不同酵母发酵对石榴果酒香气成分的影响分析

杨群娜，林 巧，何劭英，柏苑苑，郑雲丹，林晓宇

（西昌学院 农业科学学院，四川凉山 615000）

石榴果酒营养价值丰富，具有抗衰老、预防心脏病、美容养颜及生津止渴等功效。但目前我国石榴的深加工产品较少，凉山州会理县是我国主要的石榴生产基地，每年有大量的鲜果滞销，造成大量损失。对石榴果酒进行深入研究，提升石榴果酒的品质，进一步提高其市场占有率和竞争力，能有效解决石榴鲜果滞销的问题。

呈香物质在果酒的口感和酒质方面起关键性作用。嗅觉和味觉器官受到芳香物质刺激并产生感觉，从而得出对石榴果酒质量的感官评价[1]。国内对葡萄酒中呈香物质的研究较为全面，但关于不同酵母对石榴果酒香气成分影响的报道较少。李美萍等[2]利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪研究了石榴酒中的挥发性成分。本实验采用气相色谱-质谱联用仪对石榴果酒中香气成分进行检测，并结合感官评价等方法，将3 种酵母发酵所得石榴果酒的香气成分进行对比，筛选出最适合制作石榴果酒的酵母。

1 材料与方法

1.1 材料

突尼斯石榴，四川省凉山州会理县；SP 酵母、L13 酵 母、LAB 酵 母， 法 国LAMOTHE ABIET；果胶酶，广东康达生物科技有限公司；二氧化硫（400 mg·L-1），厦门海标科技有限公司；葡萄糖，阜丰生物科技有限公司；乙酸正戊酯（内标物质），滕州中科普分析仪器有限公司。

1.2 仪器与设备

台式气相色谱（四极）质谱联用仪，北京东西分析仪器有限公司；CPWAX57CB 毛细管柱（50 m×0.25 mm，0.20 μm），美国Agilent 公司；数显糖度计，杭州陆恒生物科技有限公司；酒精度计，衡水创纪仪器仪表有限公司；pH-828 pH 计，希玛仪表集团有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 石榴果酒的酿造

带籽发酵工艺流程为石榴无损坏→清洗→去皮去隔膜→取石榴籽→破碎榨汁→石榴混汁→加硫→酶解→调糖→接种酵母→主发酵→过滤→后发酵→澄清→装瓶[3]。

带籽发酵工艺的操作要点为挑选成熟且表皮无损伤的新鲜石榴，洗净后手动去皮去隔膜，取石榴籽，将石榴籽破碎后平均分为3 份入罐（用于添加3 种酵母）。3 组分别添加80 mg·L-1二氧化硫防止氧化，静置30 min 后各加入30 mg·L-1果胶酶，18 ℃条件下酶解15 h[4]。初始糖度为11.5 °Brix，加入一定量白砂糖调整总糖质量浓度为200 g·L-1。石榴果酒酵母的接种量为0.2 g·L-1，称量好所需酵母后，加入体积为酵母添加量10 倍的蒸馏水，在37 ℃的恒温水浴锅中活化30 min，倒入石榴混合汁中搅拌均匀。主发酵温度为20 ℃，主发酵结束后，将石榴果酒进行初过滤，置于24 ℃恒温箱中进行后发酵。

1.3.2 石榴果酒的感官评价

将3 种酵母酿造所得的石榴原酒样品放在通风良好、无任何气味的房间内，由果酒品鉴人员从色泽、澄清度、香气、滋味和典型性5 个方面参照表1的感官评价标准进行打分，然后综合考虑评优[3]。

表1 石榴果酒感官评价标准

1.3.3 主要理化指标测定

根据《 葡萄酒、 果酒通用分析方法》（GB/T 15038——2006）中的数显糖度计法测定总糖、指示剂法测定总酸、酒精度计测定酒精度、滴定法测定挥发酸、密度瓶法测定干浸出物、气相色谱法测定甲醇以及pH-828 pH 计测定pH 值。

1.3.4 香气成分的提取

将蒸馏后的石榴果酒样品存放于-18 ℃的冰柜中待用。使用时取出样品，在37 ℃的水浴中加热解冻，随后精确量取10 mL 放入15 mL 的顶空瓶中，加入10 μL 内标物（乙酸正戊酯)，用PTFE/硅橡胶隔垫密封压紧，进行气相色谱-质谱分析。

1.4 仪器条件

1.4.1 气相色谱条件

CPWAX57CB 石 英 毛 细 管 柱（50 m×0.25 m，0.20 μm）；载气为高纯氦气，恒定流量为1 mL·min-1；分流比为40 ∶1，载气压力为50 kPa。柱温箱升温程序：从41 ℃开始，保持2 min，以10 ℃·min-1升温到200℃，保持10 min；自动进样，进样口温度210 ℃；检测电压为350 V。

1.4.2 质谱条件

电子轰击离子源，离子源温度为200 ℃，发射电流为200 μA，电子能量为70 eV，扫描方式Scan，起始真空度为1.27×10-3Pa。

1.5 香气成分的定性分析

石榴果酒中的香气成分经过气相色谱分离后，不同物质形成各自的色谱峰，通过气相色谱-质谱联用仪进行分析鉴定。

1.6 数据处理

测定理化指标及香气成分所得的数据利用SPSS Statistics 27.0 进行数据处理；整理后的数据利用Hi plot（ORG）网站进行绘图。数据标准化处理采用z-score。

2 结果与分析

2.1 石榴果酒感官分析

由图1 可知，在石榴果酒的色泽方面，SP 酵母发酵的酒样呈现的效果最好，有一定光泽，L13 酵母呈现效果较差；在澄清度方面，L13 酵母和SP 酵母发酵的酒样呈现效果最好；在香气方面，L13 酵母和LAB 酵母发酵的酒样呈现效果明显，果香及酒香浓郁和谐，无不良气味；在滋味方面，LAB 酵母发酵的酒样口感最好，酒质柔顺，回味悠长，SP 酵母酒质略微酸涩，口味平淡；在典型性方面，3 种酵母发酵酒样的效果均不理想，略带石榴果酒特有的风味，但典型性较为缺乏。

图1 3 种不同石榴果酒的感官分析

2.2 理化指标分析

3 种酵母在同一酿造条件下进行发酵，测定不同酵母酿造的石榴果酒中的理化指标得到表2。3 种酵母发酵所得的石榴果酒总糖含量在3.76 ～4.53 g·L-1，其中以L13 酵母较为突出，含量最高，SP 酵母与LAB酵母差异不大，果酒含糖量会影响到某些重要香气物质的合成，从而影响果酒的风味及口感；总酸含量在7.21 ～9.54 g·L-1，L13 酵母酿造的石榴果酒的总酸明显高于SP 酵母与LAB 酵母；三者的酒精度无明显差异，度数在9.6°～10.0°；挥发酸含量在0.23 ～0.32 g·L-1，挥发酸作为评价果酒质量的重要指标之一，含量过高具有损害性[5]；干浸出物的含量在19.04 ～19.32 g·L-1，其中L13 酵母酿造的石榴果酒干浸出物含量最高，LAB 酵母酿造的石榴果酒干浸出物含量最低，干浸出物是体现果酒酒质好坏的重要标志之一[6]；甲醇含量在145.23 ～152.87 mg·L-1，均小于400 mg·L-1，符合《葡萄酒、果酒通用分析方法》（GB/T 15038——2006）中的规定；三者的pH 值也无明显差异，为3.35 ～3.43。

表2 不同酵母发酵石榴果酒的理化指标比较

为进行后续分析比较，需对石榴果酒中的理化指标数据进行标准化处理（z-score）[7]，见表3，经标准化处理后所的数据可做进一步的聚类分析。

表3 不同石榴果酒理化指标标准化数据

2.3 理化指标聚类分析

将3 种酵母发酵所得石榴果酒的理化指标数据进行标准化处理后，绘制聚类热图，如图2 所示。根据图2 可将3 种酵母聚为两类，其中L13 酵母单独为一类，SP 酵母和LAB 酵母为一类。理化指标中甲醇、干浸出物、总酸、总糖、pH 值和挥发酸先聚为一类，再与酒精度聚为一类。

图2 不同酵母发酵酒样的理化指标聚类热图

2.4 不同酵母发酵的石榴果酒的气相色谱-质谱分析

3 种酵母发酵所得的石榴果酒样品经气相色谱-质谱联用仪分析后，分别得到各自的总离子流图，3 种酵母的谱图比较类似，其中主要香气成分如表4所示。

表4 不同酵母发酵石榴果酒主要香气成分

2.5 主要香气成分比较

由图3 可知，3 种酒样中总共检测出34 种香气物质，其中3 种为三者共有，酵母SP 发酵的酒样中特有的香气成分有15 种，酵母L13 发酵的酒样和酵母LAB 发酵的酒样中特有的香气成分均为5 种。由图4 可知，石榴果酒中的香气成分主要分为醇类、酯类、酸类、醚类、醛酮类、酚类和烷烃类，符合石榴果酒中香气成分的组成[8]。从SP 酵母发酵得到的石榴果酒检测出23 种香气成分，相对含量为82.98%，种类丰富，含量最高；由L13 酵母发酵所得的石榴果酒检测出11 种香气成分，相对含量为77.41%，其中醇类和醛酮类的种类较多，含少数酚类等；由LAB酵母发酵所得的石榴果酒检测出12种香气成分，相对含量为57.64%，含量最低，其中醇类和醛酮类的种类较多，含少数酯类和酸类等。

图3 3 种酵母发酵酒样中香气成分的比例韦恩图

图4 3 种酵母发酵酒样中各类香气成分相对含量

3 结论

通过对3 种酵母发酵所得石榴果酒的感官质量、理化指标、主要香气成分进行比较，发现3 种酵母发酵石榴果酒中的主要香气成分较为相似，其中SP酵母的呈现效果最好。采用气相色谱-质谱联用仪对3 种不同酵母发酵的石榴果酒的香气成分进行分析，可客观地反映出在不同酵母发酵出的石榴果酒之间香味物质的差异，为客观评价石榴酒香气质量及优化工艺提供理论依据。