不同陳釀時間蘋果白蘭地主要香氣成分變化分析

曾朝珍， 康三江， 張霽紅， 張 芳， 張海燕， 袁 晶

(甘肅省農業科學院 農產品貯藏加工研究所， 甘肅 蘭州 730070)

蘋果白蘭地是以蘋果為原料，經破碎榨汁、酒精發酵、蒸餾、橡木桶陳釀而成的新型水果類白酒[1]。橡木桶陳釀過程是獲得優質蘋果白蘭地的最重要的步驟之一, 其作用是使蘋果白蘭地進一步成熟，使酒體更加柔和[2]。香氣作為白蘭地的一個產品屬性，是評判白蘭地品質的重要指標。芳香物質的種類、含量、感覺閾值及其之間的相互作用構成了影響白蘭地質量的主要因素，決定著白蘭地酒的風味和典型性[3]。在陳釀過程中，新蒸餾的蘋果白蘭地原酒與橡木桶相互作用，許多化學反應發生在揮發性化合物中，改變了蘋果白蘭地的成分及濃度，從而改變了蘋果白蘭地的顏色、氣味和味道[4]。

風味成分的構成及形成是蘋果白蘭地感官品質評定的研究重點[5]，近年來，關于白蘭地、紅棗白蘭地在陳釀過程中風味成分變化的研究很多[6-7]，但關于蘋果白蘭地在橡木桶陳釀期間其風味物質的變化未見報道。文章以蘋果釀造蒸餾酒為原料，在前期實驗研究的基礎上，將發酵后的蘋果蒸餾酒貯藏于橡木桶中陳釀，研究陳釀期間蘋果蒸餾酒香氣成分的變化，旨在為高品質蘋果白蘭地的釀造提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富士蘋果，采自甘肅慶陽市；釀酒酵母1023、1620，中國工業微生物菌種保藏管理中心(CICC)提供；蘋果蒸餾酒，實驗室自制。二氯甲烷(色譜純)，阿拉丁公司；甲醇、3-辛醇、乙酸正戊酯(均為色譜純)，美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

225L橡木桶，日照市自然紅酒坊有限公司。TRACE DSQ型氣相- 質譜聯用儀，美國Finnigan公司；LRH- 70型恒溫培養箱，上海一恒科學儀器有限公司； YXQ- LS- 75G型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；Breville- BJE500F型榨汁機，澳大利亞鉑富公司；CD- ZY20L型薛氏紫銅蒸餾壺，煙臺誠達蒸餾設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1蘋果酒發酵工藝

將富士蘋果破碎、榨汁，然后將活化好的釀酒酵母1023和1620按照1∶1比例接種于600 mL蘋果白蘭地酒發酵培養基中，接種量為6%，接種濃度為106CFU/mL，20 ℃發酵10～15 d，主發酵完成。發酵后理化指標為酒精度6%～8%。

1.3.2蘋果蒸餾酒的制備

將發酵好的蘋果發酵原酒(酒精度7%)裝入20 L薛氏全自動紫銅蒸餾壺中，采用一次蒸餾工藝獲得蘋果蒸餾酒(酒精度40%)。

1.3.3蘋果蒸餾酒陳釀

將蒸餾后的蘋果蒸餾酒(酒精度40%)貯存于225 L的橡木桶中，分別對陳釀3個月至18個月的蘋果蒸餾酒進行取樣，然后將樣品于4 ℃冰箱中冷藏儲存直至分析測定。

1.3.4蘋果白蘭地香氣成分測定

1.3.4.1 蘋果白蘭地香氣成分提取

采用液液萃取法，取5 mL酒樣，50 μL 3-辛醇(673.96 μg/mL)、50 μL乙酸正戊酯(219.35 μg/mL)為內標，漩渦混勻。再加入5 mL二氯甲烷萃取劑，漩渦混勻5 min，靜置30 min，待分層明顯后，移液槍除去上層水相，取下層有機相3 mL。

1.3.4.2 色譜及質譜條件

色譜條件：進樣口溫度25 ℃，載氣He，流速0.8 mL/min。進樣量1 μL，不分流進樣。色譜柱為DB- WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升溫程序為40 ℃恒溫2 min，再以4 ℃/min的升溫速度升至230 ℃，保持10 min。

質譜條件：EI電離子源，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度250 ℃。掃描范圍33.00～350.00 amu。

1.3.4.3 香氣成分的定量分析

實驗采用的定量分析法是內標法，又稱半定量法。酯類香氣成分計算用乙酸正戊酯為內標，醇類用3-辛醇為內標，質量濃度計算見式(1)：

ρ1=A1(ρ0V0)/(A0V1)。

(1)

式(1)中：ρ1，待檢化合物的質量濃度，mg/L；ρ0，加入的內標化合物的質量濃度，mg/L；A1，待檢化合物的峰面積；A0，加入的內標化合物的峰面積；V1，5.0 mL；V0，加入的內標化合物的體積，50 μL。

1.4 數據處理

通過Excel 2003進行數據匯總，SPSS 24.0軟件進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同陳釀時間蘋果白蘭地主要香氣成分分析

以乙酸正戊酯及3-辛醇為內標，采用液液萃取- 氣質色譜法對不同陳釀時期的蘋果白蘭地香氣成分進行了定量分析，結果見表1。

由表1可知，陳釀3個月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質14種，總質量濃度為1.32 mg/L；醇類物質10種，總質量濃度為669.59 mg/L；酸類物質4種，總質量濃度為28.02 mg/L。陳釀4個月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質13種，總質量濃度為1.39 mg/L；醇類物質9種，總質量濃度為718.00 mg/L；酸類物質6種，總質量濃度為47.28 mg/L。陳釀5個月的蘋果白蘭地中有30種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質14種，總質量濃度為1.28 mg/L；醇類物質12種，總質量濃度為615.64 mg/L；酸類物質4種，總質量濃度為28.92 mg/L。陳釀6個月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質12種，總質量濃度為1.34 mg/L；醇類物質11種，總質量濃度為684.98 mg/L；酸類物質5種，總質量濃度為29.60 mg/L。陳釀7個月的蘋果白蘭地中有33種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質15種，總質量濃度為0.63 mg/L，醇類物質13種，總質量濃度為745.99 mg/L；酸類物質5種，總質量濃度為37.16 mg/L。陳釀8個月的蘋果白蘭地中有26種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質11種，總質量濃度為1.21 mg/L；醇類物質9種，總質量濃度為692.46 mg/L；酸類物質6種，總質量濃度為50.01 mg/L。陳釀9個月的蘋果白蘭地中有31種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質14種，總質量濃度為1.13 mg/L；醇類物質11種，總質量濃度為709.85 mg/L；酸類物質6種，總質量濃度為39.83 mg/L。陳釀10個月的蘋果白蘭地中有28種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質12種，總質量濃度為0.61 mg/L；醇類物質8種，總質量濃度為568.51 mg/L；酸類物質8種，總質量濃度為103.51 mg/L。陳釀11個月的蘋果白蘭地中有30種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質13種，總質量濃度為0.85 mg/L；醇類物質12種，總質量濃度為623.01 mg/L；酸類物質5種，總質量濃度為43.31 mg/L。陳釀12個月的蘋果白蘭地中有33種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質14種，總質量濃度為0.77 mg/L；醇類物質11種，總質量濃度為596.30 mg/L；酸類物質8種，總質量濃度為40.68 mg/L。陳釀13個月的蘋果白蘭地中有36種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質15種，總質量濃度為1.72 mg/L；醇類物質15種，總質量濃度為635.64 mg/L；酸類物質6種，總質量濃度為41.52 mg/L。陳釀14個月的蘋果白蘭地中有30種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質13種，總質量濃度為0.81 mg/L；醇類物質13種，總質量濃度為654.26 mg/L；酸類物質4種，總質量濃度為32.89 mg/L。陳釀15個月的蘋果白蘭地中有27種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質15種，總質量濃度為1.64 mg/L；醇類物質9種，總質量濃度為583.04 mg/L；酸類物質3種，總質量濃度為43.33 mg/L。陳釀16個月的蘋果白蘭地中有40種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質18種，總質量濃度為1.07 mg/L；醇類物質19種，總質量濃度為586.52 mg/L；酸類物質3種，總質量濃度為45.38 mg/L。陳釀17個月的蘋果白蘭地中有37種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質16種，總質量濃度為0.97 mg/L；醇類物質18種，總質量濃度為603.62 mg/L；酸類物質3種，總質量濃度為43.97 mg/L。陳釀18個月的蘋果白蘭地中有37種香氣成分被分離鑒定出來，其中酯類物質17種，總質量濃度為1.01 mg/L；醇類物質17種，總質量濃度為623.22 mg/L；酸類物質3種，總質量濃度為49.95 mg/L。

表1 橡木桶不同陳釀時間蘋果白蘭地香氣成分

續表1

續表1

續表1

“-”表示小于方法的檢出限，未檢出。

不同陳釀時期，共同的香氣成分為乙酸異戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯、月桂酸乙酯、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正己醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、乙酸。酯類物質閾值低，對蘋果白蘭地主體香氣貢獻最為顯著，醇類、酸類物質閾值較高，對香氣成分影響有限。陳釀的過程中，蘋果白蘭地香氣在發生變化的同時也保持了前后的同源性。由此可見，蘋果白蘭地在陳釀的過程中香氣成分發生著生成、更替、消失的動態變化，從而使不同時間的蘋果白蘭地呈現出不盡相同的風味特征。

2.2 不同陳釀時間蘋果白蘭地香氣成分分類比較

2.2.1陳釀期間蘋果白蘭地香氣成分種類變化分析

蘋果白蘭地的香氣物質是由原料、發酵和陳釀過程的香氣物質組成，主要芳香物質包括酯類、醇類、酸類，各類香氣成分的種類在不同陳釀時間表現出不同的變化趨勢，如圖1。由圖1可知，在不同陳釀時間的蘋果白蘭地中酯類和醇類香氣成分的種類隨陳釀時間延長呈增加的趨勢，而酸類香氣成分的種類呈現先增后減的趨勢。在這些酯類物質中，乙基酯的數量明顯多于其他酯類，這主要是由于酒中大量存在的乙醇與有機酸發生酯化反應，生成高級脂肪酸乙酯。醇類物質種類增加的原因是陳釀過程中一些醛酮類物質被還原成醇類；而酸類物質種類先增后減是由于橡木浸取物的氧化會形成有機酸, 同時有機酸與醇類發生酯化反應形成一部分酯[6]。結果說明在蘋果白蘭地的陳釀過程中，氧化、還原及酯化作用等使蘋果白蘭地的香氣向更濃厚、持久、穩定的方向轉化，趨于平衡、融合、協調。

圖1 不同陳釀時間蘋果白蘭地香氣成分種類Fig.1 Types of aroma compounds in apple brandy at different aging time

2.2.2陳釀期間蘋果白蘭地共同醇類物質變化分析

少量的高級醇能夠賦予酒特殊的香氣，對酒體感官品質的形成具有重要的作用，不同陳釀時間共同醇類總含量的變化如圖2。 由表1和圖2可知，在蘋果白蘭地陳釀的各個階段，異丁醇、正丁醇、異戊醇和正己醇的含量較高；但隨著陳釀時間的延長，蘋果白蘭地醇類總含量呈現減少的趨勢。高級醇通常產生于厭氧條件下氨基酸脫氨基反應或有氧條件下糖脫羧反應，是構成蘋果白蘭地香氣成分的重要組成部分[8-9]，在酒中有協調平衡作用，構成酒的不同風格[10]。而醇類物質總含量的降低說明在陳釀過程中一些醇類化合物發生了酯化、氧化還原、蒸發及吸附等反應[4,11-13]。另外，發酵條件及原料成分也會影響高級醇的含量[14]。

圖2 不同陳釀時間蘋果白蘭地共同醇類物質總含量Fig.2 Total contents of common alcohols in apple brandy at different aging time

2.2.3陳釀期間蘋果白蘭地共同酯類物質變化分析

不同陳釀時間共同酯類物質總含量變化如圖3。由表1和圖3可知，在陳釀期間，蘋果白蘭地共同酯類物質總含量隨著陳釀時間的延長呈增加趨勢。在蘋果白蘭地陳釀的各個階段，癸酸乙酯和辛酸乙酯的含量較高。辛酸乙酯略帶有玫瑰、橙子的花果香氣，是白蘭地酒特有的香味；癸酸乙酯具有葡萄的香氣[15-16]。酯類物質通常是由有機酸與醇 (特別是乙醇) 在發酵和陳釀過程中的酯化反應產生的。陳釀過程生成的酯類是組成香氣化合物的最重要成分，大多數酯類具有花果香氣，對酒體風味貢獻最大[17-18]，形成了蘋果白蘭地特殊的香型與風格。

圖3 不同陳釀時間蘋果白蘭地共同酯類物質總含量Fig.3 Total contents of common esters in apple brandy at different aging time

2.2.4陳釀期間蘋果白蘭地共同酸類物質變化分析

酸類物質含量較醇類物質明顯減少，但其對蘋果白蘭地香味有著不可替代的作用，不同陳釀時間共同酸類物質為乙酸，其總含量變化如圖4。由表1和圖4可知，在陳釀期間，除了第12個月以外，共同酸類物質的總含量呈增加趨勢。在蘋果白蘭地陳釀的各個階段，乙酸含量較高，它是具有明顯脂肪味的低級脂肪酸，對蘋果白蘭地整體結構和風味具有重要影響[19]。陳釀過程中脂肪醇氧化成醛, 醛進一步氧化形成酸，導致一些醇類化合物減少及醛和酸的增加[13]。

圖4 不同陳釀時間蘋果白蘭地共同酸類物質總含量Fig.4 Total contents of common acids in apple brandy at different aging time

2.3 不同陳釀時間蘋果白蘭地香氣成分聚類分析結果

根據檢測到的90種揮發性物質，對不同陳釀時間蘋果白蘭地香氣成分進行聚類分析，如圖5。由圖5可知，不同陳釀時間蘋果白蘭地香氣成分變化聚集為3大類，3～9個月、第10個月、11～18個月，說明蘋果白蘭地陳釀前期與后期香氣成分有明顯的差異，且揮發性物質隨著陳釀時間呈現規律性變化。因此，聚類分析可以很好地區分不同陳釀階段的蘋果白蘭地。

圖5 不同陳釀時間蘋果白蘭地聚類分析Fig.5 Cluster analysis of apple brandy at different aging time

3 結 論

采用液液萃取和氣相色譜- 質譜聯用技術對蘋果白蘭地陳釀過程中揮發性物質進行定性定量分析。結果發現，不同陳釀時期共有香氣組分為乙酸異戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯、月桂酸乙酯、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正己醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、乙酸共14種；各個陳釀時期香氣成分的種類及含量均不同，因此蘋果白蘭地香氣表現也不盡相同。通過聚類分析方法，將不同陳釀時期蘋果白蘭地香氣成分變化聚集為3大類，表明蘋果白蘭地陳釀前期與后期香氣成分和含量有一定的差異性。隨著陳釀時間的延長，橡木桶中的蘋果白蘭地更加趨于成熟，逐漸構成擁有典型香氣的蘋果白蘭地酒。研究對橡木桶陳釀過程中蘋果白蘭地香氣成分的變化進行了分析，為我國蘋果白蘭地品質評價構建及工業化生產實踐提供了科學依據；而不同材質橡木桶和不銹鋼桶添加橡木片對蘋果白蘭地陳釀香氣成分的影響將是進一步深入研究的方向。