不同发酵工艺对香水梨酒品质指标及香气成分的影响

马 烁，赵 华*

（天津科技大学 生物工程学院工业发酵微生物教育部重点实验室 天津市工业微生物重点实验室 天津市微生物代谢与发酵过程控制技术工程中心，天津 300457）

香水梨（Pyrus ussuriensisMaxim），又名软儿梨、消梨、冻梨。主要产地分布于甘肃兰州、青海以及宁夏等地[1]。香水梨树形高大，枝条茂盛，适应性和抗逆性强，不怕严寒冷冻，久存不易腐烂，成熟时果实颜色是黄中带绿，果味略酸，贮存至翌年解冻再食，口感明显改善，口感更为甜美可口，食如甘蜜，且汁液增多，香气浓郁，营养丰富，有润肺止咳、清胃泄火等功效[2]。

香水梨酒风味是指对香气和味道成分的总体印象。香气通常与有气味的挥发性化合物有关。酒的香味是指由于发酵、提升和陈酿而形成的更复杂的风味化合物[3]。从最广泛的意义上讲，除了芳香梨品种中的萜烯和草本品种中的烷氧基吡嗪外，感知到的味道是许多这些相互作用化合物的绝对数量和特定比例的结果，而不是归因于单一的“影响”化合物。香水梨酒风味是根据不同化合物的来源进行分类的。这包括品种风味（源自香水梨的风味化合物）、偏好风味（在提取和调节过程中形成的化合物），发酵味（酒精和苹果酸-乳酸发酵期间由酵母和细菌产生）和发酵后味（通过木材或瓶子中的酶或物理化学作用在老化过程中出现的化合物）[4-5]。随着现代技术的发展，检测梨酒中香气物质的方法主要有气相色谱-质谱联用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）、气相色谱-嗅闻（gas chromatography olfactometry，GC-O）以及电子鼻方法[6]。目前国内外大多对梨酒的酿造工艺以及抗氧化能力进行了深入研究。李丽梅等[7]对梨酒抗氧化能力进行了研究，而鲜通过不同发酵工艺对梨的香气成分进行研究报道。本研究以香水梨鲜汁、熟汁和清汁为原料，通过不同发酵工艺酿造果酒，并对不同发酵工艺梨酒的总酸、还原糖、酒精度、总酚、褐变抑制率以及挥发性物质成分进行分析，以便更好地了解不同工艺对香水梨酒的整体影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

无虫害新鲜香水梨：宁夏回族自治区中卫市海原县；白砂糖（食品级）：昆明家乡堡电子商务有限公司；果胶酶（3 000 U/g）：济南曼森商贸有限公司；酿酒活性干酵母（SY）：安琪酵母股份有限公司；福林酚：上海如吉生物科技有限公司；无水碳酸钠：济宁博诚化工有限公司；柠檬酸：日照金禾博源生化有限公司；抗坏血酸（纯度≥99.7%）：天津福晨化学试剂有限公司；亚硫酸：天津市百世化工有限公司。试验所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-5100型紫外可见分光光度计：天津亿诺科学仪器有限公司；QE-300型万能粉碎机：浙江屹立工贸有限公司；C21-IH50E型电磁炉：浙江苏泊尔股份有限公司；ME204型电子天平：梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；LB10T型手持测糖仪：上海蒲春计量有限公司；5975C/7890A气相色谱-质谱联用仪：美国安捷伦科技公司；PHS-3C型pH计：北京能克工程有限公司；SY-1-2型可调型恒温水浴锅：天津市欧诺仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 清汁、熟汁及鲜汁发酵梨酒的加工工艺流程及操作要点

香水梨挑选→清洗→去皮、去核→护色→榨汁→添加果胶酶→过滤→调pH值→添加白砂糖→接种酵母→发酵→过滤→杀菌→清汁梨酒

香水梨挑选→清洗→去皮、去核→护色→榨汁→添加果胶酶→煮沸后冷却→调pH值→添加白砂糖→接种酵母→发酵→过滤→杀菌→熟汁梨酒

香水梨挑选→清洗→去皮、去核→护色→榨汁→添加果胶酶→调pH值→添加白砂糖→接种酵母→发酵→过滤→杀菌→鲜汁梨酒

操作要点：

将无虫害的香水梨清洗干净，去皮、去核。将梨削块浸泡在5%的柠檬酸和2%的抗坏血酸护色液30 min；将梨块放入榨汁机榨汁得到梨浆，并添加60 mg/L的亚硫酸。为改善梨酒香气，提高梨酒澄清度，向香水梨汁中添加0.2%的果胶酶，充分搅拌后置于40 ℃条件下水浴2 h；清汁发酵工艺使用100目的滤布将鲜汁过滤。熟汁发酵梨酒需加热煮沸，将酶解后的梨浆加热至沸腾，并在沸腾状况下维持10 min，再冷却至常温。向梨汁或梨浆中添加NaHCO3调节pH值至3.5左右，加蔗糖至20°Bx。按0.2%接种量称取酿酒活性干酵母于37 ℃条件下水浴活化20 min，活化过程中添加少量梨汁，使酿酒酵母适应其环境。将活化好的酵母接入到预先准备的梨汁或梨浆中，在28 ℃条件下，发酵7 d左右直至糖度不再发生变化，结束发酵。将发酵结束的梨酒用120目滤布过滤得到澄清的梨酒。将发酵结束的梨酒进行巴氏杀菌（65 ℃、30 min）。

1.3.2 感官评价

香水梨酒感官评价依据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[8]，邀请10名经过感官培训人员对本试验的香水梨酒的色泽、澄清度、典型性、香气和滋味5个方面进行感官评定，满分100分，香水梨酒感官评价标准见表1。

表1 香水梨酒感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of fragrant pear wine

1.3.3 基础理化指标测定方法

酒样的酒精度、总酸、还原糖的测定：采用国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[8]。

总酚测定[9]：采用福林酚法。在波长765 nm条件下测定样品的吸光度值（A765nm），以没食子酸含量（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标，绘制标准曲线。按照标准曲线回归方程y=0.010 7x+0.022 2（R2=0.999 1）计算样品中总酚含量。

1.3.4 香水梨酒香气成分的测定

香水梨酒香气成分的测定采用GC-MS法。

香气成分的提取：取8 mL发酵结束后的梨酒酒样放入20mL顶空瓶中，加入2.0gNaCl和20μL质量浓度为20mg/mL的2-辛醇溶液作为内标，密封好后置于50 ℃水浴，将手动进样器的萃取头插入样品瓶上部顶空中，推出萃取头，不能碰到梨酒，顶空萃取40 min后，缩回萃取头，并迅速插入气相色谱仪器进样，解吸10 min。

GC-MS条件：参照周继亘等[10]的方法并略有修改。色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱（30 mm×0.25 mm，0.25 μm），程序升温50 ℃保留2 min，然后以5 ℃/min升至220 ℃保留5 min，进样口温度250 ℃，载气为氦气（He），流速1 mL/min，不分流进样。质谱条件：电子电离（electronic ionization，EI）源，四级杆温度230 ℃，离子温度230 ℃，扫描范围20～500 m/z。

定性与定量方法：由GC-MS 分析所得的样品质谱图经计算机在美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）、Wiley数据库检索比对及资料参考，进行定性分析。各成分的含量采用内标法进行半定量分析。各香气成分含量计算公式如下：

式中：Xi为待测成分的质量浓度，μg/L；CS为内标2-辛醇的质量浓度，μg/L；AS为内标物的峰面积；Ai为待测物的峰面积。

1.3.5 褐变抑制率的测定

参考李鹤等[11]的方法，取适量香水梨酒，4 000 r/min离心20 min，用分光光度计于波长420 nm处测定吸光度值，以吸光度值反映褐变程度，吸光度值越大表明褐变程度越大。重复平行测定3次，取平均值，经过护色处理3种梨酒为实验组，未经护色处理的三种梨酒为对照组，褐变抑制率计算公式如下：

式中：R为褐变率抑制率，%；Am为实验组梨酒的吸光度值；A0为对照组梨酒的吸光度值。

1.3.6 数据处理

SPSS 20.0软件进行数据分析，所有试验重复平行测定3次，结果以“平均值±标准差”表示。采用Origin 8.0软件进行数据处理及作图。

2 结果与分析

2.1 不同工艺对香水梨果酒理化指标的影响

分别采用清汁、熟汁及鲜汁发酵制备梨酒，不同工艺对香水梨果酒理化指标的影响结果见表2。由表2可知，3种不同的工艺酿造的香水梨酒测得总酸、还原糖、酒精度、总酚以及褐变抑制率有差异。清汁、鲜汁及熟汁发酵梨酒的总酸含量分别为8.82 g/L、8.25 g/L、6.87 g/L，其中熟汁发酵酒总酸含量最低。清汁、鲜汁及熟汁发酵梨酒的还原糖含量分别为9.75 g/100 mL、10.32 g/100 mL、10.53 g/100 mL，其中清汁发酵酒还原糖含量最低，经分析清汁发酵梨酒在发酵过程中糖分更容易得到释放，因此糖发酵更为彻底，使得其酒精度更高，还原糖含量较低。清汁、鲜汁及熟汁发酵梨酒的总酚含量分别为4.63 g/L、5.67 g/L、6.41 g/L，其中熟汁发酵梨酒中总酚含量最高，这与张秀玲等[12]结论一致，原因可能是因为梨酒在高温环境下其本身的酚类物质得到更好的释放，而多酚氧化酶等酶类活性降低，从而使果肉中的酚类物质得到了保留。

表2 不同制作工艺对香水梨果酒理化指标的影响Table 2 Effect of different production process on physical and chemical indexes of fragrant pear wine

清汁、鲜汁及熟汁发酵梨酒的褐变抑制率分别为70.44%、67.49%、74.27%，其中熟汁发酵褐变抑制率最高，可能原因是在加热过程中多酚氧化酶活性降低，从而使抑制效果最佳。从理化指标来综合分析，清汁发酵的梨酒工艺更适合。

2.2 不同工艺对香水梨果酒的挥发性香气成分影响

分别采用清汁、熟汁及鲜汁发酵制备梨酒，GC-MS分析不同工艺对香水梨果酒挥发性香气成分，总离子流色谱图见图1，挥发性香气成分测定结果见表3。

由图1和表3可知，不同酿造工艺的梨酒样品共检出31种香气成分，香水梨酒挥发性化合物主要分为酯类、醇类、酸类、醛类4种，其中清汁发酵梨酒、熟汁发酵梨酒、鲜汁发酵梨酒挥发性香气成分分别共检出21种、17种、23种。清汁发酵梨酒挥发性香气成分中酯类占16.8%，醇类占75.3%，酸类占1.7%，醛类占1.29%，其他类占1.72%；熟汁发酵梨酒挥发性香气成分中酯类占64.8%，醇类占31.6%，酸类占1%，醛类占1.86%，鲜汁发酵梨酒挥发性香气成分中酯类占51.33%，醇类占43.5%，酸类占4.75%，醛类占1.82%。

表3 三种不同工艺香水梨果酒中的挥发性风味物质比较Table 3 Comparison of volatile flavor substances in fragrant pear wine with three different processes

图1 不同发酵工艺香水梨酒挥发性香气成分GC-MS分析总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in fragrant pear wine with different fermentation process analysis by GC-MS

醇类物质是由酵母发酵或氨基酸转化而来，是影响梨酒香气最重要物质之一，具有新鲜面包香、清甜的玫瑰花香[13]。三种不同的发酵工艺检测出醇类含量较高的为异戊醇和苯乙醇，为酒体增添了醇香和玫瑰香气。苯乙醇是梨酒中重要的挥发性香气成分和香气前体物质，其天然存在于香水梨中，也可以利用酵母将天然存在的前体物质转化成挥发性物质成分。苯乙醇是由酵母菌在发酵过程中通过转化发酵液中的苯丙氨酸产生的，即苯丙酮途径和艾氏途径所产生[14-15]。香水梨酒中酯类挥发性物质含量最为丰富，赋予了梨酒怡人的酒香气味[16]。在三种不同发酵工艺中检测鲜汁发酵同比清汁发酵和鲜汁发酵酯类种类最为丰富，为10种，其中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯以及异戊酯相对质量分数较高，很好的形成香水梨酒的典型风味。其分别代表较强的苹果、梨、香蕉皮香；香蕉、梨香；菠萝香、香蕉香；白兰地酒香气；椰子香、酒香；苹果香、香蕉香[17-20]。香水梨果酒中酯类的主要是在酵母菌体内进行，生成的产物最终通过细胞膜进入酒体。从而使得酒体醇香浓郁[21]。通过气质检测清汁发酵香水梨酒中酸类有辛酸、庚酸和癸酸三种，含量分别为1.34 μg/L、1.72 μg/L、6.21 μg/L。熟汁发酵中检测出酸类化合物只有辛酸，含量为0.89 μg/L。鲜汁发酵梨酒中检测出辛酸和庚酸两种，含量分别为2.86 μg/L、1.02 μg/L。酸主要是增加酒体后味，平衡口感，减少刺激味道，并有利于酯类物质生成[22-24]。醛类物质大多数能产生使人愉悦的香味[25]，但是该香水梨酒检测出的醛类物质种类较少且含量低，清汁发酵检测出的醛类有苯甲醛和辛醛两种，含量分别为1.53 μg/L、3.10 μg/L。熟汁发酵和鲜汁发酵的梨酒只有苯甲醛一种，含量分别为1.48 μg/L、1.49 μg/L。从挥发性风味物质来看，鲜汁发酵制备梨酒化合物种类最丰富，优于其他两种。

2.3 不同工艺对香水梨果酒的感官品质的影响

清汁发酵梨酒感官品评得分为83.7分，其呈淡黄色，澄清透明，具有悦人的梨果清香酒体协调。熟汁发酵梨酒感官品评得分为75.1分，该酒呈淡黄色，光泽度好，澄清透明，梨香和酒香平衡性较好。鲜汁发酵梨酒感官品评得分为81.0分，该酒呈暗黄色，澄清透明，香气浓郁。从感官评价来看，清汁发酵梨酒表现最佳。

表4 三种不同工艺香水梨果酒感官评价结果Table 4 Results of sensory evaluation of fragrant pear wine withthree different processes

3 结论

本研究采用了3种不同工艺酿造香水梨酒，并比较了清汁发酵、熟汁发酵和鲜汁发酵梨酒的理化性质和香气成分。通过实验得出清汁发酵的香水梨酒酒精度数最高，为10.53%vol。三种不同酿造工艺的梨酒共检出31种成分，主要有酯类、醇类、酸类和醛类。鲜汁发酵的香水梨酒共检出23种香气成分，其中酯类含量最丰富，占51.33%。清汁发酵梨酒中共检出21种香气成分，其中醇类相对含量最高，占75.3%。熟汁发酵梨酒中共检出17种香气成分，其中酯类物质相对含量最高，占64.8%。清汁、熟汁、鲜汁发酵梨酒感官评分分别为83.7分、75.1分、81.0分。清汁发酵梨酒呈淡黄色，澄清透明，具有悦人的梨果清香，酒体协调。熟汁发酵梨酒呈淡黄色，光泽度好，澄清透明，梨香和酒香平衡性较好。鲜汁发酵梨酒呈暗黄色，澄清透明，香气浓郁。清汁发酵香水梨酒在总酸含量、酒精度、褐变抑制率、感官评分等方面优于其他两种，挥发性风味物质较为丰富，因此，清汁发酵梨酒整体品质较佳。