不同酵母发酵对菠萝蜜果酒香气成分的影响

贺书珍+初众+谭乐和

摘 要 以RV171、1245、1557酵母发酵型菠萝蜜果酒为试材，采用HS-SPME-GC/MS技术对香气成分进行测定分析，以揭示不同酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分组成差异。结果表明：不同酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分主要由醇类、酯类、醛类、酮类、烯烃类、呋喃类等物质组成，共鉴定出56种香气成分。其中，1245酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分主要与3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、2-甲基丁酸、2-呋喃甲醇、3-甲硫基丙醇和二氢-2-甲基-3（2H）-噻吩酮相关；1557酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分与3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、（-）-柠檬烯、异丁醇和芳樟醇等相关；而RV171酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分主要与1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸异戊酯和辛酸异戊酯相关。因此，不同酵母发酵型菠萝蜜果酒气成分组成种类相同，但香气成分物质组成及含量均存在一定差异。

关键词 菠萝蜜 ；香气成分 ；发酵 ；果酒 ；顶空固相微萃取

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.015

Effect of Different Yeast on Volatile Aroma Compounds

in Jackfruit Wines

HE Shuzhen1，2，3） CHU Zhong1，2，3） TAN Lehe1，2，3）

ZHANG Yanjun1，2，3） ZHU Kexue1，2，3） WU Gang1） XU Fei1，2，3）

（1 Research Institute of Spice and Beverage Crops， CATAS， Wanning， Hainan 571533；

2 National Center for Engineering and Technology Research of Important Tropical Crops，

Wanning， Hainan 571533；

3 Hainan Center for Engineering and Technology Research of Tropical Spice and

Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533）

Abstract Jackfruit wines fermented with yeast strains RV171， 1425 and 1557 were detected for analysis of their aroma compounds by using the headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC/MS）. The results showed that the aroma compositions were grouped as esters， alcohols， hydrocarbons， and aldehydes in the three jackfruit wines fermented with different yeast strains， and 56 volatile compounds were identified. The main compounds in the jackfruit wines fermented with the yeast strain 1245 were 3-methyl-1-butanol， 2，3-butanediol， 2-methyl butyric acid， 2-furanmethanol， 3-methylthiopropanol， and dihydro-2-methyl-3（2H）-thiophenone. The main compounds in the jackfruit wine fermented with the yeast strain 1557 were n-amyl isovalerate， amyl valerianate， 3-phenylpropyl acetate， （S）-（-）-limonene， 2-methyl-1-propanol， and linalool. The main compounds in the jackfruit wine fermented with the yeast strain RV171 were 1-（1-ethoxyethoxy） pentane， 2-methyl-1-butanol， 3-methyl-1-butanol， isopentyl octanoate. Jackfruit wines fermented with different yeast strains had the same aroma groups but different compositions and contents in the aroma groups.

Keywords jackfruit ； aroma compositions ； yeast ； wines ； HS-SPME

菠蘿蜜（Artocarpus heterophyllus Lam.）为典型的热带果树，具有重要的经济价值和开发前景[1]。菠萝蜜原产印度南部，我国引种栽培已有1 000多年历史，主要分布在海南、广西、广东、云南、福建和台湾等省区。据统计，我国菠萝蜜种植面积达1万hm2，年产量12万t，年产值10多亿元[2-3]。目前，海南已发展成为我国菠萝蜜主产区，占总收获面积的70%以上，是海南国际旅游岛建设的朝阳产业。但长期以来，菠萝蜜存在果实废弃率高，缺乏精深加工等问题，严重制约菠萝蜜产业的良性发展。因此，菠萝蜜高值化加工综合利用研究亟待开展。endprint

菠蘿蜜作为一种深受人们喜爱的热带水果，其果实含糖量高、香气浓郁、风味独特，是酿造水果酒的上等原料[4-5]，这为菠萝蜜等热带特色水果的精深加工提供了一个重要方向。Jagtap等[6]研究认为，菠萝蜜果酒富含有机酸、多糖、没食子酸和原儿茶酸，具有清除DPPH自由基、抑制双氧水、紫外线和γ射线诱导的Pbr322质粒DNA的损伤等保健作用[7-8]。同时，菠萝蜜果酒含有苯乙醇、3-甲基-1-丁醇等挥发性香气物质，具有清甜的玫瑰花香、紫罗兰香、茉莉花香等多种风味[9]。香气成分决定着菠萝蜜果酒的风味特征和典型性，对菠萝蜜果酒的风格和质量起着重要的作用。两种基本成分相近的菠萝蜜果酒感官质量相差很大，归其原因在于它们的芳香物质种类、比例及平衡关系上的不同。菠萝蜜果酒香气可以分为品种香、发酵香和陈酿香等三类。同品种菠萝蜜酿造的菠萝蜜原酒的香气成分差异，在酿酒工艺相同的前提下，主要是由菠萝蜜来源和酵母菌系糖苷酶活性的不同而造成。因此，酵母对菠萝蜜果酒香气成分的形成和含量具有重要影响。目前，国内外关于菠萝蜜果酒的研究主要集中在控温发酵工艺优化，而关于酿酒酵母对菠萝蜜果酒香气成分影响研究鲜见报道。为研究不同酵母对菠萝蜜果酒香气的影响，本研究以不同酵母发酵菠萝蜜果酒为材料，采用顶空固相微萃取进样GC-MS联机分析，对3种不同酵母发酵的菠萝蜜果酒的香气成分进行分析比较，以期鉴定酿酒的性能，并为生产中酿造特色的菠萝蜜果酒选择合适的酿酒酵母提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品及试剂

供试样品为新鲜马来西亚1号菠萝蜜，采自中国热带农业科学院香料饮料研究所（兴隆热带植物园）菠萝蜜种植试验基地。酿酒活性干酵母RV171购于湖北安琪酵母有限公司；酿酒酵母1425、1557购于中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）。

1.1.2 仪器设备

立式压力蒸汽灭菌锅；超净工作台；恒温震荡水浴锅；HX-PB908多功能料理机（中国AUX公司）；实验室超纯水机Master-S plus UVF（上海和泰仪器有限公司）；XB-130全自动雪花制冰机（宁波新芝生物科技有限公司）；实验室pH计（上海梅特勒-托利多仪器有限公司）；PAL-1数显手持糖度计（日本ATAGO爱拓有限公司）；Aglient-7890A/5975气相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）；固相微萃取手动进样手柄57330-U（美国Supelco公司）；50/30 μm DVB/CAR on PDMS 固相微萃取头（美国Supelco公司）；Z36HK型超速冷冻离心机（德国Hermle公司）。

1.2 方法

1.2.1 菠萝蜜果酒制备流程

选取成熟、无虫害腐烂的菠萝蜜果实，切分取果肉，按质量比1∶1加纯净水打浆，按20 mg/kg添加果胶酶，40℃酶解40 min，按40 mg/kg添加亚硫酸钠，调整发酵起始糖度为24°Brix，按0.2 g/kg分别接种不同酵母，发酵控温（24±1）℃，发酵10 d，主发酵结束后过滤澄清，即分理出发酵原酒，随后转入4℃进行苹-乳发酵，约40 d后取样检测。流程详见图1。

1.2.2 香气物质鉴定

萃取条件：精确量取菠萝蜜果酒样品2 mL，置于20 mL顶空瓶中，加盖密封，置于40 ℃水浴平衡10 min，使用固相微萃取装置萃取30 min，于气相色谱进样口250℃解析5 min。

GC/MS分析条件：Aglient-7890A气相色谱仪，DB-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），进样口温度250℃。初始柱温40℃，保留5 min；5℃/min 升至250℃，保留1 min。载气He，流速1 mL/min。

MS条件：电离方式EI；电子能量70 eV；传输线温度280℃；离子源温度230℃；MS四极杆温度150℃；扫描质量数35-500 amu。

1.2.3 数据分析

试验数据处理由Xcalibur系统软件完成，化合物质谱图经计算机检索并与NIST谱库相匹配，选择匹配度大于800（最大值为999）的鉴定结果，结合人工谱图解析并与文献对照确认定性。采用峰面积归一化法计算各组分相对含量，取3次平行测定数据平均值作为挥发性香气成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同酵母发酵菠萝蜜果酒挥发性香气成分种类分析

由图2-A可见，利用HS-SPME-GC/MS技术对不同酵母发酵菠萝蜜果酒香气成分进行检测，经组分谱库检索和相关资料分析，检测出56种挥发性香气化合物，属于烯烃类、酯类、醇类、醛类、酸类、酮类、醛类、缩酸类、硫化物、呋喃类和醚类等10类。其中，RV171酵母发酵型菠萝蜜果酒含有9类、46种香气成分，酯类成分占其香气成分种类的47.85%，醇类19.57%，酸类6.53%，醛类6.53%。1425酵母发酵型菠萝蜜果酒含有10类、48种香气成分，酯类成分占其香气成分种类的45.83%，醇类18.75%，酸类10.42%，烯烃类6.25%，醛类4.16%，硫化物4.17%。1557酵母发酵型菠萝蜜果酒含有9类、50种香气成分，酯类成分占其香气成分种类的46.00%，醇类20.00%，酸类10.00%，醛类6.00%和烯烃类6.00%。

由图2-B可见，RV171、1425和1557酵母发酵型菠萝蜜果酒挥发性香气成分种类组成没有差异，但是种类含量存在差异较大。其中，1425酵母发酵型菠萝蜜果酒挥发性香气成分酯类含量高达79.52%，较RV171和1557酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分酯类含量高6.87%和9.21%。同时，1425酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分酸类含量为6.41%，分别是RV171和1557酵母发酵型菠萝蜜果酒酸类含量的1.34和2.73倍。此外，1557酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分醇类含量为16.16%，较RV171和1425酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分醇类含量高8.22%和36.36%。endprint

2.2 不同酵母发酵菠萝蜜果酒挥发性香气成分组成分析

Bray-Curtis相似性分析表明，不同酵母发酵型菠萝蜜果酒挥发性香气成分组成Bray-Curtis相似性指数为（41.12±4.71）%，三者香气物质组成差异较大。由表1可见，3种酵母发酵型菠萝蜜果酒检测到的香气成分中，共有物质有39种，含量最多（相对含量大于1%）有3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙醇、乙酸、癸酸乙酯和辛酸乙酯。其中，RV171酵母发酵型菠萝蜜果酒乙醇、3-甲基-1-丁醇和苯乙醇相对含量分别高达（33.91±1.30）%、（19.87±0.53）%和（11.89±0.02）%，约占总香气成分含量的65%，其次为乙酸（5.13±0.06）%、癸酸乙酯（4.51±0.04）%和辛酸乙酯（3.10±0.08）%。1425酵母发酵型菠萝蜜果酒3-甲基-1-丁醇相对含量最高（30.00±1.54）%，其次为乙醇（29.09±0.55）%、苯乙醇（11.05±0.63）%、乙酸（4.91±0.14）%和2-甲基-1-丁醇（4.49±0.19）%。1557酵母發酵型菠萝蜜果酒乙醇相对含量最高（39.23±0.16）%，其次为3-甲基-1-丁醇（14.79±0.50）%、苯乙醇（8.20±0.67）%、癸酸乙酯（4.84±0.02）%和辛酸乙酯（3.65±0.03）%。

以RV171、1425、1557酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分为参数变量，计算不同酵母发酵型菠萝蜜果酒组间的Euclidean遗传距离，采用UPGMA聚类法对3种不同发酵型菠萝蜜果酒香气成分进行聚类分析（图3）。从树状图可以看出，在欧式距离15.69处3种不同发酵型菠萝蜜果酒可分2大类，第1类为包含RV171和1557酵母发酵型菠萝蜜果酒，第2类为包含1425酵母发酵型菠萝蜜果酒；在欧式距离10.20处划分为3大类，即RV171、1557和1425酵母发酵型菠萝蜜果酒。

对原始矩阵进行主成分分析，前2个主成分分别能够解释不同酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分种类和组分变异的85.69%（图4-A）和73.98%（图4-B）。位置靠近者关系密切，远离者表示关系疏远，根据主成分二维散点图，将位置靠近的种质划归在一起，可将不同酵母发酵型菠萝蜜果酒分成3大类。与聚类分析结果基本一致。RV171酵母发酵型菠萝蜜果酒与PC2轴负相关，仅与1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸异戊酯和辛酸异戊酯等香气物质相关，与香气成分种类关系不明显；1425酵母发酵型菠萝蜜果酒与PC1轴呈负相关，与醇类物质3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、酸类物质2-甲基丁酸、呋喃类物质2-呋喃甲醇、硫化物3-甲硫基丙醇和二氢-2-甲基-3（2H）-噻吩酮等香气物质相关；1557酵母发酵型菠萝蜜果酒与PC1轴呈正相关，与酯类物质3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、十四酸乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸-1-丁酯-2-异丁酯、亚麻酸乙酯、缩酸类物质1，1-二乙氧基乙烷、烯烃类物质（-）-柠檬烯、醚类物质4-烯丙基苯甲醚、醛类物质乙醛、酸类物质异戊酸、羊脂酸、天竺葵酸、醇类物质异丁醇、2-乙基己醇、1，3-丙二醇单乙醚、芳樟醇等香气物质相关。

3 讨论与结论

菠萝蜜为典型的热带特色水果，其果实富含异戊酸甲酯、异戊酸异戊酯、异戊酸乙酯、乙酸2-甲基丁酯、β-石竹烯、α-香柠檬烯等独特的水果香气成分[3，10-11]，深受消费者青睐，同时是酿造水果酒的上等原料[5]。因此，香气成分是菠萝蜜果酒重要的品质指标。相关研究表明，酯类、醇类、酸类和烯烃类等香气物质形成龙眼[12]、葡萄[13]、猕猴桃[14]等果酒的特殊风味品质。本研究以RV171、1425和1557三种酵母发酵型菠萝蜜果酒为材料，利用HS-SPME-GC/MS技术鉴定发现，不同酵母发酵菠萝蜜果酒香气物质成分种类组成相似，均由酯类、醇类、醛类、酸类、缩酸类、烯烃类等化合物组成，这与Jagtap[7]、张玲[9]研究结论一致。此外，杜金华[15]、李景明等[16]研究表明，酵母对果酒芳香物质香成具有重要作用，酵母菌系活性差异会造成同一品种果酒具有不同的香味品质。本研究发现，不同酵母发酵菠萝蜜果酒香气物质种类含量存在差异，1245酵母发酵型菠萝蜜果酒香气物质以醇类、酸类、呋喃类和硫化物等香气成分种类为主，其酸类含量是RV171和1557酵母发酵型菠萝蜜果酒酸类含量的1.34和2.73倍。1557酵母发酵型菠萝蜜果酒香气物质以酯类、醇类、缩酸类、烯烃类、醛类、醚类等香气成分种类为主，其醇类含量较RV171和1425酵母发酵型菠萝蜜果酒醇类含量高8.22%和36.36%。而RV171酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分种类特征不明显。这为不同香型菠萝蜜果酒产品的开发利用提供了数据支撑。

有研究认为，发酵型菠萝蜜果酒清甜的玫瑰花香和紫罗兰香来源于苯甲醇和3-甲基-1-丁醇香气物质[6]。本研究以RV171、1425和1557三种酵母发酵型菠萝蜜果酒为材料，利用HS-SPME-GC/MS技术共鉴定出56种香气成分，其中共有香气成分39种，说明三者在香气成分组成上的一致性。不同酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分主成分分析表明，1425酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分主要与3-甲基-1-丁醇、2，3-丁二醇、2-甲基丁酸、2-呋喃甲醇、3-甲硫基丙醇和二氢-2-甲基-3（2H）-噻吩酮相关；1557酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分与3-甲基丁酸戊酯、正戊酸正戊酯、乙酸-3-苯基丙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸-1-丁酯-2-异丁酯、亚麻酸乙酯、1，1-二乙氧基乙烷、（-）-柠檬烯、4-烯丙基苯甲醚、乙醛、异戊酸、羊脂酸、天竺葵酸、异丁醇、2-乙基己醇、1，3-丙二醇单乙醚和芳樟醇等相关。而RV171酵母发酵型菠萝蜜果酒香气成分主要与1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、2-甲基-1-丁醇、乙酸异戊酯和辛酸异戊酯相关。三者香气特征的差异说明，微量香气成分的含量与比例在决定发酵型果酒香气质量上的重要性。因此，呈现水果的酯香、果香的酯类、醛类、醇类、酮类、呋喃类、烯烃类、含硫化合物等按一定浓度比例可构成发酵型菠萝蜜果酒中的特征香气。endprint

参考文献

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