張　超,鄧星星,2,馬　越,趙曉燕,李　武,*

(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097;2.石河子大學(xué),食品學(xué)院,新疆石河子 832000)

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發(fā)酵菌種對打瓜酒風(fēng)味的影響

張超1,鄧星星1,2,馬越1,趙曉燕1,李武1,*

(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097;2.石河子大學(xué),食品學(xué)院,新疆石河子 832000)

研究采用GC-MS、電子鼻技術(shù)和感官評價結(jié)合的方法評價發(fā)酵菌種對打瓜酒風(fēng)味的影響。研究分別使用紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、葡萄酒活性干酵母和酒曲酵母為發(fā)酵菌種,對打瓜汁進(jìn)行發(fā)酵、陳釀,比較4種打瓜酒中揮發(fā)性物質(zhì)組成和風(fēng)味特征。結(jié)果顯示4種打瓜酒中分別檢測出21、23、28和18種揮發(fā)性成分,紅葡萄酒果酒專用酵母發(fā)酵打瓜酒主要揮發(fā)性成分為乙酸異戊酯(17.2%),果酒專用釀酒酵母和葡萄酒活性干酵母發(fā)酵打瓜酒主要揮發(fā)性成分為癸酸乙酯(22.7%和18.8%),酒曲酵母發(fā)酵打瓜酒主要揮發(fā)性成分為辛酸乙酯(18.3%);電子鼻檢測發(fā)現(xiàn)酒曲酵母發(fā)酵打瓜酒與其它3種打瓜酒風(fēng)味存在顯著性差異,其油脂香和草香氣較明顯。結(jié)合GC-MS、電子鼻和感官評價結(jié)果,發(fā)現(xiàn)采用葡萄酒活性干酵母生產(chǎn)的打瓜酒總體風(fēng)味最佳,香氣濃郁、酒香和果香協(xié)調(diào)。

打瓜,釀酒酵母,GC-MS,電子鼻,揮發(fā)性物質(zhì)

打瓜,葫蘆科西瓜屬一年生草本植物,具有利尿、潤肺、健脾等功效因子,對糖尿病、肥胖癥具有輔助治療作用,是一種藥食兩用的水果[1]。我國打瓜的加工以取瓜子為主,瓜瓤及瓜汁未有效利用。打瓜的瓜瓤和瓜汁富含糖分、維生素和酚類物質(zhì)[2],可以開發(fā)打瓜酒產(chǎn)品,國內(nèi)外尚未有打瓜酒產(chǎn)品的報道,本文將首次嘗試打瓜酒產(chǎn)品的研究。

風(fēng)味是消費(fèi)者選擇產(chǎn)品的主要依據(jù),GC-MS、電子鼻技術(shù)和感官評價是評價產(chǎn)品風(fēng)味的主要手段[3-4]。GC-MS可以確定樣品中風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量;電子鼻能對樣品的整體香氣特征進(jìn)行比較[5];感官評價展現(xiàn)人體對產(chǎn)品各種特征風(fēng)味的感知度和接受程度。因而,結(jié)合上述3種方法可以全面闡明食品的風(fēng)味及其特征[6]。

本研究采用安琪酵母公司提供的4種菌種在打瓜汁中發(fā)酵、陳釀,采用GC-MS、電子鼻和感官評價相結(jié)合的方式比較4種打瓜酒的風(fēng)味和特征,以期為打瓜酒的釀造工藝、香氣特征提供理論指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

打瓜北京蔬菜研究中心四季青農(nóng)場,2015年7月成熟采收;紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、葡萄酒活性干酵母、酒曲酵母安琪葡萄酒釀酒有限公司提供;抗壞血酸、白砂糖(市售)、檸檬酸、碳酸氫鈉均為食品級。

QP2010 plus GC-MS儀島津公司;PEN3.5電子鼻德國Airsense公司;WAY-2S 數(shù)字阿貝折射儀廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司;D-55122電位滴定儀德國Mainz;ZXSD-1160生化培養(yǎng)箱上海智城分析儀器制造有限公司;HR1871榨汁機(jī)Philips/飛利浦。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1打瓜酒釀造工藝使用100 mg/L的次氯酸鈉溶液對打瓜表面消毒,將打瓜去籽,在潔凈空間內(nèi)使用榨汁機(jī)將未脫皮的打瓜榨汁,使用蔗糖將打瓜汁糖度調(diào)節(jié)至20° Birx,用1 mol/L的檸檬酸將打瓜汁調(diào)至pH5.5,將2 g紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、葡萄酒活性干酵母、酒曲酵母分別添加到25 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的蔗糖溶液中,攪拌均勻,在30 ℃條件下活化約30 min,至糖水中出現(xiàn)大量的小氣泡為止,按照0.2%酵母添加量接種至調(diào)節(jié)糖酸后的打瓜汁中,使用紗布封閉瓶口,置于25 ℃生化培養(yǎng)箱中發(fā)酵,定期測定酒精度,待酒精度不再升高為止,16 ℃下陳釀3個月。

1.2.2GC-MS分析分別將1 mL打瓜汁與打瓜酒置于20 mL頂空瓶內(nèi),然后置于50 ℃條件下平衡40 min后,將萃取頭插入頂空瓶中萃取30 min,最后將萃取頭拔出并置于250 ℃的進(jìn)樣口中解吸2 min。

氣相色譜條件:DB-WAX石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm),程序升溫:柱溫箱初始溫度40 ℃,保持3 min,以5 ℃/min升至120 ℃,再以10 ℃/min上升到200 ℃,保持5 min;進(jìn)樣口溫度250 ℃,載氣(He)流速1 mL/min,不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源溫度200 ℃,傳輸線溫度250 ℃,采用全掃描模式采集信號,掃描范圍35～500 m/z。

1.2.3電子鼻檢測分別稱取樣品10 mL置于頂空進(jìn)樣瓶中,室溫25 ℃下,平衡5 min后直接將進(jìn)樣針頭插入樣品瓶采用頂空吸氣法進(jìn)行電子鼻分析實(shí)驗(yàn)。測定條件:傳感器清洗時間100 s、傳感器歸零時間5 s、樣品準(zhǔn)備時間5 s、進(jìn)樣流量400 mL/min,檢測時間60 s。

1.2.4感官評價參照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[7]和GB/T 10220-2012《感官分析方法學(xué)總論》[8]標(biāo)準(zhǔn),由10名感官評價員對樣品的口感、香氣、典型性和外觀進(jìn)行評價,以優(yōu)、好、良、差為評語集(表1),采用模糊數(shù)學(xué)法對其結(jié)果進(jìn)行分析,模糊關(guān)系綜合評判集Y=X·R,其中X為權(quán)重集,R為模糊矩陣。

評價因素集U={U1,U2,U3,U4},其中U1、U2、U3、U4分別代表評價指標(biāo)為外觀、香氣、口感、典型性。

評價評語集V={V1,V2,V3,V4},其中V1、V2、V3、V4分別代表評價的評分為優(yōu)、好、良、差。

采用感官評定法確定果酒各感官指標(biāo)權(quán)重分配,由10名專業(yè)評定人員對果酒口感、香氣、典型性、外觀進(jìn)行評價4個指標(biāo)的重要性打分,4個指標(biāo)評分總和為100。采用歸一化對評分結(jié)果進(jìn)行處理得到對應(yīng)的權(quán)重集X={X1,X2,X3,X4}。模糊關(guān)系綜合評判集Y=X·R,R=U·V其中X為權(quán)重集,R為模糊矩陣,U為評價因素集,V為評價評語集。Y向量中的最大值即峰值表示綜合評判的最佳結(jié)果。

表1　果酒評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5理化指標(biāo)檢測方法pH采用pH計(jì)測定;可溶性固形物含量采用WAY-2S數(shù)字阿貝折射儀測定;酒精度采用酒精比重計(jì)測定;總酸(以檸檬酸計(jì))測定采用電位滴定法測定[3,7]。

表2　4種打瓜酒的基本組成

1.2.6數(shù)據(jù)處理電子鼻數(shù)據(jù)分析采用Winmuster分析軟件對采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。GC-MS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用NIST11數(shù)據(jù)庫對未知揮發(fā)性化合物譜圖進(jìn)行比對,選擇匹配度大于80%物質(zhì)作為有效的揮發(fā)性物質(zhì),結(jié)合相關(guān)資料進(jìn)行分析鑒定,并采用面積歸一化法進(jìn)行定量。數(shù)據(jù)分析采用Origin 9.0。

2　結(jié)果與分析

2.1打瓜酒的基本成分

4種打瓜酒的基本成分見表2。4種打瓜酒的酒精度從6.10%～9.80%,葡萄酒活性干酵母的發(fā)酵能力最強(qiáng),酒曲酵母的發(fā)酵能力最弱,其酒精度僅為6.10%,原因可能在于酒曲酵母更適用于淀粉類物質(zhì)作為底物進(jìn)行發(fā)酵;發(fā)酵菌種進(jìn)一步影響打瓜酒的糖酸比,由于葡萄酒活性干酵母的發(fā)酵能力強(qiáng),其可溶性固形物含量最低,糖酸比最低,整體口感適中偏酸(pH3.72),而其它3個菌種獲得的糖酸比在10～20之間,有點(diǎn)偏甜。因此,發(fā)酵菌種對打瓜酒風(fēng)味影響顯著,葡萄酒活性干酵母口感適中,酒精度在9.80%。

2.2打瓜酒中揮發(fā)性組分分析

4種打瓜酒GC-MS的總離子圖見圖1,在保留時間4～5 min的峰為乙醇,占據(jù)了很大比例,而乙醇對總體風(fēng)味影響不大,后續(xù)的討論未將乙醇在揮發(fā)性成分中統(tǒng)計(jì)。

圖1　打瓜酒中的揮發(fā)性組分總離子流圖Fig.1　Total ion chromatogram of the seed watermelon wines 注:A、B、C、D分別代表紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、葡萄酒活性干酵母、酒曲酵母。

4種打瓜酒共鑒定出41種揮發(fā)性成分(表3)。紅葡萄酒果酒專用酵母發(fā)酵的打瓜酒共檢測出21種揮發(fā)性成分,包括酯類8種(53.1%),醇類5種(35.4%),酸類5種(9.77%)和其它3種(1.806%)。主要揮發(fā)性成分為乙酸異戊酯(17.2%)、苯乙醇(14.1%)、辛酸乙酯(13.5%)、正己醇(8.01%)和肉豆蔻酸乙酯(6.70%)。

果酒專用釀酒酵母發(fā)酵的打瓜酒中共檢測出23種揮發(fā)性成分,包括酯類10種(56.3%),醇類6種(33.1%),酸類4種(9.07%),其它3種(1.522%)。主要揮發(fā)性成分為癸酸乙酯(22.7%)、乙酸異戊酯(11.6%)、苯乙醇(10.4%)、辛酸乙酯(9.02%)。

葡萄酒活性干酵母釀造的打瓜酒中共檢測出28種揮發(fā)性成分,包括酯類14種(58.4%),醇類9種(35.8%),酸類3種(5.51%),酮類1種(0.173%),其它1種(0.116%)。主要揮發(fā)性成分為癸酸乙酯(18.8%)、苯乙醇(11.5%)、月桂酸乙酯(10.1%)、辛酸乙酯(8.71%)。

酒曲酵母釀造的打瓜酒中共檢測出18種揮發(fā)性成分,包括酯類5種(42.2%),醇類6種(44.5%),酸類5種(11.3%),醛類1種(1.27%),其它1種(0.68%)。主要揮發(fā)性成分為辛酸乙酯(18.3%)、乙酸苯乙酯(9.87%)、丙二醇(9.80%)、乳酸乙酯(9.48%)、正己醇(9.39%)。

表3　打瓜酒中揮發(fā)性組分

按照揮發(fā)性組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)來分,醇類物質(zhì)共檢測出12種,4種打瓜酒中均檢出,含量較高的是苯乙醇,其具有玫瑰香、紫羅蘭香、茉莉花香等多樣風(fēng)味[7-8],在4種打瓜酒中相對含量分別為14.1%、10.4%、11.5%和7.74%;其次是正己醇,相對含量分別為8.01%、6.13%、6.31%和9.39%,也是打瓜酒中主要的醇類揮發(fā)性組分。

酯類物質(zhì)共檢出18種,其中4種在各打瓜酒中均檢出。有愉快的香蕉香味的乙酸異戊酯,在4種打瓜酒中相對含量分別為17.2%、11.6%、3.71%、1.10%;有類似白蘭地的香氣的辛酸乙酯,在4種打瓜酒中相對含量分別為13.5%、9.02%、8.71%、18.3%；有椰子香味的癸酸乙酯,在4種打瓜酒中相對含量分別為5.98%、22.7%、18.8%、3.50%;具有甜蜜香味的乙酸苯乙酯,在4種打瓜酒中相對含量分別為5.46%、1.51%、0.289%、9.87%,也是打瓜酒中主要的酯類揮發(fā)性成分。

酸類物質(zhì)共檢出6種,其中3種在各打瓜酒中均檢出(乙酸、辛酸和癸酸)。辛酸具有果味、桃子味、草莓味、菠蘿味、糖果味、焦糖味、香水味等多種風(fēng)味,是紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、酒曲酵母釀造打瓜酒的主要酸類物質(zhì);癸酸具有愉快的脂肪氣味[9-10],是葡萄酒活性干酵母中主要酸類物質(zhì)。

在4種打瓜酒中還檢測出2種醛酮類和烴及其衍生物4種。4種打瓜酒中均檢測到4-乙烯基-2-甲氧基苯酚,該物質(zhì)具有怡人的香氣。

按照花香、果香、草香、芳香、油脂香、酒味對4種打瓜酒的主要揮發(fā)性成分呈香類型進(jìn)行分類(圖2)。酒曲酵母打瓜酒中的油脂香和草香比例顯著高于其它3種酒,花香、果香低于其它3種酒,因而,從呈香類型方面酒曲酵母酒劣于其它3種酒。

圖2　打瓜酒中主要揮發(fā)性化合物香型分布Fig.2　Fragrant distribution of the volatile compounds in the seed watermelon wimes注:果酒1:紅葡萄酒果酒專用酵母;果酒2:果酒專用釀酒酵母;果酒3:葡萄酒活性干酵母;果酒4:酒曲酵母。

2.3電子鼻評價結(jié)果

電子鼻技術(shù)通過主成分分析法分析10個電極采集樣品的基本信息,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜信息的降維,將多個變量間的變化轉(zhuǎn)為較少的幾個變量。在保證原來所有變量信息完整的情況下使得分析變得簡單。4種打瓜酒風(fēng)味主成分分析見圖3,第一主成分(PC1)貢獻(xiàn)率為94.19%,第二主成分(PC2)貢獻(xiàn)率為5.09%,累計(jì)貢獻(xiàn)率99.3%,可以表征打瓜酒的數(shù)據(jù)信息。圖3中顯示紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、葡萄酒活性干酵母三種酵母的測定結(jié)果有重疊,而酒曲酵母與其它3種酵母距離較遠(yuǎn),說明酒曲酵母與其它3種酵母的風(fēng)味差異明顯。

與GC-MS分析結(jié)果一致,電子鼻也發(fā)現(xiàn)酒曲酵母打瓜酒的風(fēng)味與其它打瓜酒產(chǎn)生較大區(qū)別。其中GC-MS技術(shù)對樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的具體種類和含量進(jìn)行檢測,而電子鼻反映樣品的整體風(fēng)味,兩者配合,結(jié)果相互印證,保證從宏觀和微觀上展現(xiàn)樣品風(fēng)味[11-13]。

圖3　打瓜酒主成分分析圖Fig.3　Principal component analysis of the seed watermelon wines

2.4模糊數(shù)學(xué)法分析感官評價結(jié)果

將10位感官評價員根據(jù)表1的評分結(jié)果進(jìn)行匯總,建立4種打瓜酒的模糊數(shù)學(xué)矩陣R1、R2、R3、R4(圖4)。

進(jìn)一步根據(jù)模糊關(guān)系建立綜合評判集:Y1=X·R1=(0.360,0.400,0.240,0.000);Y2=X·R2=(0.400,0.470,0.009,0.004);Y3=X·R3=(0.550,0.320,0.130,0.000);Y4=X·R4=(0.390,0.350,0.220,0.004)。對模糊關(guān)系綜合評判集進(jìn)行歸一化處理后得到:Y1=X·R1=(0.360,0.400,0.240,0.000);Y2=X·R2=(0.400,0.470,0.009,0.004);Y3=X·R3=(0.560,0.320,0.130,0.000);Y4=X·R4=(0.390,0.350,0.220,0.004)。最終獲得打瓜酒感官評價的模糊曲線(圖5)。

圖4打瓜酒的模糊數(shù)學(xué)評價矩陣

Fig.4Sensory matrix of the seed watermelon wines

注:R1:紅葡萄酒果酒專用酵母;R2:果酒專用釀酒酵母;

R3:葡萄酒活性干酵母;R4:酒曲酵母。

圖5　打瓜酒模糊數(shù)學(xué)評價圖Fig.5　Fuzzy graph of the seed watermelon wines

采用模糊數(shù)學(xué)法評價感官評價結(jié)果綜合考慮各評定因素,評定結(jié)果客觀[14-15]。圖5顯示4種打瓜酒峰值大小關(guān)系為R3>R2>R1>R4,即果酒樣本3綜合評價最高,其次是果酒2,最后是果酒1和4。

3　結(jié)論

GC-MS分析法在4種打瓜酒中共檢測出揮發(fā)性組分41種,紅葡萄酒果酒專用酵母、果酒專用釀酒酵母、葡萄酒活性干酵母和酒曲酵母發(fā)酵的打瓜酒中分別檢出21、23、28和18種,其中紅葡萄酒果酒專用酵母打瓜酒主要揮發(fā)性成分為乙酸異戊酯(17.2%),果酒專用釀酒酵母和葡萄酒活性干酵母打瓜酒主要揮發(fā)性成分為癸酸乙酯,含量分別為22.7%和18.8%,酒曲酵母打瓜酒中主要揮發(fā)性成分為辛酸乙酯(18.3%);與GC-MS的結(jié)果一致,電子鼻分析發(fā)現(xiàn)酒曲酵母打瓜酒與其它3種酵母打瓜酒的風(fēng)味之間存在顯著差異,酒曲酵母打瓜酒油脂香和草香較明顯。結(jié)合3種方法結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)葡萄酒活性干酵母發(fā)酵的打瓜酒風(fēng)味優(yōu)于其它3種打瓜酒,其風(fēng)味濃郁、具有協(xié)調(diào)的酒香味和果香味。

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Effect of fermentation strain on flavor of seed watermelon wine

ZHANG Chao1,DENG Xing-xing1,2,MA Yue1,ZHAO Xiao-yan1,LI Wu1,*

(1.Beijing Vegetable Research Center,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Beijing Key Laboratory of Fruits and Vegetable Storage and Processing,Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops(North China),Ministry of Agriculture,Key Laboratory of Urban Agriculture(North),Ministry of Agriculture,Beijing 100097,China;2.Shihezi Univrtsity,Food College,Shihezi 832000,China)

The effect of fermentation strain on flavor of seed watermelon wine was evaluated. Red wine specific yeast,special wine yeast,wine active dry yeast,and distiller’s yeast were used for the fermentation of seed watermelon juice. The GC-MS analysis showed that total 21,23,28,and 18 volatile compounds were detected in the red wine specific yeast,special wine yeast,wine active dry yeast,and distiller’s yeast fermented seed watermelon wine respectively. The isoamyl acetate was the main volatile compound in the red wine specific yeast’s wine(17.2%),while the ethyl decanoate was the main volatile compound of the special wine yeast(22.7%)and wine active dry yeast’ wine(18.8%),respectively. The ethyl caprylate was the main volatile compound in the distiller’s yeast’s wine(18.3%). The electric nose analysis showed that the flavor of the distiller’s yeast’s seed watermelon wine was different to that of the others,which presented an oil and grass fragrance. Combining with the results,the seed watermelon wine femenated by the wine active dry yeast presented the best flavor with the classic wine and fruit fragrance.

seed watermelon;Saccharomycescerevisiae;GC-MS;electronic nose;volatile compounds

2015-12-25

張超(1978-)，男，博士，副研究員，主要從事果蔬深加工方面的研究，E-mail：zhangchao@nercv.org。

李武(1954-),男，大學(xué)本科，研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏,E-mail:liwu@nercn.org。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金資助(CARS-25&CARS-26)；北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)新學(xué)科培養(yǎng)(KJCX20140204&KJCX20140111-21)；果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(Z141105004414037)。

TS262.5

A

1002-0306(2016)18-0241-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.037