不同品种樱桃白兰地香气成分的差异性

丁燕，张建昌，原苗苗，赵新节，管雪强，王咏梅，韩晓梅，孙玉霞*

（1.山东省葡萄研究院/山东省葡萄栽培与精深加工工程技术研究中心，山东 济南 250100；2.水发规划设计有限公司，山东 济南 250100；3.齐鲁工业大学（山东省科学院），山东 济南 250353）

樱桃（Prunus avium L.）是落叶果树中成熟较早的水果，有早春第一果的美誉，被称为“百果第一枝”，其风味独特，含有丰富的维生素和矿物质，铁含量为水果之首，具有良好的药用价值和保健功效[1-3]。樱桃鲜果收获期短，且不耐贮运，大量鲜果腐烂损失，由此限制了樱桃产业的发展，因此，对樱桃进行精深加工从而延长其产业链的需求日益凸显[4-5]。目前，欧洲国家在樱桃产业方面发展较早，已经有成熟的樱桃果酱、果汁、果酒及白兰地产品[5-6]，国内对樱桃的研究及加工主要集中在果酒方面，在加工白兰地方面的研究较少。

香气成分是评价水果白兰地品质的一个重要指标，也是水果白兰地中重要的功能性组成成分[7-9]，对其进行研究对于提高白兰地的风味品质具有重要意义。白兰地的香气成分非常复杂，报道的有400多种，主要由醇类、酯类、酸类、醛酮类、内酯类、萜烯类和酚类等多种化合物组成，这些物质相互作用形成白兰地不同的独特香气[7-9]。目前，樱桃和樱桃酒中检测到的香气成分有 100 多种[2，4，6，10-13]，主要来源于原料、发酵、蒸馏、陈酿4个阶段[2，4]。原料本身的香气成分随着加工进入成品，参与成品香气成分的组成，对樱桃白兰地风味和质量起着决定性的作用。不同的樱桃品种具有不同的香气成分，用其生产出的白兰地在香气、风味上也会有所差异[9，14-15]。

因此，本研究采用气质联用技术对不同樱桃品种酿造的白兰地香气成分进行分析，以期为樱桃白兰地的品种选择提供数据支持，也为樱桃白兰地的产业化开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用樱桃品种为早大果、奇好、友谊、红灯4个品种，于2019年6月樱桃成熟期采自山东聊城阳谷县樱桃园。

1.2 仪器与试剂

固相微萃取头（50 μm/30 μm DVB/CAR/PDMS）：美国Supelco公司；气相色谱-质谱联用仪（GCMS-2010 ULTRA）：日本 Shimadazu公司；纯水仪（Direct-Q 8R）：法国Millipore SAS公司。

4-甲基-2-戊醇（≥99.99% ）：美国 Sigma公司；氯化钠（分析纯，≥99.5% ）：国药集团化学试剂有限公司；酿酒酵母Lalvin EC1118：法国拉曼公司。

1.3 方法

1.3.1 白兰地酿造

发酵：采摘成熟后的樱桃，人工去除果梗，破碎后经螺杆泵输入不锈钢发酵罐，调整糖度至18°Brix，添加酿酒酵母Lalvin EC1118，添加量250 mg/L，控制发酵温度不超过25℃。每24 h监测发酵醪的比重，当比重连续3 d低于0.995视为发酵结束，分离自流汁，满罐储存，并保持温度不超过20℃。每个樱桃品种平行发酵3罐。

蒸馏：将发酵后的原料酒导入双釜蒸馏器进行蒸馏，单釜装液量12.5 L，每罐原料酒蒸馏100 L。弃去酒头，收集60% vol以上为酒身，充分混匀，取250 mL置于螺口试剂瓶，4℃保存备用。

1.3.2 顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）

将白兰地样品用蒸馏水稀释到12% vol，取8 mL放入15 mL萃取瓶中，同时加入1.5 g氯化钠和10 μL 4-甲基-2-戊醇作为内标。45℃预热10 min，将萃取头插入顶空瓶萃取45 min，萃取过程中顶空瓶在搅拌器中连续振荡，进样口250℃解吸10 min。

1.3.3 气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析条件

GC条件：DB-WAX毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。 程序升温：初始温度40℃，以1℃/min升至45℃，保持2 min；以3℃/min升至84℃，保持2 min；以3℃/min升至120℃，保持3 min；以3℃/min升至200℃；以5℃/min升至230℃。进样器温度250℃；检测器温度25℃，不分流进样，恒流模式，流速0.8 mL/min。

MS 条件：电子轰击（electron impact，EI）离子源；电子能量70 eV；离子源温度200℃；接口温度250℃；全扫描模式，质量扫描范围35 amu～450 amu。

1.3.4 樱桃白兰地中挥发性物质的定性和定量分析

定性分析：运用GC-MS谱库NIST14对谱图进行检索和分析，结合相关文献进行人工解析，确定挥发性物质的化学成分。

定量分析：对各成分进行半定量分析。计算公式：Xi=（Ai/As）×Cs，其中 Xi为待测物的浓度；Ai为待测物的峰面积；As为内标物的峰面积；Cs为内标物浓度。

1.3.5 感官评价

参考国标GB/T 11856—2008《白兰地》的评价方法，取适量各樱桃蒸馏酒样品于酒杯中，由8名专业品评人员对樱桃白兰地香气进行品评打分，每项满分为10分，综合评分为去除最高分和最低分的平均值。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0进行单因素方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同樱桃品种白兰地香气成分分析

各品种樱桃白兰地挥发性风味物质的种类及含量如表1所示。

表1 不同品种樱桃白兰地中的挥发性风味物质及其含量Table 1 Identification and quantification of volatile compounds in cherry brandies from different cherry varieties

续表1 不同品种樱桃白兰地中的挥发性风味物质及其含量Continue table 1 Identification and quantification of volatile compounds in cherry brandies from different cherry varieties

由表1可知，通过GC-MS分析从4种樱桃白兰地中共分离鉴定出78种物质，包括41种酯类、12种醇类、4种酸类、4种醛酮类、17种萜烯类。友谊白兰地中香气成分总量最高，为1 995.50 mg/L，其次是红灯白兰地（1 718.15 mg/L），奇好白兰地中含量最低，为1 415.00 mg/L，不同品种之间白兰地香气成分种类和含量存在差异。

2.1.1 酯类

酯类物质是白兰地中重要的一类呈香物质，相比于醇类，其阈值通常较低，因此对白兰地感官评价方面，酯类比高级醇更为重要。多数酯类物质来源于原料发酵过程中醇和酸的缩水作用，部分由酵母自然裂解或经蒸馏受热裂解释放出来，还有部分酯则是在蒸馏过程中形成[16-17]。绝大多数酯类化合物使酒拥有果香、奶油香、花香等愉快的香气。Nikicevic 等[18]在 5 个品种樱桃白兰地中检出20种酯类物质，也是以脂肪酸乙基酯为主，其中辛酸乙酯和癸酸乙酯的含量最高。Milevi等[19]在3个品种樱桃白兰地中检出9种酯类物质，其中酯类物质含量最高，而且辛酸乙酯是对香气贡献较大的酯类成分，在Maraska品种白兰地中含量最高。由表1可知，本试验中共检出41种酯类物质，其中以对香气贡献最大的以乙基酯类为主，共有25种，其次有16种甲基酯和高级醇酯，与相关研究结果基本一致。不同品种白兰地中酯类物质种类也不同，红灯品种白兰地中有37种，早大果白兰地有38种，奇好白兰地有36种，友谊白兰地有36种。友谊和奇好品种白兰地中香气成分种类少，但是友谊白兰地的总酯类含量最高，为1 625.55 mg/L；其次是红灯，为1 287.74 mg/L；奇好白兰地的含量最低，为1 047.77 mg/L。4个品种的己酸丙酯、辛酸异丙酯的含量之间存在显著差异。4个樱桃白兰地的酯类物质中，辛酸乙酯的含量最高，其次是癸酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯、苯甲酸乙酯、乙酸乙酯、棕榈酸乙酯。

2.1.2 醇类

高级醇通常产生于酒精发酵过程的次生代谢[16，20-21]，通过蒸馏作用富集在白兰地中，具有特殊的芳香气味，常表现出花香、甜香、青草香[20]。由表1可知，从4个品种樱桃白兰地中共检出不包括乙醇、甲醇在内的12种高级醇，其中红灯品种白兰地中检出的醇类种类最多，友谊品种白兰地中高级醇含量最高，为193.51 mg/L，早大果白兰地中醇类含量最低，为150.84 mg/L。当高级醇总量高于 5 g/L（100% vol）时，香气较为粗糙[17]，而4个品种白兰地的高级醇含量均低于5 g/L。4个品种樱桃白兰地的醇类物质中，异戊醇的含量最高，其次是己醇、丙醇、苯甲醇、异丁醇、苯乙醇，给酒带来甜香、花香、杏李等果香。

2.1.3 酸类

白兰地中的脂肪酸主要是在发酵过程中通过碳水化合物酵母代谢而产生[18-19]，在乙醇的存在下，大部分挥发性有机酸参与酯化反应转化为酯类[22]，为酒提供丰富的花香和果香[23]。由表1可知，本试验中共检出4种酸类物质，其中癸酸的含量最高，其次是辛酸、月桂酸，这与Nikievi等[18]的研究结果一致。酸类物质是4个樱桃品种白兰地香气成分中占比最低的一类化合物，对白兰地的香气影响也较小[24]。不同挥发性脂肪酸的含量在不同品种白兰地中存在一定差异，其中友谊品种白兰地中酸类总量最高，为27.54 mg/L，而奇好白兰地脂肪酸含量最低。

2.1.4 醛酮类

从表1可以看出，红灯和奇好品种白兰地中检出了3种醛类物质，其余两个樱桃品种白兰地中则检出了4种。早大果和友谊白兰地中中苯甲醛含量最高，其次是乙醛、糠醛。Milievi等[19]在 Maraska、Montmorencys、Kelleris 3个品种樱桃白兰地中也检出了相同的醛类物质。早大果品种白兰地中的醛酮类物质含量最高，为49.46 mg/L，高于另外3个品种。经方差分析，4个品种白兰地中乙醛、2，6-二甲基-4-庚酮的含量没有显著性差异。

2.1.5 萜烯类

萜烯类物质来源于原料本身，大多为优雅的花香、果香、奶香或者甜香，通过发酵、蒸馏进入原白兰地，由于阈值通常非常低，因此对白兰地的特殊香气有突出贡献[16,21，25]。本研究中共检出17种萜烯类物质，其中，金合欢烯仅在友谊白兰地中检出，而橙花醇未在友谊品种白兰地中检出；4-萜烯醇仅在红灯和早大果白兰地中检出，而β-紫罗兰酮则未在这两个品种白兰地中发现；2-莰烯仅在早大果和奇好白兰地中发现。红灯白兰地中萜烯类物质的总量最高（193.35 mg/L），其次是早大果白兰地（183.34 mg/L），均显著高于奇好和友谊品种白兰地。4个品种白兰地萜烯类香气成分中，香叶醇和里那醇的含量最高，给白兰地带来甜香、花香、柑橘香、玫瑰香等，其次是月桂烯醇、香茅醇、α-松油醇，不同品种白兰地中各萜烯类物质之间存在显著差异。Nikievi等[18]在5种樱桃白兰地中检测到6种萜烯物质：柠檬烯、顺式/反式芳樟醇氧化物、里那醇、α-松油醇和橙花醇，其中里那醇的含量最高；张将等[17]在不同品种白兰地中检出17种萜烯类物质，其中也是里那醇的含量最高。

2.2 相关性分析

分别以78种挥发性香气成分的定量数据为参数，对不同品种樱桃白兰地样品进行主成分分析。提取前两个主成分作图，累计方差贡献率为71.12% ，结果见图1和图2。

图1 78种香气成分的主成分1和主成分2的散点图Fig.1 Scatter plot of the first two principal components（PC1 versus PC2） of 78 aroma compounds

图2 4个品种白兰地的主成分1和主成分2的散点图Fig.2 Scatter plot of the first two principal components（PC1 versus PC2） of cherry brandies from four cherry varieties

从图1可以看出，57种香气成分与第一主成分呈正相关，其余21种香气成分与第一主成分呈负相关；35种香气成分与第二主成分呈正相关，其余43种香气成分与第二主成分呈负相关。主成分中某一组分的载荷越高，说明该组分对该主成分所起作用越大。在第一主成分中正载荷较高的物质为苯乙醇、辛酸乙酯、己酸异戊酯、十一酸乙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、十五酸异戊酯、辛酸甲酯、壬醇、己酸乙酯、辛酸异丙酯、4-甲基苯甲醇；负载荷较高的物质为苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、苯甲酸丙酯；在第二主成分中正载荷较高的物质为苯甲醇、油酸乙酯、β-罗勒烯、2-蒈烯、月桂烯醇、苯甲醛；负载荷较高的物质为己酸丙酯、α-松油醇、硫代辛酸硫丙酯。

由图2可知，不同品种樱桃白兰地分布在不同象限内，表明它们之间的香气特征存在显著性差异。红灯白兰地分布在第一象限，与其密切相关的香气成分主要是酯类、萜烯类、醇类，如己酸乙酯、辛酸异戊酯、油酸乙酯、辛酸丙酯、月桂酸甲酯、2-蒈烯、β-月桂烯、月桂烯醇、2-莰烯、4-甲基苯甲醇、苯甲醇、异丁醇等；友谊白兰地分布在第四象限，与其密切相关的香气成分主要是酯类、萜烯类，如辛酸乙酯、己酸丙酯、癸酸甲酯、十五酸异戊酯、硫代辛酸硫丙酯、橙花醇、香叶醇、香茅醇等；奇好白兰地分布在第三象限，与其密切相关的香气成分主要是芳香酯类和萜烯类，如苯甲酸乙酯、2-羟基苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、里那醇、β-紫罗兰酮、柠檬烯等；而早大果基本处于第三和第四象限分界处，与其密切相关的物质主要有β-罗勒烯、4-萜烯醇、苯甲醛、己醇、2-甲基-2-月桂醇等。以横坐标为基准，早大果和奇好白兰地的香气特征较为接近，但能明显区分开；以纵坐标为基准，红灯和友谊白兰地极显著区别于友谊白兰地和奇好白兰地。

2.3 不同品种樱桃白兰地的感官分析

由8名受过品评专业训练的人员对樱桃白兰地的香气品质进行品评，结果见图3。

图3 不同品种樱桃白兰地感官分析Fig.3 Sensory analysis of cherry brandies from different cherry varieties

由图3可知，4种樱桃白兰地具有不同的香气属性，其中红灯和友谊品种白兰地的花香和果香得分较高，奇好白兰地得分最低，结合表1可以发现，呈现出此类香气的化合物含量大多以红灯和友谊品种白兰地中较高；早大果和红灯的坚果香得分较高，奇好得分较低；早大果的甜香得分最高，其次是红灯。红灯和友谊品种白兰地香气浓郁度较好，显著高于另外两个品种；4个品种白兰地的香气纯净度没有显著差异。总体来看，红灯和友谊品种白兰地的香气品质相对更高，而早大果和奇好的香气浓郁度没有显著差异，风格较为接近。

3 结论

本文对红灯、友谊、早大果、奇好4个樱桃品种酿造的白兰地中的香气成分及含量进行研究，共检测出78种香气成分，包括41种酯类物质、12种醇类物质、4种酸类物质、4种醛酮类物质、17种萜烯类物质。不同品种白兰地间的香气种类及含量大都有显著差异。友谊白兰地中香气成分总量最高，其次是红灯白兰地，奇好白兰地中含量最低，其中友谊白兰地中酯类和醇类物质含量最高，其次是红灯，显著高于另外两个品种；红灯和早大果白兰地中的萜烯类物质含量较高，奇好白兰地中含量最低。

采用主成分分析不同樱桃品种白兰地和特征香气成分之间的相关性，结果表明，不同品种樱桃白兰地的香气特征不同，而且与不同的香气成分之间存在一定的相关性。红灯和友谊白兰地的香气特征极显著区别于友谊白兰地和奇好白兰地，而早大果和奇好白兰地的香气特征较为接近。

红灯和友谊品种白兰地的花香和果香得分较高；早大果和红灯的坚果香得分较高；早大果的甜香得分最高。结合香气的浓郁度和纯净度得分表现，进一步显示红灯和友谊品种白兰地的香气品质较高，更适合用于酿造樱桃白兰地。