Effect of Different Commercial Saccharomyces cerevisiae Strains on the Organic Acids and Aromatic Substances of Actinidia arguta Wines
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摘要: 为研究不同酿酒酵母对软枣猕猴桃果酒风味品质的影响,选用了9种市场常见的活性干酵母酿制软枣猕猴桃果酒,采用高效液相色谱法(high-performance liquid chromatography,HPLC)和顶空固相微萃取与气质联用技术(headspace gas chromatography-mass spectrometry,HS-GC-IMS)测定果酒的有机酸和挥发性香气物质,并对果酒进行感官评价。结果表明,不同酵母酿制的软枣猕猴桃果酒中有机酸含量存在明显差异,主要有机酸是柠檬酸和奎宁酸,酵母NSD有降酸作用,其发酵软枣猕猴桃果酒的有机酸总量为13.004 g/L。不同发酵条件下软枣猕猴桃酒的挥发性化合物组成相似,含量上存在差异。GC-IMS共定性出51种挥发性化合物,其中包含酯类24种、醇类11种、醛类9种、酮类4种、萜烯类2种、酸类1种;酵母NSD发酵的软枣猕猴桃酒样挥发性化合物总量最高,为75125.01 μg/L。主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)能够有效地区分不同酵母发酵的软枣猕猴桃果酒,并根据P值<0.05且VIP值>1筛选出了7种主要挥发性香气物质:己酸乙酯、乙酸异戊酯、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、乙酸异丁酯、4-甲基-1-戊醇和己酸甲酯。感官评定结果显示,酵母NSD发酵的酒样香气浓郁,酸度适中,口感醇厚,滋味最佳,感官评分最高。总体表明:酵母NSD可提高软枣猕猴桃酒的风味品质,是一种适合软枣猕猴桃果酒酿制的优良酵母。本研究为软枣猕猴桃酒的风味物质分析提供了研究思路,研究结果为软枣猕猴桃果酒后期的风味提升提供一定理论基础。Abstract: This study examined the effect of different Saccharomyces cerevisiae on the flavor and taste of Actinidia arguta wine. Nine kinds of commercial S. cerevisiae were applied to ferment A. arguta wine. High-performance liquid chromatography (HPLC) and headspace gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-IMS) were used to determine the organic acids and volatile aroma compounds of the wines, respectively, and a sensory evaluation was performed. The results indicated that the organic acid content of the A. arguta wines varied significantly among different S. cerevisiae, with citric acid and quinic acid being the main organic acids. The S. cerevisiae NSD had an acid-reducing effect, and the total organic acid content of its fermented Actinidia arguta wines was 13.004 g/L. Fifty-one volatile compounds were identified by HS-GC-IMS, comprising 24 esters, 11 alcohols, 9 aldehydes, 4 ketones, 2 terpenes, and 1 acid, with the highest total volatile compound content in the NSD sample (75125.01 μg/L). There were no significant differences in the types of volatile compounds, but there were significant differences in the contents (P<0.05). Principal component analysis (PCA) and orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) effectively differentiated the A. arguta wines fermented by different S. cerevisiae. Seven key volatile aroma substances were screened out based on the P<0.05 and VIP>1: ethyl hexanoate, isoamyl acetate, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-propanol, isobutyl acetate, 4-methyl-1-pentanol, and methyl hexanoate. The sensory evaluation revealed that the wine fermented by S. cerevisiae NSD had a strong aroma, moderate acidity, mellow taste, optimal flavor, and the highest sensory scores. Overall, the results showed that the S. cerevisiae NSD could improve the flavor quality of A. arguta wine, and it was a suitable yeast for A. arguta winemaking. This study would provide a research idea for analyzing the flavor substances in A. arguta wine, and the results offer a theoretical basis for improving the flavor of A. arguta wine in the future.
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Keywords:
- Actinidia arguta wine /
- Saccharomyces cerevisiae /
- HPLC /
- HS-GC-IMS /
- organic acids /
- volatile compounds /
- sensory evaluation
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软枣猕猴桃(Actinidia arguta (Sieb. et Zucc) Planch.ex Miq.)为猕猴桃科猕猴桃属藤本植物[1],雌雄异株,主要分布于我国东北、西北、华北等地区,在俄罗斯、日本、朝鲜、美国、新西兰等地区也有分布[2]。软枣猕猴桃果实被誉为“健康之果”,富含多种维生素、氨基酸、膳食纤维、蛋白质和矿物质等多种营养成分[3],此外还具有黄酮类、多糖类、三萜类等活性成分[4],有抗氧化、抗肿瘤、提高免疫力、美容养颜等多种功效[5−7],因此深受消费者喜爱。然而软枣猕猴桃属于呼吸跃变型果实,果皮薄,不耐贮藏,将其加工成软枣猕猴桃酒可以消耗非商品果和产销过剩的软枣猕猴桃果,缓解滞销矛盾,提高产品附加值[8]。软枣猕猴桃果酒是一种新型果酒,是以软枣猕猴桃为原料酿制成的低酒精度饮料,保留软枣猕猴桃的营养成分,具有抗氧化、抗衰老、提高机体免疫力等功效[9]。近年来,关于软枣猕猴桃酒的研究主要集中在酿造工艺优化[10−11]、酵母的筛选[12−14]、抗氧化性能[15]等方面,而关于软枣猕猴桃酒有机酸以及挥发性香气成分,尤其是不同酵母对软枣猕猴桃酒有机酸以及挥发性香气成分的影响研究鲜有报道。
气相色谱-离子迁移光谱法(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)是一种新型检测方法,具有更加方便、快捷、准确的特性,已开始应用于食品、中药、环境等多个方面,其中在酒的挥发性物质检测方面应用广泛[16−19]。宋艺君等[20]采用HS-GC-IMS结合化学计量学比较了不同酒龄软枣猕猴桃酒的挥发性风味物质,确定了不同酒龄猕猴桃酒的香气差异物质。CAO等[21]采用HS-GC-IMS对山葡萄酒的挥发性风味物质进行表征,3D指纹图谱显示了不同酒样挥发性化合物的差异,并结合多元统计分析筛选了影响不同酒样的关键挥发性香气物质。但利用该技术对软枣猕猴桃酒的挥发性香气成分的相关研究报道较少。
本研究以软枣猕猴桃为原料,选用9种不同商业酿酒酵母为发酵剂,酿造软枣猕猴桃果酒,采用高效液相色谱法和气相色谱-离子迁移光谱法对软枣猕猴桃果酒中有机酸和挥发性香气物质进行检测,结合感官评价等方法探究不同酿酒酵母对软枣猕猴桃果酒风味的影响,并结合多元统计分析手段探究了软枣猕猴桃果酒挥发性香气特性的差异,为软枣猕猴桃果酒整体品质及其香气控制和提升提供了理论参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
软枣猕猴桃‘魁绿’ 于2022年9月采自中国农业科学院特产研究所软枣猕猴桃资源圃,资源圃为山间缓坡地,暗棕森林土,采用T形架栽培,行株距3.5 m×2.0 m,雌雄株配置比例为8:1,选择无病虫害、无霉菌的果实作为试验用果;酵母CEC01、CECA、NSD、MST、BV818 安琪酵母股份有限公司;酵母D254、EC1118、DV10、CM 曼森食品专卖店;甲醇精控酶RF(食品级) 上海鼎唐国际贸易有限公司;焦亚硫酸钾(纯度97%) 法国SOFRALAB公司;甲醇 美国TEDIA试剂公司;草酸、奎宁酸、苹果酸、莽草酸、乳酸、乙酸、无水柠檬酸、琥珀酸 上海源业生物技术有限公司;4-甲基-2-戊醇 上海联硕生物科技有限公司;外标物正构酮C4~C9 山东海能科学仪器有限公司。
Allegra 64R高速冷冻离心机 美国贝克曼库特有限公司;Agilent 1200高效液相色谱仪 德国安捷伦科技有限公司;FlavourSpec®GC-IMS风味分析仪 德国GAS公司。
1.2 实验方法
1.2.1 软枣猕猴桃酒酿造
软枣猕猴桃酒酿造工艺流程(图1)及操作要点如下:
选择成熟度一致,无病虫害、无变质的优质软枣猕猴桃果实,分别破碎入罐,按0.1 g/L加入焦亚硫酸钾防止氧化,搅拌均匀后静止30 min;按0.1%~1%添加果胶酶以提高出汁率,常温酶解处理12~24 h后榨汁;用白砂糖调节软枣猕猴桃果汁的糖度至20%;按250 mg/L加入活化后的酵母,启动发酵,在(18±2)℃下发酵7 d,一次发酵结束后去除醪液底部酒泥;过滤后的发酵汁液置于15 ℃下密闭放置1个月进行二次发酵。发酵结束后的酒样进行品质检测与分析。除不同酿造酵母外,其他条件基本一致。
1.2.2 有机酸检测
采用高效液相色谱法(HPLC)测定,参照WEN等[16]的方法并加以改进。色谱条件:色谱柱:C18-XT(4.6×250 nm,5 μL);柱温:25 ℃;检验波长210 nm;流动相:pH2.3磷酸水溶液;流速:0.3 mL/min;进样量:10 μL。样品预处理:酒样用流动相稀释两倍,用0.22 μm微孔滤膜过滤,备用等待进样。标准品配制:分别称取草酸0.01030 g、奎宁酸0.0108 g、苹果酸0.0103 g、莽草酸0.0100 g、乳酸0.1 mL、冰乙酸0.1 mL、柠檬酸0.0103 g、琥珀酸0.0108 g,用流动相溶解并定容至10 mL,得到浓度分别为1.03、1.009、1.08、1.03、1.00、10.61、10.45、1.03、1.08 g/L的标准样品溶液,并进行梯度稀释,以峰面积(X)对质量浓度(Y)求回归方程和相关系数,绘制各种有机酸的标准曲线(表1)。
表 1 有机酸标准曲线Table 1. Organic acid standard curves名称 标准曲线 R2 草酸 Y=15184x+28.758 0.9994 苹果酸 Y=917.66x+19.027 0.9995 莽草酸 Y=65935x+474.72 0.9995 乳酸 Y=683.52x−60.731 0.9997 冰乙酸 Y=749.42x+3.8359 0.999 柠檬酸 Y=1487x−4.2267 0.9998 琥珀酸 Y=752.1x+1.774 0.9995 奎宁酸 Y=611.85x−0.598 0.9998 1.2.3 挥发性风味物质检测
采用气相离子迁移色谱(GC-IMS)联用法测定[16,21],分析条件和气相色谱条件见表2和表3。样品处理:取1 mL软枣猕猴桃酒样,置于20 mL顶空进样瓶中,加入10 mg/L内标(4-甲基-2-戊醇)20 μL,60 ℃、500 r/min孵育10 min后进样,每个酒样平行测定3次。
表 2 气相-离子迁移谱单元和自动顶空进样单元的分析条件Table 2. Analysis conditions for the gas-ion transport spectral unit and automatic headspace injection unit气相-离子迁移谱单元 自动顶空进样单元 分析时间 30 min 进样体积 100 μL 色谱柱类型 WAX,长30 m,内径0.53 mm,
膜厚1 μm孵育时间 10 min 柱温 60 ℃ 孵育温度 60 ℃ 载气/漂移气 N2 进样针温度 85 ℃ IMS温度 45 ℃ 孵化转速 500 r/min 表 3 气相色谱条件的梯度分布Table 3. Gradient profile of gas chromatography conditions时间(min:s) E1(漂移气) E2(载气) 数据记录 00:00,000 − 2 mL/min Rec 02:00,000 − 2 mL/min − 10:00,000 − 10 mL/min − 20:00,000 − 100 mL/min − 30:00,000 − 100 mL/min Stop 30:00,020 − − − 挥发性物质定性定量:对酒样中的挥发性化合物定性主要采用软件内置的NIST数据库和IMS数据库。挥发性物质的定量通过内标物的峰体积和样品中各组分的峰体积比值,计算各个组分的质量浓度。
1.2.4 感官评价
感官评价方法参考《葡萄酒、果酒通用分析方法》(GB/T 15038-2006),感官评价由10名经过培训的评估小组组成(包括5女5男,年龄23~53岁,平均年龄32岁)。从颜色、澄清度、香气、滋味和典型性5个方面对软枣猕猴桃酒进行感官评价,满分100分,软枣猕猴桃酒感官评分标准见表4。
表 4 软枣猕猴桃酒感官评分标准Table 4. Sensory evaluation standards of Actinidia arguta wine项目 占比(%) 感官评价 满分(分) 颜色 10 色泽,呈现淡黄色 10 澄清度 10 澄清程度 10 香气 30 协调性 10 浓郁度 5 细腻度 5 延续时长 5 多种层次香气 5 滋味 40 平衡性与协调性 10 酒体与浓郁度 10 质感与结构感 5 层次感 5 口香品质与持续性 5 余味 5 典型性 10 综合评价 10 总分 100 1.3 数据处理
采用Excel 2016对试验数据进行统计整理,采用SPSS 27.0版软件进行方差分析(ANOVA),统计学分析对试验数据进行差异性分析检查各个结果的显著性差异,所有数据均以平均值±标准差表示。P<0.05,认为两组之间差异显著。采用Simca软件进行OPLS-DA和VIP值分析;采用Origin 2021软件绘制感官评价雷达图;GC-IMS检测时用Savitzky Golay做平滑和降噪处理,迁移时间归一化是将RIP位置设置为1,即实际迁移时间除以RIP峰值出峰时间,得到约化迁移时间;使用Reporter插件进行样品间谱图差异,使用Gallery Plot插件对比指纹图谱,直观且定量地比较不同酒样之间挥发性物质的差异;使用免费在线数据分析平台OmicShare工具(https://www.omicshare.com/tools)进行热图分析。
2. 结果与分析
2.1 不同酿酒酵母对软枣猕猴桃果酒有机酸的影响
有机酸的组分及含量在一定程度上影响着软枣猕猴桃果酒的风味、pH、化学稳定性,从而影响果酒的品质[22]。由表5可知,软枣猕猴桃果汁中的有机酸主要是柠檬酸、奎宁酸和苹果酸,此外还有少量的乳酸、草酸和莽草酸,这与安娇等[23]研究结果基本一致。软枣猕猴桃果酒和果汁相比,酿制成果酒后有机酸的组成和含量都有所改变,柠檬酸、奎宁酸、苹果酸、草酸、莽草酸均表现为下降,乳酸含量上升,并且发酵后新增了琥珀酸和乙酸。这表明9种酿酒酵母在酒精发酵过程中,代谢消耗了部分柠檬酸、奎宁酸、苹果酸、草酸、莽草酸,同时产生乳酸、乙酸和琥珀酸。研究表明,在葡萄酒、梨酒的酒精发酵过程中也会产生乳酸、乙酸和琥珀酸[24−25]。
表 5 不同酵母菌种对软枣猕猴桃果酒有机酸的影响Table 5. Effects of different Saccharomyces cerevisiae on the acid of Actinidia arguta wine编号 柠檬酸g/L 琥珀酸g/L 苹果酸g/L 乙酸g/L 乳酸g/L 草酸g/L 莽草酸g/L 奎宁酸g/L 有机酸总量g/L 软枣猕猴桃果汁 11.339 − 2.478 − 0.371 0.085 0.060 7.009 21.342 CEC01 6.773±0.041cd 1.130±0.124c 1.035±0.067ab 0.526±0.130bc 0.613±0.007a 0.048±0.005a 0.047±0.003a 4.432±0.049a 14.604 NSD 6.213±0.005d 0.992±0.146c 1.094±0.086ab − 0.670±0.087a 0.043±0.003a 0.045±0.006a 3.947±0.039a 13.004 CECA 6.741±0.043cd 1.141±0.144c 1.068±0.154ab 0.462±0.058c 0.666±0.009a 0.048±0.004a 0.048±0.014a 4.231±0.073a 14.405 BV818 6.520±0.087e 2.409±0.052a 0.828±0.086b 0.623±0.087bc 0.213±0.029ab 0.044±0a 0.046±0.001a 4.204±0.404a 14.887 MST 6.971±0.120abc 0.975±0.156c 1.122±0.087ab 0.587±0.087bc 0.635±0.130a 0.049±0.006a 0.050±0.003a 4.263±0.03a 14.652 CM 7.107±0.09ab 2.258±0.168b 1.001±0.144ab 0.793±0.058ab 0.591±0.144a 0.043±0a 0.048±0.003a 4.327±0.055a 16.168 D254 6.857±0.028bc 1.191±0.111c 0.866±0.044b 0.945±0.058a − 0.041±0a 0.049±0.003a 4.269±0.058a 14.218 EC1118 6.947±0.058abc 0.678±0.094c 1.129±0.029ab 0.355±0.058c 0.581±0.202a 0.050±0.003a 0.049±0.003a 4.260±0.024a 14.049 DV10 7.182±0.074a − 1.324±0.058a 0.425±0.029c − 0.056±0.003a 0.066±0.018a 4.329±0.045a 13.378 注:表内数值为平均值±标准差,表内同列数字后不同字母表示差异达到显著水平(P<0.05),−表示未检出,表6同。 柠檬酸具有清爽的酸味,可赋予果酒宜人的酸度与风味[26],在软枣猕猴桃果酒中占比最高,占总有机酸含量的43.8%~55.24%。DV10酿制的软枣猕猴桃酒的柠檬酸含量最高为7.182 g/L,显著高于其他8个酒样(P<0.05);NSD酿制的软枣猕猴桃酒样柠檬酸含量最低为6.213 g/L。
奎宁酸是一种天然产物,主要存在于金鸡纳树、柠檬、柑橘、苦橙、柚子等水果中,具有苦涩味。奎宁酸在软枣猕猴桃果酒中占比较高,占总有机酸含量的26.76%~33.29%。奎宁酸含量在3.947~4.432 g/L之间,各酒样之间无显著差异(P>0.05)。
苹果酸酸味最强,具有刺激性爽快的酸味,稍有苦涩味,呈味时间长[26]。9个酒样中,DV10酿制的软枣猕猴桃酒中苹果酸含量最高(1.324 g/L),D254酿制的软枣猕猴桃酒含量最低(0.866 g/L)。
琥珀酸酸性较强,除了酸味外还有类似于咸苦味的特殊味道,可参与果酒中酯类物质的代谢及酒味的合成,能增强果酒的醇厚感[27]。果酒发酵过程中,琥珀酸作为三羧酸循环的中间产物,可由柠檬酸生成α-酮戊二酸,进而合成琥珀酸[26]。因此,发酵后的软枣猕猴桃酒中琥珀酸含量显著增加[26]。BV818酿制的软枣猕猴桃酒中琥珀酸含量最高(2.409 g/L),显著高于其他8个酒样(P<0.05),EC1118酿制的软枣猕猴桃酒最低(0.678 g/L)。
乳酸的主要来源是酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵(Malolactic fermentation,MLF),酒精发酵产生D-乳酸,MLF发酵形成L-乳酸[28]。乳酸酸性柔和圆润,对果酒有利,能改善酒体风味。9种软枣猕猴桃酒样中,乳酸含量在NSD酿制的软枣猕猴桃酒样中最高(0.670 g/L),BV818最低(0.213 g/L);在D254和DV10中未检测到。
乙酸是酵母菌发酵的常规代谢产物,是酒类中主要的挥发酸,具有强烈的酸味。乙酸可以与乙醇结合形成酒的特征香味物质乙酸乙酯[28]。9种软枣猕猴桃酒样中,乙酸含量在D254酿制的软枣猕猴桃酒样中最高(0.945 g/L),EC1118最低(0.355 g/L);在NSD中未检测到。
莽草酸作为生物合成代谢的中间产物,存在于大量植物和微生物中,以莽草酸为中间产物可合成分解为其他物质[29]。在软枣猕猴桃果酒中莽草酸含量较低,其中DV10酿制的软枣猕猴桃酒含量最高(0.066 g/L)。
发酵过程中,草酸形成了草酸盐沉淀,因此,软枣猕猴桃酒中草酸的含量明显下降[30]。9种软枣猕猴桃酒样中,草酸含量在DV10酿制的软枣猕猴桃酒样中最高(0.056 g/L),D254最低(0.041 g/L)。
研究表明,适量的有机酸可以赋予果酒醇厚感和清爽感,影响发酵微生物的代谢过程,促进果酒老熟与澄清,与合适的酒精协调可成就果酒的典型性;但过高的有机酸使果酒有酸涩感,影响果酒的口感和品质[31]。王聪雅[32]的研究表明,不同野生软枣猕猴桃总酸含量为17.50~21.69 g/L,均以柠檬酸含量为首。WEN等[33]研究发现,不同品种软枣猕猴桃果实有机酸总量为11.06~25.66 g/L,因酸度较高,降酸成为软枣猕猴桃酒生产中的研究热点。然而,不同酵母的代谢能力有一定差异,降解酸的能力差异显著[34]。本研究发现,9种酵母酿制的酒样有机酸总量均有不同程度的降低,其中酵母CM酿制的软枣猕猴桃酒样有机酸总量最高(16.168 g/L),NSD酒样有机酸总量最低(13.004 g/L)。
2.2 不同酿酒酵母对软枣猕猴桃果酒挥发性化合物的影响
果酒的挥发性风味物质主要来源于果实本身、酵母发酵及陈酿等过程。香气物质是评价果酒品质必不可少的指标,这些挥发性风味物质通过富集作用,共同赋予软枣猕猴桃酒浓郁、独特的风味[16]。顶空气相色谱-离子迁移谱法(HS-GC-IMS)是分离和定量食品中挥发性香气物质的常用方法。
2.2.1 软枣猕猴桃果酒GC-IMS光谱对比分析
使用VOCal软件附带的Reporter插件,可对各酒样之间的谱图差异进行对比,横坐标表示归一化处理后的离子相对迁移时间(Relative drift time/RIP,无单位),纵坐标表示气相色谱的保留时间(s),颜色代表物质的浓度,白色表示低质量浓度,红色表示高质量浓度。从图2可以看出,大多数信号峰出现的保留时间在200~800 s之间,漂移时间在1.0~1.8 s之间,这说明不同酵母酿制的软枣猕猴桃果酒的挥发性香气成分相似度较高。
为了更好地比较不同酵母对软枣猕猴桃果酒挥发性香气物质的影响,以酵母BV818为参比,其余图谱扣除酵母BV818酒样中的信号峰,得到差异谱图(图3)。蓝色区域说明该物质在此样中较酵母BV818酒样低,红色区域说明该物质在此样品中较酵母BV818酒样高。不同酵母发酵条件下,NSD、CEC01挥发性化合物物浓度较高,浓度最低的是CM、DV10;MST挥发性物质浓度与CECA较为相似。可以看出,不同软枣猕猴桃猕猴桃酒样品之间的挥发性化合物含量存在差异,这反映在位置、数量和相应的峰强度上。
2.2.2 指纹图谱分析
指纹图谱能全面、直观的分析9种软枣猕猴桃酒挥发性物质组成的差异。图4中横行为各不同挥发性化合物(数字表示未定性的挥发性化合物),纵列为对应挥发性化合物在不同酒样中的含量差异。图4中的每一行显示了一个软枣猕猴桃酒样的整个信号峰,每一列显示了同一挥发性化合物在不同酒样中的信号强度,每个酒样平行测定三次,颜色越深表示峰强度越大,含量越高。如图4所示,在9种软枣猕猴桃酒样本中,共检测出65种信号峰,已定性出51种挥发性化合物,其中包含酯类24种、醇类11种、醛类9种、酮类4种、萜烯类2种、酸类1种,未定性化合物14种。其中NSD酒样的挥发性化合物最为丰富,该酒样中异丁酸乙酯、乙酸丁酯、糠醛、E-乙酸-2-己烯-1-醇酯、乙酸甲酯、月桂烯等物质含量较高;CECA酒样中乳酸乙酯等物质含量较高;BV818酒样中乙酸己酯、3-壬烯-2-酮等物质的含量较高;CM酒样中4-甲基-2-戊醇、4-甲基-1-戊醇、戊酸丁酯、巴豆酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、辛醛、2-甲基-丙醛、萜品油烯等物质含量较高;EC1118酒样中丙酸乙酯、乙酸己酯、庚醛等物质含量较高;D254酒样中丁酸异丁酯、2-戊酮等物质含量较高;DV10酒样中乙酸甲酯、乙缩醛等物质含量较高;MST酒样中正戊醛、2-甲基丁醛等物质含量较高;CEC01酒样中戊酸乙酯、己醛等物质含量较高。
2.2.3 挥发性化合物分析
香气是果酒重要的感官特征之一。九个软枣猕猴桃酒样中检测出挥发性化合物种类相同,但含量存在显著差异。由表6可知,NSD酒样检测出的挥发性化合物含量最高为75125.01 µg/L,其次挥发性化合物总含量由高到低依次为CEC01(71387.12 µg/L)、CECA(70640.16 µg/L)、D254(68350.60 µg/L)、MST(67593.55 µg/L)、BV818(63921.37 µg/L)、EC1118(63503.01 µg/L)、CM(60249.47 µg/L)、DV10(57243.14 µg/L)。从各类挥发性化合物在各品种中的占比来看,醇类占比最大38.51%~68.34%,其次是酯类为24.81%~53.11%。BV818、CM、EC118、D254、DV10、MST和CEC01主要是醇类化合物;而NSD和CECA主要是酯类化合物。
表 6 不同酿酒酵母对软枣猕猴桃果酒的挥发性香气成分的影响Table 6. Effects of different Saccharomyces cerevisiae on the volatile compounds of Actinidia arguta wine序号 物质中文名称 物质英文名称 CAS编号 香气描述# 挥发性化合物含量(µg/L) BV818 CM EC1118 D254 DV10 MST NSD CECA CEC01 醇类 1 1-辛烯-3-醇 1-Octen-3-ol C3391864 水果香 67.91±7.42cd 86.32±1.98abcd 98.14±10.38a 93.39±10.01ab 74.60±6.32bcd 89.20±5.53abc 84.97±7.95abcd 67.49±2.59cd 63.49±6.02d 2 2-甲基-1-丙醇 2-Methyl-1-propanol C78831 微甜味 2323.40±5.07e 2792.21±24.49c 2478.97±84.89d 2403.82±49.51de 2832.68±23.81c 3012.74±15.25b 2128.05±70.11f 2963.91±24.11b 3161.95±7.42a 3 1-戊醇 1-Pentanol C71410 苹果、香蕉、酵母、
酒香香气195.40±5.28c 188.46±8.02c 208.04±14.88bc 204.13±23.61bc 260.55±14.07a 242.65±7.54ab 225.11±4.83abc 221.23±9.07abc 223.69±14.71abc 4 3-甲基-1-
丁醇-D3-Methyl-1-butanol D C123513 苦杏仁味
涩味218.05±4.24c 236.93±2.17bc 240.67±9.00b 256.09±0.64ab 255.63±3.26ab 266.64±4.97a 274.77±12.46a 263.98±6.04a 256.73±8.17ab 5 3-甲基-1-
丁醇-M3-Methyl-1-butanol M C123513 苦杏仁味
涩味7539.08±25.64c 9100.86±63.00a 8241.33±27.07b 8915.30±32.04a 8688.62±33.08ab 8913.03±45.76a 8116.28±41.59b 8573.63±31.33ab 8927.75±26.89a 6 4-甲基-1-戊醇 4-Methyl-1-pentanol C626891 红酒香 3245.08±63.84cd 5583.04±29.92a 3781.30±60.90b 3645.12±127.21bc 5295.97±234.90a 3644.68±53.09bc 2162.60±14.06e 3125.49±62.89d 3239.14±48.12cd 7 4-甲基-2-戊醇 4-Methyl-2-pentanol C108112 水果香 181.71±2.85d 222.66±6.38a 195.58±7.31c 212.90±0.85ab 213.57±1.81ab 196.87±2.32c 207.04±2.64bc 173.75±2.25d 170.32±0.95d 8 乙醇-D Ethanol D C64175 酒精味 17572.05±144.69c 18215.00±202.72b 15341.86±166.64ef 17567.80±75.31c 20298.07±93.90a 15816.76±214.18de 14886.92±144.03f 15860.72±192.43d 16063.04±193.68d 9 乙醇-M Ethanol M C64175 酒精味 682.92±10.08f 770.55±40.86h 632.98±45.53d 743.44±55.12g 957.81±22.06i 636.39±54.45e 461.32±22.47a 598.40±30.49b 630.21±35.14c 10 丙醇 Propanol C71238 辛辣味 376.91±1.21c 324.06±4.09de 288.70±9.50e 469.97±9.93a 474.50±6.23a 364.72±5.43cd 375.38±5.85c 390.65±6.18bc 430.37±5.28ab 11 正己醇 1-Hexanol C111273 − 75.22±4.77c 32.40±1.39e 66.03±0.77d 71.54±1.17cd 27.99±0.23e 69.68±1.77cd 138.40±2.67a 82.14±0.84b 82.522.27b 小计 32477.72 37552.49 31573.60 34583.50 39379.99 33253.36 29060.84 32321.39 33249.21 占比(%) 50.53 61.95 49.35 50.37 68.34 48.94 38.51 45.52 46.35 酯类 1 乙酸丁酯 Butyl acetate C123864 水果香 317.11±1.83b 212.56±8.39d 254.44±28.71cd 289.08±26.51bc 244.59±15.51cd 323.15±6.27b 520.28±9.27a 331.24±25.20b 314.60±7.40b 2 丁酸丁酯 Butyl butanoate C109217 微甜的香气、杏仁味 489.68±26.05ab 490.21±15.13ab 536.38±29.17a 508.29±28.10a 535.82±10.68a 409.13±14.39d 476.50±11.63abc 443.35±8.59bcd 423.82±17.79cd 3 戊酸丁酯 Butyl pentanoate C591684 水果(苹果、覆盆子)的香气 459.41±4.17c 564.85±9.19a 382.65±20.01de 438.95±8.67c 505.73±9.92b 353.05±6.48e 377.47±9.65de 386.48±2.84d 379.23±8.66de 4 异戊酸乙酯 Ethyl isovalerate C108645 香而飘逸带酒香的
果香205.99±3.80bcd 114.15±6.43b 199.93±8.63cd 242.73±3.96bc 45.52±3.02e 247.52±7.32cd 667.27±11.78a 283.15±6.66d 330.24±5.55cd 5 乙酸乙酯 Ethyl acetate C141786 甜果香 3871.55±16.25c 3852.82±15.12c 4177.83±13.29a 3680.11±19.39d 3683.74±14.20d 3732.73±14.28d 3971.39±36.27b 3900.25±7.98c 3730.11±22.84d 6 丁酸乙酯 Ethyl butanoate C105544 草莓味 2416.96±10.40f 869.17±14.17g 2498.36±22.02e 2732.76±28.30cd 712.22±38.43h 2696.11±26.80d 3802.34±33.89a 2782.07±37.70c 2975.37±7.61b 7 巴豆酸乙酯 Ethyl crotonate C623701 朗姆及康酿克似的辛辣气息,并有菠萝、果香和肉香香气 388.55±7.46c 807.31±8.52a 462.63±7.05b 463.05±5.93b 432.05±5.47bc 438.81±4.03bc 266.68±8.16d 425.59±9.73bc 405.86±11.26bc 8 甲酸乙酯 Ethyl formate C109944 菠萝、朗姆酒香 209.89±36.49cd 174.67±1.64d 282.48±41.68abc 208.86±27.47cd 222.62±8.32bcd 327.08±11.22a 294.77±12.95abc 304.61±13.74ab 245.69±11.24abcd 9 庚酸乙酯 Ethyl heptanoate C106309 水果香气、似康
酿克酒香249.10±14.76ab 204.74±11.49bc 192.49±4.56bc 198.62±5.78bc 134.30±7.36c 151.94±8.27c 277.66±8.94a 229.44±4.36ab 196.01±11.37bc 10 己酸乙酯 Ethyl hexanoate C123660 曲香、菠萝香 11995.40±138.68cd 3162.40±80.42e 10543.95±100.81d 12653.29±162.72c 2988.95±85.90e 13004.99±147.83c 22691.34±183.25a 16736.49±178.14b 16842.98±178.14b 11 异丁酸乙酯 Ethyl isobutyrate C97621 水果香 289.16±5.02e 312.05±17.08e 302.95±3.22e 380.81±21.31d 287.95±29.33e 397.04±6.56cd 903.83±3.90a 476.68±15.23b 437.78±5.58bc 12 乳酸乙酯 Ethyl lactate C97643 奶香 99.19±5.47cd 123.89±4.75bc 111.11±9.32bcd 110.51±5.37bcd 61.77±2.79d 89.75±0.51cd 217.88±2.92a 222.19±8.52a 158.18±1.39b 13 戊酸乙酯 Ethyl pentanoate C539822 苹果香 855.52±2.55b 713.92±21.91e 747.82±2.89d 701.81±7.34e 819.86±4.56c 813.23±10.00c 806.16±8.65c 910.39±5.17a 912.37±8.95a 14 丙酸乙酯 Ethyl propanoate C105373 苹果香 491.55±4.47e 425.90±2.11f 818.55±5.25a 370.92±8.97g 273.34±1.89h 539.13±8.59d 635.04±7.68b 583.43±3.94c 418.24±5.21f 15 E-乙酸-2-己烯-1醇酯 Hex-2-en-1-yl acetate C2497189 − 33.31±0.71cd 23.68±1.38d 29.88±1.66d 28.51±1.76d 23.43±2.66d 31.10±0.67d 115.86±0.42a 50.33±0.52b 42.72±2.74bc 16 乙酸己酯 Hexyl acetate C142927 水果香 258.03±4.33ab 253.62±4.40ab 300.88±77.30a 159.96±6.80bc 136.18±6.29c 158.56±9.27bc 148.20±6.20bc 153.86±3.40bc 206.91±4.55abc 17 乙酸异戊酯 Isoamyl acetate C123922 果香、香蕉味 1492.59±1.34e 2648.33±61.99a 1799.90±37.61c 2099.50±13.10b 1468.68±17.94e 2054.95±16.13b 772.43±67.92f 1741.37±38.85cd 1664.79±38.52d 18 乙酸异丁酯 Isobutyl acetate C110190 生梨、覆盆子香 409.27±6.17e 804.63±40.49a 483.34±7.68d 440.27±8.95de 434.11±8.09de 671.05±5.42b 112.01±6..02f 534.80±24.38c 626.86±4.09b 19 丁酸异丁酯 Isobutyl butyrate C539902 菠萝香 234.93±2.46cd 267.19±4.09c 210.97±12.02d 308.00±12.36a 287.06±4.03ab 246.53±5.95cd 291.64±14.10ab 283.07±8.94ab 295.40±6.70ab 20 丙酸异戊酯 Isopentyl propanoate C105680 杏仁、菠萝的苦甜味 331.66±2.30bc 430.91±3.80a 452.20±9.90a 338.75±8.82bc 314.17±6.67c 336.02±3.76bc 270.43±8.03d 346.52±11.67b 335.52±5.23bc 21 乙酸甲酯 Methyl acetate C79209 芳香味 187.01±5.00cd 223.37±10.72bc 252.29±17.38b 218.53±12.81bcd 303.60±6.27a 236.12±11.64b 175.14±8.14d 230.44±8.24bc 212.21±7.78bcd 22 己酸甲酯 Methyl hexanoate C106707 水果香气 789.73±4.86e 82.34±9.57g 717.90±24.23f 933.50±13.51d 71.75±11.73g 939.84±15.36d 2128.08±17.49a 1093.19±35.48c 1245.10±26.04b 23 辛酸乙酯 Octanoic acid ethyl ester C106321 水果香气,并有菠萝、苹果的香韵和白兰地酒香 84.44±1.28c 115.63±6.47ab 124.50±1.16a 131.51±1.82a 113.78±1.48ab 120.06±2.61ab 118.22±6.09ab 81.20±1.69c 95.63±2.91bc 24 2-甲基丁酸
甲酯Methyl 2-methylbutanoate C868575 苹果香 85.05±0.83e 99.30±1.09c 96.18±1.70cd 70.83±2.30f 194.43±1.75a 115.98±1.90b 42.85±0.87g 93.90±0.55d 69.20±1.55f 小计 26245.08 16977.64 25979.61 27709.12 14295.65 28433.87 40084.03 32624.04 32564.82 占比(%) 40.84 28.0 40.60 40.35 24.81 41.85 53.11 45.95 45.40 醛类 1 糠醛 Furfural C98011 焦苦及涩味 70.81±1.71c 50.92±1.54de 63.68±1.45cd 62.19±1.49cd 44.64±3.16e 58.37±1.85cde 123.56±0.98a 90.29±0.49b 70.22±1.59c 2 庚醛 Heptanal C111717 水果香 567.53±20.81bc 638.29±19.64ab 716.71±16.72a 543.53±17.75bc 483.54±14.20c 558.99±3.85bc 553.45±19.51bc 517.42±22.96c 501.07±15.81c 3 己醛 Hexanal C66251 甜香和青草香味 845.40±0.56e 1055.93±10.73cd 1022.77±49.63cd 1133.11±35.93bc 1333.65±13.63a 1224.84±5.60ab 1002.52±8.41d 1243.08±11.96ab 1288.40±20.20a 4 辛醛 Octanal C124130 甜橙味 102.80±3.99de 219.58±0.73a 172.73±4.30b 116.25±2.75cd 129.66±6.60c 84.50±0.51ef 54.93±3.09g 78.28±0.75efg 67.92±0.67fg 5 正戊醛 Pentanal C110623 刺激性气味 141.81±2.21b 68.09±0.33d 203.41±9.77a 99.31±4.48c 107.65±2.35c 195.96±6.74a 112.97±4.56c 142.47±4.61b 105.67±0.97c 6 2-甲基丙醛 2-Methyl propanal C78842 麦芽香 762.69±19.36b 1059.38±5.46a 981.82±31.27ab 907.65±31.78ab 908.79±24.76ab 890.98±15.15ab 957.97±3.69ab 938.76±15.68ab 933.20±34.02ab 7 2-甲基丁醛 2-Methylbutanal C96173 水果和巧克力的香气 412.70±13.69c 495.76±15.92b 553.19±42.53b 515.10±14.80b 548.26±16.32b 636.38±9.23a 437.41±8.17c 522.15±19.38b 501.23±6.38b 8 丁醛 Butanal C123728 柠檬香 1136.27±60.72b 1274.13±15.29a 1062.67±25.25b 1137.20±26.65b 1031.50±20.57b 1028.32±10.51b 1140.29±4.04b 1014.16±12.67b 1055.12±35.01b 9 乙缩醛 Diethyl acetal C105577 青草气味,带果香,微甜带涩 41.82±6.34d 45.88±1.79cd 75.86±9.68bc 101.23±7.14ab 133.64±9.48a 99.95±4.56ab 90.97±3.96b 103.35±14.30ab 103.47±2.23ab 小计 4081.83 4907.96 4852.84 4615.57 2529.74 4778.29 4474.04 4649.96 4522.83 占比(%) 6.35 8.10 7.58 6.72 4.39 7.03 5.93 6.55 6.31 萜烯类 1 月桂烯 Myrcene C123353 清淡的香脂香气 170.46±2.90bcd 68.50±3.91e 140.35±5.76d 144.87±7.60cd 78.38±6.60e 176.93±1.98b 247.38±3.60a 175.98±6.21bc 166.99±9.60bcd 2 萜品油烯 Terpinolene C586629 松木树脂似的气息 176.78±22.16b 243.76±6.43a 220.90±10.96a 156.11±9.21b 157.56±2.21b 89.05±0.91c 81.43±2.99c 97.66±1.02c 71.99±1.70c 小计 347.24 312.26 361.25 300.98 235.94 265.98 328.81 175.98 238.98 占比(%) 0.54 0.52 0.56 0.44 0.41 0.39 0.44 0.25 0.33 酸类 1 乙酸 Acetic acid C64197 醋香 168.39±6.78cd 164.76±6.66d 167.44±8.22cd 206.06±10.58ab 171.22±5.25cd 203.80±16.74ab 232.53±12.86a 197.47±6.49bc 208.65±2.60ab 小计 168.39 164.76 167.44 206.06 171.22 203.80 232.53 197.47 208.65 占比(%) 0.26 0.27 0.26 0.30 0.30 0.30 0.31 0.28 0.29 酮类 1 4-甲基-3-戊烯-2-酮 3-Penten-2-one,
4-methylC141797 蜂蜜味 106.52±2.13bc 72.21±2.78d 89.84±3.61c 91.11±4.22c 59.45±2.10d 97.06±2.96bc 217.02±10.55a 105.28±2.87bc 110.92±8.15b 2 3-壬烯-2-酮 (E)-3-Nonen-2-one C14309570 强烈的坚果香,明显的水果香,淡淡的桃香,西瓜和鳄梨香韵 218.19±3.00a 194.92±10.48bc 194.74±23.90bc 165.11±8.76bc 94.93±1.90d 128.21±2.12cd 177.31±7.91b 163.21±8.73bc 157.76±21.72bc 3 2-戊酮 2-Pentanone C107879 辛辣味 436.67±1.10e 198.93±5.29f 445.90±23.18de 821.52±13.15a 698.64±13.75b 618.64±6.56c 731.68±8.62b 578.87±7.01c 485.67±24.92d 4 4-甲基-2-戊酮 Methyl-2-pentanone C108101 甜香、果香、青香 187.24±2.86cd 238.92±3.77b 317.15±4.94a 172.32±2.64def 158.93±2.28f 168.45±0.80def 161.32±0.62ef 181.48±12.48cde 195.01±13.98c 小计 948.62 704.98 1047.63 1250.06 1011.95 1012.36 1287.33 1028.84 949.36 占比(%) 1.48 1.16 1.64 1.82 1.76 1.49 1.71 1.45 1.32 总和 63921.37 60249.47 63503.01 68350.60 57243.14 67593.55 75125.01 70640.16 71387.12 注:M:单体;D:二聚体;#表示香气描述参考风味数据库(https://www.femaflavor.org;http://www.flavornet.org(2023年10月7日访问))。 果酒中的醇类化合物一部分来源于果实自身的无氧代谢,另一部分来源于酵母菌株发酵过程中糖代谢或氨基酸代谢[35]。醇类化合物是鉴定出总含量最多的一类,9个酒样中醇类化合物总含量为29060.84~39379.99 µg/L。醇类挥发性化合物主要是酒精味,可赋予软枣猕猴桃酒复杂感[16]。在软枣猕猴桃酒所测的醇类物质中,除乙醇外3-甲基-1-丁醇(单体)的含量最多(7539.08~9100.86 µg/L),JIN等[36]在‘北冰红’干酒的试验中也检测到3-甲基-1-丁醇的含量最高,3-甲基-1-丁醇具有苦杏仁味和涩味。含量较多的醇类物质还包括4-甲基-1-戊醇(2162.6~5583.04 µg/L),2-甲基-1-丙醇(128.05~3161.95 µg/L)。
酯类物质是各酒样中检测出种类最丰富的挥发性化合物,可赋予软枣猕猴桃酒浓郁的花香和果香[37]。9个酒样中酯类化合物总含量在14295.65~40084.03 µg/L之间,其中己酸乙酯是最主要的酯类物质,含量为2988.95~22691.34 µg/L,其具有曲香、菠萝香,己酸乙酯含量排序为NSD>CEC01>CECA>MST>D254>BV818>EC1118>CM>DV10。另外,含量较多的酯类物质有乙酸乙酯(3683.74~4177.83 µg/L),丁酸乙酯(712.22~3802.34 µg/L),乙酸异戊酯(772.43~2648.33 µg/L),己酸甲酯(71.75~2128.08 µg/L)和乙酸异丁酯(112.01~804.63 µg/L)等,在猕猴桃酒中检测己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸异戊酯等物质含量也比较高[38]。
醛是基于GC-IMS检测测出软枣猕猴桃酒中的第三大类挥发性风味化合物,含量在2529.74~4907.96 µg/L之间,醛类物质含量占各酒样总体挥发性化合物的4.39%~7.03%。醛类物质含量较高的有丁醛(1014.16~1274.13 µg/L),己醛(845.4~1333.65 µg/L)等。己醛能够为软枣猕猴桃酒带来甜香和青草香味,丁醛可带来柠檬香[39]。
酸类、酮类与萜烯类物质总浓度较少,只占各品种样本的0.26%~0.31%、1.16%~1.82%、0.25%~0.56%。
2.2.4 多元统计分析
2.2.4.1 主成分分析(PCA)
为了更好地区分不同酿酒酵母酿制的软枣猕猴桃酒样品之间的差异,采用无监督多维统计分析方法(PCA)对样本进行区分。如图5所示,PC1和PC2分别占总方差的41.6%和19.8%,累计贡献率达61.4%,且九组样本在二维图上呈现出明显的分离趋势,没有离群样本,同一酒样本聚类良好。9个酒样根据香气特征进行了很好的区分,酵母BV818和EC1118酒样之间距离较近,酵母D254、MST、CEC01和CECA距离较近,而酵母CM、DV10和NSD距离较远,这表明不同酵母酿制的软枣猕猴桃果酒酒样之间存在明显差异。
2.2.4.2 正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)
OPLS-DA是一种能够建立物质表达量与样品类别间关系模型的有效判别分析统计方法[40]。将检测得到的同一种香气成分的单体及二聚体数据合并,以46个挥发性香气成分作为因变量,不同酵母作为自变量,通过OPLS-DA(图6),可以实现9个酵母的软枣猕猴桃果酒样品有效区分。本次分析中的自变量拟合指数R2x=0.986,因变量拟合指数R2y=0.974,模型预测指数Q2=0.965,R2和Q2超过0.5,表明该模型拟合结果可接受[41−42]。经过200次置换检验,如图6所示,模型预测指数Q2回归线与纵坐标的相交点小于0,所有置换检验R2和Q2均低于原始值,说明模型不存在过拟合,构建的OPLS-DA模型验证有效,因此认为该结果可用于研究不同酵母对软枣猕猴桃果酒香气的影响。
此外,将46种挥发性物质对软枣猕猴桃果酒香气的贡献进行VIP量化分析,以P值<0.05且VIP值>1作为判别条件筛选特殊贡献的挥发性成分,结果显示(表7),九个酒样中贡献度最大的化学物质有:己酸乙酯(4.085)、乙酸异戊酯(2.471)、3-甲基-1-丁醇(2.390)、2-甲基-1-丙醇(2.029)、乙酸异丁酯(1.753)、4-甲基-1-戊醇(1.701)和己酸甲酯(1.281)。结果说明,软枣猕猴桃酒香气组成复杂,多种化学物质贡献度大。
表 7 软枣猕猴桃果酒差异挥发性物质Table 7. Differential volatile compounds of Actinidia arguta wine序号 物质中文名称 物质英文名称 P VIP 1 己酸乙酯 Ethyl hexanoate 0.022 4.0852 2 乙酸异戊酯 Isoamyl acetate 0.002 2.4710 3 3-甲基-1-丁醇 3-Methyl-1-butanol 0.005 2.3900 4 2-甲基-1-丙醇 2-Methyl-1-propanol 0.0001 2.0290 5 乙酸异丁酯 Isobutyl acetate 0.006 1.7533 6 4-甲基-1-戊醇 4-Methyl-1-pentanol 0.016 1.7011 7 己酸甲酯 Methyl hexanoate 0.009 1.2813 2.2.4.3 关键香气化合物聚类分析
如图7所示,为了更好地了解软枣猕猴桃果酒样品间的差异性和相似性,通过初步鉴定的7种关键香气化合物为变量对不同酵母酿制的软枣猕猴桃果酒进行聚类分析。依据7种关键香气化合物可将软枣猕猴桃样品分为四类:第一类为NSD,第二类为CM,第三类为DV10,第四类为D254、MST、CEC01、CECA、BV818、EC1118;其中,第四类的BV818和EC1118可分为一类,CEC01和CECA可分为一类,D254和MST可分为一类;该结果与上述PCA和OPLS-DA分析结果相符。因此,可初步认为2-甲基-1-丙醇、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、3-甲基-1-丁醇、己酸乙酯、己酸甲酯和4-甲基-1-戊醇为软枣猕猴桃果酒关键香气物质。
2.3 感官评价
如图8所示,9种软枣猕猴桃果酒均符合优质果酒的要求,酒体澄清、透明、有光泽,呈淡黄色,具有纯正、优雅的果香和酒香,酒体协调,具有软枣猕猴桃酒的典型性。就外观(颜色和澄清度)而言,9个酒样无明显差异。香气评分方面,酵母NSD发酵的酒样明显高于其他酵母发酵酒样,香气更浓郁,整体香气评分排名第一,这与NSD酒样中检测到酯类、酮类、萜烯类物质及挥发性香气物质总量较高有关,能赋予酒样更明显的果香和花香;酵母DV10发酵的酒样香气评分最低。滋味评分方面,酵母NSD发酵的酒酸度适中,口感醇厚,滋味最佳。综合评价显示,酵母NSD酿造的软枣猕猴桃酒样整体感官品质较优。
3. 结论
为了探究不同酵母对软枣猕猴桃果酒风味的影响,本实验采用HPLC测定果酒中的有机酸含量,采用HS-GC-IMS测定果酒中的挥发性化合物,并结合感官评价对其风味品质进行分析。结果表明,不同酵母酿制的软枣猕猴桃果酒中有机酸含量存在显著差异,主要有机酸是柠檬酸和奎宁酸。其中酵母NSD有降酸作用,其发酵的软枣猕猴桃果酒的有机酸总量最低,为13.004 g/L。HS-GC-IMS定性分析共检出51种挥发性化合物,其中包含酯类24种、醇类11种、醛类9种、酮类4种、萜烯类2种、酸类1种;酵母BV818、CM、EC118、D254、DV10、MST和CEC01样品中醇类物质含量大于酯类物质;而NSD和CECA样品则结果正好相反,说明发酵酵母能明显影响软枣猕猴果酒风味。不同发酵条件下软枣猕猴桃酒的挥发性化合物组成相似,但含量存在显著差异(P<0.05),其酵母NSD发酵的软枣猕猴桃酒样挥发性化合物总量最高(75125.01 μg/L)。PCA和OPLS-DA能够有效地区分不同酵母发酵的软枣猕猴桃果酒;并根据P值<0.05且VIP值>1筛选出了7种主要挥发性香气物质:己酸乙酯、乙酸异戊酯、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、乙酸异丁酯、4-甲基-1-戊醇和己酸甲酯。经感官评定,酵母NSD发酵的酒样香气浓郁,酸度适中,口感醇厚,滋味最佳,感官评分最高。综合考虑,酵母NSD可提高软枣猕猴桃酒的风味品质。本研究为软枣猕猴桃酒的风味物质分析提供了研究思路,研究结果为软枣猕猴桃酒后期的风味提升提供一定理论基础。
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表 1 有机酸标准曲线
Table 1 Organic acid standard curves
名称 标准曲线 R2 草酸 Y=15184x+28.758 0.9994 苹果酸 Y=917.66x+19.027 0.9995 莽草酸 Y=65935x+474.72 0.9995 乳酸 Y=683.52x−60.731 0.9997 冰乙酸 Y=749.42x+3.8359 0.999 柠檬酸 Y=1487x−4.2267 0.9998 琥珀酸 Y=752.1x+1.774 0.9995 奎宁酸 Y=611.85x−0.598 0.9998 表 2 气相-离子迁移谱单元和自动顶空进样单元的分析条件
Table 2 Analysis conditions for the gas-ion transport spectral unit and automatic headspace injection unit
气相-离子迁移谱单元 自动顶空进样单元 分析时间 30 min 进样体积 100 μL 色谱柱类型 WAX,长30 m,内径0.53 mm,
膜厚1 μm孵育时间 10 min 柱温 60 ℃ 孵育温度 60 ℃ 载气/漂移气 N2 进样针温度 85 ℃ IMS温度 45 ℃ 孵化转速 500 r/min 表 3 气相色谱条件的梯度分布
Table 3 Gradient profile of gas chromatography conditions
时间(min:s) E1(漂移气) E2(载气) 数据记录 00:00,000 − 2 mL/min Rec 02:00,000 − 2 mL/min − 10:00,000 − 10 mL/min − 20:00,000 − 100 mL/min − 30:00,000 − 100 mL/min Stop 30:00,020 − − − 表 4 软枣猕猴桃酒感官评分标准
Table 4 Sensory evaluation standards of Actinidia arguta wine
项目 占比(%) 感官评价 满分(分) 颜色 10 色泽,呈现淡黄色 10 澄清度 10 澄清程度 10 香气 30 协调性 10 浓郁度 5 细腻度 5 延续时长 5 多种层次香气 5 滋味 40 平衡性与协调性 10 酒体与浓郁度 10 质感与结构感 5 层次感 5 口香品质与持续性 5 余味 5 典型性 10 综合评价 10 总分 100 表 5 不同酵母菌种对软枣猕猴桃果酒有机酸的影响
Table 5 Effects of different Saccharomyces cerevisiae on the acid of Actinidia arguta wine
编号 柠檬酸g/L 琥珀酸g/L 苹果酸g/L 乙酸g/L 乳酸g/L 草酸g/L 莽草酸g/L 奎宁酸g/L 有机酸总量g/L 软枣猕猴桃果汁 11.339 − 2.478 − 0.371 0.085 0.060 7.009 21.342 CEC01 6.773±0.041cd 1.130±0.124c 1.035±0.067ab 0.526±0.130bc 0.613±0.007a 0.048±0.005a 0.047±0.003a 4.432±0.049a 14.604 NSD 6.213±0.005d 0.992±0.146c 1.094±0.086ab − 0.670±0.087a 0.043±0.003a 0.045±0.006a 3.947±0.039a 13.004 CECA 6.741±0.043cd 1.141±0.144c 1.068±0.154ab 0.462±0.058c 0.666±0.009a 0.048±0.004a 0.048±0.014a 4.231±0.073a 14.405 BV818 6.520±0.087e 2.409±0.052a 0.828±0.086b 0.623±0.087bc 0.213±0.029ab 0.044±0a 0.046±0.001a 4.204±0.404a 14.887 MST 6.971±0.120abc 0.975±0.156c 1.122±0.087ab 0.587±0.087bc 0.635±0.130a 0.049±0.006a 0.050±0.003a 4.263±0.03a 14.652 CM 7.107±0.09ab 2.258±0.168b 1.001±0.144ab 0.793±0.058ab 0.591±0.144a 0.043±0a 0.048±0.003a 4.327±0.055a 16.168 D254 6.857±0.028bc 1.191±0.111c 0.866±0.044b 0.945±0.058a − 0.041±0a 0.049±0.003a 4.269±0.058a 14.218 EC1118 6.947±0.058abc 0.678±0.094c 1.129±0.029ab 0.355±0.058c 0.581±0.202a 0.050±0.003a 0.049±0.003a 4.260±0.024a 14.049 DV10 7.182±0.074a − 1.324±0.058a 0.425±0.029c − 0.056±0.003a 0.066±0.018a 4.329±0.045a 13.378 注:表内数值为平均值±标准差,表内同列数字后不同字母表示差异达到显著水平(P<0.05),−表示未检出,表6同。 表 6 不同酿酒酵母对软枣猕猴桃果酒的挥发性香气成分的影响
Table 6 Effects of different Saccharomyces cerevisiae on the volatile compounds of Actinidia arguta wine
序号 物质中文名称 物质英文名称 CAS编号 香气描述# 挥发性化合物含量(µg/L) BV818 CM EC1118 D254 DV10 MST NSD CECA CEC01 醇类 1 1-辛烯-3-醇 1-Octen-3-ol C3391864 水果香 67.91±7.42cd 86.32±1.98abcd 98.14±10.38a 93.39±10.01ab 74.60±6.32bcd 89.20±5.53abc 84.97±7.95abcd 67.49±2.59cd 63.49±6.02d 2 2-甲基-1-丙醇 2-Methyl-1-propanol C78831 微甜味 2323.40±5.07e 2792.21±24.49c 2478.97±84.89d 2403.82±49.51de 2832.68±23.81c 3012.74±15.25b 2128.05±70.11f 2963.91±24.11b 3161.95±7.42a 3 1-戊醇 1-Pentanol C71410 苹果、香蕉、酵母、
酒香香气195.40±5.28c 188.46±8.02c 208.04±14.88bc 204.13±23.61bc 260.55±14.07a 242.65±7.54ab 225.11±4.83abc 221.23±9.07abc 223.69±14.71abc 4 3-甲基-1-
丁醇-D3-Methyl-1-butanol D C123513 苦杏仁味
涩味218.05±4.24c 236.93±2.17bc 240.67±9.00b 256.09±0.64ab 255.63±3.26ab 266.64±4.97a 274.77±12.46a 263.98±6.04a 256.73±8.17ab 5 3-甲基-1-
丁醇-M3-Methyl-1-butanol M C123513 苦杏仁味
涩味7539.08±25.64c 9100.86±63.00a 8241.33±27.07b 8915.30±32.04a 8688.62±33.08ab 8913.03±45.76a 8116.28±41.59b 8573.63±31.33ab 8927.75±26.89a 6 4-甲基-1-戊醇 4-Methyl-1-pentanol C626891 红酒香 3245.08±63.84cd 5583.04±29.92a 3781.30±60.90b 3645.12±127.21bc 5295.97±234.90a 3644.68±53.09bc 2162.60±14.06e 3125.49±62.89d 3239.14±48.12cd 7 4-甲基-2-戊醇 4-Methyl-2-pentanol C108112 水果香 181.71±2.85d 222.66±6.38a 195.58±7.31c 212.90±0.85ab 213.57±1.81ab 196.87±2.32c 207.04±2.64bc 173.75±2.25d 170.32±0.95d 8 乙醇-D Ethanol D C64175 酒精味 17572.05±144.69c 18215.00±202.72b 15341.86±166.64ef 17567.80±75.31c 20298.07±93.90a 15816.76±214.18de 14886.92±144.03f 15860.72±192.43d 16063.04±193.68d 9 乙醇-M Ethanol M C64175 酒精味 682.92±10.08f 770.55±40.86h 632.98±45.53d 743.44±55.12g 957.81±22.06i 636.39±54.45e 461.32±22.47a 598.40±30.49b 630.21±35.14c 10 丙醇 Propanol C71238 辛辣味 376.91±1.21c 324.06±4.09de 288.70±9.50e 469.97±9.93a 474.50±6.23a 364.72±5.43cd 375.38±5.85c 390.65±6.18bc 430.37±5.28ab 11 正己醇 1-Hexanol C111273 − 75.22±4.77c 32.40±1.39e 66.03±0.77d 71.54±1.17cd 27.99±0.23e 69.68±1.77cd 138.40±2.67a 82.14±0.84b 82.522.27b 小计 32477.72 37552.49 31573.60 34583.50 39379.99 33253.36 29060.84 32321.39 33249.21 占比(%) 50.53 61.95 49.35 50.37 68.34 48.94 38.51 45.52 46.35 酯类 1 乙酸丁酯 Butyl acetate C123864 水果香 317.11±1.83b 212.56±8.39d 254.44±28.71cd 289.08±26.51bc 244.59±15.51cd 323.15±6.27b 520.28±9.27a 331.24±25.20b 314.60±7.40b 2 丁酸丁酯 Butyl butanoate C109217 微甜的香气、杏仁味 489.68±26.05ab 490.21±15.13ab 536.38±29.17a 508.29±28.10a 535.82±10.68a 409.13±14.39d 476.50±11.63abc 443.35±8.59bcd 423.82±17.79cd 3 戊酸丁酯 Butyl pentanoate C591684 水果(苹果、覆盆子)的香气 459.41±4.17c 564.85±9.19a 382.65±20.01de 438.95±8.67c 505.73±9.92b 353.05±6.48e 377.47±9.65de 386.48±2.84d 379.23±8.66de 4 异戊酸乙酯 Ethyl isovalerate C108645 香而飘逸带酒香的
果香205.99±3.80bcd 114.15±6.43b 199.93±8.63cd 242.73±3.96bc 45.52±3.02e 247.52±7.32cd 667.27±11.78a 283.15±6.66d 330.24±5.55cd 5 乙酸乙酯 Ethyl acetate C141786 甜果香 3871.55±16.25c 3852.82±15.12c 4177.83±13.29a 3680.11±19.39d 3683.74±14.20d 3732.73±14.28d 3971.39±36.27b 3900.25±7.98c 3730.11±22.84d 6 丁酸乙酯 Ethyl butanoate C105544 草莓味 2416.96±10.40f 869.17±14.17g 2498.36±22.02e 2732.76±28.30cd 712.22±38.43h 2696.11±26.80d 3802.34±33.89a 2782.07±37.70c 2975.37±7.61b 7 巴豆酸乙酯 Ethyl crotonate C623701 朗姆及康酿克似的辛辣气息,并有菠萝、果香和肉香香气 388.55±7.46c 807.31±8.52a 462.63±7.05b 463.05±5.93b 432.05±5.47bc 438.81±4.03bc 266.68±8.16d 425.59±9.73bc 405.86±11.26bc 8 甲酸乙酯 Ethyl formate C109944 菠萝、朗姆酒香 209.89±36.49cd 174.67±1.64d 282.48±41.68abc 208.86±27.47cd 222.62±8.32bcd 327.08±11.22a 294.77±12.95abc 304.61±13.74ab 245.69±11.24abcd 9 庚酸乙酯 Ethyl heptanoate C106309 水果香气、似康
酿克酒香249.10±14.76ab 204.74±11.49bc 192.49±4.56bc 198.62±5.78bc 134.30±7.36c 151.94±8.27c 277.66±8.94a 229.44±4.36ab 196.01±11.37bc 10 己酸乙酯 Ethyl hexanoate C123660 曲香、菠萝香 11995.40±138.68cd 3162.40±80.42e 10543.95±100.81d 12653.29±162.72c 2988.95±85.90e 13004.99±147.83c 22691.34±183.25a 16736.49±178.14b 16842.98±178.14b 11 异丁酸乙酯 Ethyl isobutyrate C97621 水果香 289.16±5.02e 312.05±17.08e 302.95±3.22e 380.81±21.31d 287.95±29.33e 397.04±6.56cd 903.83±3.90a 476.68±15.23b 437.78±5.58bc 12 乳酸乙酯 Ethyl lactate C97643 奶香 99.19±5.47cd 123.89±4.75bc 111.11±9.32bcd 110.51±5.37bcd 61.77±2.79d 89.75±0.51cd 217.88±2.92a 222.19±8.52a 158.18±1.39b 13 戊酸乙酯 Ethyl pentanoate C539822 苹果香 855.52±2.55b 713.92±21.91e 747.82±2.89d 701.81±7.34e 819.86±4.56c 813.23±10.00c 806.16±8.65c 910.39±5.17a 912.37±8.95a 14 丙酸乙酯 Ethyl propanoate C105373 苹果香 491.55±4.47e 425.90±2.11f 818.55±5.25a 370.92±8.97g 273.34±1.89h 539.13±8.59d 635.04±7.68b 583.43±3.94c 418.24±5.21f 15 E-乙酸-2-己烯-1醇酯 Hex-2-en-1-yl acetate C2497189 − 33.31±0.71cd 23.68±1.38d 29.88±1.66d 28.51±1.76d 23.43±2.66d 31.10±0.67d 115.86±0.42a 50.33±0.52b 42.72±2.74bc 16 乙酸己酯 Hexyl acetate C142927 水果香 258.03±4.33ab 253.62±4.40ab 300.88±77.30a 159.96±6.80bc 136.18±6.29c 158.56±9.27bc 148.20±6.20bc 153.86±3.40bc 206.91±4.55abc 17 乙酸异戊酯 Isoamyl acetate C123922 果香、香蕉味 1492.59±1.34e 2648.33±61.99a 1799.90±37.61c 2099.50±13.10b 1468.68±17.94e 2054.95±16.13b 772.43±67.92f 1741.37±38.85cd 1664.79±38.52d 18 乙酸异丁酯 Isobutyl acetate C110190 生梨、覆盆子香 409.27±6.17e 804.63±40.49a 483.34±7.68d 440.27±8.95de 434.11±8.09de 671.05±5.42b 112.01±6..02f 534.80±24.38c 626.86±4.09b 19 丁酸异丁酯 Isobutyl butyrate C539902 菠萝香 234.93±2.46cd 267.19±4.09c 210.97±12.02d 308.00±12.36a 287.06±4.03ab 246.53±5.95cd 291.64±14.10ab 283.07±8.94ab 295.40±6.70ab 20 丙酸异戊酯 Isopentyl propanoate C105680 杏仁、菠萝的苦甜味 331.66±2.30bc 430.91±3.80a 452.20±9.90a 338.75±8.82bc 314.17±6.67c 336.02±3.76bc 270.43±8.03d 346.52±11.67b 335.52±5.23bc 21 乙酸甲酯 Methyl acetate C79209 芳香味 187.01±5.00cd 223.37±10.72bc 252.29±17.38b 218.53±12.81bcd 303.60±6.27a 236.12±11.64b 175.14±8.14d 230.44±8.24bc 212.21±7.78bcd 22 己酸甲酯 Methyl hexanoate C106707 水果香气 789.73±4.86e 82.34±9.57g 717.90±24.23f 933.50±13.51d 71.75±11.73g 939.84±15.36d 2128.08±17.49a 1093.19±35.48c 1245.10±26.04b 23 辛酸乙酯 Octanoic acid ethyl ester C106321 水果香气,并有菠萝、苹果的香韵和白兰地酒香 84.44±1.28c 115.63±6.47ab 124.50±1.16a 131.51±1.82a 113.78±1.48ab 120.06±2.61ab 118.22±6.09ab 81.20±1.69c 95.63±2.91bc 24 2-甲基丁酸
甲酯Methyl 2-methylbutanoate C868575 苹果香 85.05±0.83e 99.30±1.09c 96.18±1.70cd 70.83±2.30f 194.43±1.75a 115.98±1.90b 42.85±0.87g 93.90±0.55d 69.20±1.55f 小计 26245.08 16977.64 25979.61 27709.12 14295.65 28433.87 40084.03 32624.04 32564.82 占比(%) 40.84 28.0 40.60 40.35 24.81 41.85 53.11 45.95 45.40 醛类 1 糠醛 Furfural C98011 焦苦及涩味 70.81±1.71c 50.92±1.54de 63.68±1.45cd 62.19±1.49cd 44.64±3.16e 58.37±1.85cde 123.56±0.98a 90.29±0.49b 70.22±1.59c 2 庚醛 Heptanal C111717 水果香 567.53±20.81bc 638.29±19.64ab 716.71±16.72a 543.53±17.75bc 483.54±14.20c 558.99±3.85bc 553.45±19.51bc 517.42±22.96c 501.07±15.81c 3 己醛 Hexanal C66251 甜香和青草香味 845.40±0.56e 1055.93±10.73cd 1022.77±49.63cd 1133.11±35.93bc 1333.65±13.63a 1224.84±5.60ab 1002.52±8.41d 1243.08±11.96ab 1288.40±20.20a 4 辛醛 Octanal C124130 甜橙味 102.80±3.99de 219.58±0.73a 172.73±4.30b 116.25±2.75cd 129.66±6.60c 84.50±0.51ef 54.93±3.09g 78.28±0.75efg 67.92±0.67fg 5 正戊醛 Pentanal C110623 刺激性气味 141.81±2.21b 68.09±0.33d 203.41±9.77a 99.31±4.48c 107.65±2.35c 195.96±6.74a 112.97±4.56c 142.47±4.61b 105.67±0.97c 6 2-甲基丙醛 2-Methyl propanal C78842 麦芽香 762.69±19.36b 1059.38±5.46a 981.82±31.27ab 907.65±31.78ab 908.79±24.76ab 890.98±15.15ab 957.97±3.69ab 938.76±15.68ab 933.20±34.02ab 7 2-甲基丁醛 2-Methylbutanal C96173 水果和巧克力的香气 412.70±13.69c 495.76±15.92b 553.19±42.53b 515.10±14.80b 548.26±16.32b 636.38±9.23a 437.41±8.17c 522.15±19.38b 501.23±6.38b 8 丁醛 Butanal C123728 柠檬香 1136.27±60.72b 1274.13±15.29a 1062.67±25.25b 1137.20±26.65b 1031.50±20.57b 1028.32±10.51b 1140.29±4.04b 1014.16±12.67b 1055.12±35.01b 9 乙缩醛 Diethyl acetal C105577 青草气味,带果香,微甜带涩 41.82±6.34d 45.88±1.79cd 75.86±9.68bc 101.23±7.14ab 133.64±9.48a 99.95±4.56ab 90.97±3.96b 103.35±14.30ab 103.47±2.23ab 小计 4081.83 4907.96 4852.84 4615.57 2529.74 4778.29 4474.04 4649.96 4522.83 占比(%) 6.35 8.10 7.58 6.72 4.39 7.03 5.93 6.55 6.31 萜烯类 1 月桂烯 Myrcene C123353 清淡的香脂香气 170.46±2.90bcd 68.50±3.91e 140.35±5.76d 144.87±7.60cd 78.38±6.60e 176.93±1.98b 247.38±3.60a 175.98±6.21bc 166.99±9.60bcd 2 萜品油烯 Terpinolene C586629 松木树脂似的气息 176.78±22.16b 243.76±6.43a 220.90±10.96a 156.11±9.21b 157.56±2.21b 89.05±0.91c 81.43±2.99c 97.66±1.02c 71.99±1.70c 小计 347.24 312.26 361.25 300.98 235.94 265.98 328.81 175.98 238.98 占比(%) 0.54 0.52 0.56 0.44 0.41 0.39 0.44 0.25 0.33 酸类 1 乙酸 Acetic acid C64197 醋香 168.39±6.78cd 164.76±6.66d 167.44±8.22cd 206.06±10.58ab 171.22±5.25cd 203.80±16.74ab 232.53±12.86a 197.47±6.49bc 208.65±2.60ab 小计 168.39 164.76 167.44 206.06 171.22 203.80 232.53 197.47 208.65 占比(%) 0.26 0.27 0.26 0.30 0.30 0.30 0.31 0.28 0.29 酮类 1 4-甲基-3-戊烯-2-酮 3-Penten-2-one,
4-methylC141797 蜂蜜味 106.52±2.13bc 72.21±2.78d 89.84±3.61c 91.11±4.22c 59.45±2.10d 97.06±2.96bc 217.02±10.55a 105.28±2.87bc 110.92±8.15b 2 3-壬烯-2-酮 (E)-3-Nonen-2-one C14309570 强烈的坚果香,明显的水果香,淡淡的桃香,西瓜和鳄梨香韵 218.19±3.00a 194.92±10.48bc 194.74±23.90bc 165.11±8.76bc 94.93±1.90d 128.21±2.12cd 177.31±7.91b 163.21±8.73bc 157.76±21.72bc 3 2-戊酮 2-Pentanone C107879 辛辣味 436.67±1.10e 198.93±5.29f 445.90±23.18de 821.52±13.15a 698.64±13.75b 618.64±6.56c 731.68±8.62b 578.87±7.01c 485.67±24.92d 4 4-甲基-2-戊酮 Methyl-2-pentanone C108101 甜香、果香、青香 187.24±2.86cd 238.92±3.77b 317.15±4.94a 172.32±2.64def 158.93±2.28f 168.45±0.80def 161.32±0.62ef 181.48±12.48cde 195.01±13.98c 小计 948.62 704.98 1047.63 1250.06 1011.95 1012.36 1287.33 1028.84 949.36 占比(%) 1.48 1.16 1.64 1.82 1.76 1.49 1.71 1.45 1.32 总和 63921.37 60249.47 63503.01 68350.60 57243.14 67593.55 75125.01 70640.16 71387.12 注:M:单体;D:二聚体;#表示香气描述参考风味数据库(https://www.femaflavor.org;http://www.flavornet.org(2023年10月7日访问))。 表 7 软枣猕猴桃果酒差异挥发性物质
Table 7 Differential volatile compounds of Actinidia arguta wine
序号 物质中文名称 物质英文名称 P VIP 1 己酸乙酯 Ethyl hexanoate 0.022 4.0852 2 乙酸异戊酯 Isoamyl acetate 0.002 2.4710 3 3-甲基-1-丁醇 3-Methyl-1-butanol 0.005 2.3900 4 2-甲基-1-丙醇 2-Methyl-1-propanol 0.0001 2.0290 5 乙酸异丁酯 Isobutyl acetate 0.006 1.7533 6 4-甲基-1-戊醇 4-Methyl-1-pentanol 0.016 1.7011 7 己酸甲酯 Methyl hexanoate 0.009 1.2813 -
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