苹果蒸馏酒（白兰地）发酵酿造中挥发性香气成分研究进展

康三江 慕钰文 曾朝珍

摘要：为有效延伸苹果产业链、促进产业增值，进一步探索和提升苹果蒸馏酒品质和风味调控提供参考，基于文献资料分析并结合自身研究，通过对苹果蒸馏酒（白兰地）发酵酿造中苹果原料、发酵微生物种类、发酵工艺、蒸馏设备以及陈酿条件等因素对挥发性香气成分变化的影响进行综述，分析了苹果蒸馏酒发酵酿造中挥发性香气成分研究进展，并展望了苹果蒸馏酒未来的研究方向。

关键词：苹果；蒸馏酒（白兰地）；挥发性香气成分；进展

中图分类号：S661.1；TS262.38           文献标志码：A          文章编号：2097-2172（2023）11-0990-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.002

Research Progress on Volatile Aroma Components in the Fermentation

and Distillation of Apple Distillate （Brandy）

KANG Sanjiang， MU Yüwen， ZENG Chaozhen

（Agricultural Product Storage and Processing Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences，

Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： This paper offers a comprehensive review of the impact of various factors， including apple raw materials， types of fermentation microorganisms， fermentation techniques， distillation equipment， and aging conditions， on the dynamic changes in volatile aroma components throughout the fermentation and distillation phases of apple distillate（brandy） production. It delves into the current research progress in understanding these volatile aroma components during the fermentation and distillation of apple distillate（brandy）， providing valuable insights into potential future research directions for this beverage. This review serves as a valuable reference for further advancements in the exploration and refinement of quality and flavor control in apple distillate （brandy）.

Key words： Apple; Distillate （brandy）; Volatile aroma component; Progress

收稿日期：2023 - 09 - 20

基金項目：国家自然科学基金项目（32260607）；国家现代农业产业技术体系资助（CARS-27）；甘肃省科技计划资助（22CX8NE194）。

作者简介：康三江（1977 — ），男，甘肃陇西人，研究员，研究方向为农产品加工（果蔬加工）。Email： kang58503@163.com。

我国作为全球最大的苹果生产国之一，在苹果产业中扮演着重要的角色。除了生鲜水果，苹果还被广泛用于制作果汁、果汁浓缩液、苹果酒、苹果白兰地和苹果脆片等多种产品［1 - 3 ］。尽管苹果产业在全球范围内发展迅速，但仍然面临着一些挑战，如产业链短、附加值低、精深加工品种单一、高值化加工品种不足等问题，这些因素制约了苹果产业的高质量发展。近年来，随着现代生物发酵加工技术的逐步推广应用，苹果精深加工水平得到进一步提升，也为有效延伸苹果产业链、促进产业增值、助力乡村振兴提供了重要的机遇。

苹果蒸馏酒（白兰地）因其独特的风味和口感备受大众喜爱，其生产过程主要包括苹果原料的处理、酒精发酵、蒸馏、陈酿以及最后的勾兑调配等技术。在苹果蒸馏酒（白兰地）的发酵酿造过程中，挥发性香气成分的组成和变化是影响酒体品质的关键因素［4 ］。这些香气成分包括酯类、醇类和酸类等，其含量差异受到多种因素的影响，涉及苹果原料品种的选择、酵母种类、发酵酿造工艺、蒸馏设备与条件，以及贮存容器和陈酿条件等。这些因素在不同程度上塑造了最终产品的口感和香气，赋予不同的苹果蒸馏酒独特的品味和风格。

1   苹果原料挥发性香气成分研究

1.1   挥发性香气成分的分析方法

在挥发性香气成分分析方面，气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）是最常用的方法之一。它通过将样品中的挥发性化合物蒸发和分离，然后使用质谱仪确定这些化合物的分子结构，以提供高度准确的分析结果［5 ］。气相色谱-嗅觉检测（GC-O）结合了气相色谱和嗅觉感知，允许分析人员直接嗅到挥发性化合物，这对于感官特性的研究非常有用［6 ］。固相微萃取（SPME）是一种样品前处理技术，用于富集挥发性化合物。它通过将SPME纤维插入样品中，然后通过热脱附将化合物从纤维释放出来，以供后续分析，这种方法简单、快速，适用于多种样品类型的分析。为了准确测定苹果中的挥发性化合物，需要使用高选择性和灵敏度的分析方法。气相色谱-质谱联用技术结合顶空固相微萃取已广泛用于苹果及苹果产品挥发性化合物的定性和定量分析，具有快速、经济、可重复和高灵敏度等优点，能够验证样品的真实性和典型性［7 - 10 ］。

1.2   苹果原料的挥发性香气成分

苹果香气涵盖了超过300种化合物，包括醇、醛、羧基酯、酮和醚类化合物［11 ］。其中，约有20种特征性香气成分，如乙醛、（E）-2-乙烯醛、己醛、丁醇、己醇、（E）-2-乙烯醇、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸己酯等在赋予苹果独特香味方面起关键作用［12 ］。不同的苹果品种具有独特的风味特性，例如，国光品种中丁酸甲酯的含量最高，而秦冠、新红星、金冠和澳洲青苹品种中α-法尼烯的含量最高，富士苹果中己醇的含量最高［13 ］。这表明不同品种的苹果拥有独特的化学成分组成，导致他们的香气特点各不相同，从而直接影响着苹果酒的挥发性成分［14 - 16 ］。因此，原材料的选择对于苹果酒的最终品质至关重要。适合用于酿酒的苹果通常需要具备一定的糖分含量、适当的酸度、适中的pH以及足够的总酚含量［17 - 18 ］。各国在酿造苹果酒方面都有自己的专用苹果品种，但我国在这方面的研究较晚，通常以鲜食型苹果品种替代。

1.3   贮藏对苹果挥发性香气成分的影响

长时间贮藏的苹果可能会失去一些挥发性化合物，从而影响苹果酒的香气和风味［19 ］。任晓俊［20 ］研究发现金冠苹果在4 ℃贮藏时，主要变化的香气成分包括乙酸丁酯、2-甲基丁基乙酸酯、丁酸丁酯、乙酸己酯、丁酸2-甲基丁酯、丁酸己酯、异戊酸己酯、正丁醇和正己醛；在20 ℃贮藏时，主要变化的香气成分则包括乙酸己酯、己酸丙酯、丙酸己酯、异丁酸己酯、丁酸己酯、异戊酸己酯、己酸己酯、正己醇、α-法呢烯等。华富苹果在4 ℃贮藏时，主要变化的香气成分包括乙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁醇和α-法呢烯；在20 ℃贮藏时，主要变化的香气成分则包括丁酸丁酯、丁酸戊酯、异丁酸己酯、丁酸己酯、正庚醇、（E）- 2-己烯醛等。总体来看，金冠苹果和华富苹果在4 ℃贮藏期间检测到的主要香气成分较少，在20 ℃贮藏期间检测到的香气成分较多。以上研究表明贮藏温度可以显著影响苹果的挥发性成分。

苹果的贮藏期长短对苹果酒的品质具有重要影响。随着贮藏时间的延长，苹果中的水分减少，导致酿造过程需要增加额外的水分，从而影响了苹果酒的口感和风味。苹果原料中糖分含量的变化直接影响苹果酒的酒精含量和甜度。苹果的酸度也是影响苹果酒风味的关键因素之一，随着贮存时间的延长，苹果中的酸度可能会减少，需要在酿造过程中进行酸度调整，以确保最终的苹果酒保持适当的酸度水平［21 ］。贮存期间微生物的活动也可能对苹果成分产生影响，因为野生酵母和细菌可能在苹果果实内生长和繁殖。这些微生物的活动可能导致化学成分的变化，并在酿造过程中引入额外的微生物［22 ］。因此，苹果的贮存期需要严格控制，以确保原料的品质和成分稳定性，从而获得高品质的苹果酒。

2   蘋果酒挥发性香气成分研究

发酵环节对苹果蒸馏酒（白兰地）的酿造具有至关重要的作用。发酵是通过果汁中的微生物以及后期添加的酵母菌将原始糖分转化为酒精的过程，同时也伴随着酸类、酯类、醛类等挥发性物质的变化，这些物质共同塑造了成品苹果蒸馏酒的风味特征［23 ］。

2.1   微生物对苹果酒挥发性香气成分的影响

微生物在苹果酒发酵中扮演关键角色，其对酒的风味、香气、酒精含量以及安全性影响深    远［24 - 25 ］。传统发酵通常采用单一酿酒酵母培养，以确保一致性风味和高酒精含量。酿酒酵母主要影响如2-甲基-1-丙醇、丙酸乙酯、乙酸-2-甲基丁酸乙酯、乙酸-3-甲基丁酸乙酯、丁酸和2-甲基丁酸等挥发性化合物的产生［26 ］。这些化合物与酵母代谢活动密切相关，因此深入研究这些关系有助于提升苹果酒的质量和特性。

然而，为了增添风味层次和更复杂的香气，商业上有多种不同类别的酵母株供选择［27 - 28 ］。将葡萄酒生产中的有孢汉逊酵母、异常维克汉姆酵母、德尔布有孢圆酵母和马克斯克鲁维酵母等产香酵母应用于苹果酒酿造中，这类产香酵母能将原料中的前体物质转化为酯、酸和高级醇等风味物质，并合成多种酶，对苹果酒色泽、风味的形成具有重要作用［29 - 31 ］。与纯培养相比，在大多数情况下混合培养能产生更多的乙醇和挥发性酯    类［32 - 33 ］。

尽管在苹果酒生产中广泛使用果酒活性干酵母，因苹果酒具有较高的酸度和不同的营养需求，因此专用苹果酒的酵母株可能更加适合。因此，培育专用的高性能苹果酒酵母对于行业的可持续发展至关重要。利用生物技术方法来筛选和改良适用于苹果酒发酵的酵母株，有助于提高酵母的适应性和性能，以更好地满足苹果酒生产的需求。

2.2   发酵工艺对苹果酒挥发性香气成分的影响

发酵温度对酵母活性和产物形成具有关键作用。较低的温度通常导致较慢的发酵速度，产生清新的风味，而较高的温度可能加速发酵，产生更多的酒精［34 ］。苹果中的天然酸度也会影响酵母活性和发酵速度，较高的酸度通常促进酵母的生长，但可能需要额外的调节来平衡酸度水平。氧气在苹果酒发酵的初期阶段非常重要，但在发酵完成后，应尽量减少氧气的接触，以避免不必要的氧化反应。适度的氧气可以帮助酵母繁殖和产生所需的化合物。主要发酵时间的延长，会导致酒精水平略微下降，感官评分也会显著降低。发酵过程中随着浸泡时间的增加，干提取物逐渐减少，挥发性酸含量逐渐增加，这可能是由于发酵停止后其他细菌仍然活跃所致［35 - 36 ］。

苹果酸-乳酸发酵对苹果酒的颜色、口感和香气产生了多方面的影响。在苹果酸-乳酸发酵中，苹果酒的果香味没有被破坏，反而可能会增加。乳酸菌具有β-葡萄糖苷和β-半乳糖苷酶活性，这些酶能分解香味前体物质，释放出具有果香风味的萜烯化合物，从而增加苹果酒的香气复丰富度［37 - 38 ］。乳酸菌还可以产生像奶油、坚果和橡木等香味的物质，与苹果酒中的水果风味相融合，提高苹果酒的香气复杂性。奶油香气通常通过乳酸菌产生的双乙酰表现出来，这有助于改善苹果酒的品质，但要防止产生的双乙酰，以避免不良味道。

3   苹果蒸馏酒（白兰地）挥发性香气成分研究

3.1   蒸馏方法对苹果蒸馏酒（白兰地）挥发性香气成分的影响

白兰地是一种蒸馏酒，其蒸馏方法包括单式蒸馏法、半连贯式蒸馏法、连续式蒸馏法和二次蒸馏法。这些方法在不同的产地和传统中使用，每种方法都会产生具有不同风味的白兰地。

单式蒸馏法是法国干邑区常用的蒸馏方法。它涉及2次蒸馏，第1次蒸馏生成粗馏液，第2次蒸馏得到中馏段的酒液。这种方法通常会产生高度白兰地，酒精含量约为70%vol，在陈酿过程中可更好地与橡木桶互动，赋予其特殊的风味和口感。半连贯式蒸馏法在法国亚马邑区较为常见，它通常只进行1次蒸馏，产生的酒液度数为55%vol～60%vol。这种方法可能保留更多原材料的天然风味，因只进行1次蒸馏，相对来说保留了更多酿酒原料的特征。赵志聪等［39 ］对苹果白兰地的1次蒸馏不同馏分的香气成分进行分析，发现在不同的蒸馏阶段共鉴别出了39种不同的香气物质。这些香气物质包括5种醇类、18种酯类、7种酸类以及9种酮醛类。其中，醇类中的异戊醇、异丁醇、苯乙醇以及酯类中的乙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯被确认为不同蒸馏阶段馏出液的重要香气成分。值得注意的是，蒸馏过程中，有机酸类物质的含量在蒸馏后期略有增加，而醇类、酯类和酮醛类三类物质的含量则随着蒸馏过程而逐渐降低。这些结果提供了有关苹果白兰地香气成分的重要见解，有助于更好地了解不同蒸馏阶段对最终产品风味的影响。

目前，苹果蒸馏酒（白兰地）通常采用二次蒸馏法。首先，通过第1次蒸馏产生粗馏液，然后进行第2次蒸馏，从中获得中馏段的酒液。这种方法允许更加精确地控制白兰地的风味和酒精度，因为可以有选择性地去除不需要的部分。康三江等［40 ］研究发现，第1次蒸馏没有截取酒头和酒尾，使得酒液的酒精度为23%vol～25%vol，而第2次蒸馏则截取了1%的酒头和25%的酒尾，使得最终酒精度达到约54%vol，品质更为纯净。在对不同的苹果白兰地馏分进行分析时，研究发现共检测出20种不同的香气物质。这些香气物质包括10种酯类、6种醇类、1种酸类以及3种其他化合物。这些化合物的存在丰富了苹果白兰地的风味特点，为不同馏分赋予了不同的口感和味道。

总的来说，蒸馏过程中对酒头和酒尾部分的仔细控制截取，对于最终的白兰地风味至关重要。此外，铜制蒸馏器常常用于苹果白兰地蒸馏，因为铜对果酒中的酸类物质有良好的抗性，可以与不良风味的物质发生反应，从而有助于降低这些物质的含量。这些细节有助于制作高品质苹果白兰地的关键因素。

3.2   陈酿对苹果蒸馏酒（白兰地）挥发性香气成分的影响

白兰地的陈酿过程对于其最终的口感和风味至关重要。刚蒸馏出的白兰地通常口感粗糙和香气不够细腻。然而，经过橡木桶陈酿，白兰地与橡木桶内的木材發生相互作用，挥发性物质得到萃取，使香气逐渐变得成熟醇厚，口感变得柔和而绵延。陈酿还会使白兰地的颜色逐渐从无色转变为黄棕色，赋予了白兰地特定的色泽。

不同陈酿时间段的白兰地具有不同的香气和口感特点。乙酸乙酯、糠醛、苯乙醇等物质的含量通常会随陈酿时间的增加而增加。同时，乙醇和乙醛的氧化也会导致乙酸含量的逐渐增加［41 ］。曾朝珍等［42 ］对不同陈酿时间的苹果白兰地中的风味物质进行了测定，在陈酿过程中，苹果白兰地共鉴定出90种化合物，包括43种酯类物质、32种醇类物质和15种酸类物质。随着陈酿时间的延长，酯类和酸类香气物质的种类数量和总含量呈增加的趋势，而醇类香气物质总含量呈减少的趋势。酸类香气成分的种类数量则呈现先增后减的趋势。赵金等［43 ］的研究结果表明，在单一橡木片催陈中，重度烘烤度的橡木片表现出最佳效果。经过45 d的催陈，酒样中的醇类物质含量略微降低，但酯类物质的含量显著增加。这导致了酒样口感中酸味、涩味及其回味的降低，同时苦味也下降，甜味微增，而且带有橡木香气风味。相比于单一催陈技术，超声波-橡木片复合催陈表现更为出色。这种方法在增加酯类物质含量的同时，降低了醇类物质含量，表现出对酒体香气成分的增酯降醇作用，对酒体降苦降涩的作用更加明显。

橡木桶的材质影响着白兰地的陈酿品质。王霞［44 ］研究发现，橡木片用于原白兰地的最佳陈酿时间为10 d，最佳酿酒度为50%（v/v）。中度烘烤的橡木片对原白兰地的陈酿效果最佳，法国橡木陈酿效果明显优于其他地理源的橡木。同种植物源和地理源的橡木、不同加工工艺生产的橡木片对陈酿原白兰地的效果有显著差异，甚至超过橡木种类的影响。同时发现，橡木桶陈酿效果最好，橡木板陈酿原白兰地的效果略逊于橡木桶，但更接近橡木桶贮藏效果。此外，法国橡木桶比国产橡木桶陈酿效果更佳，新桶比旧桶陈酿效果更好，不同产地或新旧橡木桶直接影响原白兰地中多酚类物质的含量变化，对原白兰地的香气成分也有一定的影响。

因此，陈酿工艺需要经过精心设计和控制，以获得所需的品质。选择合适的橡木桶和精心控制陈酿条件是关键的制作步骤，它们共同塑造了白兰地多样化的风味和口感，以满足不同消费者的口味偏好［45 - 46 ］。

4   展望与建议

苹果蒸馏酒（白兰地）在酒类市场中具有重要地位，吸引了广泛的消费者群体，促进了酒类市场的多样化，为苹果产业提供了增值机会，有助于促进苹果产业的可持续发展。未来在研究和生产中可以从以下几方面考虑，一是扩大苹果蒸馏酒（白兰地）所使用的苹果品种范围，提升其品质和多样性，充实苹果蒸馏酒的风味谱系，为其注入更丰富的风味特性；探索其他水果和植物材料的潜力，为水果蒸馏酒的生产提供更广泛的原材料选择空间，从而推动果酒行业的发展。二是深入研究发酵条件对挥发性香气成分的影响，包括温度、pH、发酵时间和酵母株等参数的优化，通过精确掌握和调整这些条件，确保最终产品的风味特性和品质达到最佳状态。三是注重新型酵母菌株的研发，可以通过筛选和改良酵母菌株，增强其在挥发性香气物质合成和影响方面的能力，为苹果蒸馏酒注入更多创新元素；通过应用多种微生物菌种，包括不同种类的酵母和细菌，模拟自然发酵过程，有望创造出更加复杂和多层次的挥发性香气成分。四是深入研究挥发性化合物的合成机制和代谢途径，揭示关键挥发性化合物的产生机制。

大力开展苹果蒸馏酒（白兰地）系列产品的酿造及品质调控研究，将有助于推动苹果蒸馏酒（白兰地）酿造领域的科技发展水平，满足市场需求和消费者口味的不断变化，通过不断创新为酒类产业带来更多的发展机遇，提升苹果白兰地等水果蒸馏酒的品质和独特风格。

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