五種蘋果品種對蘋果發酵酒香氣組成及感官質量的影響

張翔，孫玉霞，張將，魏雯可，丁燕，湯曉宏，韓曉梅，林雪青，趙新節*

1(山東省葡萄研究院，山東 濟南，250100)2(齊魯工業大學(山東省科學院) 生物工程學院，山東 濟南，250353)

我國是蘋果生產大國，栽培面積及產量均居世界首位[1]，但是目前我國的蘋果消費模式仍以鮮食為主，面臨生產過剩，利潤率低等問題，亟需拓展蘋果深加工的渠道[2]。蘋果酒是蘋果深加工的一類重要產品，也是世界上僅次于葡萄酒的第二大果酒[3]。蘋果酒在國外的蘋果深加工中占很大的比重，而我國蘋果酒的生產仍處于起步階段，無論是產品品質、生產規模及加工工藝等都與國外先進的蘋果酒產業存在一定的差距[3]。蘋果酒的風味和質量很大程度上取決于蘋果原料的種類和品質，我國目前用于釀酒的蘋果品種多為普通鮮食品種，缺乏專門用于釀酒的蘋果品種[4-5]，生產出的蘋果酒與國外同類型的產品相比，常存在香氣不足、風味平衡性差等問題。

香氣是蘋果酒品質的一個重要指標，也是蘋果酒典型風味的重要內容[6]。蘋果酒的香氣主要由酯類、醇類、脂肪酸類、醛酮類及萜烯類等組成[7]，近年來對蘋果酒香氣的研究，多側重于通過優化蘋果酒發酵菌株、發酵工藝等來實現蘋果酒的增香[7-9]，而考察蘋果品種對蘋果酒香氣差異性的研究較少。因此，開展對現有蘋果品種釀酒特性的分析、評價是蘋果酒加工領域亟待解決的重要問題。

本實驗以市場上常見的5種不同品種蘋果為原料，從蘋果果汁及其發酵酒的理化性質、蘋果酒的香氣成分、感官質量等綜合考察蘋果品種間釀酒的差異性，以期為蘋果酒釀酒品種的選用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5個品種蘋果，青香蕉、紅香蕉、大國光、小國光、紅富士為2020年采摘自煙臺產區，2020年12月購于濟南當地農產品批發市場，選取健康無傷的蘋果用于后期實驗。

果膠酶(EX-V)，法國Lallemand公司；活性干酵母(FX10)，法國Laffort公司；4-甲基-2-戊醇(色譜純，98%)，美國Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

破碎機，山東九陽股份有限公司；JA2003N電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司；BX-1手持折光計，德國SCHMIDT+HAENSCH 公司；TU5200酒精計，江蘇金怡儀器科技有限公司；PHS-25 pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；GC-7890B/MS-5977A氣相色譜-質譜聯用儀、固相微萃取裝置、DB-WAX毛細管柱(60 m×2.5 mm，0.25 μm)，美國Agilent公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 蘋果酒釀造的工藝流程

蘋果酒釀造工藝流程如下：

蘋果去核切塊→粉碎榨汁→過濾取汁→成分調整→接菌發酵→澄清分離→蘋果酒

選取健康無傷的蘋果清洗后，去核切塊，破碎榨汁，添加偏重亞硫酸鉀，使SO2質量濃度達到40 mg/L；向蘋果汁中加入果膠酶0.03 g/L，常溫下處理5 h；蘋果汁經過濾后，添加白砂糖，將蘋果汁糖度統一調整至20° Brix；隨后接入活化的釀酒酵母，18 ℃恒溫發酵；2周左右酒精發酵結束后，酒樣經澄清處理，低溫保存待測。每個處理3個重復。

1.3.2 理化指標測定

蘋果出汁率測定如公式(1)所示：

(1)

可溶性固形物測定：通過BX-1手持折光計測定；乙醇、總酸(以蘋果酸計)、還原糖等指標測定，參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.3.3 揮發性香氣物質分析

揮發性化合物的萃取與GC-MS分析條件參照原苗苗等[10]方法，具體操作如下：取8 mL蘋果酒樣品，加入2.00 g NaCl和20 μL 2.00 g/L的4-甲基-2-戊醇(內標)以及轉子于15 mL頂空瓶中，置于45 ℃的可加熱磁力攪拌器上，預熱10 min，然后萃取50 min，進樣；色譜柱升溫程序為：40 ℃條件下保持2 min，然后以6 ℃/min的速率升至230 ℃，保持15 min，載氣為氦氣，平均線速率為25 cm/s，采用不分流進樣模式；質譜電子能量為70 eV，掃描范圍為30～400 u，在3.9 次/s掃描速率下獲得。

定性分析：將MS圖運用計算機譜庫(NIST14)進行初步檢索和分析，再結合相關文獻資料對人工譜圖進行解析，確定揮發性物質的各個化學成分。

定量分析：采用內標法半定量分析，計算樣品中各香氣組分的含量。

1.3.4 感官品評

將蘋果酒酒樣放于通風良好的房間，由7位受到專業培訓的品評小組成員分別對蘋果酒酒樣進行感官品評。經小組討論后，對蘋果酒酒樣特點(香氣、口感)進行描述，包括生青味、果香、發酵香、奶香、杏仁味、酸、甜、苦、香氣愉悅度、口感愉悅度。按照1～10的等級對某種特征的強烈程度進行打分，然后進行統計分析。

1.4 數據處理與統計分析

采用SPSS 21.0軟件進行數據分析，多組間比較采用One-Way ANOVA法，作圖采用Origin 8.0軟件。

2 結果與分析

2.1 蘋果汁和蘋果發酵酒的理化指標分析

在供試的5個蘋果品種中，蘋果汁發酵前后均表現出了品種差異性，如表1所示。蘋果汁的pH為3.47～4.23，其中小國光果汁pH最低為3.47，紅香蕉果汁pH最高為4.23；發酵后的蘋果酒pH為3.43～3.67，其中大國光蘋果酒的pH相對較高；蘋果汁的含糖量除紅香蕉外，其余品種均在10°Brix以上，小國光的含糖量最高，達到13.2°Brix；蘋果酒中的還原糖為1.60～2.11 g/L，說明酒精發酵完成；蘋果酒的酒精度為9.1%vol～10.9%vol；蘋果酒的總酸質量濃度為3.03～4.13 g/L，其中紅富士蘋果酒的總酸含量最低。這些指標都在正常值的范圍之內，品種之間的差異會對風味產生一定的影響，但基本上不影響發酵酒的理化特征。

表1 不同品種蘋果汁與蘋果酒理化指標Table 1 Physicochemical properties of apple juices and ciders from different varieties

出汁率決定著原料的產酒率。供試蘋果的出汁率均在50%以上，但具有明顯的品種差異。其中，青香蕉和紅香蕉的出汁率較低，分別為51.52%和54.43%，出汁率最高的品種是小國光，達70.26%，其次為大國光和紅富士。

2.2 蘋果發酵酒的香氣成分分析

香氣是評價蘋果酒品質優劣的重要因素之一，蘋果酒的香氣主要由酒體中的揮發性化合物組成，其種類和含量主要受蘋果品種、酵母菌種，以及釀造工藝等影響[11]。在供試的5個蘋果酒中，共檢測到34種揮發性化合物，包括18種酯類、9種醇類、2種酸類、3種羰基化合物和2種萜烯類化合物(表2)。其中，酯類、醇類是蘋果酒香氣成分中種類和含量較多的物質[12]，就含量而言，這兩類物質總和占蘋果酒香氣成分比例的90.54%～94.82%，構成了蘋果酒的主要香氣組成。其次是少量的酸類、帖烯類和羰基化合物類物質。

表2 不同品種蘋果酒中香氣化合物的質量濃度 單位：mg/LTable 2 Contents of aroma components in different varieties of apple ciders

大多數酯類物質具有花香、果香，往往為蘋果酒帶來令人愉悅的香味[13-14]。在供試的5組發酵酒中共檢測到酯類物質18種，其中大國光、紅富士蘋果酒酯類物質占其總香氣成分的比例最高，分別為57.74%和59.62%，這與程曉燕等[6]在‘靜寧富士’的研究結果相似。紅富士蘋果酒的辛酸乙酯和月桂酸乙酯的含量要顯著高于其他各組；紅香蕉、青香蕉蘋果酒的丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯的含量較高；小國光、大國光蘋果酒具有較高含量的乙酸異戊酯和乙酸苯乙酯。檢測到的酯類物質中共有9種香氣化合物含量超過閾值，分別為異丁酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、異戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯和乙酸異戊酯。

醇類也是蘋果酒中較為豐富的一類揮發性物質，多來源于糖和氨基酸的分解代謝[13]。本實驗中共檢測到9種醇類物質，其中紅香蕉、青香蕉蘋果酒中醇類物質占其總香氣成分的比例最高，分別達到48.53%和54.27%，而大國光和紅富士蘋果酒中醇類物質所占比例相對較少，僅為32.96%和35.20%。由于醇類物質的嗅覺閾值相對較高，故供試蘋果酒中各醇類物質均沒有超過閾值的組分。

低濃度的酸類物質可以賦予酒體清冽，令人愉悅的香味，對酒體香味有著不可替代的作用[12]。供試蘋果酒中，酸類物質相對較少，僅占總揮發性香氣成分的4.25%～8.65%，其中大國光、紅香蕉和小國光蘋果酒的酸類物質含量相對較高，分別為3.55、3.26、3.45 mg/L，而紅富士和青香蕉蘋果酒酸類物質含量相對較低。各組酒樣中的酸類物質主要是辛酸，濃度均大于閾值，在大國光蘋果酒中辛酸含量最高，達到3.35 mg/L。

一般來說，香氣活性值(odor activity value,OAV)>1的化合物對酒體的香氣具有實質性的貢獻。因此，我們將表2中OAV>1的香氣化合物進一步整理，并根據查閱到的各物質的閾值計算出OAV值，如表3所示。各蘋果酒中OAV>1的香氣化合物共計13種，包括9種酯類、1種酸類、1種羰基化合物和2種萜烯類化合物。萜烯類物質雖然只以微量存在于蘋果酒中，但由于β-大馬酮、β-紫羅蘭酮等萜烯類化合物本身域值低，得出的OAV值相對較高，對蘋果酒的花香和果香的提高仍起到了重要的作用[11]。由于蘋果酒香氣成分較為復雜，為更直觀的反映蘋果酒香氣成分的品種差異性，對表3中的相關數據進行主成分分析(principal component analysis,PCA)。如圖1所示，不同蘋果酒在圖中可以有效得以區分，說明5種不同品種蘋果酒的風味特征存在明顯的差異性。首先，紅香蕉、青香蕉蘋果酒分布在PC1、PC2的負半軸，在這一象限中分布的特征香氣成分主要包括丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯，這為酒體帶來了香蕉、梨等果香氣味；第二，小國光、大國光蘋果酒分布在PC1、PC2的正半軸，在這一象限分布的特征香氣成分主要包括乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、β-大馬酮和β-紫羅蘭酮，這為酒體帶來了玫瑰、甜果、蜂蜜等花香和果香氣味；第三，紅富士蘋果酒分布在PC1的正半軸、PC2的負半軸，在這一象限分布的特征香氣成分主要包括己酸乙酯、辛酸乙酯和異戊酸乙酯等脂肪酸乙酯，這為酒體帶來了豐富的果香味。

表3 不同品種蘋果酒中香氣化合物的OAV值及特征描述(OAV>1)Table 3 OAV values and descriptions of aroma components in different varieties of apple ciders (OAV>1)

XGG-小國光；DGG-大國光；HFS-紅富士；HXJ-紅香蕉；QXJ-青香蕉；1-異丁酸乙酯；2-丁酸乙酯；3-2-甲基丁酸乙酯；4-異戊酸乙酯；5-己酸乙酯；6-辛酸乙酯；7-癸酸乙酯；8-乙酸苯乙酯；9-乙酸異戊酯；10-辛酸；11-壬醛；12-β-大馬酮；13-β-紫羅蘭酮圖1 不同品種蘋果酒香氣化合物OAV值(OAV>1)主成分分析Fig.1 Principal component analysis of aroma components OAV values (OAV>1) in different varieties of apple ciders

2.3 蘋果發酵酒的感官評價

蘋果酒的感官品評是衡量蘋果酒質量的一個重要手段。通過感官品評小組品評，對不同品種蘋果酒的生青味、果香、發酵香、奶香、杏仁味等香氣和酸、甜、苦味的強度進行了表述，同時從香氣愉悅度和口感愉悅度對蘋果酒進行了風味概念性綜合評價，結果如表4所示。各個品種的生青氣味沒有明顯差異；大國光、小國光和紅富士蘋果酒表現出較強的果香，其次是紅香蕉，青香蕉果香最弱；紅富士和紅香蕉蘋果酒的發酵香較強，其次是小國光、大國光和青香蕉；青香蕉的奶香最弱，其他品種之間差異不大；紅香蕉的杏仁味顯著強于其他品種；紅香蕉和青香蕉的酸味較強，紅富士的酸味最弱；紅富士的甜味最強，青香蕉和大國光較弱；紅香蕉苦味較強，其他品種之間沒有顯著性差異。紅富士和紅香蕉表現出了較好的香氣愉悅度，其次是大國光和小國光，青香蕉的香氣愉悅度最差，這與蘋果酒香氣成分和比例有一定的關系；紅富士表現出了較好的口感愉悅度，也許與其較強的甜感有關；紅香蕉雖有較好的香氣愉悅度，但是口感愉悅度并不高，也許與其較強的苦味和酸味有關。

表4 不同品種蘋果酒感官品評Table 4 Sensory evaluation of different varieties of apple ciders

3 結論

本研究選取紅香蕉、青香蕉、大國光、小國光和紅富士5個蘋果品種，分別從蘋果及其發酵酒的理化指標、香氣化合物組成及感官質量等方面，初步考察了蘋果品種對其釀酒特性的影響。研究發現，青香蕉和紅香蕉的出汁率較低，分別為51.52%和54.43%，出汁率最高的品種是小國光，達70.26%，其次為大國光和紅富士。無論香氣組成還是感官感覺特征，不同蘋果酒均表現出了明顯的品種特異性。通過對OAV>1的香氣化合物的主成分分析，可以很好地區分5種蘋果酒的風味特征。其中，紅香蕉、青香蕉蘋果酒的特征香氣為丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯等；小國光、大國光蘋果酒的特征香氣為乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、β-大馬酮和β-紫羅蘭酮等；紅富士蘋果酒的特征香氣為己酸乙酯、辛酸乙酯和異戊酸乙酯等脂肪酸乙酯。從蘋果酒的感官感覺特征來看，大國光、小國光和紅富士表現出較強的果香味；紅富士和紅香蕉的發酵香較強；紅香蕉和青香蕉的酸味較強；紅香蕉苦味較強。紅富士蘋果酒表現出了較好的香氣愉悅度和口感愉悅度，這可能與其豐富的酯類物質帶來的果香及較強的甜感有關；而紅香蕉雖有較好的香氣愉悅度，但是口感愉悅度不高，可能與其苦味和酸味有關。由此可見，在供試的5個品種蘋果中，紅富士發酵酒在香氣和口感上的優良表現，體現了較好的釀酒特性，而另外幾種蘋果發酵酒在感官上也表現出了明顯的品種特異性，具有潛在的應用價值。在以后的研究中，我們可以利用蘋果品種間的釀造差異性進行多品種間的混釀，并結合發酵菌株、工藝等的優化，進一步提升蘋果酒風味的復雜性和獨特性，滿足市場和消費者的不同需求。