气相色谱-质谱法分析比较不同酵母发酵
红树莓果酒的香气成分

王家利1，辛秀兰2，陈 亮2，陶伯旭1，张 丹3，杨晓清1,*

（1.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2.北京电子科技职业学院生物工程学院，
北京 100029；3.西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆 克拉玛依 834000）

摘 要：以红树莓为原料，选取1203、1399、SY、RW、F151、F152 6 种果酒酵母进行发酵，通过顶空-固相微萃取法和气相色谱-质谱联用法分别对6 种果酒香气成分萃取、鉴定、分析和比较。结果表明：6 种酵母发酵的酒液中共检测出159 种香气成分，分别为45、56、67、58、66、39 种，其中相同成分占13种。6种果酒中的主要香气成分分别为乙醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、癸酸乙酯、癸酸乙酯，含量依次为15.73%、22.05%、15.74%、18.38%、19.14%、15.24%。通过仪器测定和嗅闻感官综合判断，果酒酵母1399发酵的红树莓果酒香气较好，适宜大众口味。

关键词：红树莓果酒；顶空-固相微萃取法；气相色谱-质谱联用；香气成分

Comparative Analysis by Gas Chromatography-Mass Spectrometry of Aromatic Composition of Red Raspberry Wines Fermented by Different Yeast Starters

WANG Jia-li1, XIN Xiu-lan2, CHEN Liang2, TAO Bo-xu1, ZHANG Dan3, YANG Xiao-qing1,*

(1. College of Food Science and Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China;

2. College of Bioengineering, Beijing Polytechnic, Beijing 100029, China;

3. Karamay Drilling Company of Xibu Drilling Engingeering Company, Karamay 834000, China)

Abstract: The aroma composition of red raspberry wines fermented by different wine yeast starters 1203, 1399, SY, RW, F151 and F152 was analyzed and compared by headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). In total 159 flavor components were detected in 6 red raspberry wines, with 45, 56, 67, 58, 66 and 39 ones in the corresponding individuals and 13 ones common to them. The main aroma components of the 6 wines were alcohol, decanoic acid ethyl ester, octylic acid ethyl ester, decanoic acid ethyl ester, decanoic acid ethyl esterand decanoic acid ethyl ester with contents of 15.73%, 22.05%, 15.74%, 18.38%, 19.14% and 15.24%, respectively. Through instrumental analysis and sensory evaluation, it is concluded that raspberry wine fermented by wine yeast 1399 has an excellent aroma and is suitable for the pubic taste.

Key words: red raspberry wine; headspace solid-phase microextraction (HS-SPME); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); aroma components

中图分类号：TS207.3；TS261.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）06-0107-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201406022

红树莓是山莓的一种，又被称为木莓、马林、覆盘子等，是蔷薇科悬钩子属植物[1]，属于空心莓亚属[2]。红树莓为多年生落叶灌木，适应能力强，抗病虫能力强，并且抗旱、抗寒，在国际上树莓有“世界水果之王”之美誉[3]。树莓中含有大量超氧化物歧化酶（superoxide orgotein dismutase，SOD）、果糖、维生素、氨基酸、风味香醇等营养物质[4]，以及黄酮、类黄酮、白藜芦醇等多种具有抗氧化作用的化学成分，其中鞣花酸含量高达325μg/g[5-7]，VE、SOD、氨基丁酸等成分的含量高于其他野果[8]。酿制红树莓果酒不仅可以保留红树莓原有的营养物质，而且可以增加红树莓的附加值。红树莓果酒是以新鲜的红树莓果实为原料，经过破碎、榨汁、人工添加果酒酵母菌来进行发酵或浸泡，从而分解糖分、发酵产生酒精及其他副产物而制成的。果酒在发酵过程中，内部发生一系列复杂的生化反应，通过陈酿贮藏等可使酒香浓郁、色泽红润、酸甜可口，得到高质低度的饮料酒。果酒的品质不仅取决于酿酒果实的优质程度和生产工艺，对酵母也有要求，发酵稳定、性质突出的酵母能够保证安全发酵，使酒香迷人，提高果酒的质量。房玉林等[9]选取同一种酵母、采用不同酿造工艺对树莓干酒香气成分进行了研究。而树莓品种的多样性也会影响酒的香气成分，因此本实验选用同一种红树莓果、6 种不同酵母、同一种工艺进行发酵，采用顶空-固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）法和气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪对6 种酵母发酵后的果酒香气成分进行鉴定，并结合感官评定，选取优良的酿酒酵母。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红树莓由汇源果汁公司提供；果酒酵母1203和1399 中国食品发酵工业研究院；果酒干酵母（SY和RW） 安琪酵母公司；酿酒干酵母F151、F152 北京电子科技学院生物技术系；果胶酶（2000U/g） 诺维信（中国）生物科技有限公司；其他试剂均为分析纯 天津市华东试剂厂。

1.2 仪器与设备

JYZ-E6榨汁机 九阳股份有限公司；ZQTY-90恒温摇床、DHP-9012恒温培养箱 上海夕徽实验仪器厂；附温比重计 安徽省凤阳县玻璃厂；雷磁PHS-3C酸度计 上海楚柏仪器有限公司；AR2140电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；7890A气相色谱仪、5975质谱仪 美国Agilent公司；固相微萃取装置及50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 酵母预处理

葡萄酒活性干酵母SY和RW：分别取1g干酵母，在38 ℃、20 mL蔗糖溶液（5%，v/v）中复水15 min，然后在30 ℃温度下活化1.5 h后即可使用。

果酒酵母1205和1399：将斜面酿酒酵母菌种放于28 ℃的恒温箱中活化2～3 d，然接种至10mL已灭菌的红树莓清汁（pH 3.5）中培养2～3 d，再将培养的酵母菌加入20 mL树莓清汁（pH 3.5）中培养2～3 d，酵母活化3代后即可使用。

酿酒干酵母F151和F152：分别取1g活性干酵母，在20 mL、35～40 ℃的蔗糖溶液（2%，v/v）中搅拌活化15 min，制得酵母活化液[10]。

6 种酵母活化液均按5%（v/v）的接种量分别接种于50 mL灭菌后的pH值为3.5的红树莓果汁中，25 ℃培养24 h。

1.3.2 工艺流程

原料经分选、清洗、破碎打浆处理后，进行酶解和杀菌作用，经过3代活化后的6 种酵母活化液均按5%
（v/v）的接种。参照薛明等[11]对红树莓果酒的加工工艺，对果胶酶和K2S2O5的添加顺序稍作改动。由于K2S2O5会影响酶解效果，所以先添加果胶酶进行酶解，再后加入K2S2O5。由于红树莓果皮中含有丰富的鞣花酸，可使果酒的营养更加丰富，因此采用带渣发酵，省略分离除渣过程。原料经分选、清洗、破碎打浆处理后，添加果胶酶0.4%（v/v），50 ℃恒温水浴保持2 h；灭酶：水浴80 ℃保持15 min；添加100mg/L K2S2O5；采用2次加糖方法，第1次添加白砂糖至其质量浓度为200g/L，当发酵过程中糖消耗一半时2次加糖，使糖质量浓度为136 g/L[12]；添加CaCO3调整酸度使红树莓果汁pH 4.0；将6 种酵母菌处理后制得的酒母按5%的接种量分别接种于100 mL灭菌的澄清红树莓果汁中，25 ℃发酵8 d，倒桶，14 ℃陈酿22 d，测定其香气成分，对比分析各酵母发酵的红树莓果酒香气成分。

1.3.3 果酒香气成分分析

1.3.3.1 香气物质的提取

取25 mL果酒样品于50 mL顶空瓶中，按2.5g
0.1g/mL的NaCl，用聚四氟乙烯隔垫密封，45 ℃水浴30 min，将萃取针通过隔垫中间针孔插入顶空瓶中，调整并固定萃取头在顶空体积中的位置，推出萃取针头，针头应悬于待测样品上方，不得接触样品和瓶壁，顶空萃取40 min后，将萃取针插入GC-MS进样口，解吸5 min[13]。

1.3.3.2 色谱条件[14]

色谱柱：DB-5MS（30m×0.25mm，0.25µm）；气化温度250 ℃；初始柱温40 ℃；升温程序：40 ℃保持1 min，以5 ℃/min升至250 ℃，保持10 min；高纯载气（He）流速1.0 mL/min；进样量1μL；进样口不分流。

1.3.3.3 质谱条件

电子电离源；离子源温度240 ℃；电子能量70eV；四极杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z 35～500。

1.3.4 定性、定量方法

采用盖禹含等[14]对不同酵母发酵的蓝莓酒香气成分的测定方法，GC-MS测定出的总离子流色谱图通过NIST 08数据库分析，计算出各香气成分相对含量。

1.3.5 感官评价方法

实验中选出7名嗅觉感官评定员，在身体状态良好、其他条件都相同的情况下对果酒进行评价[15]。评审员的培训和要求参照GB/T 10220—2012《感官分析方法学总论》[16]，红树莓果酒的感官评价标准如表1所示。

表 1 红树莓果酒的感官评价标准

Table 1 Criteria for sensory evaluation of red raspberry wine

2 结果与分析

2.1 GC-MS分析

国内外有关葡萄酒的酿造工艺和香气成分的分析研究报道较多[17-20]，对红树莓果酒工艺方面的报道也较多，但关于其香气成分的测定还很少，陈娟等[21]采用溶剂萃取法对酒样处理，测定十大桑葚果汁与发酵果酒香气成分的变化规律，选用二氯甲烷作为萃取剂，醇、醚、酚、醛、酮、酯类、胺类物质可很快溶于二氯甲烷中，但采用萃取剂萃取测定的香气成分的方法不稳定，有些微量的香气成分也无法精确测出，所以本实验采用顶空萃取法提取红树莓果酒中的香气成分，测定的果酒香气成分相对含量稳定、精确。6 种酵母发酵的果酒的香气成分及其相对含量如表2所示。

表 2 不同酵母发酵的红树莓酒的主要香气成分

Table 2 Major aroma components of red raspberry wines fermented by different yeast starters

注：—. 未检出；A～F分别代表果酒酵母1203、果酒酵母1399、活性干酵母RW、活性干酵母SY、活性干酵母F151、活性干酵母F152发酵而成的红树莓果酒。

2.2 不同酵母发酵的红树莓果酒中呈香物质的比较

香气是构成果酒质量的重要因素之一。果酒中原果实的香气构成果酒的一类香气成分，果汁发酵期间由于酵母菌的繁殖代谢形成了醇酯类等挥发物质，芳香醇类、酯类、醛类会随时间的延长而挥发减少，醇类的化学性质活泼，与羟基相连的碳原子容易被氧化成醛、酮、酸，而醛、酮、酸呈味不明显，所以发酵过程中保留下来的香气物质构成了果酒的二类香气成分，对果酒香气的形成具有更重要的作用[22-23]。

6 种酵母发酵的红树莓果酒中共检测出醇类物质36 种、酯类54 种、酸类11 种、烷烃类25 种、醛类 5种、酮类6种、酚类4 种、萜烯类8 种、胺类5 种、苯环类2 种、其他3 种。

6 种果酒的香气成分中醇类分别占A～F香气成分总含量的35.87%、21.62%、32.15%、24.40%、17.94%、36.06%。其中共有的醇类只有乙醇、苯乙醇、3-甲基-1-丁醇3 种。酒中苯乙醇含量较高，仅次于乙醇含量，A、B、C、D、E、F 6 种果酒中苯乙醇相对含量分别为12.56%、6.35%、10.98%、7.28%、5.66%、6.96%。一般醇类物质都会有刺鼻的气味，会给酒香带来负影响，但苯乙醇不仅有一定的杀菌作用，而且有诱人的茉莉花香和玫瑰香，给人以柔和愉悦的感觉；3-甲基-1-丁醇具有青草、植物香气，这种香气能够持久保持，常应用于食品工业和化工行业中[24]。A、C、F中醇类物质含量较高，其相应的酵母适宜发酵稍高酒精度的果酒，B和E为低酒精度数的果酒，并且呈香明显，在果酒中能够持久的保持。

6 种果酒中酯类物质分别占相对含量的40.02%、67.82%、55.23%、63.05%、80.64%、44.34%，共有的酯类化合物是苯甲酸乙酯、壬酸乙酯、辛酸乙酯、9-甲基乙烷基-4-壬烯变酸酯（酒花中的一种酯类）、癸酸乙酯、十六碳烯酸乙酯。苯甲酸乙酯在酯类中占相对含量最高，具有浓烈的花香，并带有水果的清香气味[25]；辛酸乙酯略带有玫瑰、橙子的花果香气，是白兰地酒特有的香味。B和E果酒中癸酸乙酯相对含量较高，分别是22.05%、19.14%，所以酿造B、E果酒的酵母也是较好的葡萄酒酿造酵母；C、D是分别由发酵红葡萄酒和白葡萄酒常用的酵母发酵而成的果酒，其中癸酸乙酯是葡萄酒中重要的香气成分。

6 种果酒中共产生11 种酸类物质，其中B～F共有的酸是辛酸，相对含量分别为0.34%、0.17%、0.14%、0.34%、0.29%。辛酸有辛辣的气味，对果酒的口感影响较大。3-甲基戊酸是A中特有的酸，具有烟草香味，有刺鼻的酸涩感，因其相对含量仅为0.21%，所以对果酒中的酸涩感影响较小。

6 种果酒中共产生了3 种相同的烷烃类物质，分别为正十四烷、十五烷、十六烷，分别占香气总成分的1.47%、1.59%、1.86%、1.14%、1.73%、0.86%。6 种果酒中产生的苯酚类、醛酮类、胺类和其他类物质中没有共有的香气成分，且相对含量很低。

6 种果酒中醇类、酯类香气成分相对含量较高，对果酒香气的影响起主要作用，烷烃类、醛类、酮类、酚类、萜烯类、胺类、苯环类和其他3种成分所占的相对含量较少，对果酒香气影响较小。

2.3 不同酵母发酵的红树莓果酒感官评价

通过仪器测定分析能精确知道酒中的各香气成分的相对含量，但很难判断口感需求，所以对红树莓酒的香气成分的鉴定不仅需要仪器的精确测定，还需要人体感官分析[26]。

表 3 不同菌种发酵的果酒感官评价表

Table 3 Sensory evaluation of red raspberry fruit wines fermented by different yeast starters

注：不同的字母表示同列数据在α≤0.05置信水平上差异显著。

由表3可知，B、E与C、D透明度的感官评分差异显著；A、B、C、E香味感官与D、F差异显著；A、B、D、E、F的口感风味与C差异显著。6组果酒中B、E组总分较高，B酒感官评分达96.12，在6 种酒中分数最高，综合以上香气成分分析和感官分析综合评价，果酒酵母1399发酵的果酒酒色清澈透明、色泽稳定、口感圆润柔和、香气持久迷人。

3 结 论

利用HS-SPME-GC-MS分析检测，在1203、1399、SY、RW、F151、F152 6 种果酒中共检测出159 种香气成分，6 种酵母发酵的果酒分别检测出45、56、67、58、66、39 种。用色谱峰面积归一化定量计算出各香气成分的相对含量。分析可知，各种酒样之间差别较大，6 种果酒中主要的香气成分分别为乙醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、癸酸乙酯和癸酸乙酯，相对含量依次为15.73%、22.05%、15.74%、18.38%、19.14%和15.24%。果酒中各香气成分之间通过协同、抑制作用，使香气成分出现变化而影响果酒的风味，通过仪器只能精确测定各成分的相对含量，但很难判断口感需求，所以对红树莓酒的香气成分的鉴定不仅需要仪器的精确测定，还需要人体感官分析。通过仪器测定和感官评价综合分析，得出果酒酵母1399为6 种酵母中最优菌种，发酵后的各指标分数都较高。

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