果醋風味改良研究進展

邱曉曼，陳程鵬，洪厚勝

（1.南京工業大學 生物與制藥工程學院，江蘇 南京 211816；2.南京匯科生物工程設備有限公司，江蘇 南京 210009）

果醋是以水果為主要原料，經酒精發酵和醋酸發酵而成的一種風味獨特的新型飲品或酸性調味品，其富含多種有機酸、維生素、氨基酸以及微量元素等營養物質，兼具水果和食醋兩者功能，具有緩解疲勞抗焦慮、促進腸道代謝、降低血脂和預防高血壓和心腦血管疾病[1-3]等生理作用。

食品的風味物質是指能夠讓食品產生特殊氣味和口感的化合物，果醋中這類化合物的種類高達幾百種[4]。果醋的風味特征由風味成分的種類、數量、閾值及組分間的相互作用共同決定，是果醋感官品質評定的研究重點[5]。隨著風味分析技術不斷推陳出新并成功運用于果醋，果醋風味的研究也更加廣泛深入，研究的果醋品種更多，不再局限于蘋果醋和葡萄醋，研究的內容包括風味物質的化學組成和含量，風味物質的生成機理，風味物質之間的相互作用，發酵過程中特征或主要風味成分的變化規律，果醋成品中風味物質的安全性質量標準和閾值控制，以及風味物質的精確分析技術等[6]。

近年來我國多地發展特色林果業，水果資源日漸豐富，加上現代社會人們注重質量、崇尚健康，果醋相對于傳統飲料滿足了人們的新要求，越來越受到消費者的親睞，市場非常廣闊。該文對近年來果醋風味改良措施進行總結，旨在為果醋風味物質成分控制及感官理論體系建設提供依據。

1 果醋中主要風味物質

果醋中的風味物質種類頗多，成分復雜，主要有酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、酚類以及雜環類等。這些物質共同協調、相互作用，成就果醋風味優良又獨特，這也是其區別于食醋和勾兌醋的主要特征。

1.1 有機酸

有機酸是果醋的主要呈酸物質，決定著果醋的酸味質量。果醋中含有多種有機酸，可分為兩類，一類是原料本身具有的，另一類是在發酵過程中產生的。發酵過程中有機酸主要有兩個來源：①乙醇醋酸發酵產生乙酸，含量高且容易測定。②酒精發酵、醋酸發酵過程中代謝產生有機酸，這部分種類多、數量微、影響因素多且大部分為未知酸，測定較為困難。

不同品種的水果所含有的有機酸的組成和含量都是不同的，如蘋果酸在蘋果中含量為3.96 g/L[7]，在葡萄中含量為2.432 g/L[4]，而在枇杷中則為5.502 g/L[8]，部分水果所含有的有機酸成分見表1。水果中含有的有機酸部分屬于不揮發性有機酸，香氣爽快自然，可直接進入果醋成品，改變了果醋成品中不揮發酸和揮發酸的比例，使果醋刺激性酸味減弱變得柔和，從而提高果醋的口感質量。

表1 部分水果所含有機酸成分Table 1 Organic acid composition in some fruits

果醋中含有多種有機酸，這些有機酸共同決定著果醋的酸味質量，其富含的有機酸成分隨著釀造原料的不同而不同，但大多富含醋酸、琥珀酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、乳酸以及富馬酸。乙酸具有刺激性，乳酸有醇厚感，檸檬酸酸味圓潤平和持久，琥珀酸有鮮甜味，富馬酸和蘋果酸味道爽快但有澀味，而葡萄糖酸爽快卻柔和，特別是蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸可以調和乙酸的刺激性，提高醋的酸味平和性，使其酸味柔和、醇厚[14]。研究發現，五味子醋中含39種有機酸化合物[15]，紅樹莓果醋醋中含19種有機酸化合物[16]，蘋果醋中含17種有機酸化合物[17]。

1.2 揮發性成分

果醋的揮發性成分包括酯、醇、酸、醛、酮、酚以及雜環類，其中酸、酯和芳香醇是果醋的主要嗅感物質，而其種類和閾值共同決定了果醋的風味。果醋的揮發性成分少部分來源于水果本身，大部分是在酒精發酵和醋酸發酵過程中形成的，每階段主要風味物質都不相同[18]。通過測定相對氣味活度值和主成分分析法就能夠了解各香氣成分對果醋總體風味的貢獻，從而確定主要風味化合物[19]。

此外，不同種類甚至是同種不同品系的水果香氣成分以及含量都會有所差別。王怡玢等[20]比較了新疆野蘋果與富士蘋果的揮發性香氣物質，在新疆野蘋果中鑒定出67種揮發性香氣物質，含量＞0.1 μg/g 的共有27種，其中含12類酯、8類醛、4類醇、1類烴，且苯甲醛是其特有成分；而在富士蘋果中檢測出49種揮發性香氣物質，含量＞0.1 μg/g 的香氣揮發物共27種，其中含18種酯、4種醛、2種醇、1種酮，其特有成分是2-甲基丁酸丁酯。

研究表明，酯類、酚類、醚類和酮類物質表現為果香型，醇類和醛類物質表現為青香型，內酯類物質表現為甜香型，萜類物質表現為花香型[21]，部分果醋揮發性成分的香氣以及閾值見表2[18]。

表2 果醋部分揮發性成分的閾值以及香氣描述Table 2 Threshold and aroma description of some volatile components in fruit vinegar

閾值指一種化合物被人嗅覺器官感受到的所需的最小濃度值，每種成分都有其對應的閾值。一種嗅味物質對體系風味中的作用可用氣味活性值來判斷，它是風味物質成分的濃度與閾值的比值，如果氣味活性值＜1，說明該物質對體系風味特征的影響是不明顯的[22]。這也與Guadagni香氣理論相對應，食品中濃度高而閾值低的香氣成分很可能是食品中特征香氣成分或主體香氣成分[23]。閾值越小的成分存在感越強，反之，閾值越大的成分存在感越弱。例如，蘋果酸閾值僅為0.027 mg/kg，但其能夠輕而易舉的被聞到。另外，果醋的香氣并不是簡單的由一種或兩種化合物糅雜的效果，而是幾十種揮發性成分共同作用的結果[24]，而風味閾值能體現該成分對果醋風味的貢獻，故研究主要風味物質的閾值，對果醋風味改善有著深刻意義。

2 果醋中風味物質的分析檢測

2.1 果醋中有機酸的分析檢測

有機酸的檢測方法有分光光度法、酶法、酸堿滴定法和色譜法[25]。考慮到實驗結果的重復性、再現性以及精確性，現在研究者大都采用色譜法。薄層色譜法由于定量能力不足以及檢測時間較長逐漸被舍棄，而氣相色譜法本身測出的有機酸種類和數量較多，與質譜的聯用進一步發揮了其長處。高效液相色譜法因其靈敏性好、準確度高、操作簡便等優點使得其應用于果醋中有機酸的檢測更為普遍[26]。現有研究中的絕大數都采用了反相高效液相色譜法，國家也發布了以此法來測定食品中有機酸的國家標準[27]，少數采用高效離子排斥色譜法或親水作用力色譜法，農業部則發行了以離子色譜法測定水果中有機酸的行業標準[28]。

ZONG Y等[29]采用反相高效液相色譜結合紫外光電二極管同時測定了檸檬酸、乳酸、乙酸、琥珀酸、草酸5 種主要有機酸，檢測條件是C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），以pH 2.80的甲醇-0.010 mol/L磷酸二氫鈉緩沖液作流動相，溫度23.0 ℃，流速0.80 mL/min，檢測波長210 nm，結果證明樣品分離效果較好，相關系數R＞0.99。SHI J Y等[30]利用最小二乘支持向量機模式（least-squares support vector machine，LS-SVM）的近紅外光譜技術對醋的總酸含量進行測定，發現LS-SVM回歸模型不僅可以無損失精準測定總酸含量，而且可以和傅里葉變換近紅外光譜技術結合對醋進行分類，確定醋的質量。

2.2 果醋中香氣成分的分析檢測

果醋的香氣組成非常復雜，既有原料本身的特征香氣，又有發酵過程中形成的各種醇類、酸類、醛類、酯類等香氣。果醋中香氣成分一般通過氣質聯用法檢測，通過峰面積歸一法計算出樣品中各香氣成分的含量。

鑒于香氣物質具有揮發性，所以要先提取后分析。香氣成分的提取技術直接影響其定性和定量分析結果。香氣物質提取方法頗多，國內外皆有大量的文獻報道，比如溶液萃取法、超臨界萃取[5]、靜態頂空提取法[24]、水蒸氣蒸餾法和頂空固相微萃取法[23]等。但傳統的提取技術或多或少存在著一些缺點，特別是樣品中揮發性成分化學結構產生變構或分解時，從而引起某些成分含量變化導致誤差加劇，這是無法彌補的。

頂空固相微萃取法（headspace solid-phase microextrac tion，HS-SPME）是新型香氣成分提取方法，克服了這些傳統香氣成分提取技術的缺點，具有簡單、安全、高效等優點，將采樣、萃取、濃縮、進樣結合在一起，可最大程度上減少樣品中香氣成分的損失，并能與液相色譜儀、氣相色譜-氫火焰檢測器或氣質聯用儀聯用，香氣成分的分析水平進一步得到提升。目前，固相微萃取在果醋香氣成分分析中已被廣泛應用。郝紅梅等[31]采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用法對山楂果醋易揮發性成分進行提取分析，得到了49 種化合物，研究結果表明對山楂果醋風味貢獻順序依次是：酯類＞酸類＞醇類＞酮類＞醛類，還確定山楂果醋的主要香氣成分是乙酸、乙酸乙酯、乙醇、乙酸-3-甲基丁酯、苯甲酸乙酯、3-甲基丁醇、己酸乙酯、己酸、苯甲酸、2-丁醇、苯乙醇、辛酸、2-甲氧基-4-甲基苯酚。

此外還可以通過感官測試來評價果醋香氣，但感官測試最明顯的缺點是評價結果具有主觀性。最近為了彌補這項不足，電子鼻和電子舌系統被開發用于食品的香氣評價[32]。這類設備可以檢測到香氣閾值和氣味活動值，分析每一種成分對食物風味的貢獻，客觀的評估果醋的質量[33]。

3 果醋風味改良措施

果醋風味是評價果醋品質的重要指標，同時也在果醋產品市場上占據著絕大影響力，因此風味改良是果醋發酵中時刻需關注的問題。從現有研究中發現，對果醋風味有影響的幾個因素分別是發酵原料、發酵菌種、發酵方法、澄清方法以及陳釀[5]。

3.1 發酵原料的選擇

水果的香氣十分宜人，不同的水果由于有機酸和揮發性成分種類和含量的差異而具有獨特的自然香氣[26]，而這些差異直接使得最終的果醋風味各具特色。水果香氣物質的形成是一個動態的過程。在果實成熟的過程中，青香型物質的濃度逐漸下降，而果香型物質如δ-癸內酯和芳樟醇等開始出現并積累，然后在果實成熟時達到最大值[34]。

發酵原料也就是水果的選擇包括水果品種品系以及水果的成熟度等，加工果醋的原料應是高質量的經過挑選的新鮮的成熟果實，而落果和次果不適合加工。此外在果醋加工過程中，要盡量考慮到水果香氣成分的保留。

3.2 發酵菌種的篩選

果醋的發酵過程中，原料中的部分糖和有機酸被酵母菌、醋酸菌和乳酸菌等微生物利用生成新的有機酸[35]。菌種不同，體內的酶系也會不相同，那么菌種的物質代謝途徑會更加不同，導致發酵最終成品的風味各具特色。如酒石酸在嗜酸乳桿菌體內酶系作用下被降解成乳酸和乙酸，釀酒酵母體內的酵母酶系作用于果蔬汁會生成一些檸檬酸，但檸檬酸在乳酸菌的作用下又被轉化成醋酸。

酒精發酵大多選用酵母菌，如釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）KWN[19]。醋酸發酵代表性菌種一般屬于醋桿菌屬（Acetobacter）和葡糖醋桿菌屬（Gluconacetobacter），國外發酵菌株一般是歐羅巴葡糖醋桿菌（Gluconacetobacter europaeus）[36]，國內工廠發酵選用的菌種大都是巴氏醋桿菌（Acetobacter pasteurianus），如巴氏醋桿菌（Acetobacter pasteurianus）KSD5、巴氏醋桿菌（Acetobacter pasteurianus）JSTS以及滬釀1.01。國內為了改善產品風味，當前的工作集中在從自然界分離培養高效專一菌種或者是對現有菌種進行誘變選育。宋娟等[37]以酒精度為7%vol的蘋果酒發酵醪液為馴化介質，對引進的醋酸桿菌20056進行馴化與誘變選育。采用紫外誘變的方法，確定最佳誘變條件為誘變時間40 s、誘變距離40 cm、菌液稀釋度10-5，此時細胞致死率為82.15%。初步篩選出UV-3、UV-6、UV-11三株正突變菌株，產酸總量分別和誘變前的原菌株相比分別提高了20.45%、23.73%、24.61%，乙醇脫氫酶活性的峰值分別是原菌株的2.7、3.5、3.7倍。紫外誘變有效的提高了蘋果酒發酵醪液中的酒精轉化力，為優勢醋酸菌的選育提供了簡便、有效的育種手段。

單一菌種發酵的果醋風味欠佳，產品質量也不穩定，而多菌共酵可以有效改良產品風味，特別是利用生香酵母（aromatizing yeast）可增加風味物質的種類和含量，并提高產品風味的復雜性與穩定性。LIU Q等[7]在酒精發酵階段采用熱帶假絲酵母（Candida tropicalis）和生香酵母（aromatizing yeast）進行混菌發酵，相比于熱帶假絲酵母（Candida tropicalis）單一發酵，混菌發酵的果醋總有機酸、總酯、總醇和總酚含量更高，且風味成分比單一發酵的多3種物質，混菌發酵有效提高了果醋的質量，鮮味和甜味。榮智興[38]以藍莓為原料對藍莓果醋加工工藝進行了研究，通過引入乳酸菌發酵來改善藍莓果醋風味和用天然材料固定醋酸菌發酵，提高醋酸發酵的效率。結果表明，多菌種混合發酵藍莓醋的酒精發酵和乳酸發酵同時進行，再進行醋酸發酵，接種比例為1∶2（酵母菌為1×107個/mL，乳酸菌為0.5×107個/mL）產生的非揮發酸含量為2.25 g/100 mL，較傳統發酵藍莓醋高出1.77 g/100 mL；多菌種混合發酵的藍莓醋的感官評分值也高于傳統發酵的藍莓醋。

3.3 發酵方法的選擇

果醋發酵方法按照發酵狀態可分為全固態發酵法、全液態發酵法和前液后固發酵法。固態發酵過程中，環境中的菌也會參與發酵，因此固態醋是多菌種和多酶系共同作用的結果，有機酸更豐富，風味更醇厚，但其生產周期較長[14]。而液態發酵可達到規模化和標準化生產果醋，有利于縮短生產周期，然而成品滋味平淡，風味欠佳[39]。

發酵方法對于不同水果的營養物質的利用率不同，原料的營養物質溶出率越高，果醋香氣越濃郁，口感越柔和，風味越佳。西瓜醋液態醋酸發酵比固態醋酸發酵多15種揮發性成分，且含有2種固態醋酸發酵中沒有的酮類物質，有效的保留了西瓜中的揮發性成分，因此液態發酵更適合西瓜醋的釀造[40]；而對于柿子來說，最佳發酵方法是固態發酵，固態發酵柿果醋揮發性成分較多，且總酸、黃酮、多酚、蛋白質、氨基酸總含量均顯著高于液態靜置發酵果醋，尤其是香氣特征較明顯的乙酸乙酯含量的增加，使得固態發酵柿果醋風味獨特醇厚，具有柿子特有的清香和濃郁的醋香[41]。

此外發酵時間也影響著果實營養物質的溶出率。CHAI K F等[42]研究了不同發酵時間內紅毛丹果實的營養物質溶出率，結果表明，發酵3 d后發酵液中糖分，有機酸和抗壞血酸含量較高。薛淑琴等[43]對適度發酵和完全發酵的蘋果醋芳香物質進行分析，發現完全發酵蘋果醋中總酚含量和揮發性香氣成分種類明顯低于適度發酵，適度發酵蘋果醋在原果香風味成分的保留、特征風味成分種類、相對含量及相互之間的比例等方面比完全發酵的蘋果醋更易于形成高質量的產品。

3.4 澄清方法與陳釀

以水果為原料制作的果醋，由于原料本身的組成成分以及制作過程的影響，發酵結束后的果醋液中含有果實碎片、發酵微生物的懸浮物、大分子物質如蛋白質、果膠、淀粉和植物纖維等，常常使得果醋顏色加深、液體渾濁，品質嚴重下降，此必須對果醋進行澄清處理[44]。果醋澄清方法較多，一般選擇用澄清劑（如殼聚糖、果膠酶、明膠、硅藻土）或膜過濾[45]。殼聚糖性質穩定，可增強果醋促進胃蠕動和降低血脂的生理功效；果膠酶可以將果膠和纖維素分解為半乳糖醛酸和果膠酸，降低其對果醋品質的影響；而明膠對果醋風味則有不良影響[46]。

陳釀的本質是自然澄清，對果醋風味起著至關重要的作用。隨著陳釀的開始，發酵液中的化學成分開始發生物理或化學反應，如醋酸的揮發，不飽和脂肪酸的氧化，酚類物質的變化、酯化反應的進行等，使得刺激酸冽的醋液色澤加深、質地濃稠，口味柔軟協調，香氣自然醇厚[47]。高質量的果醋需經過木桶的陳釀，如意大利的香醋，雪莉醋，陳釀時間越長，香氣越濃郁。木桶可以引起果醋中酚類物質和揮發性成分的變化，加速果醋的成熟[48]。用于醋陳釀的木桶通常是橡木，有時也會用到槐木、櫻桃木、桑樹木、栗木等。在橡木木桶中的葡萄醋經檢測發現了橡木內酯異構體，在櫻桃木桶中的醋檢測到了糠酸乙酯和安息香酸乙酯[49]。整體感覺上來看，櫻桃木桶用于陳釀最好，但從經濟價值上選擇橡木木桶。

4 總結

我國人均醋類消費量遠遠低于歐美、日本等發達國家，對果醋風味的改良，可開發高品質果醋，極具市場潛力。果醋的風味主要由顯酸和香氣物質協同作用形成的，受到發酵原料、發酵菌種、發酵方法、澄清方法和陳釀的影響。本文主要對果醋風味組成成分、檢測方法以及如何改善果醋風味進行了多方向的總結，以期能夠為今后建設果醋的標準化生產體系，果醋感官評價及主要風味物質特征體系提供建設性意見。