不同陈酿时间火龙果酒香气成分分析

果酒作为一种富含多种营养成分[1]、口感独特的发酵饮品，正逐渐引起越来越多消费者的青睐[2]。我国果酒种类丰富，包括葡萄酒、苹果酒、火龙果酒、石榴酒等[1]。火龙果（Hylocereus undatus）因其含有丰富的抗氧化物质[3]、维生素[4]和矿物质[5]，成为开发高附加值饮品的理想原料。在火龙果酒的发酵及后续陈酿过程中，其风味特征的演变对于最终产品的质量至关重要。因此，如何通过优化陈酿过程来提升火龙果酒的风味复杂度，已成为当前研究的重要方向之一。邓爱妮等[5]比较了海南红肉与白肉火龙果的营养成分，结果表明，红肉火龙果的钙含量明显高于白肉火龙果，而白肉火龙果的镁含量则明显高于红肉火龙果。何平等[4]利用液-液萃取结合气相色谱-质谱联用（gas chro matography-mass spectrometry，GC-MS）技术对火龙果酒成分分析，共检出酯类26种、醇类9种、酸类16种、醛类6种。李凯等[6]采用气相色谱-闻香法和香气活度值（odor activity value，OAV）相结合的方法，探究了红心火龙果果酒的特征香气物质，包括己酸乙酯、乙酸异戊酯、辛酸乙酯、异戊醇、乙酸乙酯和苯乙醇等。JIANG X H等[7]比较了三种酵母菌株包括酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）EC-1118、德尔布有孢圆酵母（Torulaspora delbrueckii）Biodiva、耐热拉钱斯氏酵母（Lachancea thermotolerans）Concerto对红心火龙果酒的影响，研究认为，T.delbrueckii和L.thermotolerans是红龙果酒生产的最佳酵母。刘晓柱等[8]使用美极梅奇酵母与酿酒酵母对火龙果酒进行混合发酵发现，混合发酵能有效降低火龙果酒中的挥发酸和酸味，同时增加酯类、醇类、醛酮类和烃类等挥发性物质。另外，有研究表明，添加罗汉果甜苷可达到对火龙果酒增香的效果[9]。

葡萄酒和其他果酒的研究表明，陈酿能促进香气物质与挥发性有机化合物之间发生复杂的转化，从而形成更具吸引力的风味特征[10-12]。风味特征的变化则可以在一定程度上评价果酒产品的最佳适饮期。火龙果酒在发酵阶段已经形成了一定的香气基础，针对陈酿过程中如何进一步提升风味及特征变化的研究仍较少。特别是火龙果酒中酯类、醇类和酸类等香气物质的动态变化，以及它们与挥发性有机物之间的复杂相互作用，目前的文献中尚未得到充分探讨。

本研究旨在通过香气物质的定性定量结合电子鼻技术，系统评估火龙果酒在不同陈酿阶段的风味特征变化，评价其陈酿能力，研究结果将为火龙果酒的最佳风味饮用期的界定及其酿造工艺的优化提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红心火龙果（桂红龙1号）：产地为广西隆安；蔗糖：南宁糖业公司明阳糖厂；DELTA酵母、

HE GRAND CRU果胶酶（酶活力8 600 U/g）、混合下胶剂（主要有效成分为交联聚乙烯吡咯烷酮、膨润土、植物蛋白）：法国Laffort公司；2-壬醇（色谱纯）：美国Aldrich公司；正构烷烃混标（C6～C26）（均为色谱纯）：美国Supelco公司。

1.2 仪器与设备

PAL-1手持折光仪：日本Atago公司；YCT-01浓浆泵：上海亿方特种电机厂；HH-S2数显恒温水浴锅：江苏省金坛市医疗仪器厂；57330-U型固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）手柄、75 μm CAR/PDMS萃取头：美国Supelco公司；7890A-5975C气相色谱-质谱联用（GC-MS）仪、DB-5ms色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国Agilent公司；PEN3.5电子鼻：德国Airsense公司。

1.3 方法

1.3.1 火龙果酒酿造工艺流程及操作要点

火龙果→去皮破碎匀浆→酶解→酒精发酵→后发酵→调配→冷处理→灌装→瓶储→火龙果酒

火龙果预处理：取新鲜、成熟的火龙果，去皮后切块，使用浓浆泵泵入发酵罐，果浆呈匀浆状态。

酶解：火龙果浆中添加0.05 g/L

HE GRAND CRU果胶酶，在25 ℃条件下酶解6 h。

酒精发酵：添加蔗糖调整火龙果浆糖度至180 g/L，按200 mg/L接入DELTA酵母，控制温度在20～22 ℃进行酒精发酵，发酵至残糖含量＜4 g/L，结束发酵。

后发酵：酒精发酵结束后进行倒罐，除去底部酒泥，进入后发酵阶段（20 ℃、1个月）。

调配：取结束后发酵的火龙果酒添加50 g/L蔗糖进行调配。

冷处理：将调配后的火龙果酒入冷冻罐，2～5 ℃保存15 d，同时添加40 mg/L混合下胶剂进行下胶。灌装：装瓶后进行巴氏灭菌（70 ℃、20 min）后密封。瓶储：20 ℃瓶储6个月，即得火龙果酒。

1.3.2 香气成分测定

顶空固相微萃取条件：取5mL酒样置于20mL顶空瓶中，加入1.0 g NaCl，加入10 μL的2-壬醇（内标，82.7 μg/mL），立即用聚四氟乙烯/硅橡胶隔垫密封。置于60 ℃水浴锅内恒温5 min，将老化后的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分萃取50 min，于250 ℃解吸5 min。

GC条件：DB-5ms色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为高纯氦气（He），流速1.0 mL/min，不分流进样，进样口温度为250 ℃。升温程序：40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至120 ℃，再以2 ℃/min升至180 ℃，然后35 ℃/min升至280 ℃保持11 min。

MS条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI）源，电子能量70 eV，离子源温度250 ℃；四级杆温度150 ℃；辅助加热温度为250 ℃；扫描范围12～450 m/z。

定性定量方法：结合质谱和保留指数（retention index，RI）对香气成分进行定性分析，将采集的数据通过Chem-Station在美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）2017谱库检索，结合自动质谱退卷积定性系统（automated mass spectral deconrolution and identification system，AMDIS）图谱分析，并利用时间保留指数（retention index，RI）判定，以确定各未知化合物的化学成分。使用C6～C26正构烷烃混标，使用酒样相同条件进行GC-MS分析，利用其保留时间按照线性方程计算各香气成分的保留指数RI，计算方法参考张劲等[13]的方法；利用内标法对香气成分进行半定量。

香气活性值（OAV）：根据挥发性风味物质含量与阈值的比值计算OAV。

1.3.3 电子鼻检测

准确吸取酒样2 mL于40 mL顶空瓶中，加入8 mL蒸馏水稀释，于45 ℃孵化30 min后进行电子鼻测定。测样条件：测量间隔时间1 s、传感器自清洗时间60 s、自动调零时间5 s、样品准备时间5 s、进样流量400 mL/min、检测时间80 s，选取71～75 s的数据进行计算分析。

采用Excel 2019进行数据处理，采用OriginPro2021软件绘图；主成分分析（principal component analysis，PCA）和统计分析使用SPSS21.0进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同陈酿时间火龙果酒香气成分分析

不同陈酿时间火龙果酒香气成分含量见表2。由表2可知，不同陈酿时间火龙果酒酒样共检出166种挥发性风味物质，包括醇类30种、酯类79种、烯萜类5种、醛酮类22种、酸类9种及其他类21种。不同陈酿时间火龙果酒香气物质的总含量及组成成分发生了显著变化，呈现出阶段性波动的特征。陈酿1年的火龙果酒香气成分总含量为4 791.7 μg/L，主要由酯类组成；陈酿5年的火龙果酒香气成分总含量最高为14 016.2 μg/L，其中醇类和酯类物质含量大幅增加，表明在陈酿期间有显著积累；陈酿7年的火龙果酒香气成分总含量急剧下降至2 824.9 μg/L，可能是受到醇类和酯类的挥发损失或氧化降解反应的影响；到第9年，陈酿9年的火龙果酒香气成分总含量略有回升至3 094.2 μg/L，香气化合物趋于稳定。整体看来，酯类和醇类在陈酿各阶段始终占据主导地位，而萜烯类在5年后完全消失，酸类和其他化合物的变化较小。

2.1.1 醇类化合物

醇类物质是火龙果酒香气的重要组成部分之一，不仅是酯化反应的重要前体，也是赋予火龙果酒独特风味的重要来源[18-19]。其合成主要依赖于酵母及其他微生物的氨基酸降解和糖类代谢途径[20]。由表2可知，火龙果酒醇类含量随陈酿时间延长呈动态变化。进一步分析发现，前期醇类含量的显著上升主要归因于异戊醇的积累；异戊醇作为高级醇类的代表，其含量在陈酿5年时大幅增加，可能与酒体中氨基酸代谢产物持续释放或逐步转化有关。异戊醇具有较高的化学稳定性，易在酒体中保留而不易挥发或降解，且其在陈酿初期并不容易发生酯化反应，因此表现出持续积累趋势。而在陈酿5～7年时，异戊醇及其他醇类可能受氧化反应、醇类挥发或与其他组分发生次生反应的影响，导致其含量大幅下降[21]；至陈酿9年时，随着酒体趋于稳定，部分结合态醇类缓慢释放，其他前体物质再转化生成，使总醇类含量出现轻微回升。

2.1.2 酯类化合物

火龙果酒的香气主要受醇类和酯类的影响，酯类赋予酒体果香和花香等特征风味[6，17]。由表2可知，不同陈酿时间酒样中检测到的酯类种类最多，且含量变化明显，反映出其在陈酿过程中活性较高、稳定性较差的特性。陈酿1～5年时，酯类总量及乳酸乙酯、丁二酸二乙酯等短中链酯类积累明显，可能因酯化反应（RCOOH+R'OH⇌RCOOR'+H2O）活跃[22]。此阶段香气强度和复杂度最高，风味构建潜力最佳。陈酿7～9年时，酯类总量及乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、棕榈酸乙酯等下降明显，这一变化可能源于其本身的挥发性导致部分成分损失，或通过缓慢的氧化与聚合反应转化为其他非香气成分，从而削弱了其对酒体香气的贡献。其中辛酸乙酯虽在早期浓度较高，但其后变化相对平缓，呈现出一定的稳定性与持久性。火龙果酒中酯类香气成分在陈酿初期表现活跃，长期陈酿削弱了酯类主导的风味。

2.1.3 烯萜、醛酮类化合物

萜类和醛酮类化合物在火龙果酒香气中扮演重要角色，尽管含量较低，其低嗅觉阈值使其对风味协调性至关重要[16]，萜类通过1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸/甲基赤藓糖磷酸（1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate/methylerythritol phosphate，DOXP/MEP）途径生成单萜及甲羟戊酸（mevalonic acid，MVA）途径生成倍半萜，赋予花香和柑橘香（如穆斯卡特花香、雷司令柑橘香）[23-24]。由表2可知，烯萜类含量极低，主要集中于陈酿1年，随着陈酿时间的延长逐渐消失。这类物质尽管含量较低，但因其香气阈值较低，仍能在一定程度上丰富酒体结构并提升香气层次。醛酮类物质在陈酿5年时达到峰值，之后明显下降，陈酿7年时降至最低，陈酿9年则略有回升。这一变化可能与其易受氧化还原状态、温度条件及基质反应影响有关。已有研究指出氧气供应可促进某些酮类的生成，但长期陈酿则可能因其不稳定性导致含量下降[25]。

2.1.4 酸类及其他类化合物

挥发性酸类是酯类形成的前体，适量时能赋予果酒清爽的口感，含量过高则会带来刺激性和不愉快的酸味[26-27]。火龙果酒中酸类物质整体呈持续下降趋势，尤其中后期下降更为明显，可能与水解、酯化及缓慢氧化等反应密切相关，从而降低了稳定性。以正辛酸与正癸酸为代表的中链脂肪酸其下降有助于削弱刺激性和不良风味的表达从而改善了整体香气的纯净性。此外，部分具有特殊香气属性的酚类和醛酮类物质（如4-乙基苯酚、4-乙基愈创木酚、2,4-二叔丁基苯酚等）则表现出不同程度的波动趋势，可能与其较高的氧化敏感性、易挥发性或在微氧环境下发生的聚合/裂解反应有关。总体而言，挥发性酸类及相关化合物的动态变化不仅影响酯类的生成效率，还对火龙果酒在不同陈酿时间的香气结构和品质表达产生影响。

2.2 不同陈酿时间火龙果酒关键香气成分分析

香气活性值（OAV）是一种常用来衡量酒中各类香气成分对整体香气贡献程度的指标。一般认为，OAV＞1的香气成分为关键香气物质，而0.1≤OAV≤1的成分对整体香气也具有一定的影响。不同陈酿时间火龙果酒15种关键香气物质含量及香气描述分析见表3。参考谢林君等[9]的方法，结合各香气成分的感官属性及OAV，将其归类为果香、花香、脂肪香、植物味、焦糖味和化学气味六大香气类型。通过计算各香气物质在不同陈酿时间的总OAV，绘制香气轮见图1。由图1可知，陈酿1年时，酒体以果香和花香为主，并伴有一定的化学味，整体风味较为新鲜。陈酿时间5年时，酒样的香气复杂性达到高峰，果香虽略有减弱，但与花香、焦糖味、植物味共同构成了多层次的香气结构，此阶段为酒体风味最丰富的时期。陈酿7年时，果香和花香均明显下降，尤其果香的减弱可能与酯类物质的水解分解有关[28]；同时，焦糖味与其他复合香气也有所削弱，导致整体香气趋于简化，风味层次下降，呈现出一定程度的劣变。陈酿9年时，果香出现一定程度的回升，化学味减弱，显示出酒体在后期陈酿中具备一定的自我调节能力，避免了严重负面风味的出现；然而，花香并未完全恢复，香气复杂性不及5年陈酿时期。整体来看，火龙果酒在陈酿过程中，果香呈现先减后升的非线性变化，而花香则呈先升后减趋势，陈酿5年是其香气与风味表达的最佳时期。

2.3 电子鼻分析

利用电子鼻的10个传感器对不同陈酿时间火龙果酒样风味物质响应值进行比较，结果见图2。由图2可知，W1S、W1W、W2S传感器在不同陈酿时间的火龙果酒中均显示出较高的响应值，表明酒样中含有较高含量的醇类、甲基类、醛酮及烯萜类化合物。W1S和W1W的响应值随陈酿时间逐渐升高，表明火龙果酒中相关成分随时间积累或发生变化。W1C、W3C和W5C的响应值及变化较为一致，三者在陈酿1～9年期间都保持了相对较小的变化范围，说明这些挥发性有机化合物在整个陈酿过程中较为稳定。电子鼻主要通过W1S、W1W、W2S传感器区分不同陈酿时间的火龙果酒，其他7个传感器虽然对火龙果酒香气具有响应值，但是差异微小，直观上不具有较明显的区分样品的能力。仅根据雷达图观察传感器响应值无法准确区分不同陈酿时间的火龙果酒，故有必要利用PCA进行进一步的分析。

2.4 主成分分析

为进一步明确不同陈酿时间对火龙果酒香气的影响，基于电子鼻的10个传感器响应值对不同年份的火龙果酒样进行主成分分析（PCA），结果见图3。由图3可知，陈酿1年的酒样与陈酿5、7、9年的酒样明显分离，可能是由于早期发酵阶段的化合物尚未完全转化或积累有关。陈酿5年与陈酿7年的酒样有较大的重叠，表明酒样中的挥发性化合物较为相似，香气成分相对稳定。陈酿9年的酒样与其他年份的酒样明显分离。从传感器的响应来看，W1C与陈酿1年酒样关联，表明其可能对某些早期发酵过程中产生的化合物具有高度敏感性。W5S和W3S传感器主要响应陈酿5年和7年酒样，表明这些年份的酒样中含有与氮氧化合物相关的物质。相比之下，W1W、W3C、W5C和W1S传感器则主要对陈酿9年酒样响应，反映出在长期陈酿过程中，某些关键化合物（如醇类和酯类）的积累或转化更加明显。从主成分得分图来看，PC1解释了60.7%的总变异，主要将陈酿1年样品与陈酿其他年份区分开，突出其早期风味特征的差异性；PC2解释了28.3%的变异，主要将陈酿9年样品与陈酿其他年份区分开。综上，电子鼻结合PCA分析有效揭示了火龙果酒在不同陈酿时间中的挥发性香气化合物演变特征。

3 结论

本研究通过电子鼻、GC-MS检测以及香气活性值、香气轮廓法分析，研究了不同陈酿时间火龙果酒的风味变化。不同陈酿时间火龙果酒中共检测出166种挥发性风味物质，包括30种醇类、79种酯类、5种烯萜类、22种醛酮类、9种酸类和21种其他类化合物。在陈酿过程中各类物质含量呈现出明显的波动下降趋势，特别是酯类物质的减少，这一趋势影响了酒样的果香、花香、焦糖味等关键风味特征。主成分分析结果显示，不同年份的火龙果酒在香气成分的构成上存在明显差异，能够有效区分不同陈酿时间的酒样。火龙果酒的最佳陈酿期为5年，更长的陈酿时间酒样的风味不再提升。在陈酿7～9年花香和焦糖味等香气物质逐渐消失，尽管没有明显的风味劣变，但风味组成结构变得单一，复杂性降低。因此，长期陈酿并未带来风味的进一步改善，而是导致了部分香气特征的损失与风味的减弱。基于风味特征的变化分析可以用来较科学地进行果酒陈酿能力评价。

[1]刘超琦，王晓丹，周润锋，等.果酒及果酒酿造工艺的研究进展[J].中国酿造，2023，42（12）：22-27.

[2]林瑞敏.红曲桑葚酒发酵工艺优化[J].福建轻纺，2024（7）：22-26.

[3]孙卉，金含，杨容容，等.红心火龙果功能特性及其产品开发研究进展[J].中国酿造，2019，38（7）：16-19.

[4]何平，张友平，林倩倩，等.火龙果酒成分分析及品质鉴定[J].酿酒科技，2022（1）：81-85.

[5]邓爱妮，叶海辉，何秀芬，等.海南红肉与白肉火龙果营养成分含量分析[J].保鲜与加工，2020，20（3）：177-182.

[6]李凯，王金晶，李永仙，等.红心火龙果果酒特征香气分析[J].食品与发酵工业，2019，45（13）：217-223.

[7]JIANG X,LU Y,LIU S Q.Effects of different yeasts on physicochemical and oenological properties of red dragon fruit wine fermented with Saccharomyces cerevisiae,Torulaspora delbrueckii and Lachancea thermotolerans[J].Microorganisms,2020,8(3):315.

[8]刘晓柱，赵湖冰，黎华，等.美极梅奇酵母与酿酒酵母混合发酵对火龙果酒品质特性的影响[J].食品研究与开发，2021，42（1）：94-100.

[9]谢林君，成果，韦璐，等.添加罗汉果甜苷对火龙果酒香气特征的影响[J].中国酿造，2023，42（10）：136-141.

[10]RUBIO-BRETÓN P, SALINAS M R, NEVARES L, et al.Recent advances in the study of grape and wine volatile composition: Varietal,fermentative,and aging aroma compounds[J].Food Aroma Evolution,2019:439-463.

[11]陶永胜，李娜.葡萄酒中香气物质研究进展[J].食品科学技术学报，2023，41（3）：28-40.

[12]张之烁，李相阳，马挺军.介质阻挡等离子体对干红葡萄酒催陈工艺研究[J].江苏调味副食品，2024（2）：24-30.

[13]张劲，杨莹，管敬喜，等.酿酒圆叶葡萄Noble和Carlos浆果挥发性成分分析[J].中国酿造，2014，33（4）：134-138.

[14]杨威，成果，张劲，等.广西原生葡萄酒凌丰和野酿2号典型香气特征分析[J].南方农业学报，2024，55 （8）：2320-2331.

[15]杨威，谢林君，成果，等.三种酵母对‘威代尔’干白葡萄酒香气品质的影响[J].中外葡萄与葡萄酒，2024（4）：32-39.

[16]蒋成，周颖，冯翰杰，等.不同类型黄果梨酒品质及香气成分分析[J].食品研究与开发，2025，46（13）：155-164.

[18]于志海，何书成，董文轩，等.基于智能感官和HS-SPME-GC-MS技术分析火龙果发酵酒的风味[J].中国酿造，2023，42（9）：223-229.

[19]陆梦思，余佶，余冰，等.馥郁香型基酒陈酿过程中理化指标及挥发性成分变化分析[J].食品与机械，2024，40（5）：29-36.

[20]HIRST M B,RICHTER C L.Review of aroma formation through metabolic pathways of Saccharomyces cerevisiae in beverage fermentations[J].Am J Enol Viticult,2016,67(4):361-370.

[21]张斌，曾新安，杨华峰，等.电场对白兰地陈酿中氧化还原电位和电导率的影响研究[J].中国酿造，2015，34（5）：60-63.

[22]刘晓燕.混菌发酵、酒泥陈酿对赤霞珠干红葡萄酒品质的影响[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2022.

[23]MARTIN D M,HIANG A,LUND S T,et al.Biosynthesis of wine aroma:Transcript profiles of hydroxymethylbutenyl diphosphate reductase,geranyl diphosphate synthase,and linalool/nerolidol synthase parallel monoterpenol glycoside accumulation in Gewürztraminer grapes[J].Planta,2012,236:919-929.

[24]BLACK C A, PARKER M, SIEBERT T E, et al.Terpenoids and their role in wine flavor:Recent advances[J].Aust J Grape Wine Res,2015,21:582-600.

[25]王雅琛，韦漪，潘秋红.C13-降异戊二烯衍生物在葡萄和葡萄酒中积累与调控的研究进展[J].果树学报，2021，38（2）：264-277.

[26]HU L,LIU R,WANG X,et al.The sensory quality improvement of citrus wine through co-fermentations with selected non-Saccharomyces yeast strains and Saccharomyces cerevisiae[J].Microorganisms,2020,8(3):323.

[27]胡陆军，陈晓蝶，曹雨澜，等.基于混菌发酵改善火龙果酒品质[J].食品研究与开发，2024，45（5）：97-106.

[28]徐超，胡文效，陈明光，等.葡萄酒发酵香气物质调控研究进展[J].中外葡萄与葡萄酒，2024（1）：81-93.