茶叶发酵蒸馏酒生产工艺优化及挥发性成分分析

陈琳琳，胡宝东，邱树毅，罗小叶，王晓丹，3*

（1.贵州大学贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州贵阳550025；2.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025；3.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳550025）

茶叶发酵蒸馏酒生产工艺优化及挥发性成分分析

陈琳琳1，2，胡宝东1，2，邱树毅1，2，罗小叶1，2，王晓丹1，2，3*

（1.贵州大学贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州贵阳550025；2.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025；3.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳550025）

选用大叶绿茶为发酵用茶，蔗糖为发酵用糖，粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）为发酵酵母，研制茶蒸馏酒。结果表明，茶蒸馏酒的最佳工艺条件为酒茶水比1∶20（g∶mL），浸泡时间20 min，保持微沸，酵母接种量8%，蔗糖添加量200 g/L。发酵原液酒精度为10.44%vol，还原糖含量为（7.69±0.04）g/L，蒸馏之后酒精度为（40±1）%vol。气质联用（GC-MS）法共鉴定出茶蒸馏酒中香气组分27个，其中酯类及醇类物质的相对含量分别为58.93%及34.60%。此条件下生产的茶蒸馏酒，质量指标满足相关国标要求。

茶酒；发酵；工艺条件；挥发性成分；蒸馏

茶叶起源于我国，根据茶叶制法和品质的不同，参照习惯上的分类，将茶分为绿茶、黄茶、黑茶、白茶、青茶、红茶六大类［1］。茶叶制成的饮品作为世界三大天然饮料之一，是公认的健康食品。据国际茶叶委员会统计数据，2014年世界茶叶总量502.6 t，其中，中国茶叶产量198万t，位居首位。茶叶中含有丰富的营养成分，将近500种［2］。主要有茶多酚、氨基酸、生物碱、碳水化合物、色素、酶类、维生素、芳香物质等［3］，而构成上述这些营养成分的基本元素多达50余种［4］，其中含有人体必需的14种微量元素［5］。茶不仅可以除污除异味［6］、醒脑提神［7］，更是有助于提高人体免疫力、降低胆固醇、抑制心血管疾病、预防和抗癌［8-11］等功效。

广西地跨南亚热带和中亚热带，是祖国最南部茶区之一，有着优越的自然气候、环境条件与区位优势［12］。由于环境高温多湿，其夏秋季节茶叶叶片生产过快，形成大叶茶。广西大叶茶因苦涩味较重，品质差，其传统的饮茶方式缺少市场竞争力，对茶叶进行加工，制成茶饮料、速溶茶、茶酒或是制成超细微茶粉等，将是大叶茶的发展方向。茶酒是以茶为主料酿制或配制而成的各种饮用酒的统称［13］，按加工工艺主要可分为三类：汽酒型、调配型和发酵型［14］。现在国内外已开发了茶汽酒、茶啤酒、绿茶酒以及乌龙茶酒等产品，但是上市量并不多，品种较少。国外对茶酒的研究主要以日本居多，静冈县茶叶试验场研制出红茶酒、乌龙茶酒、花茶酒和绿茶酒等品种［15-17］。韩国成功利用浓茶发酵，研制出绿茶酒。英美等国家主要开发应用配制酒，例如滋补茶酒混饮、果味茶酒、茶酒冷混饮、朗姆茶酒热混饮、白兰地茶酒混饮等。国内邱新平等［18］研究了茶酒发酵工艺、澄清剂、稳定剂、儿茶素组分变化和茶酒香气成分分析。目前市场上以调配型茶酒居多，即用白酒或食用酒精浸泡茶叶而制得，但其香气和口感远不如发酵型。本研究在发酵型茶酒的基础上，对发酵好的茶汁进行蒸馏，成为一种新型的蒸馏酒。茶酒既有茶叶独特的香味，又能融合酒的特点。

本实验研究茶叶发酵蒸馏酒的制备，对其生产工艺条件优化，并采用气质联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）法测定茶叶发酵蒸馏酒的挥发性香气成分。提高了大叶茶的利用价值，开发了一种新型的蒸馏酒，为蒸馏酒的发展开拓了思路。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

大叶绿茶、大叶白茶：广西百色市凌云县；红茶、黄糖、赤砂糖、白砂糖：市售；粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）（CICC编号：1360）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）（CICC编号：1355）：中国工业微生物菌种保藏中心；扣囊复膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）：贵州省发酵工程与生物制药重点实验室选育酵母（编号：FBKL 2.0229）；麦芽汁培养基：上海博微生物科技有限公司。

1.2仪器与设备

BXM-30R立式压力蒸汽灭菌锅、101-1AB电热鼓风干燥箱、SPX-250B-Z生化培养箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；FA2004N电子天平：上海菁海仪器有限公司；Sw-CJ-1F型净化工作台：苏州净化设备厂；ZHWY-111B落地普通大容量恒温培养振荡器：金坛市文化仪器有限公司；C21-SK2105多功能电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；JH-11-11可见光分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；7890A/5975C气相色谱质谱联用仪：美国安捷伦公司。1.3方法

1.3.1茶酒加工工艺流程

操作要点：将茶叶25 g、沸水1 000 mL和红糖200 g加入锅中，在电磁炉上小功率加热（保持微沸）15 min，待发酵液冷却至室温，按体积分数8%的接种量接入粟酒裂殖酵母，装入2 L三角瓶，28℃恒温培养。前2 d用六层纱布封口，为酵母生长提供氧气，第3天换用加单向排气阀的橡胶塞封口，绝对厌氧进行酒精发酵。待发酵液不产气泡，并测定发酵液残糖含量＜20 g/L或残糖含量基本不变时，结束发酵。将发酵液以蒸馏法去除样品中的不挥发性物质，并收集蒸馏液得茶酒，控制酒精度（40±1）%vol。

1.3.2酵母的活化

酵母均为试管保藏酵母，按麦芽汁培养基使用方法配成酵母液态培养基，121℃灭菌20 min，冷却接入酵母，控制转数160～170 r/min，28℃摇瓶培养48 h，并用血球计数板计数，调整酵母浓度为5.0～6.0×108个/mL。

1.3.3检测分析方法

酒精度的测定：密度计法［19］；还原糖的测定：直接滴定法；茶多酚的测定：GB/T 21733—2008《茶饮料》中的检测方法；总酸、总酯的测定：GB/T 10345—2007《白酒分析方法》中检测方法；茶酒感官评定［18，20］：包括外观、香气、口感和整体风格，茶酒感官评分（满分100分）标准见表1。

表1　茶酒感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of tea liquor

1.3.4茶酒挥发性成分分析

茶酒挥发性成分分析采用气质联用仪进行测定。

（1）茶酒挥发性成分分析样品前处理

取样品5 mL置于15 mL固相微萃取仪采样瓶中，插入装有2 cm、50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纤维头的手动进样器，在60℃左右顶空萃取40 min取出，快速移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口中，热解析5 min进样。

（2）色谱条件

气相色谱条件：色谱柱DB-CP97723A（50 m×0.25 mm× 0.20 μm）；采用程序升温模式，起始温度为40℃，保持5 min，以5℃/min升至200℃，保持10 min；进样口温度250℃；以氦气（纯度99.99%）为载气，流速1 mL/min，不分流进样。

质谱条件：接口温度为200℃；离子源温度为200℃；电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源；电离能量为70 eV；发射电流为200 μA；扫描范围50～550 amu。

（3）定性定量方法

定性分析：由GC-MS分析得到的质谱数据运用计算机谱库在（NIST/WILEY）进行初步检索，各香气物质成分的质谱经计算机谱库检索，再结合相关报道文献解析谱图，确定香气物质。

定量分析：采用面积归一化法。

2　结果与分析

2.1原料的选择

2.1.1茶叶的选择

选用大叶绿茶、大叶白茶、红茶分别作为茶蒸馏酒样品1、2、3所用茶叶，分别将茶叶25 g、沸水1 000 mL和红糖200g加入锅中，在电磁炉上小功率加热（保持微沸）15 min，待发酵液冷却至室温，按体积分数8%的接种量接入粟酒裂殖酵母，装入2 L三角瓶，28℃恒温培养。结束发酵，将发酵液以蒸馏法去除样品中的不挥发性物质，并收集蒸馏液得茶蒸馏酒，控制酒精度（40±1）%vol，不同茶叶原料对茶蒸馏酒发酵的影响结果见表2。

表2　不同茶叶对茶酒发酵影响Table 2 Effect of different tea on fermentation of tea liquor

由表2可知，茶蒸馏酒样品1感官评定结果略高于样品2，但均明显高于样品3。其中3种茶叶制得的茶蒸馏酒样品，外观没差异，但香气有很大的不同，样品1所用茶叶为大叶绿茶，茶香味具有绿茶原有的清新；样品2所用茶叶为大叶白茶，制出来的茶蒸馏酒有白茶独特的茶味；样品3所用茶叶为红茶，其香气为红茶特有香味。结果表明，大叶绿茶制出的茶酒香气最好，更让人感觉愉悦，白茶其次，红茶香味最差。从产酒精来说，样品2较样品1稍高，样品3产酒精较低。其中样品3产酒精度底，说明样品3的茶汤不适合酵母生长及产酒精，不能为酵母提供一个较好发酵环境，因此样品3所用茶叶不适合制作茶酒。虽然样品2产酒精稍高，但其制出的茶酒，香气风格不及样品1。因此选用大叶绿茶为茶蒸馏酒发酵用茶。

2.1.2酵母的选择

选定大叶绿茶为茶原料，将茶叶25 g、沸水1 000 mL和红糖200 g加入锅中，在电磁炉上小功率加热（保持微沸）15 min，待发酵液冷却至室温，分别选用粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、扣囊复膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）为样品1、2、3所用酵母，接种量均为8%，装入2 L三角瓶，28℃恒温培养。结束发酵，将发酵液以蒸馏法去除样品中的不挥发性物质，并收集蒸馏液得茶蒸馏酒，控制酒精度（40±1）%vol，同酵母菌对茶蒸馏酒发酵的影响结果见表3。

表3　不同酵母对茶酒发酵的影响Table 3 Effect of different yeasts on fermentation of tea liquor

由表3可知，3种酵母制的茶蒸馏酒感官评定结果差异较小，其中样品1稍高，就酒精度来说，样品2＞样品1＞样品3，从还原糖含量上看，进一步说明样品2、样品1所用酵母糖利用率较高，更能有效地利用发酵用糖产酒精。但样品2发酵成的茶蒸馏酒香气类似啤酒味，回味短，因此选用粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）为茶蒸馏酒发酵酵母。

2.1.3发酵用糖的选择

选定大叶绿茶为茶原料，粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）为所用酵母，分别选用黄糖、赤砂糖、蔗糖为样品1、2、3所用发酵用糖。将茶叶25g、沸水1000mL和糖200 g加入锅中，将在电磁炉上小功率加热（保持微沸）15 min，待发酵液冷却至室温，接入酵母菌（8%），装入2 L三角瓶，28℃恒温培养。结束发酵，将发酵液以蒸馏法去除样品中的不挥发性物质，并收集蒸馏液得茶蒸馏酒，控制酒精度（40±1）%vol，不同发酵用糖对茶蒸馏酒发酵的影响结果见表4。

表4　不同糖对茶酒发酵的影响Table 4 Effect of different sugar on fermentation of tea liquor

由表4可知，样品1与样品3感官评定结果相差很小，但均高于样品2，说明样品1、样品3所用蔗糖较适合制作茶酒。从酒精度来看，样品3＞样品2＞样品1，因此选用蔗糖作为发酵用糖。

2.2发酵工艺参数的确定

2.2.1茶叶形状及浸泡温度的确定

将大叶绿茶进行粉碎，过10目筛子得大叶绿茶粉碎叶。称取大叶绿茶整叶和粉碎叶各5.00 g，分别加入100 mL温度为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃中，浸泡15 min，对茶汤进行茶多酚含量测定。

图1　不同茶叶形状及浸泡温度对茶汤质量的影响Fig.1 Effect of different tea shapes and soaking temperature on tea quality

由图1可知，茶汤中茶多酚含量随温度的升高而增加，100℃时及煮沸时，茶汤中茶多酚含量最高。并且不经粉碎的茶叶茶汤中，在相同温度下没有经粉碎后的茶叶茶多酚含量高。因此选用浸泡温度100℃进行粉碎后的茶叶浸泡。

2.2.2浸泡时间的确定

将粉碎过的茶叶5.00g，加入100mL温度为100℃水中，分别浸泡（保持微沸）5 min、10 min、15 min、20 min、25 min，对茶汤进行茶多酚含量测定，结果见图2。

图2　浸泡时间对茶汤质量的影响Fig.2 Effect of soaking time on tea quality

由图2可知，茶汤中茶多酚含量随浸泡时间的增加呈上升趋势。当浸泡时间从15 min增至20 min时，能明显提高茶汤中的茶多酚含量，但当浸泡时间从20 min增至25 min时，茶汤中的茶多酚含量没有明显提高，即以增加浸泡时间来提高茶汤中的茶多酚含量意义不大，因此选定浸泡时间为20 min。

2.2.3茶水比的确定

选用上述确定的茶汤的处理工艺，即大叶绿茶粉碎叶、浸泡温度100℃、浸泡时间20 min，使较多茶多酚融入茶汤中。分别控制茶水比1∶10、1∶20、1∶40、1∶80（g∶mL），并以不加茶汤作为空白对照，蔗糖添加量200 g/L，接种量8%，置于28℃恒温培养箱中发酵7 d，发酵结束后，其酒精度和还原糖含量测定结果见图3。

图3　茶水比对发酵情况的影响Fig.3 Effect of tea-water ratio on fermentation condition

由图3可知，随着茶水比例的增加，酵母对糖的转化效率是先增加后降低。空白中只加蔗糖，其糖转化率很低，1∶20、1∶40、1∶80（g∶mL）的茶水比中糖转化率较高，说明茶汤有利于酵母的生长及转化酒精，在仅有碳源的糖水里，酵母不能很好的产酒精，而l∶10（g∶mL）的茶水比由于溶液浓度过高，使酵母的生长及转化酒精受到了抑制，酒精产量较低。其中茶水比为1∶40（g∶mL）酒精度最高，还原糖含量最少，但其原酒茶香偏淡，茶水比＞1∶40（g∶mL）茶味更淡，因此1∶20（g∶mL）茶水比为最佳比例。

2.2.4接种量的确定

控制茶水比1∶20（g∶mL），茶叶为大叶绿茶粉碎叶，蔗糖添加量200 g/L，分别接入体积分数2%、4%、6%、8%、10%的粟酒裂殖酵母，置于28℃恒温培养箱中发酵7 d，发酵结束后，其酒精度和还原糖含量测定结果见图4。

图4　接种量对发酵情况的影响Fig.4 Effect of inoculum on fermentation condition

由图4可知，接种量为2%时，酒精度很低，还原糖含量较高。随着接种量的增加，酒精度升高，还原糖含量减少。在实验过程中接种量越大，发酵速率越大，所以当接种量太大，发酵时间较短，茶酒的风味物质不易形成。因此，选择最佳的接种量为8%。

2.2.5蔗糖添加量的确定

控制茶水比为1∶20（g∶mL），茶叶为大叶绿茶粉碎叶，分别添加蔗糖140 g/L、160 g/L、180 g/L、200 g/L、220 g/L，酵母接种量8%，置于28℃恒温培养箱中发酵7 d，发酵结束后，其酒精度和还原糖含量测定结果见图5。

图5　蔗糖添加量对发酵情况的影响Fig.5 Effect of sugar addition on fermentation condition

由图5可知，发酵体系中初始蔗糖添加量的越大，酒精度越高，蔗糖能充分被酵母利用转化为酒精。蔗糖的添加量达到200 g/L时，酒精度为10.44%vol；蔗糖的添加量达到220 g/L时，酒精度为10.74%vol，但蔗糖的利用率反而下降，使发酵原液的还原糖含量增多。这是因为发酵液初始蔗糖浓度较高，酵母生长受到抑制，糖原料不能有效利用。因此，确定最佳蔗糖添加量为200 g/L。

2.3蒸馏酒茶酒质量分析

将蒸馏出的茶酒进行检测茶酒质量分析结果见表5。由表5可知，茶蒸馏酒的感官质量、理化指标及卫生指标满足国标GB 2757—2012《食品安全国家标准蒸馏酒及其配制酒》的要求。

表5　蒸馏酒茶酒质量指标Table 5 Indexes of the tea liquor quality

2.4蒸馏酒茶酒挥发性成分分析

茶酒经过GC-MS分析，各组分质谱数据入数据库进行分析检索。初步鉴定出茶酒中各主要香气组分27个，其GC-MS分析的总离子流色谱图见图6，茶酒主要挥发性成份相对含量见表6。

由表6可知，茶酒的挥发性成分主要是酯类、醇类等，其相对含量较高。酯类化合物是白酒中最多的挥发性香成分，并且由于乙醇含量较高，乙酯所占的比例会较高。茶酒的挥发性成分中，酯类化合物总体含量达到58.931%，其中相对含量较高的有己酸乙酯（4.337%）、辛酸乙酯（19.699%）、癸酸乙酯（26.789%）、月桂酸乙酯（5.567%）等，以乙酯类居多。醇类是白酒的醇甜和助香剂的重要来源，茶酒的挥发性成分中除乙醇外，醇类化合物总体含量达到34.602%，其中相对含量较高的是正丙醇（7.279%）、3-甲基-1-丁醇（12.745%）、芳樟醇（3.139%）等。

图6　茶蒸馏酒挥发性成分GC-MS分析总离子流色谱图Fig.6 Total ion chromatogram of volatile components in tea fermented distilled liquor analysis by GC-MS

表6　茶蒸馏酒挥发性成分的GC-MS分析结果Table 6 Analysis results of volatile components in tea fermented distilled liquor by GC-MS

3　结论

本实验选用大叶绿茶为发酵用茶，蔗糖为发酵用糖，粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）为发酵酵母进行茶蒸馏酒研制，确定了茶酒的生产工艺为茶水比1∶20（g∶mL），浸泡时间20 min，保持微沸，酵母接种量8%，蔗糖添加量200 g/L。所得的茶酒色泽无色透明晶亮，酒香浓郁，茶香怡人，口感浓厚，茶味适中，风格完好，其酒精度（40±1）%vol，总酸0.09 g/L，总酯0.63 g/L。气质联用（GC-MS）法共鉴定出茶蒸馏酒中香气组分27个，其中酯类及醇类物质的相对含量分别为58.931%及34.602%。此条件下生产的茶蒸馏酒，质量指标满足相关国标要求。该产品是一种新型的蒸馏酒，兼具酒香和茶香，并且其生产工艺简单、操作管理方便、适用于工业化生产，因此具有良好的开发前景。

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CHEN Linlin1，2，HU Baodong1，2，QIU Shuyi1，2，LUO Xiaoye1，2，WANG Xiaodan1，2，3*
（1.Guizhou Provincial Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biological Pharmacy，Guizhou University，Guiyang 550025，China；2.School of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China；3.College of Life Sciences，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

Tea-distilled liquor was obtained by choosing large leaf tea，sucrose andSchizosaccharomyces pombeas fermented material.The results showed that the optimal processing conditions of tea-distilled liquor were as follows：tea and water ratio 1∶20（g∶ml），immersion time 20 min，immersion temperature 100℃，yeast inoculum 8%and sucrose addition 200 g/L.The alcohol content of fermentation liquid was 10.44%vol and reducing sugar content was（7.69±0.04）g/L.Alcohol content was up to（40±1）%vol after distillation.27 volatile components were identified by GC-MS from tea-distilled liquor，the relative content of esters and alcohols were 58.93%and 34.60%，respectively.Under these production conditions，the quality indicators of tea-distilled liquor met the relevant national standard.

tea liquor；fermentation；process conditions；volatile components；distillation

TS262.4

0254-5071（2016）06-0040-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.06.009

2016-03-17

贵州省重大专项项目（黔科合重大专项字［2013］6009号）；贵州省省校合作计划项目（黔科合LH字［2014］7672）；贵州大学研究生创新基金资助（研理工2015042）

陈琳琳（1992-），女，硕士研究生，研究方向为发酵工程。

王晓丹（1980-），实验师，博士研究生，研究方向为应用生物技术。