黃精蘋果酒的研制及揮發性成分分析

張建萍，蔡望秋，陳尚龍，陳安徽，李超

（1.徐州工程學院食品（生物）工程學院，江蘇 徐州 221018；2.徐州工程學院江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，江蘇 徐州 221018）

黃精（Polygonatum sibiricum）為黃精屬植物，含有豐富的多糖、皂苷、木脂素，具有較高的藥用價值和保健作用。黃精多糖具有抗衰老、抗炎、抗病毒以及增強大腦的學習和記憶功能的作用[1]；黃精皂苷具有化痰止咳、抗炎、抗腫瘤、抗真菌等保健作用[2]；黃精木脂素具有較強的生物活性，能抗氧化和清除自由基，還可以增強免疫力、促進蛋白質和糖類的合成[3]。

蘋果酒的口感是世界公認的，作為第二大果酒，是發展最快的酒種之一[4]。隨著經濟的快速發展和健康意識的提高，市場對具有保健功效的果酒需求越來越大[5]。保健營養型果酒一般是指在果酒生產過程中添加一些藥食同源的植物原料、微生物原料、功能性低聚糖、營養物質等經調制或者直接發酵制成的一類果酒，具有保健、營養、預防疾病、養生等作用。本試驗以酒黃精和新鮮蘋果為原料，釀制黃精蘋果酒，使之具有較強保健功效，同時使用氣-質聯用技術（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MC）[6-12]對酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒揮發性成分進行定性和定量分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒黃精、蘋果：市售。

酵母（食品級）：安琪酵母股份有限公司；無水葡萄糖（分析純）、二氯甲烷（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 方法

1.2.1 黃精蘋果酒制作工藝流程

酒黃精破碎：首先將酒黃精直接粉碎過40 目篩，然后稱取一定量酒黃精粉末后加水攪勻，最后用超聲波細胞粉碎機進行破碎，破碎條件為：超聲功率300 W，超聲時間 5 s，間隔 5 s，超聲 50 次。

1.2.2 感官評定方案

根據李華等[13]對果酒感官評定的研究，從外觀（色度、透明度）、香氣和滋味3 個方面設計方案對黃精蘋果酒進行感官評定，評定分為 10、8、6、4、2、0 這 6 個等級，總分為30 分。試驗邀請20 名本專業的學生對黃精蘋果酒進行品嘗和打分，以去掉最高分和最低分的平均分為黃精蘋果酒感官評定得分。感官評定方案見表1。

表1 感官評定方案Table 1 Sensory evaluation program

1.2.3 揮發性成分的提取與測定

酒黃精和蘋果揮發性成分的提取參考文獻[14-17]。

黃精蘋果酒揮發性成分的提取[18]：取100 mL 酒樣至250 mL 分液漏斗中，加入50 mL 二氯甲烷進行液液萃取（震蕩5 次，每次震蕩1 min，每隔5 min 震蕩1次），靜置分層后，分離有機相，重復提取3 次后合并有相機，加入適量無水硫酸鈉，置于-18 ℃冰箱中過夜，冷凍脫水。過濾除去硫酸鈉的提取液經旋轉蒸發器濃縮至5 mL，再用氮氣吹掃至1.0 mL，裝入小瓶，密封冷藏備用。

酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒揮發性成分的測定參考文獻[14，19-21]。

1.2.4 數據處理方法

試驗所得圖譜以計算機NIST MS 譜庫檢索為主，結合相關文獻和人工解析進行定性，確定酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒的揮發性成分，按面積歸一法計算各組分的百分含量[14]。

2 結果與分析

2.1 黃精蘋果酒制作工藝的優化

以酵母添加量、發酵溫度、酒黃精添加量和含糖量為影響因素，以感官評定得分為指標，選用L9（34）正交表進行正交試驗設計[22]，試驗設計及試驗結果見表2，對試驗結果進行方差分析見表3。

由表2可知，對黃精蘋果酒感官評定得分影響順序為D＞C＞B＞A，即含糖量＞酒黃精添加量＞發酵溫度＞酵母添加量，分析最佳測定條件為A1B1C3D2；由表3可知，含糖量和酒黃精添加量對黃精蘋果酒感官評定得分影響顯著（P＜0.05），發酵溫度和酵母添加量對黃精蘋果酒感官評定得分的影響不顯著。

為了進一步驗證正交試驗結果的可靠性與重復性，在分析最佳測定條件A1B1C3D2下，重復制作6 批黃精蘋果酒，其平均感官評定得分為27.9（高于試驗最佳值26.8）。因此，黃精蘋果酒最佳制作工藝為A1B1C3D2，即酵母添加量為0.10%、發酵溫度為26 ℃、酒黃精添加量為2.0%和含糖量為20%。

表2 正交試驗設計及試驗結果Table 2 Design and results of orthogonal experiment

表3 正交試驗方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment

2.2 酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒揮發性成分的測定與分析

酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒的總離子流色譜圖如圖1～圖3所示，揮發性成分及相對含量見表4。

圖1 酒黃精揮發性成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compounds from treated polygonatum sibiricum

圖2 蘋果揮發性成分總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile compounds from fresh apple

圖3 黃精蘋果酒揮發性成分總離子流圖Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile compounds from cider with treated polygonatum sibiricum

表4 揮發性成分及其相對含量Table 4 Volatile compounds and their relative contents

續表4 揮發性成分及其相對含量Continue table 4 Volatile compounds and their relative contents

由表4 可知，酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒檢出揮發性成分共47 種，它們是黃精蘋果酒及其原料的重要風味物質，其中醇類、酯類、酸類占主要地位。由于氣質分析中濃縮步驟采用的是液液萃取，以二氯甲烷為溶劑，所以檢測出的揮發性成分中，二氯甲烷不屬于黃精蘋果酒及其原料的成分，另外二氯甲烷屬于有機溶劑，對色譜柱有一定的腐蝕，因而會有一部分含硅化合物從色譜柱中流出，這里也加以去除。

酒黃精中揮發性物質共17 種，其中酯類3 種、烷類 7 種、烯類 1 種、醛類 3 種、其它物質 3 種，5-羥甲基糠醛是黃精中含量最大的一種風味物質，由于生黃精無法直接食用，需要用酒蒸或酒燉加以炮制，從而產生的特殊風味物質。

蘋果中揮發性物質共12 種，其中醇類1 種、酯類1 種、烷類 5 種、烯類 1 種、醛類 2 種、其它物質 2 種，酯類在蘋果中有較重要的比例。

黃精蘋果酒中揮發性物質共28 種，其中醇類7種、酯類 4 種、酸類 7 種、烷類 2 種、醛類 1 種、其它物質7 種，果酒中占主要比例的揮發性成分是醇類和酯類，具有獨特的發酵醇香和酯香。苯乙醇占揮發性成分的38.7%，具有獨特清甜的花香，對黃精蘋果酒總體香氣具有不可忽視的作用。脂類具有芳香風味，是黃精蘋果酒總體香氣的重要組成成分。

與原料酒黃精和蘋果相比，黃精蘋果酒的風味物質在種類和含量都有極大的增加，可見發酵有助于產生大量風味物質和營養物質。

3 結論

通過正交試驗優化得到黃精蘋果酒最佳制作工藝：酵母添加量為0.10%、發酵溫度為26 ℃、酒黃精添加量為2.0%和含糖量為20%，經方差分析得含糖量和酒黃精添加量對黃精蘋果酒制作影響顯著。酒黃精、蘋果和黃精蘋果酒檢出揮發性成分共47 種，其中酒黃精中揮發性物質共17 種，蘋果中揮發性物質共12 種，黃精蘋果酒中揮發性物質共28 種。與原料酒黃精和蘋果相比，黃精蘋果酒的風味物質在種類和含量都有極大的增加，可見發酵有助于產生大量風味物質和營養物質。