 黄精苹果酒制作工艺的优化

以酵母添加量、发酵温度、酒黄精添加量和含糖量为影响因素，以感官评定得分为指标，选用L9（34）正交表进行正交试验设计[22]，试验设计及试验结果见表2，对试验结果进行方差分析见表3。

由表2可知，对黄精苹果酒感官评定得分影响顺序为D＞C＞B＞A，即含糖量＞酒黄精添加量＞发酵温度＞酵母添加量，分析最佳测定条件为A1B1C3D2；由表3可知，含糖量和酒黄精添加量对黄精苹果酒感官评定得分影响显著（P＜0.05），发酵温度和酵母添加量对黄精苹果酒感官评定得分的影响不显著。

为了进一步验证正交试验结果的可靠性与重复性，在分析最佳测定条件A1B1C3D2下，重复制作6 批黄精苹果酒，其平均感官评定得分为27.9（高于试验最佳值26.8）。因此，黄精苹果酒最佳制作工艺为A1B1C3D2，即酵母添加量为0.10%、发酵温度为26 ℃、酒黄精添加量为2.0%和含糖量为20%。

表2 正交试验设计及试验结果Table 2 Design and results of orthogonal experiment

表3 正交试验方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment

2.2 酒黄精、苹果和黄精苹果酒挥发性成分的测定与分析

酒黄精、苹果和黄精苹果酒的总离子流色谱图如图1～图3所示，挥发性成分及相对含量见表4。

图1 酒黄精挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compounds from treated polygonatum sibiricum

图2 苹果挥发性成分总离子流图Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile compounds from fresh apple

图3 黄精苹果酒挥发性成分总离子流图Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile compounds from cider with treated polygonatum sibiricum

表4 挥发性成分及其相对含量Table 4 Volatile compounds and their relative contents

续表4 挥发性成分及其相对含量Continue table 4 Volatile compounds and their relative contents

由表4 可知，酒黄精、苹果和黄精苹果酒检出挥发性成分共47 种，它们是黄精苹果酒及其原料的重要风味物质，其中醇类、酯类、酸类占主要地位。由于气质分析中浓缩步骤采用的是液液萃取，以二氯甲烷为溶剂，所以检测出的挥发性成分中，二氯甲烷不属于黄精苹果酒及其原料的成分，另外二氯甲烷属于有机溶剂，对色谱柱有一定的腐蚀，因而会有一部分含硅化合物从色谱柱中流出，这里也加以去除。

酒黄精中挥发性物质共17 种，其中酯类3 种、烷类 7 种、烯类 1 种、醛类 3 种、其它物质 3 种，5-羟甲基糠醛是黄精中含量最大的一种风味物质，由于生黄精无法直接食用，需要用酒蒸或酒炖加以炮制，从而产生的特殊风味物质。

苹果中挥发性物质共12 种，其中醇类1 种、酯类1 种、烷类 5 种、烯类 1 种、醛类 2 种、其它物质 2 种，酯类在苹果中有较重要的比例。

黄精苹果酒中挥发性物质共28 种，其中醇类7种、酯类 4 种、酸类 7 种、烷类 2 种、醛类 1 种、其它物质7 种，果酒中占主要比例的挥发性成分是醇类和酯类，具有独特的发酵醇香和酯香。苯乙醇占挥发性成分的38.7%，具有独特清甜的花香，对黄精苹果酒总体香气具有不可忽视的作用。脂类具有芳香风味，是黄精苹果酒总体香气的重要组成成分。

与原料酒黄精和苹果相比，黄精苹果酒的风味物质在种类和含量都有极大的增加，可见发酵有助于产生大量风味物质和营养物质。

3 结论

通过正交试验优化得到黄精苹果酒最佳制作工艺：酵母添加量为0.10%、发酵温度为26 ℃、酒黄精添加量为2.0%和含糖量为20%，经方差分析得含糖量和酒黄精添加量对黄精苹果酒制作影响显著。酒黄精、苹果和黄精苹果酒检出挥发性成分共47 种，其中酒黄精中挥发性物质共17 种，苹果中挥发性物质共12 种，黄精苹果酒中挥发性物质共28 种。与原料酒黄精和苹果相比，黄精苹果酒的风味物质在种类和含量都有极大的增加，可见发酵有助于产生大量风味物质和营养物质。