五种苹果品种对苹果发酵酒香气组成及感官质量的影响

张翔，孙玉霞，张将，魏雯可，丁燕，汤晓宏，韩晓梅，林雪青，赵新节*

1(山东省葡萄研究院，山东 济南，250100)2(齐鲁工业大学(山东省科学院) 生物工程学院，山东 济南，250353)

我国是苹果生产大国，栽培面积及产量均居世界首位[1]，但是目前我国的苹果消费模式仍以鲜食为主，面临生产过剩，利润率低等问题，亟需拓展苹果深加工的渠道[2]。苹果酒是苹果深加工的一类重要产品，也是世界上仅次于葡萄酒的第二大果酒[3]。苹果酒在国外的苹果深加工中占很大的比重，而我国苹果酒的生产仍处于起步阶段，无论是产品品质、生产规模及加工工艺等都与国外先进的苹果酒产业存在一定的差距[3]。苹果酒的风味和质量很大程度上取决于苹果原料的种类和品质，我国目前用于酿酒的苹果品种多为普通鲜食品种，缺乏专门用于酿酒的苹果品种[4-5]，生产出的苹果酒与国外同类型的产品相比，常存在香气不足、风味平衡性差等问题。

香气是苹果酒品质的一个重要指标，也是苹果酒典型风味的重要内容[6]。苹果酒的香气主要由酯类、醇类、脂肪酸类、醛酮类及萜烯类等组成[7]，近年来对苹果酒香气的研究，多侧重于通过优化苹果酒发酵菌株、发酵工艺等来实现苹果酒的增香[7-9]，而考察苹果品种对苹果酒香气差异性的研究较少。因此，开展对现有苹果品种酿酒特性的分析、评价是苹果酒加工领域亟待解决的重要问题。

本实验以市场上常见的5种不同品种苹果为原料，从苹果果汁及其发酵酒的理化性质、苹果酒的香气成分、感官质量等综合考察苹果品种间酿酒的差异性，以期为苹果酒酿酒品种的选用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

5个品种苹果，青香蕉、红香蕉、大国光、小国光、红富士为2020年采摘自烟台产区，2020年12月购于济南当地农产品批发市场，选取健康无伤的苹果用于后期实验。

果胶酶(EX-V)，法国Lallemand公司；活性干酵母(FX10)，法国Laffort公司；4-甲基-2-戊醇(色谱纯，98%)，美国Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

破碎机，山东九阳股份有限公司；JA2003N电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司；BX-1手持折光计，德国SCHMIDT+HAENSCH 公司；TU5200酒精计，江苏金怡仪器科技有限公司；PHS-25 pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；GC-7890B/MS-5977A气相色谱-质谱联用仪、固相微萃取装置、DB-WAX毛细管柱(60 m×2.5 mm，0.25 μm)，美国Agilent公司。

1.3 实验方法

1.3.1 苹果酒酿造的工艺流程

苹果酒酿造工艺流程如下：

苹果去核切块→粉碎榨汁→过滤取汁→成分调整→接菌发酵→澄清分离→苹果酒

选取健康无伤的苹果清洗后，去核切块，破碎榨汁，添加偏重亚硫酸钾，使SO2质量浓度达到40 mg/L；向苹果汁中加入果胶酶0.03 g/L，常温下处理5 h；苹果汁经过滤后，添加白砂糖，将苹果汁糖度统一调整至20° Brix；随后接入活化的酿酒酵母，18 ℃恒温发酵；2周左右酒精发酵结束后，酒样经澄清处理，低温保存待测。每个处理3个重复。

1.3.2 理化指标测定

苹果出汁率测定如公式(1)所示：

(1)

可溶性固形物测定：通过BX-1手持折光计测定；乙醇、总酸(以苹果酸计)、还原糖等指标测定，参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.3.3 挥发性香气物质分析

挥发性化合物的萃取与GC-MS分析条件参照原苗苗等[10]方法，具体操作如下：取8 mL苹果酒样品，加入2.00 g NaCl和20 μL 2.00 g/L的4-甲基-2-戊醇(内标)以及转子于15 mL顶空瓶中，置于45 ℃的可加热磁力搅拌器上，预热10 min，然后萃取50 min，进样；色谱柱升温程序为：40 ℃条件下保持2 min，然后以6 ℃/min的速率升至230 ℃，保持15 min，载气为氦气，平均线速率为25 cm/s，采用不分流进样模式；质谱电子能量为70 eV，扫描范围为30～400 u，在3.9 次/s扫描速率下获得。

定性分析：将MS图运用计算机谱库(NIST14)进行初步检索和分析，再结合相关文献资料对人工谱图进行解析，确定挥发性物质的各个化学成分。

定量分析：采用内标法半定量分析，计算样品中各香气组分的含量。

1.3.4 感官品评

将苹果酒酒样放于通风良好的房间，由7位受到专业培训的品评小组成员分别对苹果酒酒样进行感官品评。经小组讨论后，对苹果酒酒样特点(香气、口感)进行描述，包括生青味、果香、发酵香、奶香、杏仁味、酸、甜、苦、香气愉悦度、口感愉悦度。按照1～10的等级对某种特征的强烈程度进行打分，然后进行统计分析。

1.4 数据处理与统计分析

采用SPSS 21.0软件进行数据分析，多组间比较采用One-Way ANOVA法，作图采用Origin 8.0软件。

2 结果与分析

2.1 苹果汁和苹果发酵酒的理化指标分析

在供试的5个苹果品种中，苹果汁发酵前后均表现出了品种差异性，如表1所示。苹果汁的pH为3.47～4.23，其中小国光果汁pH最低为3.47，红香蕉果汁pH最高为4.23；发酵后的苹果酒pH为3.43～3.67，其中大国光苹果酒的pH相对较高；苹果汁的含糖量除红香蕉外，其余品种均在10°Brix以上，小国光的含糖量最高，达到13.2°Brix；苹果酒中的还原糖为1.60～2.11 g/L，说明酒精发酵完成；苹果酒的酒精度为9.1%vol～10.9%vol；苹果酒的总酸质量浓度为3.03～4.13 g/L，其中红富士苹果酒的总酸含量最低。这些指标都在正常值的范围之内，品种之间的差异会对风味产生一定的影响，但基本上不影响发酵酒的理化特征。

表1 不同品种苹果汁与苹果酒理化指标Table 1 Physicochemical properties of apple juices and ciders from different varieties

出汁率决定着原料的产酒率。供试苹果的出汁率均在50%以上，但具有明显的品种差异。其中，青香蕉和红香蕉的出汁率较低，分别为51.52%和54.43%，出汁率最高的品种是小国光，达70.26%，其次为大国光和红富士。

2.2 苹果发酵酒的香气成分分析

香气是评价苹果酒品质优劣的重要因素之一，苹果酒的香气主要由酒体中的挥发性化合物组成，其种类和含量主要受苹果品种、酵母菌种，以及酿造工艺等影响[11]。在供试的5个苹果酒中，共检测到34种挥发性化合物，包括18种酯类、9种醇类、2种酸类、3种羰基化合物和2种萜烯类化合物(表2)。其中，酯类、醇类是苹果酒香气成分中种类和含量较多的物质[12]，就含量而言，这两类物质总和占苹果酒香气成分比例的90.54%～94.82%，构成了苹果酒的主要香气组成。其次是少量的酸类、帖烯类和羰基化合物类物质。

表2 不同品种苹果酒中香气化合物的质量浓度 单位：mg/LTable 2 Contents of aroma components in different varieties of apple ciders

大多数酯类物质具有花香、果香，往往为苹果酒带来令人愉悦的香味[13-14]。在供试的5组发酵酒中共检测到酯类物质18种，其中大国光、红富士苹果酒酯类物质占其总香气成分的比例最高，分别为57.74%和59.62%，这与程晓燕等[6]在‘静宁富士’的研究结果相似。红富士苹果酒的辛酸乙酯和月桂酸乙酯的含量要显著高于其他各组；红香蕉、青香蕉苹果酒的丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯的含量较高；小国光、大国光苹果酒具有较高含量的乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯。检测到的酯类物质中共有9种香气化合物含量超过阈值，分别为异丁酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、异戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯和乙酸异戊酯。

醇类也是苹果酒中较为丰富的一类挥发性物质，多来源于糖和氨基酸的分解代谢[13]。本实验中共检测到9种醇类物质，其中红香蕉、青香蕉苹果酒中醇类物质占其总香气成分的比例最高，分别达到48.53%和54.27%，而大国光和红富士苹果酒中醇类物质所占比例相对较少，仅为32.96%和35.20%。由于醇类物质的嗅觉阈值相对较高，故供试苹果酒中各醇类物质均没有超过阈值的组分。

低浓度的酸类物质可以赋予酒体清冽，令人愉悦的香味，对酒体香味有着不可替代的作用[12]。供试苹果酒中，酸类物质相对较少，仅占总挥发性香气成分的4.25%～8.65%，其中大国光、红香蕉和小国光苹果酒的酸类物质含量相对较高，分别为3.55、3.26、3.45 mg/L，而红富士和青香蕉苹果酒酸类物质含量相对较低。各组酒样中的酸类物质主要是辛酸，浓度均大于阈值，在大国光苹果酒中辛酸含量最高，达到3.35 mg/L。

一般来说，香气活性值(odor activity value,OAV)>1的化合物对酒体的香气具有实质性的贡献。因此，我们将表2中OAV>1的香气化合物进一步整理，并根据查阅到的各物质的阈值计算出OAV值，如表3所示。各苹果酒中OAV>1的香气化合物共计13种，包括9种酯类、1种酸类、1种羰基化合物和2种萜烯类化合物。萜烯类物质虽然只以微量存在于苹果酒中，但由于β-大马酮、β-紫罗兰酮等萜烯类化合物本身域值低，得出的OAV值相对较高，对苹果酒的花香和果香的提高仍起到了重要的作用[11]。由于苹果酒香气成分较为复杂，为更直观的反映苹果酒香气成分的品种差异性，对表3中的相关数据进行主成分分析(principal component analysis,PCA)。如图1所示，不同苹果酒在图中可以有效得以区分，说明5种不同品种苹果酒的风味特征存在明显的差异性。首先，红香蕉、青香蕉苹果酒分布在PC1、PC2的负半轴，在这一象限中分布的特征香气成分主要包括丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯，这为酒体带来了香蕉、梨等果香气味；第二，小国光、大国光苹果酒分布在PC1、PC2的正半轴，在这一象限分布的特征香气成分主要包括乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、β-大马酮和β-紫罗兰酮，这为酒体带来了玫瑰、甜果、蜂蜜等花香和果香气味；第三，红富士苹果酒分布在PC1的正半轴、PC2的负半轴，在这一象限分布的特征香气成分主要包括己酸乙酯、辛酸乙酯和异戊酸乙酯等脂肪酸乙酯，这为酒体带来了丰富的果香味。

表3 不同品种苹果酒中香气化合物的OAV值及特征描述(OAV>1)Table 3 OAV values and descriptions of aroma components in different varieties of apple ciders (OAV>1)

XGG-小国光；DGG-大国光；HFS-红富士；HXJ-红香蕉；QXJ-青香蕉；1-异丁酸乙酯；2-丁酸乙酯；3-2-甲基丁酸乙酯；4-异戊酸乙酯；5-己酸乙酯；6-辛酸乙酯；7-癸酸乙酯；8-乙酸苯乙酯；9-乙酸异戊酯；10-辛酸；11-壬醛；12-β-大马酮；13-β-紫罗兰酮图1 不同品种苹果酒香气化合物OAV值(OAV>1)主成分分析Fig.1 Principal component analysis of aroma components OAV values (OAV>1) in different varieties of apple ciders

2.3 苹果发酵酒的感官评价

苹果酒的感官品评是衡量苹果酒质量的一个重要手段。通过感官品评小组品评，对不同品种苹果酒的生青味、果香、发酵香、奶香、杏仁味等香气和酸、甜、苦味的强度进行了表述，同时从香气愉悦度和口感愉悦度对苹果酒进行了风味概念性综合评价，结果如表4所示。各个品种的生青气味没有明显差异；大国光、小国光和红富士苹果酒表现出较强的果香，其次是红香蕉，青香蕉果香最弱；红富士和红香蕉苹果酒的发酵香较强，其次是小国光、大国光和青香蕉；青香蕉的奶香最弱，其他品种之间差异不大；红香蕉的杏仁味显著强于其他品种；红香蕉和青香蕉的酸味较强，红富士的酸味最弱；红富士的甜味最强，青香蕉和大国光较弱；红香蕉苦味较强，其他品种之间没有显著性差异。红富士和红香蕉表现出了较好的香气愉悦度，其次是大国光和小国光，青香蕉的香气愉悦度最差，这与苹果酒香气成分和比例有一定的关系；红富士表现出了较好的口感愉悦度，也许与其较强的甜感有关；红香蕉虽有较好的香气愉悦度，但是口感愉悦度并不高，也许与其较强的苦味和酸味有关。

表4 不同品种苹果酒感官品评Table 4 Sensory evaluation of different varieties of apple ciders

3 结论

本研究选取红香蕉、青香蕉、大国光、小国光和红富士5个苹果品种，分别从苹果及其发酵酒的理化指标、香气化合物组成及感官质量等方面，初步考察了苹果品种对其酿酒特性的影响。研究发现，青香蕉和红香蕉的出汁率较低，分别为51.52%和54.43%，出汁率最高的品种是小国光，达70.26%，其次为大国光和红富士。无论香气组成还是感官感觉特征，不同苹果酒均表现出了明显的品种特异性。通过对OAV>1的香气化合物的主成分分析，可以很好地区分5种苹果酒的风味特征。其中，红香蕉、青香蕉苹果酒的特征香气为丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯等；小国光、大国光苹果酒的特征香气为乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、β-大马酮和β-紫罗兰酮等；红富士苹果酒的特征香气为己酸乙酯、辛酸乙酯和异戊酸乙酯等脂肪酸乙酯。从苹果酒的感官感觉特征来看，大国光、小国光和红富士表现出较强的果香味；红富士和红香蕉的发酵香较强；红香蕉和青香蕉的酸味较强；红香蕉苦味较强。红富士苹果酒表现出了较好的香气愉悦度和口感愉悦度，这可能与其丰富的酯类物质带来的果香及较强的甜感有关；而红香蕉虽有较好的香气愉悦度，但是口感愉悦度不高，可能与其苦味和酸味有关。由此可见，在供试的5个品种苹果中，红富士发酵酒在香气和口感上的优良表现，体现了较好的酿酒特性，而另外几种苹果发酵酒在感官上也表现出了明显的品种特异性，具有潜在的应用价值。在以后的研究中，我们可以利用苹果品种间的酿造差异性进行多品种间的混酿，并结合发酵菌株、工艺等的优化，进一步提升苹果酒风味的复杂性和独特性，满足市场和消费者的不同需求。