榴莲果酒发酵工艺优化及其香气成分分析

卜坚珍 - 于立梅,2 -,2 曾晓房,2 -，2 林少婷 -

(1. 仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东 广州 510225;2. 广州市广式传统食品加工与安全控制重点实验室，广东 广州 510225) (1. College of Light Industry and Food Technology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou, Guangdong 510225, China; 2. Guangzhou Key Laboratory of Food Processing and SafetyControl of Traditional Food, Guangzhou, Guangdong 510225, China)

榴莲果酒发酵工艺优化及其香气成分分析

卜坚珍1BUJian-zhen1于立梅1,2YULi-mei1,2曾晓房1,2ZENGXiao-fang1，2林少婷1LINShao-ting1

(1. 仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东 广州 510225;2. 广州市广式传统食品加工与安全控制重点实验室，广东 广州 510225) (1.CollegeofLightIndustryandFoodTechnology,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou,Guangdong510225,China; 2.GuangzhouKeyLaboratoryofFoodProcessingandSafetyControlofTraditionalFood,Guangzhou,Guangdong510225,China)

研究酵母添加量、初始糖度、SO2添加量和pH值对榴莲果酒发酵的影响，确定果酒发酵的最佳工艺条件，并采用气相色谱—质谱(GC-MS)联用技术分析榴莲果酒香气物质。结果表明：榴莲果酒发酵的最佳工艺为酵母添加量0.7%，初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，pH值3.6。通过GC-MS对榴莲果酒香气成分进行分析，鉴定出22种香气成分，其中以醇类物质相对含量最高，酯类物质种类最多。

榴莲；果酒；酵母；工艺优化；香气成分

榴莲(DuriozibethinusMurr)，又名韶子，麝香猫果，木棉科，榴莲属。产于东南亚和南亚热带国家，素有“南洋水果之王”的美称[1-2]。榴莲果的营养十分丰富，含有黄酮、花青素 、黄烷醇等生物活性成分，且糖分多，热量高。其果肉中富含多种维生素、碳水化合物、脂肪、以及人体必需氨基酸(7种)和矿物质元素[3-5]。近年来，榴莲的研究主要包括榴莲班戟、榴莲饮料、榴莲糕、榴莲酥、榴莲干等产品开发[6-8]。董华强等[9]将榴莲果肉与菠萝果汁在高活性葡萄酒干酵母作用下发酵，酸制出风味独特的榴莲菠萝果酒，并对其工艺条件、榴莲添加量及菠萝品种等进行了研究；叶琼兴等[10]以芒果为主要原料，榴莲为增香辅料，对榴莲芒果果酒的工艺流程和操作条件进行了深入研究；李娜等[11]研究了榴莲皮中的黄酮物质，对其进行分离、纯化以及抗氧化性的研究，提高了榴莲的综合利用率。榴莲在果酒中的生产主要作为辅助原料，发挥增香、调香的作用，为复合果酒贡献香气风味及营养价值，但目前以榴莲作为主料进行果酒试验的研究鲜有报道。榴莲作为果酒生产的新原料，其果酒酿造酵母菌的选择及发酵工艺参数对榴莲果酒的品质和价值有一定影响。本试验拟以榴莲为试材，通过对其初始糖度、SO2添加量、酵母添加量以及pH进行研究，优化发酵工艺参数，酿制出富有榴莲特色风味的新型果酒，增加榴莲制品的丰富性，以期为榴莲的深加工研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

榴莲：泰国金枕榴莲，市售；

SY型果酒发酵专用酵母：湖北安琪生物技术公司；

果胶酶：酶活40 U/mg，广州硕玛实验室仪器科技有限公司；

偏重亚硫酸钾、柠檬酸：分析纯，广州硕玛实验室仪器科技有限公司。

1.2 设备与仪器

紫外-可见分光光度计：UV759型，上海精密科学仪器有限公司；

pH计：PHB-3PH型，上海三信仪表厂；

水浴锅：DZKW-4型，北京中兴伟业仪器有限公司；

程控生化培养箱：BSP-250型，上海博讯实业有限公司；

手持糖度计：WYT-J型，成都豪创光电仪器有限公司。

1.3 发酵工艺

1.3.1 工艺流程

榴莲→挑选、清洗→打浆→0.025%果胶酶酶解→灭酶→添加偏重亚硫酸钾→调整糖度、pH值→接入酵母菌株→主发酵→分离酒渣→后发酵→陈酿→榴莲果酒

1.3.2 发酵单因素试验

(1) 酵母添加量对发酵的影响：选取0.4%，0.7%，1.0%，1.3%，1.6%接种量，控制发酵温度20 ℃，糖度20%，SO2添加量80 mg/L，pH值3.6，发酵时间7 d，以酒精度为评价指标确定酵母添加量。

(2) 初始糖度对发酵的影响：选取22%，24%，26%，28%，30%糖度，控制发酵温度20 ℃，酵母接种量1.0%，SO2添加量80 mg/L，pH值3.6，发酵时间7 d，以酒精度为评价指标确定初始糖度。

(3) SO2添加量对发酵的影响：选取40，60，80，100，120 mg/L SO2添加量，控制发酵温度20 ℃，糖度20%，酵母接种量1.0%，pH值3.6，发酵时间7 d，以酒精度为评价指标确定SO2添加量。

(4) pH对发酵的影响：选取pH 3.0，3.3，3.6，3.9，4.2，控制发酵温度20 ℃，酵母接种量1.0%，SO2添加量80 mg/L，发酵时间7 d，以酒精度为评价指标确定pH范围。

1.3.3 主发酵多因素试验 在20 ℃的条件下，选取初始糖度、SO2添加量、酵母添加量、pH为试验因素，采用L9(34)正交试验设计，以酒精度及感官评价为指标，确定榴莲果酒的最佳发酵工艺。

1.4 指标测定

1.4.1 感官评价 参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的相关内容进行品评。

1.4.2 酒精度测定 按GB/T 15038—2006执行。

1.4.3 香气成分 采用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术，检测榴莲果酒陈酿期间香气成分的变化[12]。

(1) 顶空固相微萃取提取条件：将75 μm PDMS萃取头插入GC/MS进样口，40 ℃水浴预热15 min。在萃取前取果酒7 mL 放入15 mL 密封顶空样品瓶中，加1 g氯化钠，将萃取头通过瓶盖的橡胶垫插入到顶空瓶中，推出纤维头，于40 ℃ 下顶空萃取45 min。随后抽回纤维头，从顶空瓶上拔出萃取头，再将萃取头迅速插入GC-MS汽化室解析5 min，同时启动仪器采集数据。

(2) 色谱条件：HP-5MS 色谱柱(19091S-413，30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱流量0.8 mL/min，进样口温度250 ℃，不分流进样，载气为He。柱温35 ℃保持2 min，以5 ℃/min 升至50 ℃，再以6 ℃/min升至110 ℃，最后以8 ℃/min 升至230 ℃，保留 5 min。

(3) 质谱条件：接口温度 250 ℃，质量扫描区域50～550 amu；电离方式 EI，电离电压70 eV，离子源温度 230 ℃。

1.4.4 数据处理与统计分析 采用Excel 2013 软件进行数据分析和作图,结果以(平均值±标准差)表示， 采用 Duncan均值差异显著性分析，显著水平 P=0.05。

2 结果与分析

2.1 榴莲果酒发酵单因素试验

2.1.1 酵母添加量对榴莲果酒酒精度的影响 由图1可知，当酵母添加量为1.0%时，果酒酒精度最高(为12%Vol)。而当酵母添加量增加到1.30%时，果酒的酒精度反而降低，且酒体夹杂酵母异味。因为增加酵母菌量会将榴莲果浆中的糖分更多地转化为酒精，但当酵母添加量增加到一定程度，繁殖量加大需消耗大量的营养物质，所以用于生成酒精的底物量不断减少。此外，酵母菌的过度繁殖产生较多的代谢产物以及营养物质的迅速消耗，造成菌体细胞过早衰老并发生自溶，使酒体的酵母味增加，果酒风味欠佳[13]。所以选择酵母添加量0.70%～1.3%进行下一步正交试验。

2.1.2 初始糖度对榴莲果酒酒精度的影响 由图2可知，随着果酒发酵液初始糖度的增加，果酒的酒精度也相应提高。当初始糖度达到28%(以调配后的总糖质量分数表示)，酒精度达到最大值(12%Vol)，用手持糖度计测得残糖量为7.5%。当初始糖度增加到30%时，酒精度反而有所降低，且残糖量为10%。因为随着初始糖度的增加，果酒发酵液的渗透压加大，会抑制酵母菌的繁殖，不利于酵母菌正常的生长和代谢活动。同时，果酒渗透压过高会抑制酒精发酵，对果酒的品质、风味产生不良的影响[14]。因此在发酵初始阶段应控制含糖量在适宜的范围内，为酵母菌提供充足底物的同时创造良好的生存环境。综上，选择初始糖度24%～28%进行下一步正交试验。

图1 酵母添加量对榴莲果酒酒精度的影响Figure 1 Effects of different addition of yeast on alcohol of durian wine

图2 初始糖度对榴莲果酒酒精度的影响Figure 2 The influence of different sugar content on alcohol of durian wine

2.1.3 pH对榴莲果酒酒精度的影响 由图3可知，随着果酒发酵液pH值的升高，果酒的酒精度逐渐升高。当pH为3.6时，果酒的酒精度达到最大值(12%Vol)，而随着pH的进一步增加，酒精度反而降低。因为酵母菌的生长和代谢需要适宜的pH环境，过高或过低的pH会在不同程度上抑制酵母菌的生长繁殖，影响其代谢过程，从而降低果酒的品质及风味。因此，选择适宜的pH为酵母菌创造良好的生长环境，使其处在最佳状态。综上，选择pH值为3.3～3.9进行正交试验。

图3 pH值对对榴莲果酒酒精度的影响Figure 3 The influence of different pH-value on alcohol of durian wine

2.1.4 SO2添加量对榴莲果酒酒精度的影响 SO2在果酒生产过程中具有澄清果酒、护色、抗氧化、抑菌、提高果酒感官质量等作用。果酒发酵过程中，适量的SO2可抑制野生酵母和杂菌的生长繁殖，保障果酒的正常发酵。但是，SO2添加量过高，可使酵母活力降低而阻碍发酵，而且SO2的漂白作用使果酒失去天然色泽；SO2添加量不足则抑菌及抗氧化效果差。由图4可知，果酒酒精度随SO2添加量的增加呈现先增加后降低的趋势。当SO2添加量为80 mg/L时，酒精度最高(11.8%Vol)。可见，果酒发酵需要添加适当的SO2，过多的SO2添加量会降低酵母菌的发酵力，延迟果酒的成熟。综上，选择SO2添加量60～100 mg/L进行正交试验。

2.2 榴莲果酒主发酵工艺参数优化

根据单因素试验结果设计正交试验因素水平值见表1，结果见表2。

图4 SO2添加量对榴莲果酒酒精度的影响Figure 4 The influence of different addition of SO2 on alcohol of durian wine表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

水平A初始糖度/%BSO2添加量/(mg·L-1)C酵母添加量/%DpH124600.703.3226801.003.63281001.303.9

表2发酵工艺的正交试验结果

Table 2 Results of orthogonal experiment for fermentation technology of durian wine

序号ABCD酒精度/%Vol1111110.52122210.93133310.04212312.65223112.16231211.87313213.68321313.09332113.2k110.512.212.111.7k212.212.011.612.5k313.311.712.011.8R2.80.50.50.8

由表1、2可知，根据榴莲果酒发酵工艺条件优化正交试验极差分析结果可知，发酵工艺条件中影响产品酒精度的主次因素依次为A>D>B=C，即初始糖度>pH>酵母添加量=SO2添加量。正交设计表的9个试验组中，第7组试验的酒精度最优，为13.6%Vol，感官较佳，确定为正交表中的最优组合，即A3B1C3D2。通过正交优化得出榴莲果酒发酵工艺条件的理论最佳组合为A3B1C1D2，即初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，酵母添加量0.70%，pH为3.6。考虑到正交表中没有这一组合，故按此组合重新进行试验，并与各因素最优水平组合A3B2C2D2及第7组试验A3B1C3D2比较，结合酒精度与感官对其进行综合评价，确定最佳发酵工艺条件。

由表3可知，A3B1C1D2这一试验组容器底部蓄积物较少、酒体色泽金黄、明亮、果香与酒香相互协调、香气怡悦。香气方面：A3B1C1D2、A3B2C2D22个试验组果酒的果香与酒香相互协调，香气怡悦。而A3B1C3D2试验组果酒的酒香较浓，掩盖了大部分果香，榴莲香味较淡。试验组果酒感官评价最大的区别在于果酒的滋味：A3B1C1D2试验组果酒酒体丰满醇厚，柔和爽口；A3B1C3D2试验组果酒则酒体略酸。因此，确定榴莲果酒发酵的最佳工艺条件为A3B1C1D2，即初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，酵母添加量0.7%，pH 3.6。在此发酵工艺条件下，酿造出的榴莲果酒色泽金黄、澄清透明、具有典型榴莲风味。

表3 综合感官评价结果Table 3 Comprehensive results of sensory evaluation

2.3 香气成分测定

利用SPME-GC-MS香气物质检测方法，对陈酿1个月后的酒样进行香气成分分析，共检测出22种挥发性气体成分。酒样香气成分的GC-MS检测结果见图5，经匹配，所检测的香气成分相对含量见表4。

图5 榴莲果酒的GC-MS总离子流图Figure 5 GC-MS total ion current of aroma component in durian wine表4 榴莲果酒的香气成分Table 4 The aroma components of durian fruit wine

类别化合物名称相对含量/%醇类3-甲基-1-丁醇51.745苯乙醇2.1632-乙基-1-己醇0.691酯类十六酸乙酯6.019辛酸乙酯3.406油酸乙酯2.666丙酸乙酯1.992(E)-11-十六碳烯酸乙基酯1.395草酸乙酯0.903己酸乙酯0.862肉豆蔻酸乙酯0.7012-甲基丁酸乙酯0.6713-甲基-1-丁醇乙酸酯0.444丁酸乙酯0.427月桂酸乙酯0.386十三酸乙酯0.132醛类庚醛0.4052,5-二(三甲基硅氧基)苯甲醛0.329戊醛0.206烷类十三烷0.666十七烷0.217其他7-甲-7H-二苯并[b,g]咔唑0.360

果酒的风味与酒体中的香气成分、糖类、单宁和酸等物质密切相关，而香气成分是果酒感官特性的直接影响因素，也是果酒品质特性的重要构成指标[15]。大部分果酒香味是在发酵过程中由酵母代谢活动产生，是果酒发酵香气的主要构成成分[16]，代谢活动中产生的副产物在果酒的感官品质方面发挥重要作用。此外，果酒的发酵工艺条件一定程度上也影响香气成分的组成。由表4、图5可知，榴莲果酒中共鉴定出22种挥发性香气成分，包括：酯类物质13种，相对含量约为20%；醇类物质3种，相对含量约为55%；醛类物质3种，相对含量约为0.94%；烷烃类物质2种，相对含量约为0.883%，主要香气成分为酯类和醇类。其中十六酸乙酯、草酸乙酯具有果香味；辛酸乙酯具有白兰地酒香味；丙酸乙酯具有菠萝果香味；己酸乙酯具有曲香、菠萝香型的香气[17-18]。这些物质所具有的香味构成了榴莲果酒的主要香味。

3 结论

在单因素试验基础上，通过正交试验获得榴莲果酒的工艺参数为：初始糖度28%，SO2添加量60 mg/L，酵母添加量0.7%，pH 3.6。此工艺下酿制的榴莲果酒色泽金黄、酒体澄清、香气浓郁，具有榴莲典型风味。通过GC-MS对榴莲果酒的香气成分进行分析，鉴定出22种香气物质。其中以醇类化合物的相对含量最高，酯类化合物的种类最多。判断醇类和酯类化合物对榴莲果酒的香气贡献较大。榴莲果酒具有独特的诱人风味和抗氧化功能，是一种值得开发的营养型保健果酒。

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Theprocessoptimizationanditsaromaingredientsofdurianwine

The fermentation process parameters of durian fruit were optimized based on yeast addition amount, initial sugar, SO2and pH value. The aroma substances from durian fruit wine were also analyzed by adopting the gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS) detection. The results showed that the optimum process conditions of durian wine as follows: initial sugar concentration was 28%, the amount of yeast was 0.7%, and the concentration of sulfur dioxide was 60 mg/L, pH 3.6. The aroma components from durian fruit wine included 22 kinds of aroma components, and most of them were esters.

durian wine; yeast; process optimization; aroma ingredients

广东省自然科学基金项目(编号：2015A030313604)；广东省教育厅“专业学位硕士研究生协同育人培养机制构建”项目(编号：KA1548861/KA1548857)；国家级大创项目(编号：HC501035505)；广州省扬帆计划项目(编号：2015YT02H049)

卜坚珍， 女，仲恺农业工程学院在读硕士研究生。

于立梅(1973—)，女，仲恺农业工程学院副教授，博士。

E-mail：153089670@qq.com

2017—06—05

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.038