短梗五加果實發酵中香氣成分變化規律研究

朱俊義，夏廣清，關穎麗，張力凡，邵信儒，姜瑞萍，姚慧敏

（通化師范學院生命科學學院，吉林通化134002）

短梗五加（Acanthopanax sessiliflorus）為五加科五加屬落葉灌木或小喬木植物，高2 m～5 m。頂生圓錐花序為數個球形頭狀花序組成，花多數，濃紫色。果倒卵球形，長1cm～1.5cm，黑色，花期7月，果期9月～10月[1]。

短梗五加2009年已由遼寧省向國家申請為藥食同用植物，目前主要進行冬季人工栽培山野菜開發和以果實為主的果酒、果飲料開發[2－4]。目前，短梗五加果實釀酒工藝的相關研究鮮見文獻報道。

果酒中的醇類主要是乙醇、甲醇、高級醇及多元醇。乙醇為刺五加果實中糖成分的發酵產物。乙醇可增加果酒的刺激感及濃郁度，甲醇有毒性，果酒中一般含少量。高級醇也稱雜醇油，其成分多樣，一般含有丙醇、正己醇、正戊醇、異戊醇、正丁醇、異丁醇等，果實發酵生成的副產物，果酒香氣的主要組成成分為高級醇和乙酸乙酯。影響葡萄酒的口感的主要是多元醇和酯類成分[5]。因此，在果酒的質量控制及分析鑒評時，必須對果酒中醇類及乙酸乙酯進行成分分析及含量測定。葡萄酒等低度酒乙醇的測定，多采用密度瓶或酒精表法，需蒸餾后測定，步驟繁瑣費時；甲醇、乙醇、高級醇及乙酸乙酯的測定多采用氣相色譜法[6-8]，但一般在不同的色譜條件下進行的。用氣相色譜法測定，是根據各組分在流動相和固定相中具有不同的吸附和脫附能力，通過選用毛細管柱可對這些組分實現有效的分離，利用各組分在氫火焰中的化學電離進行檢測。國內外對葡萄酒香氣的研究已經取得了一定的成果[9-12]，對一些水果如可可[13]、草莓[14]、藍莓[15]、柑橘[16-17]、南國梨[18]等果酒香氣成分的研究也有相關報道[13-18]，課題組已對短梗五加短梗五加果酒陳釀過程中的香氣成分變化規律進行了研究[19]，但目前鮮見短梗五加果酒發酵過程中的香氣成分變化規律的相關報道。

本文以短梗五加果實為原料，分別在不同溫度下發酵，研究發酵過程中糖分以及香氣成分的變化規律。本試驗采用高效氣相色譜儀在同一色譜條件下，對短梗五加果發酵過程中甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯等香氣成分的含量進行測定，為研究刺五加果實釀酒過程及優選釀酒工藝提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

短梗五加果實采自長白山野生資源，葡萄酒酵母為法國生產，產品商標為ACTIFLORER，分析儀器為Agilent 6820GC高效氣相色譜儀。甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯均為色譜純：天津市康科德科技有限公司。

1.2 工藝流程

鮮短梗五加果實→分選→清洗破皮→主發酵→澄清處理→陳釀、貯存→冷凍處理→過濾→調配→精濾→無菌灌裝→成品

1.3 操作要點

1.3.1 刺五加鮮果處理

10月中旬短梗五加果實成熟，要及時采收及時加工。

1.3.2 發酵醪成分

鮮短梗五加果實中含糖量為9.2%，加白砂糖調整含糖為119 g/L。發酵前用0.1 mL/L亞硫酸殺菌24 h。

1.3.3 發酵

在發酵醪中接入0.05 g/L的葡萄酒酵母，分別在20℃和25℃下發酵，分別取不同發酵時間的短梗五加果酒樣品，作前處理后進行糖分和香氣成分的氣相分析。

1.4 還原糖測定方法

采用斐林試劑法測定短梗五加果實在發酵過程中的含糖量。

1.5 乙醇、乙酸、乙酸乙酯及正丙醇的含量測定

采用高效氣相色譜法測定短梗五加果實在發酵過程中揮發性成分的含量。

1.5.1 色譜條件

色譜柱：HP2FFAP石英毛細管柱，30 m×0.53 mm i.d.，1.0 μm；載氣：氮氣，純度大于 99.999%，流量6.0 mL/min；空氣流量450mL/min；氫氣流量35mL/min；柱溫：程序升溫。

進樣室溫度200℃；FID檢測器溫度220℃；尾吹氣：氮氣，流量30mL/min；進樣方式：分流進樣（分流比為 25∶1）；進樣量：1 μL 。

1.5.2 樣品溶液的配制

對照品溶液配制：分別稱取甲醇1 μL，乙醇7 mL，乙酸0.25 mL，正丙醇0.4 mL，乙酸乙酯0.15 mL置于盛有適量水的10mL容量瓶中，用水稀釋定容至刻度，振蕩混勻，即得對照樣品儲備液。

供試品溶液配制：稱取無梗五加發酵樣品，0.45μm濾膜過濾，棄初濾液，即得供試品溶液。

1.5.3 系統適用性實驗

取對照品儲備液1 mL置于10 mL量瓶中，用水稀釋定容至刻度，振蕩混勻，取1.0 μL進樣，記錄色譜圖。結果表明，各峰分離情況良好，甲醇的保留時間為3.136 min，乙醇為 4.337 min，乙酸為 13.875 min，正丙醇為15.874 min，乙酸乙酯為16.019 min。，取供試品溶液1.0μL樣品溶液進樣，記錄色譜圖，結果表明各成分與樣品中雜質峰分離度良好，不干擾樣品測定。對照品和樣品高效液相色譜圖見圖1。

圖1 左圖為對照品高效氣相色譜圖，右圖為短梗五加果實發酵樣品氣相色譜圖Fig.1 Left Figure is the GC chroma togram of the reference solution,right Figure is the GC chroma togram of the Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

1.5.4 標準曲線試驗

分別取對照品儲備液 0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 mL 于10 mL量瓶中，水稀釋并定容至刻度，配制成系列標準溶液，分別進樣1.0 μL，記錄色譜圖。以峰面積對濃度進行線性回歸，計算線性回歸方程。試驗結果表明，所測成分在測定濃度范圍有良好的線性關系，故可滿足本品中甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯的檢測的需要。

1.5.5 定量分析

注入供試品進行定量分析，測得各組分峰面積，根據線性回歸曲線，計算供試品中各成分的含量。

2 結果與分析

2.1 含糖量

短梗五加果不同溫度下在發酵過程中含糖量隨時間的變化曲線見圖2。

圖2 短梗五加果實發酵過程中含糖量的變化曲線Fig.2 The reducing sugar content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

由圖2可知，含糖量在發酵過程中逐漸降低，在發酵初期降低顯著，升高溫度可縮短發酵周期，促進糖異生，轉化為乙醇。

2.2 含量測定結果

短梗五加果不同溫度下在發酵過程中甲醇、乙醇、乙酸、正丙醇和乙酸乙酯含量隨時間的變化曲線見圖 3～圖 7。

圖3 短梗五加果發酵過程中甲醇含量的變化曲線Fig.3 The methanol content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖4 短梗五加果發酵過程中乙醇含量的變化曲線Fig.4 The ethanol content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖5 短梗五加果發酵過程中乙酸含量的變化曲線Fig.5 The acetic acid content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖6 短梗五加果發酵過程中正丙醇含量的變化曲線Fig.6 The n-propanol content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

圖7 短梗五加果發酵過程中乙酸乙酯含量的變化曲線Fig.7 The acetic ether content curve during Acanthopanax sessiliflorus fruit fermentation

由圖可知，乙醇、正丙醇和乙酸乙酯的含量在發酵過程中逐漸升高，乙醇含量在發酵初期顯著增加，正丙醇和乙酸乙酯在發酵后期增加顯著，乙酸在發酵過程中呈現了先增加后減少的趨勢，初期含量較高，后期逐漸降低，甲醇在發酵過程中含量較低，變化不顯著。

3 討論

1）本實驗曾考察用以二乙烯苯-乙基乙烯型高分子多孔小球為固定相的填充柱，測定幾種香氣物質，無論怎么優化實驗條件，分離效果都不理想，而且峰型差，拖尾現象嚴重。采用毛細管柱后，通過對柱溫和分流比的優化，幾種物質的色譜峰對稱，柱效高而且靈敏度高，可滿足含量測定的要求。

2）發酵過程中，果實中的糖、氨基酸、有機酸、風味前體物在酵母作用下可轉化為乙醇、甲醇、高級醇、酸類、酯類等代謝產物，其中產生的香氣成分一般認為是發酵過程的副產物。在本研究中刺五加果酒發酵過程產生的甲醇含量極低，乙醇的含量為7%，高級醇類主要為正丙醇，酯類成分主要為乙酸乙酯，風味清香獨特，色澤暗紅色，口感酸甜適中，醇厚豐滿。香氣前體物果實原料，為香氣產生的基礎，如葡萄其漿果在冬季低溫條件下結冰濃縮，不僅可提高含糖量，而且能提高香氣的濃度和馥郁度[10]；而發酵條件是由工藝技術所控制，好的工藝技術可使果實生成高質量的產品，如在葡萄酒發酵過程中添加銀杏葉提取物，對葡萄酒的香氣成分有一定影響[12]。一般來說果酒的質量7成～8成取決于原料，為香氣生成之前提，2成～3成決定于工藝。本研究檢測出的不同發酵溫度的香氣成分在發酵過程中的變化結果，充分說明了果實原料與工藝條件對果酒發酵產香的影響，這為工藝控制產香的變化提供了有理論及實際參數，但具體工藝控制技術，還需在此基礎上做更多不同發酵條件下的補充試驗方可確立。