酿酒酵母对樱桃酒挥发性组分及感官品质的影响

姜东琪，张云舒，武晓玮，丁 喆，张 悦，张斯程，孙舒扬*，赵玉平

（1.烟台大学 生命科学学院，山东 烟台 264005；2.鲁东大学 食品工程学院，山东 烟台 264025）

樱桃营养丰富，色泽艳丽，还具有良好的药用价值及保健疗效，是我国重点发展的一类水果[1]。由于樱桃的采摘期短，皮薄汁多，不易保存，容易造成鲜果的积压与腐败，因此改变传统的樱桃消费观念，进行有关樱桃的深加工及综合利用越来越引起人们的关注和重视。

国内外樱桃的加工程度有很大差异，樱桃加工程度是衡量樱桃果业现代化的重要指标，相较于欧美等发达国家，我国则表现出较大的差距。美国农业总投入资金的70%用于产后加工环节，其果品的产后产值与采收自然产值比是3.7∶1，日本是2.2∶1，而我国仅为0.38∶1[2]。樱桃酒富含矿物质、维生素和多酚等保健成分，具有促进血液循环和机体代谢、改善心脑血管功能等功效，是提高樱桃附加值的典型产品，同时也符合国家提倡的“限制高度酒，提倡低度酒，压缩粮食酒，发展水果酒”的政策[3-6]。但与国外相比，樱桃酒产业在我国起步较晚，生产工艺尚不成熟，产品也存在一定的质量缺陷[7]。

香气作为一个重要指标决定了樱桃酒品质，也是吸引消费者和增强市场竞争力的重要因素[8]。香气的主要来源包括品种香气、酵母发酵产生的香气以及陈酿香气[9]。在影响樱桃酒香气形成的众多因素中，采用的樱桃品种、发酵工艺和酿造微生物这三个方面起关键作用[10]。不同品种的樱桃茶多酚、花色苷等活性物质的含量不同，酿造的樱桃酒口感和风味也有所差别。酵母的接种量、发酵时间、发酵温度等工艺的不同也会酿造出不同风味的樱桃酒。当樱桃原料和发酵工艺确定时，要获得能够充分反映品种特色和优良品质的樱桃酒，所选酵母就显得至关重要，因此选择合适的酵母进行发酵具有重要意义。我国幅员辽阔，生物多样性非常丰富，其中不乏优良的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）资源，但是在本土菌种选育方面，相关的研究工作略显不足[11]。酿酒酵母上的选择，能够保证酿造过程的精确性和完整性，同时非常有利于发酵过程的重复，对抑制其他杂菌的生成也具有重要意义，这便为研究樱桃酒的酿造提供了保障。本实验的目的就是对我国市售的商业化酿酒酵母的产香性能进行测试和对比，从中挑选出适用于樱桃酒酿造的优质发酵剂，为樱桃酒产业化生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

樱桃（品种为红灯，总糖155 g/L，可溶性固形物15.8%，总酸6.44 g/L，pH 3.81）：采自烟台。

酿酒酵母Lalvin2323、Lalvin71B、LaffortCervisiae（AC）、LaffortX16、LaffortB0123：加拿大Lallemand公司。

香气成分标准品：美国Sigma公司；葡萄糖、氢氧化钠、氯化钠（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

Agilent 6890N-MS 5975气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）：美国Agilent公司；50/30μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）固相微萃取头：美国Supelco公司；LC-20A高效液相色谱仪：日本Shimadzu公司；MTN-2800D氮吹仪：上海安谱科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 樱桃酒发酵工艺

樱桃收获后经清洗、破碎，输入发酵罐中，加入50mg/L SO2、30mg/L果胶酶，12 h后添加蔗糖至还原糖含量210 g/L，并接种酿酒酵母（250mg/L），25℃发酵7～8 d。当总糖含量＜4 g/L时，离心出酿酒酵母，获得樱桃新酒。本实验分别以5种酿酒酵母名称命名5种樱桃新酒（2323、71B、AC、X16、B0123）

1.3.2 理化指标分析方法

还原糖、总酸、挥发酸含量：参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[12]测定。酒精度：参照GB 5009.225—2016《酒中乙醇浓度的测定》[13]测定；还原糖含量：用斐林试剂法测定，以葡萄糖计；甘油含量：参照参考文献[14]的方法测定。

1.3.3 挥发性香气物质的萃取和分析方法[15]

称取1.5g氯化钠置于15m L萃取瓶中，加入5m L样品和5μL 2-辛醇（内标）。将萃取瓶放入30℃水浴中预平衡10min，将老化好的50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头插在样品瓶上，吸附30min。萃取完成后插入GC进样口220℃解吸5min，进行后续的GC-MS检测。

GC-MS条件：色谱柱DB-Wax（60m×0.25mm，0.25μm），不分流进样。载气为流速2m L/min的氦气（He）。程序升温，初始温度为40℃持续2min，以6℃/min升至230℃，维持15m in。电子电离（electron ionization，EI）源，70 eV，离子源温度230℃，扫描范围34～348m/z。

挥发性化合物定性分析通过比较来自美国国家标准与技术研究院（national instituteof standardsand technology，NIST）数据库的质谱光谱数据和已经被文献报道的保留指数（retention index，RI）来确定，定量分析方法为内标法。

1.3.4 感官评价小组组建及样品感官质量分析

按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》标准选出有食品专业背景11人，6男5女，年龄20～35岁。并对该评价小组进行培训。

评者将对样品的香气特征进行强度选择与各项打分，实验重复3次。所有感官评价均采用定量描述分析（quantitative descriptive analysis，QDA）法，选取10点制，0～9（0=没气味，9=气味最强）。

1.3.5 气味活度值计算

气味活度值（odor activity value，OAV）计算参照参考文献[16]。

式中：C为物质浓度，mg/L；T为感觉阈值，mg/kg。

1.3.6 数据处理

使用SPSSv13.0对所有数据进行方差分析。利用方差分析和邓肯的多重比较测试实验来确定酒样指标之间的差别。实验变量都经标准化（1/Sdev）处理。

2 结果与分析

2.1 酿酒酵母对樱桃酒理化指标的影响

酒精发酵结束后，离心去除酿酒酵母，得到樱桃新酒，而后测定樱桃酒各项基本理化指标，并利用SPSS软件进行显著性差异分析，结果见表1。由表1可知，5种不同酿酒酵母转化糖形成酒精的能力相似，酒精度为10.8%vol～11.4%vol，酒精度最高的是71B樱桃酒（11.4%vol），最低的是B0123（10.8%vol）。总糖含量为1.39～3.45g/L左右，含量最高的是B0123樱桃酒。总酸含量为6.46～6.55g/L，含量较高的是71B和X16。甘油含量为5.53～6.42 g/L，含量最高的是71B樱桃酒，B0123的含量最低。此外，全部样品挥发酸含量为0.17～0.29 g/L，符合低于1.2 g/L的国标规定。

表1 不同酿酒酵母酿造的樱桃酒基本理化指标Table 1 Basic physicaland chem ical indicators of cherry wine brewed by different Saccharomyces cerevisiae

2.2 樱桃酒挥发性香气组分的差异性分析

对5种樱桃酒的挥发性成分进行萃取和定量分析，结果见表2。由表2可知，樱桃酒中共检测出20种主要的挥发性物质，其中酯类9种、醇类5种、酸类2种、萜烯类2种、醛酮类2种。由检测结果可以看出，不同酿酒酵母发酵得到的樱桃酒的挥发性成分种类差别较小，但是含量却存在显著性差异（P＜0.05）。

2.2.1 酯类化合物的比较分析

由表2可知，樱桃酒中主要的酯类化合物包括乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯等。AC酵母发酵的樱桃酒中的挥发性酯类化合物含量最高，为4.46mg/L；其次是71B，为4.03mg/L；含量最低的是X16发酵酒样，为3.32mg/L。

乙酸乙酯在低浓度时具有果香味，但是当含量＞150mg/L时，会导致果酒出现“溶剂”气味，造成果酒感官品质的下降[17]。丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯能散发出类似水果香味的香气[17]，是樱桃酒果香的重要来源。丁酸乙酯和辛酸乙酯在2323酵母发酵的樱桃酒中的含量最高，几乎是X16、AC樱桃酒的2倍；X16酒样中3-己烯酸乙酯含量较高。B0123更多的增加了乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯的含量，而AC则更多的提升了乙酸乙酯和乳酸乙酯浓度。

2.2.2 醇类化合物的比较分析

醇类是果酒中重要的香气成分，大多数高级醇都由酵母发酵产生[18]。适量的高级醇赋予樱桃酒浓郁芳香的感官特征，但若含量太高，易导致“酒上头”[19]。因此，控制好高级醇含量非常重要[20]。

挥发性醇类化合物含量最高的是B0123酒样，为26.66 mg/L；其次是X16樱桃酒和2323樱桃酒，分别是24.50mg/L和22.21mg/L；含量最低的是AC酒样，仅有19.77mg/L。丙醇在樱桃酒中含量最高。己醇有淡青的嫩枝叶气息，微带酒香、果香和脂肪气息，是果酒生青味的主要来源，其在B1023和X16樱桃酒中的浓度最高。酵母2323明显增加了β-苯乙醇的合成量，其含量分别是X16和AC酒样的2.1倍和2.5倍。AC更多的增加了丙醇的含量，而X16则更多的提高了苯甲醇的含量。

2.2.3 酸类化合物的比较分析

酸类是构成樱桃酒香气特征的重要组分，但是浓度过高可能会导致樱桃酒出现奶酪味或脂肪味等不良气味，因此需要控制其含量。挥发酸含量最高的是X16酒样，为16.32mg/L；其次是AC，为12.85mg/L；含量最低的是2323和71B发酵酒样，分别是9.48mg/L和9.30mg/L。樱桃酒中含量较高的挥发酸是乙酸，该物质有醋酸味，同时带有刺激性，在X16樱桃酒中的含量显著高于其他酒样。己酸有油脂味，在AC樱桃酒中含量较高，几乎是B0123酒样的4倍。

2.2.4 醛类化合物的比较分析

虽然挥发性醛类化合物在樱桃酒中的含量有限，但是也对樱桃酒的香气特征做出了重要的贡献。樱桃酒中主要的醛类化合物包括乙醛和苯甲醛。2323酒样中挥发性醛类化合物的总量最高，为4.05mg/L；其次是AC，为3.81mg/L；含量最低的是X16樱桃酒，为2.29mg/L。

乙醛是酒精饮料中重要的挥发性醛类化合物，浓度较低时该物质能够散发出令人愉悦的果香，但含量＞125mg/L后便会导致果酒出现刺激性异味[21]。该物质在AC樱桃酒中的含量最高，是71B和2323酒样含量的2倍。苯甲醛是樱桃酒重要的特征类香气物质，在2323樱桃酒中含量较高，因此，樱桃的特征香气在这种樱桃酒中可能更为显著。

2.2.5 萜烯类化合物的比较分析

萜稀类化合物是来源于樱桃原料的重要香味物质，主要由结合态的香味前体物糖苷类化合物和类胡萝卜素降解产生[22]。这类化合物有让人愉悦的芳香气味和极低的阈值。在本研究中，挥发性萜烯类在B0123和2323樱桃酒中的含量均高于其他樱桃酒，因此，这两种樱桃酒可能会散发更浓郁的香气。

表2 樱桃酒主要芳香组分的含量Table 2 Main aroma components content of cherry winemg/L

续表

2.3 樱桃酒中芳香化合物的气味活度值

为了进一步明确酿酒酵母发酵对樱桃酒香气的影响，需要对这些挥发性香气物质的OAV进行计算，其方法为化合物浓度与该物质嗅觉阈值的比值[23-24]。一般认为，气味活度值＞1，表明了其对气味有贡献，OAV越大表明了该化合物个体贡献越大[24]。樱桃酒中气味活度值＞1的芳香化合物及其气味特征见表3。

由表3可知，丁酸乙酯能散发出类似草莓的香气，乙酸异戊酯能释放类似香蕉的气味，己酸乙酯能发散出类似苹果和香蕉的香气，辛酸乙酯有似菠萝和梨的香气[26，29]，其在2323、71B两个酒样的气味活度值显著高于其他樱桃酒（P＜0.05），因此这两个样品应该具有最浓郁的果香。里那醇能够散发出类似薰衣草气味的花香[28]，其在酵母2323发酵的樱桃酒中的OAV值最高，因而可能赋予该酒样较强烈的花香。己酸、辛酸能够散发奶酪和油脂气味，在X16和AC酒样中气味活度值较高，说明这两种樱桃酒可能具有一定的油脂气味。

表3 樱桃酒中气味活度值＞1的芳香化合物及其气味特征Table 3 Aromatic compounds with odor activity value above 1 in cherry wine and their odor characteristics

2.4 樱桃酒的感官评定

定量描述分析为一种定性和定量结合的描述分析检验方法。樱桃酒的感官评定采用定量描述分析法进行，由专业品评小组品鉴并打分，对各描述特征强度取均值，结果如表4所示，形成的风味剖面图见图1。

表4 樱桃酒香气平均得分Table 4 Average scores of cherry wines aroma

图1 樱桃酒香气品评结果Fig.1 Sensory evaluation of cherry wines aroma

由表4及图1可知，酵母2323发酵的樱桃酒的果香最浓郁，AC和X16的果香最寡淡，其余两个样品在该香气属性上得分相似。B0123的醇香最强烈，X16和71B次之，其他两个酒样该项得分适中。发酵香气评分中得分最高的仍然是B1023，AC和71B次之。生青气味在X16和B1023样品中得分较高。就花香特征而言，2323酒样得分最高，X16和B1023次之，71B和AC得分较低。经综合评判，接种了酵母2323的樱桃酒的果香和花香最浓郁，同时具有中等强度的发酵香和醇香，以及低强度的生青气味，总体香气得分最高。接种B1023的樱桃酒具有中等强度的果香、醇香和发酵香，整体香气评价为第二名。71B和X16酒样分列第三和第四位。接种AC酵母的虽然具有中等强度的发酵香和果香，但其花香和醇香寡淡，整体香气略显不足，所以总体香气评分最低。

2.5 樱桃酒的主成分分析

主成分分析经常用于减少数据集的维数，在多变量的分析中应用较广。本研究对5种樱桃酒的基本理化指标和挥发性香气指标进行测定之后，通过SPSS软件对所有指标（29个参数）进行主成分分析。29个因素协方差矩阵的主成分（principal component，PC）1和PC2两个主成分共解释了66.439%的总方差。将因子负荷量＜0.4的变量去除后得到22个变量。对这22个相关性高的变量进行主成分分析，进一步解释樱桃酒之间的指标差异。结果如图2所示。

图2 樱桃酒主成分载荷图Fig.2 Load diagram of principalcomponent of cherry wine

涵盖了22个因素的协方差矩阵生成了两个主成分，即PC1和PC2，共解释了81.152%的总方差，分别贡献了44.475%和36.677%。由图2可以看出，71B和2323酿造的樱桃酒位于第一象限，其与异戊酸乙酯、β-苯乙醇、己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、酒精度、苯甲醛、甘油含量相关联，其中异戊酸乙酯和酒精度两个指标含量相近且明显高于其他3种樱桃酒，但两者之间也存在较大差异，如2323樱桃酒中苯甲醛、己酸乙酯、丁酸乙酯、β-苯乙醇含量明显比71B酒样高，而71B樱桃酒中的甘油含量较高。接种B0123的樱桃酒位于第二象限，与2-甲基丁酸、乙酸苯乙酯、己醇、苯甲醇、3-己烯酸乙酯，这5个指标相关联，而且这5种指标在B0123樱桃酒中的含量明显高于其他樱桃酒。接种X16的樱桃酒位于第三象限，与其他樱桃酒的组分存在明显区别，与辛酸、己酸存在一定的相关性，并且辛酸和乙酸含量明显高于其他樱桃酒。AC酿造的樱桃酒位于第四象限，与乙酸乙酯、丙醇、乙醛、己酸、乳酸乙酯、2-甲基丙酸、pH值这7个指标相关联，并且这7个指标在5种樱桃酒中的含量最高。

3 结论

采用5种商业化酿酒酵母对樱桃酒进行发酵，测定樱桃酒的基本理化指标、挥发性香气组分和感官品质，并对检测的所有组分进行主成分分析。研究结果表明，不同酿酒酵母发酵的樱桃酒五种理化指标没有显著性差异（P＞0.05），不同酵母酿造的樱桃酒挥发性成分含量差异显著（P＜0.05），由此导致感官品质出现差异。对五种酵母酿造的樱桃酒6个感官属性进行感官评价，不同酵母酿造的樱桃酒具有不同的香气特征，酵母2323发酵的樱桃酒具有最浓郁的果香和花香，总体得分最高，为7.3；其次是B1023、71B和X16；AC樱桃酒整体香气略显不足，总体评分最低，为5.7。通过主成分分析证实了5种酿酒酵母所酿造的樱桃酒之间的差异。通过对比，酵母Lalvin2323在发酵樱桃酒的感官品质上优于其他酵母。总之，接种不同的酿酒酵母会对樱桃酒的挥发性组分产生重要影响，进而影响樱桃酒的香气感官品质，此研究结果对樱桃酒的实际生产具有一定的指导意义。