不同酿酒酵母对芒果白兰地香气的影响

颜家庆，张娇娇，郭炳豪，韩兴林，沈世明，孙志伟，徐晓玲*，江 伟，黄科瑞，刘 芳

（1.百色学院 农业与食品工程学院，广西 百色 533000；2.中国食品发酵工业研究院，北京 100015；3.国家酒类品质与安全国际联合研究中心，北京 100015）

白兰地是一种蒸馏酒，以水果为原材料，经过发酵、蒸馏、贮藏以及陈酿而成[1]。香气物质的种类及其含量是评价水果白兰地品质高低的一个重要指标，也是水果白兰地中重要的功能性组成成分[2-3]。不同品种的水果酿造出来的白兰地香气成分千差万别，而相同品种酿造而成的白兰地的香气成分也会受到酿酒原料、发酵工艺、蒸馏工艺以及橡木桶陈酿等多种因素的影响[4-6]。近几年来，关于白兰地香气成分的研究较多。如刘其耸[7]对张裕白兰地蒸馏过程香气物质变化规律的研究，通过白兰地蒸馏前后成分的差异，发现一次蒸馏液比二次蒸馏液的香气成分多15种。毕芸杰[8]研究葡萄品种、陈酿时间与橡木制品对白兰地香气成分的影响，发现不同葡萄品种、陈酿时间与榆木制品对白兰地香气成分的影响有显著性差异。

芒果（Mangifera indicaLinn）又名“杧果”、“面果”、“檬果”等，原产地于印度和马来西亚，为漆树科芒果属芒果种多年生植物[9]。芒果具有很高的营养价值，其胡萝卜素、维生素C（vitamin C，VC）和硒的含量分别是苹果的45～104倍、3～10倍和2～12倍，VB1、VB2的含量与柑桔和菠萝相当，素有“热带果王”的美誉[10-11]。由于其富含硒，因而被称为“抗癌之王”[12]。同时，芒果还含有芒果甙、槲皮素等成分，具有祛疾止咳的功效。《纲目拾遗》指出芒果能益胃气、止呕晕[13]。然而，由于芒果属于热带水果，采后生理代谢旺盛，且对低温敏感，易遭受冷害，不耐贮藏。所以我国芒果的销售主要集中在中、低档市场，价低伤农且由于上市时间集中导致季节性过剩[14-15]。将芒果酿造成白兰地可以有助于减少原料浪费，提升芒果副产值[16]。桂七芒果是广西百色市特色芒果品种，有“肉质嫩、甜度高、香气足”等特点，是酿造芒果白兰地的绝佳原料。

本研究以桂七芒果为原料，分别以6种酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为发酵剂制备芒果白兰地，进一步采用感官评价和气相色谱-氢火焰离子化检测器（gas chromatography-hydrogen flame ionization detector，GC-FID）对芒果白兰地的香气和挥发性成分进行分析，研究不同酿酒酵母对芒果白兰地风味的影响，为芒果白兰地酿酒酵母的选择和工艺优化提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

桂七芒果、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）Marquise（M型）（发酵速度快速、挥发酸产量低，可在极端环境下进行酒精发酵）、Persane（P型）（发酵速度中等、挥发酸产量非常低，可产生大量芳香化合物如2-乙酸苯乙酯、苯乙酸酯等）、Authentique（A型）（发酵速度和挥发酸产量中等，可开发出水果的复合香气）、Raffinee（R型）（发酵速度中等、挥发酸产量低，可开发发酵酯和品种香气释放果味和复杂香气）、Eclatante（E型）（发酵速度中等、挥发酸产量低，可最大限度表达硫醇品种和萜烯品种的芳香）、Italica CR1（C型）（发酵速度极快、挥发酸产量低，在＜10 ℃下接种，此酵母具有很高地渗透性，可以增强水果品种和风土的典型芳香特征）：烟台帝伯仕自酿机有限公司。

果胶酶（酶活力≥60 000 U/mL）：上海鼎唐国际贸易有限公司；L（+）-抗坏血酸（分析纯）：江苏宜昊添生物科技有限公司；白砂糖：市售。其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

TurboMatrix40气相色谱仪：上海珀金埃尔默股份有限公司；ICS-3000离子色谱仪：美国戴安公司；JJ1000电子天平：常熟双杰测试仪器厂；HX-PB915多功能料理机：佛山海迅电器有限公司；HH-S4A电热恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司；LRH-250生化培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；5-21R离心机：湖南恒诺仪器设备有限公司；玻璃蒸馏器、SKG1601电陶炉：广东艾诗凯奇有限公司。

1.3 方法

1.3.1 芒果白兰地加工工艺流程及操作要点

芒果→挑选清洗→预处理→打浆→果胶酶处理→含糖量调整→接种酵母→发酵→离心→蒸馏→原芒果白兰地

操作要点：

（1）预处理：将新鲜成熟的芒果清洗后进行去皮去核处理，切成1 cm3左右的小方块，将其浸泡在含抗坏血酸的溶液（50 mg/L）中，进行护色处理。

（2）果胶酶处理：主要是对芒果果浆中的果胶进行酶解，果胶酶添加量为50 μL/L，在50 ℃下酶解3 h。

（3）糖度调整：用白砂糖将芒果果浆糖度调整至28°Bx。

（4）酵母接种：调整糖度后的芒果果浆进行酵母接种，酵母需要提前活化，即将酵母放入烧杯，加入20 mL蒸馏水，放至35 ℃的恒温水浴锅中活化15 min，酵母接种量为0.20 g/L。

（5）发酵：将接种酵母后的芒果果浆放置于18 ℃恒温培养箱中，发酵7 d。

（6）离心：将发酵结束的芒果醪液于6 000 r/min条件下离心10 min，取上清液，得到芒果果酒。

（7）蒸馏：采用夏朗德壶式蒸馏器进行二次蒸馏，得到原芒果白兰地，酒精度为40%vol～43%vol。

1.3.2 白兰地香气描述词的确定

在白兰地香气图谱建立的过程中，首先要找出较好概括该类型产品风格特点的描述词，在此根据中国食品发酵工业研究院技术人员品评结果，最终确定了芒果白兰地特征风格描述词，如表1所示。

表1 芒果白兰地特征风格描述词[17]Table 1 Characteristic style descriptors of mango brandy

1.3.3 白兰地香气图谱的建立

选5名专业品评人员在白酒品评室内对6种芒果白兰地进行感官品评，将白兰地依次倒入50 mL的标准品评杯中品尝。每次品尝微量，品尝完漱口进行下一芒果白兰地品尝，按照表1风味描述词打分。将打分结果进行数据统计，并绘制香气图谱。打分标准如下：

0—没有味道；1分—刚能察觉，难以辨识；2分—非常轻；3分—较轻；4～5分—中等；6～7分—较强；8～9分—主导。

1.3.4 气相色谱-氢火焰离子化检测器分析

GC条件：CP-WAX 57 CB毛细管柱（50 m×0.25 mm×0.2 μm），载气为高纯氮气（N2）；流速1 mL/min，分流比10∶1；氢气流速45 mL/min；空气流速450 mL/min；检测器温度270 ℃；进样器温度240 ℃；进样量1 μL。

升温程序：起始温度35 ℃恒温6 min；以4 ℃/min升至60 ℃，以6 ℃/min升至110 ℃，恒温3 min；以6 ℃/min升至205 ℃，继续恒温13 min。

定性方法：将乙醛、丙醛、异丁醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙缩醛、仲丁醇、正丙醇、正己醛、异丁醇、2-戊醇、正丁醇等62种目标化合物用100%乙醇逐步稀释、分析检测，建立标准工作曲线。

定量方法：采用内标法定量，内标物选用叔戊醇、乙酸正丁酯、2-乙基丁酸，向待测样品中加入100 μL的1%内标溶液，混匀后进样分析。

1.3.5 数据处理及统计分析

采用Microsoft Office Excel 2013和SPSS22.0软件进行方差分析（analysis of variance，ANOVA），并对数据进行处理和分析。利用Origin 2018软件进行主成分分析及作图。

2 结果与分析

2.1 不同酵母菌株对芒果白兰地香气图谱的影响

采用酵母Marquise、Persane、Authentique、Raffinee、Eclatante、Italica CR1酿造得到的原白兰地样品依次编号为M、P、A、R、E、C。对6株酵母菌株酿造的芒果白兰地感官品质进行评价后绘制香气雷达图，结果见图1。

图1 不同酵母菌株制备芒果白兰地感官评价雷达图Fig.1 Radar map of sensory evaluation of mango brandy prepared by different yeast strains

由图1可知，6株酵母菌株酿制的芒果白兰地整体风格得分由高到低依次为C＞M＞P＞R＞E＞A。C型酵母酿制的芒果白兰地得分最高，其酒澄清透明，酒香醇和，酒质甘冽，具有芒果清香。M型酵母和E型酵母的醇香与花香评分较高，但有硫臭味、口感不协调等导致分值较低，P型酵母和R型酵母复合酯香与醇香评分较高，但酒体粗糙，口感苦涩，A型酵母整体评分比其他酵母低且有异味，酒体粗劣。因此，从图谱的角度来看，C型酵母酿制的芒果白兰地品质较佳。

2.2 不同酵母菌株酿造的白兰地的挥发性成分分析

进一步利用GC-MS测定6种芒果白兰地的挥发性成分，不同种类挥发性成分测定结果见图2。

图2 不同酵母菌株对芒果白兰地中挥发性风味成分的影响Fig.2 Effect of different yeast strains on volatile flavor components in mango brandy

由图2可知，共检测得到5大类挥发性化合物，6种芒果白兰地中挥发性化合物含量由高到低依次为M＞R＞P＞A＞C＞E。6种酵母所酿制的芒果白兰地的酸类和醇类物质是挥发性成分中主要的物质，占总挥发性化合物总量的60%以上。酯类物质和醛酮类物质占总挥发性化合物总量的31%，而芳香类物质占比最低，不到1%。

2.2.1 酸类化合物分析

有机酸物质对酒品发酵过程中的微生物抑制和酒的风味有重要影响，含酸量少的酒味道寡淡；但如果酸味过大，又会影响酒的风味和品质[18]。有机酸的产生主要来自于水果发酵过程中醛类物质的氧化，其浓度主要取决于未发酵水果汁的初始发酵条件[19]。不同的有机酸在酒的风味形成中既发挥各自独特的作用，又会相互协调，是形成白兰地独特风味的重要成分[20]。不同酵母菌株对芒果白兰地酸类化合物的影响见图3。

图3 不同酵母菌株对芒果白兰地酸类化合物的影响Fig.3 Effect of different yeast strains on acids in mango brandy

由图3可知，6种白兰地中的酸类化合物含量由高到低依次为C＞A＞R＞M＞P＞E。苹果酸、乳酸在6种白兰地中贡献较大，占总酸含量的81.98%，苹果酸含量中C型酵母与P型酵母、A型酵母、R型酵母、E型酵母没有显著性差异（P＞0.05），乳酸含量中C型酵母与M型酵母、P型酵母、R型酵母、E型酵母有显著性差异（P＜0.05），与A型酵母没有显著性差异（P＞0.05）。

2.2.2 醇类化合物分析

醇类通常为原料在发酵的过程中，通过酵母的发酵代谢使发酵汁中的糖和氨基酸转化为醇，然后经过蒸馏过程，进入到原白兰地中[21-22]。不同酵母菌株对芒果白兰地醇类化合物的影响见图4。由图4可知，6种白兰地中的醇类化合物含量由高到低依次为M＞A＞R＞P＞E＞C。6种白兰地中，甲醇、正丙醇、异丁醇、活性戊醇、异戊醇在白兰地中贡献最大，是白兰地香气组成中非常重要的几类化合物，也是构成白兰地骨架香气的一部分[21]。异戊醇含量中M型酵母与P型酵母、R型酵母、E型酵母、C型酵母、A型酵母有显著性差异（P＜0.05），异丁醇含量中R型酵母与P型酵母、A型酵母没有显著性差异（P＞0.05），正丙醇物质含量中C型酵母与P型酵母、A型酵母、E型酵母、R型酵母有显著性差异（P＜0.05）。

图4 不同酵母菌株对芒果白兰地醇类化合物的影响Fig.4 Effect of different yeast strains on alcohols in mango brandy

2.2.3 酯类化合物分析

酯类物质是白兰地挥发性成分中最为丰富的物质，是由酸类物质和醇类物质在蒸馏过程中经过一系列的酯化反应生成[23-24]。乙酸乙酯是6种白兰地中含量最高的酯类物质，也是白兰地的骨架香气成分之一[25-26]。乙酸乙酯具有香蕉、苹果香气，芳香带甜味[27]。不同酵母菌株对芒果白兰地酯类化合物的影响见图5。由图5可知，6种白兰地中的酯类化合物含量由高到低依次为P＞E＞R＞M＞A＞C。6种白兰地中贡献较大的酯类物质有乙酸乙酯、乙酸异戊酯，同时这2种物质也是白兰地中骨架香气中比较重要的酯类物质。对于乙酸乙酯含量，C型酵母与E型酵母、R型酵母、P型酵母有显著性差异（P＜0.05）；对于乙酸异戊酯含量，E型酵母与C型酵母、A型酵母、M型酵母有显著性差异（P＜0.05）。

图5 不同酵母菌株对芒果白兰地酯类化合物的影响Fig.5 Effect of different yeast strains on esters in mango brandy

2.2.4 醛酮类化合物分析

醛酮类物质是构成白兰地整体香气不可或缺的重要组成部分[28]。不同酵母菌株对芒果白兰地醛酮类化合物的影响见图6。由图6可知，6种白兰地中的醛酮类化合物含量由高到低依次为M＞P＞R＞E＞C＞A。乙醛和乙缩醛是6种白兰地中共有的醛酮类物质化合物，也是6种白兰地含有的醛酮类物质中贡献最大的化合物。乙醛含量中E型酵母与C型酵母、A型酵母、R型酵母有显著性差异（P＜0.05），乙缩醛含量中M型酵母与E型酵母、A型酵母有显著性差异（P＜0.05）。但乙醛在这6种白兰地中醛酮含量最高。相关的研究表明，白兰地中的醛酮类化合物可能来源于水果原料，或酿造白兰地的过程中，且这些醛酮类化合物对白兰地的风味有重要影响[29-30]。

图6 不同酵母菌株对芒果白兰地醛酮类化合物的影响Fig.6 Effect of different yeast strains on aldehydes and ketones in mango brandy

2.2.5 芳香类化合物分析

不同酵母菌株对芒果白兰地芳香类化合物的影响见图7。由图7可知，6种白兰地中的芳香类化合物含量由高到低依次为R＞P＞M＞E＞A＞C，主要表现在芳香类化合物含量的差异性。苯乙醇在这6种白兰地中含量较高，R型酵母与A型酵母、C型酵母有显著性差异（P＜0.05）。苯乙醇有清甜的玫瑰花香[31]，有研究认为苯乙醇起主要的作用[32-33]，R型酵母中的苯乙醇含量最高，苯甲醛是白兰地香气成分中非常重要的芳香类化合物，具有典型水果的香气[7]。

图7 不同酵母菌株对芒果白兰地芳香类化合物的影响Fig.7 Effect of different yeast strains on aromatic compounds in mango brandy

2.3 基于挥发性成分不同芒果白兰地的主成分分析

为进一步从整体上呈现6种白兰地挥发性物质的差异，利用SPSS 22.0软件进行主成分分析，按照剔除最小特征值的主成分对应的最大特征向量的变量原则，然后一次剔除一个变量，利用剩余变量再进行主成分分析，经过有限次的剔除之后，直至第一主成分（PC1）、第二主成分（PC2）所构成的信息量占总信息量的75%以上，相关矩阵的特征值见表2，挥发性风味物质成分矩阵见表3。由表2可知，提取的第一、二主成分方差贡献率累计达到78.097%，其中第一主成分构成的信息量占42.63%，第二主成分占35.47%。第一主成分和第二主成分对初始数据总方差的解释率为78%，可以体现出不同的酿酒酵母酿造白兰地的挥发性化合物成分信息。

表2 相关矩阵的特征值Table 2 Eigenvalues of the correlation matrix

表3 挥发性风味物质成分矩阵Table 3 Matrix of volatile flavor substance composition

续表

6种不同酵母酿造的白兰地样品的主成分分析结果见图8。由图8可知，不同酵母酿制的白兰地分布在不同的象限。P和E风味物质组成相似性较高，对其影响较大的风味物质有乙酸乙酯、乙醛、甲酸乙酯、丙醛等。R和A风味物质组成具有一定的相似性，对其影响较大的物质为乙酸、丙酸和硫酸，而M和C均独立位于第一和三象限中，对C影响较大的物质有苹果酸、硫酸和甲酸乙酯等；M位于第一象限，苯乙酸乙酯、乳酸、棕榈酸乙酯、甲醇、正丙醇等对M影响较大。其中第一主成分的代表指标为甲醇（0.982）、正丙醇（0.962）、棕榈酸乙酯（0.879），特征值为5.541，方差贡献率为42.629%，是最为重要的主成分，反映了在M型酵母中挥发性化合物里方差贡献率最高。第二主成分的代表指标有丙醛（0.890）、乙酸乙酯（0.764）、乙醛（0.653），特征值为4.61，方差贡献率为35.467%，主要反映了在P型酵母挥发性化合物里方差贡献率最高。

图8 基于挥发性风味成分的不同酵母菌株制备的白兰地样品主成分分析结果Fig.8 Principal component analysis results of volatile flavor components in brandy samples prepared by different yeast strains

3 结论

本研究对6种不同的酿酒酵母发酵蒸馏得到6种不同的芒果白兰地，然后采用感官评价和气相色谱分析法进行了分析检测。可知C型酵母酿制的芒果白兰地，香味浓郁且清香、口感甘冽，而其他酵母具有异味，口感不协调，酒体粗糙、粗劣等问题。通过气相色谱分析法可知C型酵母产生的酸类物质含量较高，M型酵母产生的醇类和醛酮类物质含量较高，P型酵母产生的酯类物质含量较高，R型酵母产生的芳香类物质含量较高，A型酵母与E型酵母产生的各类挥发性化合物含量均不突出。

所以最终选定酿酒酵母C型酵母作为酿造芒果白兰地的最佳菌种。进一步主成分分析得知，C型酵母酿制的白兰地风味物质组成明显区别于其他组，对其影响较大的风味物质主要是乙酸和甲酸乙酯。这对不同酿酒酵母的特点的研究以及其用于酿造优质的芒果白兰地具有指导意义。