柿子酒酿造工艺优化及香气成分分析

杨梅，李涛，巩文杰，冯翰杰，张军

（天津农学院 食品科学与生物工程学院，天津 300392）

柿子为柿科柿属植物，落叶乔木，原产于东亚。我国三千多年前就有柿子的栽培记载，目前总栽培面积达20万hm2，品种多达800多种[1-3]。柿果未成熟时为青绿色，味涩，不宜食用，成熟后呈橙黄色，口感软糯香甜。柿果的水分含量高达 80%以上，富含丰富的糖类、维生素、氨基酸等营养成分，有生津止渴、止咳化痰的功效，具有极高的食用价值和药用价值[4-6]。但由于柿子鲜果不耐储存和运输，可鲜食时间较短，因此柿果除鲜食以外，还可加工成柿饼、柿子醋、柿子果酱等，少量加工成柿子果酒[7-8]。柿子果酒是以新鲜柿子为原料，通过制成柿子清汁，调整糖度、酸度后添加酵母发酵而成的一种果酒，酒体澄清透亮、色泽呈淡黄色、口感清爽怡人[9]，富含维生素、矿物元素、氨基酸[10]、多酚[11]等营养物质，经常饮用有提高免疫力、降低胆固醇、软化血管、加速代谢等功效[12]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

磨盘柿子：天津市红旗农贸综合批发市场；SY安琪酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；果胶酶：法国Laffort公司；白砂糖：北京糖业烟酒集团有限公司；亚硫酸：天津科茂化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

电子天平：上海精密科学仪器有限公司；恒温水浴锅：江苏科研仪器有限公司；生化培养箱：上海跃进医疗器械有限公司；GC-MS气质联用仪：安捷伦科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

磨盘柿→清洗→除柄破碎→柿子浆→硫处理→酶解→压榨过滤→柿子清汁→调整糖度、酸度→接种酵母→主发酵→倒罐过滤→后发酵→澄清→灭菌→装瓶。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 酵母接种量对柿子酒酒精度和感官评价的影响

将分离得到的柿子清汁调整糖度为200 g/L，酸度为 7.5 g/L，分别添加 0.10、0.15、0.20、0.25 g/L已经活化好的SY安琪酵母，在20 ℃条件下发酵，发酵结束后测其理化指标，并进行感官评价，以此确定合适的酵母接种量，每个样品测量3次。

1.3.2.2 初始糖度对柿子酒酒精度和感官评价的影响

将分离得到的柿子清汁调整酸度为7.5 g/L，分别调整糖度为200、260、320、380 g/L，然后添加SY安琪酵母0.2 g/L，在20 ℃条件下发酵，发酵结束后测其理化指标，并进行感官评价，以此确定合适的发酵糖度，每个样品测量3次。

1.3.2.3 初始酸度对柿子酒酒精度和感官评价的影响

将分离得到的柿子清汁调整糖度为200 g/L，分别调整酸度为6.5、7.0、7.5、8.0 g/L，然后添加SY安琪酵母0.2 g/L，在20 ℃条件下发酵，发酵结束后测其理化指标，并进行感官评价，以此确定合适的酸度，每个样品测量3次。

1.3.2.4 发酵温度对柿子酒酒精度和感官评价的影响

将分离得到的柿子清汁调整糖度为200 g/L，酸度为7.5 g/L，分别置于16、20、24、28 ℃条件下发酵，发酵结束后测其理化指标，并进行感官评价，以此确定合适的发酵温度，每个样品测量3次。

1.3.3 正交试验设计

在单因素试验的基础上，以糖度（A）、酵母接种量（B）、酸度（C）和温度（D）为自变量，感官评价为因变量，进行四因素三水平正交试验，对柿子酒酿造工艺进行优化。L9（34）正交试验因素与水平设计表见表1。

表1 L9（34）正交试验因素与水平设计

1.4 相关指标检测

糖度、酸度、酒精度的测定和感官评价方法参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.5 柿子酒香气成分检测

HS-SPME：取10 mL样品置于15 mL顶空瓶中，加入3 g NaCl，以促进挥发性香气成分挥发，加盖密封，于恒温磁力搅拌加热平台平衡30 min。在37 ℃恒温水浴锅中，把PDMS纤维头插入顶空瓶中，萃取30 min。萃取结束后，将PDMS纤维头插入进样口，于270 ℃中解析10 min，进行数据采集分析。

色谱条件：色谱柱为N-NOWAX柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：初始温度40 ℃，保持10 min，以5 ℃/min的速率将温度升至260 ℃并保持5 min；FID检测器温度：260 ℃；进样口温度：250 ℃；载气为氦气，流量1 mL/min，不分流进样；GC运行时间约为50 min。

质谱条件：EI电离源；电离电压：70 eV；离子源温度：230 ℃；扫描范围：30～500 amu。

1.6 数据处理

采用SPSS 18.0进行主成分分析，Excel 2016进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 酵母接种量对柿子酒理化指标的影响

控制糖度、酸度、发酵温度和其他条件不变，对添加不同酵母接种量的柿子酒进行理化指标的测定和感官品评，结果如表2所示。

表2 不同酵母接种量柿子酒的理化指标

由表2可知，酵母接种量小于0.20 g/L时，随着接种量的增加，酒精度、感官评分逐渐增加，残糖含量逐渐降低。当酵母接种量为0.20 g/L时，酒精度达到最大值，为11.7%，感官得分最高，为83分。当酵母接种量大于0.20 g/L时，酒精度反而降低，主要是由于随着酵母添加量的增加，酵母进行自身繁殖会消耗果酒中大量的糖，导致糖度降低，酒精度下降[13]。同时，过多的酵母添加量还会影响柿子酒的澄清效果及香气，增大果酒的“酵母”味，进而影响柿子酒的感官评分[14]。从酸度来看，随着酵母添加量的增加，酸度基本保持不变，说明酸度不受酵母添加量的影响。因此，酵母的最佳添加量为0.20 g/L，选择0.15、0.20、0.25 g/L的酵母接种量进行正交试验。

2.2 初始糖度对柿子酒理化指标的影响

控制酵母接种量、酸度、发酵温度和其他条件不变，对不同初始糖度发酵的柿子酒进行理化指标测定和感官品评，结果如表3所示。

表3 不同初始糖度柿子酒的理化指标

糖是酵母生长和繁殖的最基本营养物质，也是酵母代谢产生酒精、酯类等物质的基本原料，适合的糖度对酵母的生长繁殖和代谢均有促进作用[15]。由表3可知，随着初始糖度的增加，酒精度和残糖量也随之增加，糖度越高，残糖剩余越多，发酵越困难，高糖度不利于酵母的正常生长和繁殖，对酵母有抑制作用。同时，高糖度使发酵在产生酒精的同时又会产生一些副产物，如高级醇和琥珀酸等，影响果酒的口感[16]。当糖度为200 g/L时，酵母的繁殖代谢能力最强，柿子酒中残糖量最低，酒精度最佳，感官评分最高，为83.5分。其他初始糖度发酵的柿子酒感官评分均低于初始糖度为200 g/L的柿子酒。因此，柿子酒酿造的最适糖度为 200 g/L，选择 200、260、320 g/L的初始糖度进行正交试验。

2.3 初始酸度对柿子酒的影响

控制酵母接种量、糖度、发酵温度和其他条件不变，对不同初始酸度发酵的柿子酒进行理化指标测定和感官品评，结果如表4所示。

由表4可知，随着初始酸度的增加，酒精度跟感官评分逐渐升高。当酸度为7.5 g/L时，酒精度达到最大值，为11.5%，感官评分最高，为83.6分。当酸度大于7.5 g/L时，残糖增多，酒精度减少，感官评分降低。这是由于酸度直接影响酵母的生长速度，当酸度过高时，酵母生长受到抑制，活性降低，从而减少还原糖向酒精的转化，导致酒精含量降低；当酸度过低时，不利于柿子酒发酵，发酵过程中易受杂菌污染，影响柿子酒品质[16]。因此，柿子酒酿造的最适酸度为7.5 g/L，选择7.0、7.5、8.0 g/L的初始酸度进行正交试验。

2.4 发酵温度对柿子酒理化指标的影响

控制酵母接种量、糖度、酸度和其他条件不变，对不同初始温度发酵的柿子酒进行理化指标测定和感官品评，结果如表5所示。

表5 不同发酵温度柿子酒的理化指标

由表5可知，初始发酵温度为20 ℃时，酒精度和感官评分最高，残糖量最低，之后随着发酵温度的升高，酒精度逐渐降低，香气较粗糙，品质下降，感官评分逐渐降低。主要原因在于温度直接影响酵母的生长代谢，当温度过高时，酵母繁殖快，发酵剧烈，发酵时间短，酒体粗糙，有明显的辛辣味；而温度过低时，酵母菌繁殖缓慢，发酵周期长，发酵不彻底，残糖量高，酒精度低[17]。因此。柿子酒酿造的最佳温度为20 ℃，选择16、20、24 ℃的初始温度进行正交试验。

2.5 正交试验结果及分析

以糖度（A）、酵母接种量（B）、酸度（C）和温度（D）为自变量，感官评价为因变量，进行四因素三水平正交试验，对柿子酒酿造工艺进行优化。L9（34）正交试验设计及结果见表6。

由表6可知，四种因素对于柿子酒感官评分的影响顺序为：发酵温度＞糖度＞酸度＞接种酵母量。柿子酒最佳发酵工艺为 A2B2C1D2，即：发酵温度20 ℃，酸度7.5 g/L，糖度200 g/L，酵母接种量0.2 g/L。在此发酵条件下，所酿造的柿子酒酒体澄清透明，柿子香气突出，果香浓郁，口感圆润协调，感官评分较高，为92分。

表6 L9（34）正交试验设计及结果

2.6 香气成分分析

采用气相色谱-质谱联用仪对最佳酿造工艺条件下生产的柿子酒进行挥发性香气成分分析，结果如表7所示。

表7 柿子酒香气成分及特征GC-MS分析结果

续表

由表7可知，柿子酒中共有68种挥发性物质，占相对峰面积的86.50%。包括：醇类有 15种，占相对峰面积的75.14%，其中异戊醇占相对峰面积46.86%，给柿子酒带来苹果白兰地香气，苯丙醇占相对峰面积13.43%，给酒体带来玫瑰花香气；酯类有27种，占相对峰面积的7.92%，其中乙酸异戊酯占相对峰面积 1.82%，给酒体带来愉快的香蕉香味，丁二酸二乙酯占相对峰面积 2.34%，给酒体带来愉快的气味，壬酸乙酯占相对峰面积0.68%，给酒体带来油脂、水果和白兰地的香气；酸类有7种，占相对峰面积的0.42%，其中2-甲基丁酸占相对峰面积0.24%，给酒体带来愉快的水果香气；醛酮类有6种，占相对峰面积的1.83%，其中3-羟基-2-丁酮占相对峰面积的1.62%，给酒体带来牛奶香气；烷类有7种，占相对峰面积的0.92%；其他类有6种，占相对峰面积的0.27%。这些香气物质构成了柿子酒的香气，在最佳工艺条件下所酿造的柿子酒颜色淡黄透亮，口感爽口，香气宜人。

将柿子酒中不同化合物数量进行直观地比较，结果如图1所示，各化合物占比情况如图2所示。

图2 柿子酒中不同化合物种类的占比分布

图1和图2可以很直观地看到柿子酒中挥发性物质的类别、数量和占比情况。其中，酯类物质的数量最多，但总占比不高，醇类物质虽然数量上不及脂类物质丰富，但占比很大。说明柿子酒中的大多数挥发性香气成分都是醇类。酸类、醛酮类、烷类及其他类在数量和占比上差距不大。

3 结论

本试验结果表明，柿子酒最佳发酵条件为：温度20 ℃、初始糖度200 g/L、初始酸度7.5 g/L、酵母接种量2 g/L，在此条件下发酵的柿子酒感官评分为92。

通过气相色谱-质谱联用分析最佳工艺条件下生产的柿子酒香气成分可知，香气成分中共有68种挥发性物质，占相对峰面积的86.50%。其中，醇类15种，占相对峰面积的75.14%；酯类27种，占相对峰面积的7.92%；酸类7种，占相对峰面积的0.42%；醛酮类6种，占相对峰面积的1.83%；烷类7种，占相对峰面积的0.92%，其他类6种，占相对峰面积的 0.27%。柿子酒主要香气成分包括：异戊醇（苹果白兰地香气和辛辣味）、苯丙醇（玫瑰花香气）、乙酸异戊酯（愉快的香蕉香味）、壬酸乙酯（油脂、水果和白兰地的香气）、2-甲基丁酸（愉快的水果香气）、3-羟基-2-丁酮（牛奶香气）等，在最佳发酵条件下酿造的柿子酒，颜色淡黄透亮，口感爽口，香气怡人。