櫻桃酒發酵過程中的主要香氣成分及其變化*

于海燕，張妮，許春華

1(上海應用技術學院香料與香精技術學院，上海，200235)2(華東理工大學生物工程學院，上海，200237)

櫻桃酒發酵過程中的主要香氣成分及其變化*

于海燕1，張妮2，許春華1

1(上海應用技術學院香料與香精技術學院，上海，200235)2(華東理工大學生物工程學院，上海，200237)

采用固相微萃取-氣相色譜質譜聯用技術(SPME-GC/MS)調查了甜櫻桃酒發酵過程中，醇醛酸酯等各類香氣成分的變化情況。假定各待測組分的相對校正因子均為1的情況下，采用2-辛醇作為內標對檢測出的櫻桃果汁與櫻桃酒香氣成分進行定量分析。結果表明:甜櫻桃果汁中檢測到49種化合物，其中醇類以苯甲醇(2.24 mg/L)、異戊醇(2.01 mg/L)和己醇(1.27 mg/L)含量最多，酯類以乙酸乙酯(0.99 mg/L)含量最多，醛類以苯甲醛(0.99 mg/L)含量最多;櫻桃發酵酒中共檢測出48種香氣物質，其中15 d發酵結束后的櫻桃酒液中含量最大的為異戊醇(18.76 mg/L)，其次為苯甲醛(5.49 mg/L)、乙酸乙酯(3.62 mg/L)、苯甲醇(3.43 mg/L)、辛酸(2.97 mg/L)、苯乙醇(2.68 mg/L);大部分醇類是在發酵前5d產生的，之后其濃度基本維持在該濃度范圍左右;發酵剛開始時，醛類物質的種類較多，隨著發酵過程的進行，多數醛類化合物被迅速消耗，但苯甲醛的濃度迅速升高;酯類和酸類的濃度也隨著發酵過程的進行而增加。

櫻桃酒，香氣成分，固相微萃取，氣相色譜質譜聯用

目前市場上鮮食的櫻桃果實主要有甜櫻桃(Prunus avium L．)和中國櫻桃(P．psedoerasus L．)，前者俗稱大櫻桃，后者小櫻桃［1］。櫻桃含有豐富的維生素和礦物質，其含鐵量為水果之首，比同等質量的蘋果、梨、橘子等高出20倍以上［2－3］。但櫻桃采摘期短又不耐貯藏，亟需深加工開發利用。

櫻桃憑其高含糖量和高可食率成為果酒加工的良好原料［4］。其釀造過程中產生的香氣物質構成了櫻桃酒的骨架香味，整個發酵過程基本決定了櫻桃酒的風格。研究櫻桃果汁及發酵櫻桃酒中香氣成分對櫻桃酒產品質量的提高具有實際的指導意義。

目前，國內外只是對一些酸櫻桃加工品種和少數甜櫻桃品種的香氣成分做了研究，但對發酵櫻桃酒香氣成分的研究鮮有報道。如Girard等［5］研究認為，己醛、2-己烯醛、2-己烯-1-醇、苯甲醛是甜櫻桃果實最重要的香氣成分;Petersen［6］和 Poll［7］采用溶劑萃取法對酸櫻桃的芳香成分進行了初步研究;張序等［8］采用頂空固相微萃取技術提取“紅燈”甜櫻桃4個不同發育時期果實的香氣成分，以研究甜櫻桃果實發育過程中香氣成分的組成及變化;張艷［4］采用頂空固相微萃取技術提取中國櫻桃果實、果酒香氣成分，運用氣相色譜-質譜聯用技術進行香氣成分分析，分別找出了構成櫻桃酒果香、酒香及醇香的主要物質;王江勇等［9］采用頂空固相微萃取技術，提取2種砧木“紅寶石”大櫻桃品種成熟期果實的香氣成分，認為(E)-2-己烯-1-醇、己醛、乙酸已酯、(E)-丁酸-2-己烯酯、3-異丁基-6-烯-1-辛醇是‘紅寶石’大櫻桃成熟果實的特征香氣成分。

本課題采用固相微萃取方法，對甜櫻桃果實、櫻桃酒發酵過程中的香氣成分進行提取，結合氣相色譜質譜聯用技術進行分析研究，對櫻桃酒中的揮發性成分進行了定性和定量分析，旨在揭示櫻桃酒香氣的主要組成成分及其在發酵過程中的變化，以確定櫻桃酒的主體呈香物質。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

甜櫻桃、釀酒酵母、白砂糖為市售;H2SO3、VB1、無水乙醇、NaCl(分析純)，購自上海國藥集團化學試劑有限公司;內標2-辛醇(色譜純，99.0%)，購自Dr．Ehrenstorfer GmbH(Augsburg，Germany)。

1.2 儀器與設備

HZQ-F160全溫振蕩培養箱，太倉市實驗設備廠;手持式折光儀WYO－90%，成都市青羊聯合光學儀器系列成套部;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國Supelco公司;Agilent 6890/5973氣相色譜-質譜聯用儀，美國Agilent公司;配有Gerstel MPS2多功能進樣系統，德國Gerstel公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的制備

(1)櫻桃鮮果汁:挑選成熟良好、無腐敗的甜櫻桃清洗去核后壓榨取汁，過濾后于4℃保存。

(2)櫻桃發酵酒液:在櫻桃鮮果汁中添加H2SO3(使果汁中含SO260 mg/L)，添加白砂糖使含糖量達到23οBrix，并添加VB1(0.6 mg/L)，然后接種釀酒酵母(0.76 g/L)，密封，在20℃下發酵。

1.3.2 發酵過程跟蹤

對櫻桃酒的發酵過程進行了跟蹤檢測，每隔5d進行取樣分析，15d后基本發酵結束，進行陳釀直至成品酒。

1.3.3 香氣成分的測定

取樣品5 mL置于20 mL密封頂空瓶中，加入1.50 g NaCl，10 μL 2-辛醇(400 mg/L 乙醇溶液)，插入SPME纖維頭于45℃、250 r/min攪拌速度下頂空萃取30 min，250℃下解吸3 min，不分流進樣。

色譜條件:色譜柱為 HP-Innowax(60 m×0.25 mm ×0.25 μm)。程序升溫為:35℃ 保持 6 min，以2℃/min升溫至60℃，再以3.5℃/min升溫至220℃，保持2 min。載氣為He，體積流量為1 mL/min。

質譜條件:EI離子源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230℃。采用全掃描模式，掃描質量為20～450 amu。

質譜結果經Wiley7n．l和NIST05譜庫檢索，匹配度大于80(最大值為100)的鑒定結果予以報道。采用內標法定量計算出各香氣成分的相對含量。計算公式如下:

其中:wi為欲測組分(i)的量;ws為加入內標物(s)的量;Ai和As分別是欲測組分(i)和內標物(s)的峰面積;f'i為欲測組分(i)對內標物(s)的質量相對校正因子，本試驗中假定各待測組分(i)的相對校正因子均為1。

2 結果與分析

運用1.3中的方法對櫻桃果汁和櫻桃發酵酒進行香氣成分的提取與分析，共檢測出香氣成分57種，見表1。甜櫻桃果實香氣成分的總離子流圖見圖1;發酵結束櫻桃酒香氣成分的總離子流圖見圖2。對櫻桃果汁、櫻桃發酵酒中的主要香氣成分進行分類比較，如圖3。

從圖3和表1可知，與櫻桃果汁相比，發酵櫻桃酒中的醇類物質濃度大幅增加，醛類、酯類、酸類的濃度也有所增加，但醇醛的種類減少，酯酸的種類有所增加，表明發酵過程中發生了生化反應，形成了櫻桃酒的特有發酵香氣。

圖1 甜櫻桃果汁香氣成分的GC/MS總離子流圖

圖2 甜櫻桃酒香氣成分的GC/MS總離子流圖

圖3 櫻桃果汁、櫻桃發酵酒主要香氣成分分類比較

2.1 甜櫻桃鮮果汁香氣成分

由表1可知，櫻桃鮮果汁共檢測出49種香氣化合物，主要是醇類、酯類、醛類、羧酸類、烯類、雜環類等，其中醇的種類最多(18種)，含量約占香氣成分總量的54.57%，其次種類較多的為酯類(13種)和醛類(7種)，分別占香氣成分總含量的20.25%和13.60%。醇類以苯甲醇(2.24 mg/L)、異戊醇(2.01 mg/L)和己醇(1.27 mg/L)含量最多，酯類以乙酸乙酯(0.99 mg/L)含量最多，醛類以苯甲醛(0.99 mg/L)含量最多。

表1 櫻桃酒發酵過程中香氣成分的GC/MS分析結果

2.2 櫻桃發酵酒液香氣成分

從表1可見，櫻桃發酵酒中共檢測出48種芳香物質，其中醇類17種、酯類16種、酸類6種、醛類3種、烯類1種和其他類物質5種。15天發酵結束后的櫻桃酒液中的醇類化合物占總成分含量的61.67%，其中含量最大的為異戊醇(18.76 mg/L)，占總成分的38.39%，其次苯甲醇(3.43 mg/L)占總成分的7.03%，苯乙醇(2.68 mg/L)占總成分的5.49%;酯類物質占總成分的15.41%，以乙酸乙酯(3.62 mg/L)為主，占總成分的7.42%。

2.2.1 發酵過程中醇類物質的變化

從發酵過程的檢測數據來看，大部分醇類是在發酵前5d產生的，如丙醇濃度增加了30倍，庚醇、辛醇濃度增加了20多倍，2-丁醇、異戊醇、苯乙醇均增加了10倍左右，之后其濃度就基本維持在該濃度范圍左右。但己醇的濃度隨著發酵過程有所下降。甘油是在發酵5～10 d生成的，之后濃度緩慢上升。3-甲基-2-丁烯-1-醇、3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、糠醇僅存在于櫻桃果汁中，發酵啟動后未檢測到，可能原因是在發酵過程中轉化為其他物質。

2.2.2 發酵過程中酯類物質的變化

櫻桃酒中的酯類化合物非常豐富，可分為中低沸點的酯類和高級酯，由表1可見，發酵酒液中的酯類總濃度遠高于櫻桃汁。其中，乙酸乙酯、(反，反)-2，4-己二烯酸乙酯、苯甲酸乙酯隨著發酵過程的進行含量不斷增加，丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、水楊酸甲酯的含量均變化不大，呈現出相對穩定的趨勢。癸酸乙酯、乙酸苯甲酯和月桂酸乙酯主要在發酵前期產生，而丁酸異戊酯主要是在發酵后期生成，大部分酯類在發酵10d左右達到濃度最高峰，發酵結束時濃度有所下降。

2.2.3 發酵過程中醛類物質的變化

多數醛類的變化趨勢則與醇類相反(見表1)，發酵剛開始時，醛類物質的種類較多，濃度也較高，隨著發酵過程的進行，多數醛類化合物被迅速消耗，濃度幾乎為零或低于儀器檢出限，如己醛、3-甲基-2-丁烯醛，反-2-己烯醛等。但醛類的總濃度隨著發酵的進行是呈上升的趨勢，主要體現在苯甲醛的濃度增長上，即從濃度0.99 mg/L上升到5.49 mg/L。

2.2.4 發酵過程中酸類物質的變化

酸類的濃度也是隨著發酵過程的進行而增加的，在發酵10d左右達到濃度最高峰，發酵結束濃度有所下降，其變化過程見圖4。部分酸是酵母在代謝糖的過程中產生的，此外，發酵過程中存在的雜菌也會產生大量的酸［10］。

圖4 櫻桃酒發酵過程中各種酸類物質濃度的變化

3 結論

實驗采用固相微萃取-氣質聯用技術對發酵過程中櫻桃酒的香氣成分變化進行了跟蹤和檢測。在櫻桃酒發酵過程中，尤其是前5d，發酵過程比較劇烈，各種低沸點的醇類物質產生得比較多，如丙醇、庚醇、辛醇、2-丁醇、異戊醇、苯乙醇等。酸類的濃度也是隨著發酵過程的進行而增加。醛類化合物如乙醛、己醛和一些烯醛如3-甲基-2-丁烯醛都是在發酵剛開始時濃度相對比較高，隨著發酵過程的進行，多數醛類化合物被代謝，但苯甲醛的濃度迅速升高。櫻桃酒中酯類很豐富，在發酵過程中總濃度是增加的，乙酸乙酯、(反，反)-2，4-己二烯酸乙酯、苯甲酸乙酯等主要是在發酵過程中產生的，而高級酯如丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、水楊酸甲酯增加的量則非常有限，呈現相對穩定的趨勢。固相微萃取氣相色譜質譜法檢測櫻桃酒香氣檢測方法簡單，但對于極其微量的組分以及半揮發、難揮發的組分的檢測還比較缺乏，需要對其進行更深入的研究以保證產品質量的穩定。

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Aromatic Compounds and Variation of the Compounds During Fermentation of Cherry Wine

Yu Hai-yan1，Zhang Ni2，Xu Chun-hua1
1(School of Perfume and Aroma Technology，Shanghai Institute of Technology，Shanghai 200235，China)
2(School of Biotechnology，East China University of Science＆ Technology，Shanghai 200237，China)

The variation of main volatile aromatic compounds such as alcohols，aldehydes，acids and esters in the fermentation of cherry wine was investigated by solid phase micro-extraction coupled with gas chromatography/mass spectrometry(SPME-GC/MS)．To quantify the volatiles，the integrated areas based on the total ion chromatogram were normalized to the area of internal standard(2-octanol)，assuming the response factor was 1．The results had showed that 49 compounds were detected in cherry juice，of which benzyl alcohol(2．24 mg/L)，1-butanol，3-methyl-(2．01 mg/L)and 1-hexanol(1．27 mg/L)were the most alcohols，ethyl acetate(0．99 mg/L)most in esters，benzaldehyde(0．99 mg/L)most in aldehydes．During the fermentation of cherry wine，48 compounds were detected with the maximum content of 1-butanol，3-methyl-(18．76 mg/L)，followed by benzaldehyde(5．49 mg/L)，ethyl acetate(3．62 mg/L)，benzyl alcohol(3．43 mg/L)，octanoic acid(2．97 mg/L)and phenylethyl alcohol(2．68 mg/L)．Most alcohols were produced during the first 5 days of the fermentation，and the concentration did not change after the fifth day．There were various kinds of aldehydes at the beginning of fermentation and the majority of aldehydes were quickly consumed as for the fermentation progressed，but there was a rapid increase in the concentration of benzaldehyde．The concentration of acids and esters also increased in the fermentation．

cherry wine，aromatic compounds，SPME，GC/MS

博士，副教授。

*高等學校全國優秀博士論文作者專項資金(No．201059);上海市自然科學基金(10ZR1429600)

2011－02－22，改回日期:2011－08－19