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不同发酵方式对柿子酒中挥发性香气成分的影响研究
发布日期:2023-12-05
        天津地区柿子产量较大,开发柿子酒可以避免柿子浪费,不同的发酵工艺对柿子酒香气成分的形成有很大影响。本试验采用电子鼻、气相-质谱及感官评价3种技术手段对不同发酵方式柿子酒的香气成分进行研究,对比3种不同发酵方式对柿子酒香气成分的影响,并通过主成分分析,确定不同发酵方式柿子酒的主要香气物质,对比香气物质差异。
        材料与方法
        材料与试剂
        柿子,购于农贸批发市场;酒样,实验室不同发酵工艺的柿子酒
        仪器与设备
        HeraclesII快速气相电子鼻-气味分析仪,气相色谱-质谱联用仪
        试验方法
        Heracles Ⅱ快速气相电子鼻-气味分析仪的程序设置及方法
        常规参数
        柱温箱温度40℃,进样口温度200℃,进样口压力25.0kPa,进样口流量10.0mL/min,阀温度250℃,捕集阱温度40℃,检测器温度250℃,分流10.0mL/min,柱压80.0kPa。
        试验参数
        初始条件:初始炉温为50℃,以3℃/s的速度升温至250℃,数据采集时间为110s,数据采集周期为0.01s。
        进样前处理方法及进样方式
        将装有5mL待测酒样的顶空瓶置于恒温水浴锅中,40℃下平衡10min,在顶空瓶中抽取500μL气体,手动进样。每个样品进行5次平行试验。
        柿子酒感官评价
        参照GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》和GB/T10220—2012《感官分析方法学总论》制定柿子果酒感官评分标准,见表1。
                                                                                                          表 1 柿子果酒感官评分标准
                                                                   
       
        结果与分析
        不同发酵方式柿子酒挥发性香气成分分析
        电子鼻对不同发酵方式柿子酒进行主成分分析
        由图1可知,第一主成分对数据信息贡献率为99.751%,第二主成分贡献率为0.149%,两个主成分的总贡献率为99.900%,表明此图谱能够较好地反应所测样品中气味数据的完整性。识别指数为92,在80~100之间,表示该数据区分分析结果为有效结果,识别指数值越大,区分效果越佳。
                                                                   
                                                                                                                   图1 不同发酵方式柿子酒的主成分分析
                                                                                               注:1为清汁发酵;2为皮渣发酵;3为果酱发酵,下同
        由图2可知,3种原料的样本之间有差异,其中果浆发酵与清汁发酵、皮渣发酵的柿子酒相对气味距离均较远,差异较大;清汁发酵、皮渣发酵的柿子酒气味距离相对较近,差异较小。在对柿果加工过程中,柿果中部分成分会被挤压过滤出去,导致果浆发酵与清汁发酵、皮渣发酵相比,气味差距稍大。
                                                                         
                                                                                                     图2 不同发酵方式柿子酒的主成分分析三维图
        电子鼻对不同发酵方式柿子酒进行判别因子分析
        由图3可知,第一区分指数达到89.44%,第二区分指数达到10.56%,二者累计区分指数合计达到100%,说明判别因子分析能够更好地显示3种发酵方式柿子酒间的差异。从图3还可以看出,皮渣发酵和清汁发酵的香气成分差异较小,果浆发酵与皮渣发酵和清汁发酵样品间的香气成分差异较大。
                                                       
                                                                                                                      图3 不同发酵方式的柿子酒的判别因子分析
        电子鼻对不同发酵方式柿子酒挥发性香气成分的定性分析
        由表2可知,3种发酵方式柿子酒的香气成分中大部分化合物都有存在,其中,醇类、酯类等分子量较小的挥发性物质占绝大多数。皮渣发酵、清汁发酵、果浆发酵柿子酒的香气成分中醇类和酯类分别约占50%、52%和46%。3种方式发酵柿子酒香气成分中都含有3-戊醇(果香味)、乙酸丙酯(梨和草莓样果香)、辛醇(强烈的柑橘香气)、己酸丁酯(特有的菠萝香气),使柿子酒增添了独特风味。皮渣发酵中含有β-紫罗酮(紫罗兰、甜果香),清汁发酵中含有正壬基苯和磷酸三丁酯,果浆发酵中含有丙二醇甲醚,表示不同发酵方式柿子酒的香气成分存在差异。
                                                                                                         表2 不同发酵方式柿子酒中可能的风味信息
                                                               
                                                               

        气相-质谱联用分析不同发酵方式柿子酒的香气成分
        由表3可知,异戊醇(苹果白兰地香气、辛辣味)、正己醇(草本植物、青草味)、丁二酸二乙酯(愉快气味)、乙酸异丁酯(柔和水果酯香味)等是柿子酒香气成分中相对峰面积最高的物质,为柿子酒香气成分中的主要成分。
                                                                                                                    表3 不同发酵方式的柿子酒样香气成分的GC-MS分析结果
                                                                          
                                
        由图4可知,3种发酵方式柿子酒的香气成分大部分为醇类、酯类、醛类,醇类是柿子酒香气的主要成分。皮渣发酵、清汁发酵、果浆发酵总醇类相对峰面积分别为39.62%、33.47%、45.32%,其中异戊醇相对峰面积最高,分别为32.03%、32.03%、29.32%。皮渣发酵、清汁发酵、果浆发酵总酯类相对峰面积分别为2.79%、21.65%、3.53%,其中丁二酸二乙酯相对峰面积最高,分别为1.18%、0.04%、1.39%。皮渣发酵、清汁发酵、果浆发酵总醛类相对峰面积分别为12.56%、0.00%、7.97%,其中缩醛相对峰面积最高,分别为12.43%、0.00%、7.85%。酸类、烷类、酚类和其他类物质含量较低,对酒的香气起重要的修饰作用。清汁发酵柿子酒香气成分中酯类数量最多,为27种,果浆发酵次之。清汁发酵的柿子酒香气更浓郁,具有典型性。
                                                                   
                                                                                                                                图4 柿子酒中香气物质分类
        不同发酵方式柿子酒的感官分析
        由图5可知,根据柿子果酒感官评分标准,对3种发酵方式柿子酒进行感官评价。研究发现,清汁发酵柿子酒香气得分与皮渣发酵比较接近,在柿子压榨过程中香气成分有所损失,与电子鼻检测结果相同。清汁发酵柿子酒综合感官评分大于果浆发酵和皮渣发酵柿子酒,与气相-质谱检测到清汁发酵柿子酒香气成分较多的结果相同。

                                                                   
                                                                                                  图5 不同发酵方式的柿子酒感官评价雷达图
        主成分分析
        用SPSS软件对表3中的数据进行主成分分析,得到两个主成分,如表4所示。其中第一主成分贡献率为59.027%、第二主成分贡献率为40.973%。
                                                                                                                      表4 主成分分析中解释的总方差
                                                             
        由表5表明,因子载荷量>0.950的物质共有89种,在第一主成分中有48种,其中有35种在清汁发酵的样品中检测出,有25种在皮渣发酵的样品中检测出,有23种在果浆发酵的样品中检测出。第二主成分中有30种,其中有26种在皮渣发酵的样品中检测出,有6种在清汁发酵的样品中检测出,有6种在果浆发酵的样品中检测出。
                                                                                                                               表5 成分矩阵
                                                                 0-1
        主成分分析可知,主成分为两类香气,一类香气在皮渣发酵酒和果浆发酵酒中基本一致,主要为缩醛、丁二酸二乙酯、3-羟基-2-丁酮,相比于果浆发酵,皮渣发酵酒的缩醛成分更高;清汁发酵酒的主要香气成分为乙酸异戊酯、2-糠酸乙酯、乳酸乙酯。二类香气在皮渣发酵酒中种类最多、含量最高,主要为2-甲基丁醇,清汁发酵和果浆发酵酒的香气成分种类相同,主要成分为S-(-)-2-甲基-1-丁醇,但其在果浆发酵酒中含量远高于清汁发酵。
       一类香气在皮渣发酵酒和果浆发酵酒中的含量分别为16.37%和11.99%,且种类相近,而清汁发酵酒香气物质含量为22.49%。因此,一类主成分在皮渣发酵酒和果浆发酵酒中基本相同,和清汁发酵酒对比明显。二类香气在皮渣发酵酒和果浆发酵酒中的含量分别为8.06%和6.59%,在清汁发酵酒中的含量仅为0.97%,对比结果与一类主成分类似。
        如表6所示,一类香气在皮渣发酵、清汁发酵、果浆发酵酒中体积占比分别为16.37%、22.49%和11.99%,其中皮渣发酵缩醛占比12.43%,丁二酸二乙脂占比1.18%;清汁发酵乙酸异戊酯占比12.43%,2-糠酸乙酯占比6.76%;果浆发酵缩醛占比7.85%,丁二酸二乙脂占比1.39%。二类香气在皮渣发酵、清汁发酵、果浆发酵酒中体积占比分别为8.06%、0.97%和6.59%。其中皮渣发酵2-甲基丁醇占比6.76%,清汁发酵S-(-)-2-甲基-1-丁醇占比0.87%,果浆发酵S-(-)-2-甲基-1-丁醇占比6.39%。通过对比成分一和成分二得知,皮渣发酵酒的香气物质种类最多,清汁发酵酒的香气成分以成分一为主,果浆发酵酒的香气种类和含量较少。3类不同发酵方式的柿子酒中,皮渣发酵和果浆发酵的香气成分具有相关性,清汁发酵的香气成分和另外2种发酵酒的香气成分具有很大差别。
                                                                                                                        表6 各类香气物质占比
                                                            
        结论
        利用电子鼻、气相-质谱联用及感官评价3种技术从不同方面对柿子酒挥发性香气成分进行了检测和评价。
        电子鼻对不同发酵方式柿子酒挥发性香气成分分析
        通过电子鼻主成分分析和判别因子分析发现,清汁发酵与皮渣发酵柿子酒中挥发性香气成分差异较小,与果浆发酵柿子酒中挥发性香气成分差异较大。通过电子鼻定性分析,清汁发酵、皮渣发酵、果浆发酵柿子酒香气成分中,醇类酯类分别约占52%、50%和46%。3种方式发酵柿子酒香气成分中都含有3-戊醇(果香味)、乙酸丙酯(梨和草莓样果香)、辛醇(强烈的柑橘香气)、己酸丁酯(特有的菠萝香气),为柿子酒增加了独特风味。
        气相-质谱联用对不同发酵方式柿子酒挥发性香气成分分析
        通过气相-质谱联用对不同发酵方式柿子酒挥发性香气成分分析可知,异戊醇、正己醇、乙酸异丁酯等物质相对峰面积最大,是柿子酒香气成分中的主要成分。清汁发酵柿子酒挥发性香气成分中脂类数量多,为27种,果浆发酵次之。因此,清汁发酵的柿子酒酒香更浓郁,更具典型性,感官得分最高。
        柿子酒中主要香气成分
        皮渣发酵柿子酒主要香气物质为缩醛、丁二酸二乙酯、3-羟基-2-丁酮、2-甲基丁醇。清汁发酵柿子酒主要香气成分为乙酸异戊酯、2-糠酸乙酯、乳酸乙酯、S-(-)-2-甲基-1-丁醇。果浆发酵柿子酒主要香气物质为缩醛、丁二酸二乙酯、3-羟基-2-丁酮、S-(-)-2-甲基-1-丁醇。
        来源:感官科学与评定,转载请注明来源。
        参考文献:冯翰杰,李涛,杨梅等.不同发酵方式对柿子酒中挥发性香气成分的影响研究[J].天津农学院学报,2022,29(03):56-65.
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