混菌发酵紫秋葡萄酒工艺优化及挥发性风味成分分析

张 昂1,路建锋2

(1.濮阳职业技术学院 生物与食品工程学院,河南 濮阳457000;2.河南科技学院 食品学院,河南 新乡453003)

摘 要:该研究以紫秋葡萄(Vtis davidii Foex)为原料,采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-10与异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)WK混合发酵制备紫秋葡萄酒。以花青素含量及感官评分为评价指标,通过单因素试验与正交试验对其发酵工艺进行优化,并对其品质及挥发性风味成分进行分析。结果表明,紫秋葡萄酒的最佳发酵工艺为:浸渍温度12 ℃、浸渍时间20 h、酵母菌接种量1.5%、酵母菌接种比例(FX-10∶WK)3∶7、前发酵温度24 ℃。在此工艺条件下发酵的紫秋葡萄酒色泽紫红透亮,果香、酒香纯正,香味协调,酒体丰满,醇厚协调,具有该产品的典型特征,感官评分为87.38分;花青素含量为583.86 mg/L,可溶性固形物含量为3.98°Bx,酒精度为12.57%vol,还原糖含量为3.24 g/L,总酸含量为4.62 g/L,挥发酸含量为0.86 g/L;微生物菌落总数与大肠杆菌均未检出,其理化及微生物指标均符合相关标准要求。从紫秋葡萄酒中共检出39种挥发性风味成分,总含量为311.754 mg/L,其中,包括醇类10种、醛类4种、酸类5种、酯类14种、其他类物质6种。

关键词:紫秋葡萄;混菌发酵;发酵工艺;正交试验;理化指标;挥发性风味成分

中图分类号:TS261.5

文章编号:0254-5071(2025)03-0136-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.03.021

引文格式:张昂,路建锋.混菌发酵紫秋葡萄酒工艺优化及挥发性风味成分分析[J].中国酿造,2025,44(3):136-142.

收稿日期:2024-05-28 修回日期:2024-08-03

基金项目:2021年度河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2021SJGLX754)

作者简介:张 昂(1983-),男,副教授,硕士,研究方向为食品发酵、食品分析检测。

Process optimization and volatile component analysis of Vitis davidii Foex wine by mixed yeasts fermentation

ZHANG Ang1,LU Jianfeng2
(1.College of Biology and Food Engineering,Puyang Vocational and Technical College,Puyang 457000,China;2.College of Food Science and Technology,Henan University of Science and Technology,Xinxiang 453003,China)

Abstract:Using Vitis davidii Foex grapes as the raw material,the V.davidii Foex wine was prepared with the fermentation by Saccharomyces cerevisiae FX-10 and Wickerhamomyces anomalus WK.With anthocyanin content and sensory score as evaluation indexes,the fermentation process was optimized by single factor tests and orthogonal tests, and the quality and volatile flavor components were analyzed.The results showed that the optimal fermentation process of the V.davidii Foex wine was as follows:impregnation temperature 12 ℃,time 20 h,yeast inoculum 1.5%,yeast inoculation ratio(FX-10∶WK)3∶7,pre-fermentation temperature 24 ℃.Under these conditions,the V.davidii Foex wine was purple and bright in color,pure in fruit and wine flavor,harmonious in flavor,full in body,mellow and harmonious,with the typical characteristics of this product,and the sensory score was 87.38 points.Anthocyanin content was 583.86 mg/L,soluble solid content was 3.98°Bx,alcohol content was 12.57%vol,reducing sugar content was 3.24 g/L,total acid content was 4.62 g/L,and volatile acid content was 0.86 g/L.The total microbial colony counts and Escherichia coli were not detected,and the physicochemical and microbial indexes were in line with the relevant standards.A total of 39 volatile flavor components were detected from V.davidii Foex wine with a total content of 311.754 mg/L,including 10 alcohols,4 aldehydes,5 acids,14 esters and 6 other substances.

Key words:Vitis davidii Foex;mixed yeasts fermentation;fermentation process;orthogonal test;physicochemical index;volatile flavor component

紫秋葡萄(Vtis davidii Foex)原名高山葡萄,由野生刺葡萄选育出的新品种,是我国的一种野生葡萄种质资源,适合在山区生长,具有树势强、适应性广、丰产稳定等特点[1-3]。同时,紫秋葡萄果皮中富含花青素、多酚、维生素C等多种功能性成分,能清除自由基、破坏自由基链反应,具有抗氧化、抗炎、抗癌和预防心血管疾病等功效,因此具有一定的加工潜力[4-6]

采用低温发酵与多菌种协同发酵果酒是近几年的研究热点。李甜等[7]分别采用异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)Wa3、葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)Hu12、克鲁维毕赤酵母(Pichia kluyveri)Pk2A2、PkW2、PkY2和季也蒙毕赤酵母(Pichia guilliermondii)Pg1以1∶1的接种比例与商业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX10顺序接种发酵茵红李果酒,从生物量变化、酒精度、有机酸、风味成分和感官特性对茵红李果酒的品质进行综合分析,发现混菌发酵能显著增加风味成分的种类与含量,具有提高果酒香气成分和感官品质的应用潜力。梅源等[8]以“赤霞珠”葡萄为原料,采用不同浸渍方式酿造葡萄酒,发现发酵前经冷浸渍的葡萄酒挥发性风味成分含量更多,总酚含量更高;采用发酵前经冷浸渍和发酵后延长浸渍处理的酒样呈现出更强的香料味和花果香。白媛媛等[9]通过控制发酵前冷浸渍时间和温度探究葡萄酒的酚类物质含量,发现在较低温度条件下,多酚含量随浸渍时间的增加而增加,但长时间与较高温度的浸渍会增加葡萄酒中劣质单宁的含量。综上,采用冷浸渍工艺与多菌发酵工艺具有增加果酒挥发性成分含量,提升果酒品质的作用,同时紫秋葡萄具有较高含量的花青素与酚类物质,因此,探究不同发酵工艺对紫秋葡萄酒品质的提升具有重要意义。

以紫秋葡萄为发酵原料,以异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)WK 与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-10为发酵菌株混菌发酵制备紫秋葡萄酒,并以花青素含量和感官评分为评价指标,采用单因素试验和正交试验优化紫秋葡萄酒的发酵工艺。采用国标方法测定紫秋葡萄酒的理化及微生物指标,并采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)-气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)测定其挥发性风味成分,以期为紫秋葡萄酒品质的提升与产业的发展提供基础数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

紫秋葡萄(产地湖北怀化)、商业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-10:市售;异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)WK:濮阳职业技术学院生物与食品工程学院筛选得到。

1.1.2 化学试剂

明胶:市售;葡萄糖、氢氧化钠、磷酸二氢氨、磷酸二氢钾、酒石酸钾钠、偏重亚硫酸钾、五水硫酸铜、没食子酸、福林酚(均为分析纯):成都市科龙化工试剂厂;乙酸正丁酯(色谱纯):上海泰坦科技股份有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH):北京诺博莱德科技有限公司;硝酸铝(分析纯):上海麦克林生化科技股份有限公司;其他试剂均为国产分析纯或生化试剂。

1.1.3 培养基

酵母浸出粉胨葡萄糖(yeast extract peptone dextrose,YPD)液体培养基:酵母膏10 g/L,蛋白胨20 g/L,葡萄糖20 g/L。115 ℃高压蒸汽灭菌30 min。

1.2 仪器与设备

MJ-150I恒温培养箱:上海一恒科学仪器有限公司;UV-2000紫外可见分光光度计:上海湘仪仪器有限公司;DL-1电子万用炉:北京市永光明医疗仪器有限公司;DB WAX毛细管色谱柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)、7890A-5975B气相色谱-质谱联用仪:美国Agilent科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫秋葡萄酒发酵工艺流程及操作要点

操作要点[10]

葡萄原料预处理:挑选成熟且无病虫害、无霉变的成熟紫秋葡萄,去除树叶、树枝等杂质,葡萄除梗、手工破碎后装入5 L发酵罐,装填量70%。

低温浸渍:在发酵罐中加入120 mg/L偏重亚硫酸钾,在12 ℃条件下静置24 h。

酵母活化:挑取平板上的异常威克汉姆酵母(W.anomalus)WK与酿酒酵母(S.cerevisiae)FX-10单菌落,分别接种到YPD液体培养基中,装液量为150 mL/250 mL,于28 ℃、150r/min条件下培养36h(此时菌体浓度达到1×108 CFU/mL),备用。

接种酵母:在发酵罐中接种W.anomalus WK与S.cerevisiae FX-10,总接种量为1%(V/V),接种比例为1∶1(V/V)。

前发酵:设置发酵温度为24 ℃,发酵时间9 d,糖度趋于稳定时即为发酵终点。

过滤:用四层脱脂纱布进行过滤。

后发酵:将过滤后的紫秋葡萄酒装入3 L发酵罐中,装液量为90%,于14 ℃条件下继续发酵20 d。

陈酿:将后发酵结束的紫秋葡萄酒过滤后装入3 L的陈酿罐,装液量90%,加入3 g/L明胶,7 ℃条件下陈酿30 d,得到紫秋葡萄酒。

1.3.2 紫秋葡萄酒发酵工艺优化

(1)单因素试验

采用单因素轮换法,以紫秋葡萄酒中花青素含量和感官评分为评价指标,依次考察浸渍温度(4 ℃、8 ℃、12 ℃、16 ℃、20 ℃)、浸渍时间(12 h、16 h、20 h、24 h、28 h)、酵母接种量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)、酵母接种比例(酿酒酵母(S.cerevisiae)FX-10与异常威克汉姆酵母(W.anomalus)WK)(1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1,V/V)、前发酵温度(18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃)对紫秋葡萄酒品质的影响。

(2)正交试验

以单因素试验的结果为依据,选择对紫秋葡萄酒品质影响较大的3个因素:浸渍温度(A)、浸渍时间(B)和前发酵温度(C)为考察因素,以花青素含量及感官评分为评价指标进行3因素3水平的L9(33)正交试验,优化紫秋葡萄酒的发酵工艺,正交试验因素与水平见表1。

表1 紫秋葡萄酒发酵工艺优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for fermentation process optimization of Vitis davidii Foex wine

因素A 浸渍温度/℃B 浸渍时间/h C 前发酵温度/℃-1水平0 1 8 16 22 12 20 24 16 24 26

1.3.3 分析检测

(1)理化及微生物指标的测定

酒精度的测定:参照GB 5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》的方法;还原糖含量、总酸含量、挥发酸含量与可溶性固形物含量的测定:参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》;花青素含量的测定:参考翦祎等[11-12]的pH示差法;菌落总数:参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》;大肠杆菌菌落数:参照GB 4789.38—2012《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠埃希氏菌计数》。

(2)挥发性风味成分分析[13]

顶空固相微萃取:取5 mL样品于顶空瓶中,加入4 g氯化钠,并加入50 μL 8.4 mg/mL乙酸正丁酯(内标溶液),在50 ℃恒温振荡5 min,随后插入萃取头保持15 min,将老化后的固相微萃取针头插入平衡后的样品顶空萃取30 min。

气相色谱条件:DB WAX毛细管色谱柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm),载气为高纯氦气(He)(纯度99.999%),载气流速1 mL/min,进样口温度250 ℃,采用不分流模式进样。升温程序为40 ℃保持3.5 min,然后以5 ℃/min升至100 ℃,再以7 ℃/min升至180 ℃,最后以15 ℃/min升至230 ℃,保持5 min。

质谱条件:电子电离(electronic ionization,EI)源,电子能量70 eV,离子源温度230 ℃,四级杆温度150 ℃,质谱接口温度280 ℃,扫描方式为选择离子监测模式,扫描范围33~350 m/z

定性定量分析:采用美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)数据库检索结合挥发性风味成分的保留指数与文献报道的数据进行定性。以乙酸正丁酯作为内标物,采用内标法进行半定量。

(3)感官评价

品评小组由15名品酒员组成(7男8女,年龄25~35岁),参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》与丁燕等[14-15]的方法,从香气、色泽、澄清度、滋味和典型性5个方面进行感官品评,所有结果均取平均值,满分100分,具体评分标准见表2。

表2 紫秋葡萄酒的感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards of Vitis davidii Foex wine

项目 标准 得分/分香气(30分)色泽(10分)澄清度(10分)滋味(30分)典型性(20分)具有纯正的果香与酒香,香味协调、悦人具有一定的果香与酒香、无异味果香与酒香较少,有明显异味具有该产品应有的色泽与该产品应有的色泽略有不同与该产品应有的色泽明显不符澄清透亮、有光泽澄清透明、无明显悬浮物浑浊、有明显的悬浮物酒体丰满,醇厚协调、舒适爽口、回味净爽酒质柔顺,酒体协调,纯正无杂味,酸甜适中酒体粗糙、不层次、不协调风格独特,具有该产品的典型特征具有典型性,风格良好有明显缺陷20~30 10~20 0~10 8~10 5~8 0~5 8~10 5~8 0~5 20~30 10~20 0~10 16~20 10~16 0~10

1.3.4 数据处理

所有试验重复3次,使用Microsoft Excel 2016对试验所得数据进行整理,使用IBM SPSS Statistics 19.0进行Duncan检验的多重比较,试验结果以“平均值±标准差”表示,使用Origin 2021软件作图。

2 结果与分析

2.1 紫秋葡萄酒发酵工艺优化单因素试验结果

2.1.1 浸渍温度对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响

不同浸渍温度对紫秋葡萄酒品质的影响见图1。

图1 浸渍温度对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响
Fig.1 Effects of impregnation temperature on sensory score and anthocyanin contents of Vitis davidii Foex wine

不同字母表示同一指标差异显著(P<0.05)。下同。

由图1可知,随着浸渍温度的升高,花青素含量和感官评分均呈先上升后下降的趋势,当浸渍温度为12 ℃时,花青素含量和感官评分最高,分别为526.38 mg/L和82.88分。分析原因可能是,浸渍温度过低时,酶活力较低,酵母等微生物生长繁殖速度较慢,同时物质交换速度慢,花青素溶出较少;浸渍温度较高时,杂菌生长较快,并且高温将加快花青素的分解,导致花青素含量降低[16]。综上,选择12 ℃为最佳浸渍温度。

2.1.2 浸渍时间对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响

不同浸渍时间对紫秋葡萄酒品质的影响见图2。由图2可知,随着浸渍时间的延长,花青素含量和感官评分均呈先上升后下降的趋势,当浸渍时间为20 h时,花青素含量和感官评分最高,分别为533.06 mg/L和83.38分。分析原因可能是在发酵前期,发酵液中酒精度较低,酵母释放的胞外酶不足,花青素浸出量有限,并且随着浸渍时间的增加,花青素受氧气、微生物作用等的影响逐渐分解,导致花青素含量降低[17]。综上,选择20 h为最佳浸渍时间。

图2 浸渍时间对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响
Fig.2 Effects of impregnation time on sensory score and anthocyanin contents of Vitis davidii Foex wine

2.1.3 酵母接种量对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响

酵母是葡萄酒发酵的灵魂,好的酵母不仅能提升葡萄酒风味,其自身的丰富酶系也能提高葡萄皮中的单宁、花青素等多酚类物质的含量[18]。不同酵母接种量对紫秋葡萄酒品质的影响见图3。

图3 酵母接种量对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响
Fig.3 Effects of yeast inoculum on sensory score and anthocyanin contents of Vitis davidii Foex wine

由图3可知,随着酵母菌接种量的增加,花青素含量和感官评分均呈先上升后下降的趋势,当酵母接种量为1.5%时,花青素含量较高,为544.15 mg/L,与酵母接种量为2.0%时的花青素含量差异不显著(P>0.05);感官评分最高,为84.14分。随着接种量的增加,花青素含量降低可能是由于在较高接种量时,发酵初期升温迅速,发酵中心温度较高,控温不及时导致花青素受热更容易分解,并且还可能会导致酵母前期繁殖速度过快,发酵后期酵母早衰而引起发酵不足与产酯不足,影响紫秋葡萄酒品质[19]。综上,选择1.5%为最佳酵母接种量。

2.1.4 酵母接种比例对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响

由于不同酵母生长繁殖速度不同、作用不同,导致在混菌发酵过程中不同接种比例对果酒的风味也会造成较大影响。不同酵母接种比例对紫秋葡萄酒品质的影响见图4。由图4可知,花青素含量和感官评分随着异常威克汉姆酵母(W.anomalus)WK占比的降低均呈先上升后下降的趋势,当酵母接种比例(FX-10∶WK)为3∶7时,花青素含量和感官评分均达到最大,分别为549.22 mg/L和85.03分。分析原因可能是,异常威克汉姆酵母WK能产生较多的胞外酶如果胶酶、β-葡萄糖苷酶等,促进细胞液中花青素的溶出[20]。但受酿酒酵母FX-10的影响,当异常威克汉姆酵母WK占比较低时,酿酒酵母为优势微生物,抑制其生长,导致发酵得到的葡萄酒花青素含量与感官评分降低[21]。综上,选择酿酒酵母与异常威克汉姆酵母3∶7为最佳酵母接种比例。

图4 酵母接种比例对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响
Fig.4 Effects of yeast inoculation ratio on sensory score and anthocyanin contents of Vitis davidii Foex wine

2.1.5 前发酵温度对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响

不同前发酵温度对紫秋葡萄酒品质的影响见图5。由图5可知,花青素含量随着发酵温度的升高呈下降趋势,当前发酵温度为18 ℃时,花青素含量最高,为592.38 mg/L。感官评分随着发酵温度的升高呈先上升后下降的趋势,当前发酵温度为24 ℃时,感官评分最高,为85.92分。分析原因可能是发酵温度较低时,花青素相对稳定且降解速度缓慢,能较长时间的保存在酒中,但酵母发酵也相对缓慢,酒中残糖含量较高,整体风味相对单薄;发酵温度过高时,花青素受热分解,同时所得葡萄酒酸感较强,口感较差[22]。综上,选择24 ℃为最佳前发酵温度。

图5 前发酵温度对紫秋葡萄酒感官评分和花青素含量的影响
Fig.5 Effects of pre-fermentation temperature on sensory score and anthocyanin contents of Vitis davidii Foex wine

2.2 紫秋葡萄酒发酵工艺优化正交试验结果

在单因素试验的基础上,确定酵母菌接种量为1.5%,接种比例(FX-10∶WK)为3∶7(V/V),选取影响较大的因素浸渍温度(A)、浸渍时间(B)和前发酵温度(C)为考察因素,以感官评分与花青素含量为评价指标,设计3因素3水平L9(33)正交试验,正交试验结果与分析见表3,方差分析见表4。

表3 紫秋葡萄酒发酵工艺优化正交试验结果与分析
Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation process optimization of Vitis davidii Foex wine

试验号 A B C 感官评分/分花青素含量/(mg·L-1)1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 78.75±2.63 87.25±1.63 81.60±2.59 85.65±1.31 84.75±2.93 80.15±1.41 80.25±2.52 80.14±2.53 82.35±2.78 582.83±5.85 559.05±4.00 520.80±7.43 559.28±6.35 539.06±7.13 572.06±5.54 514.15±4.31 553.11±3.72 512.25±5.40感官评分k1 k2 k3R花青素含量k1'k2'k3'R'82.53 83.52 80.91 2.60 554.23 556.80 526.50 30.30 81.55 84.05 81.37 2.68 552.09 550.41 535.04 17.05 79.68 85.08 82.20 5.40 569.33 543.53 524.67 44.66

表4 正交试验结果方差分析
Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results

注:“*”表示对结果影响显著(P<0.05),“**”表示对结果影响极显著(P<0.01)。

方差来源 因变量 离差平方和自由度 均方 F 值 P 值 显著性A B C感官评分花青素含量感官评分花青素含量感官评分花青素含量10.368 7 1 693.093 3 13.449 4 529.761 8 43.860 0 3 016.371 3 2 2 2 2 2 2 5.184 3 846.546 6 6.724 7 264.880 9 21.930 0 1 508.185 6 16.431 6 56.385 9 21.313 6 17.642 9 69.506 3 100.455 7 0.057 4 0.017 4 0.044 8 0.053 6 0.014 2 0.009 9** * **

由表3可知,根据极差(R)值大小可以得出影响紫秋葡萄酒感官评分的因素主次顺序为前发酵温度(C)>浸渍时间(B)>浸渍温度(A),由k值可知,最佳发酵工艺组合为A2B2C2。根据极差(R')值大小可以得出影响紫秋葡萄酒花青素含量的因素主次顺序为前发酵温度(C)>浸渍温度(A)>浸渍时间(B),由k'值可知,最佳发酵工艺组合为A2B1C1。

由表4可知,前发酵温度和浸渍时间对紫秋葡萄酒感官评分有显著影响(P<0.05),前发酵温度对紫秋葡萄酒花青素含量有极显著影响(P<0.01),浸渍温度对花青素含量有显著影响(P<0.05),由于果酒品质高低主要由感官品评决定,因此,选择以感官评分为最终评价指标,最终得到最佳发酵工艺为A2B2C2,即浸渍温度为12 ℃,浸渍时间为20 h,前发酵温度为24 ℃。

采用最优发酵工艺发酵紫秋葡萄酒,验证其在实际生产中的可靠性与可行性,重复3次平行验证试验,紫秋葡萄酒感官评分为(87.38±1.05)分、花青素含量为583.86 mg/L,均优于正交试验的9组试验组。在此条件下发酵的紫秋葡萄酒紫红透亮,果香、酒香纯正,香味协调,酒体丰满,醇厚协调,回味净爽,具有该产品的典型特征。

2.3 紫秋葡萄酒理化及微生物指标分析

紫秋葡萄酒的理化及微生物指标见表5。

表5 紫秋葡萄酒的理化及微生物指标
Table 5 Physicochemical and microbiological indexes of Vitis davidii
Foex wine

指标 项目 NY/T 1508—2017 紫秋葡萄酒--理化指标微生物指标花青素含量/(mg·L-1)可溶性固形物/°Bx酒精度/%vol还原糖/(g·L-1)总酸(以乙酸计)/(g·L-1)挥发酸(以乙酸计)/(g·L-1)微生物菌落总数/(CFU·mL-1)大肠杆菌/(MPN·100 mL-1)7~18≤4.0 4.0~9.0≤1.0≤50≤3.0 583.86±3.04 3.98±0.10 12.57±0.12 3.24±0.19 4.62±0.11 0.86±0.09未检出未检出

由表5可知,在最优发酵条件下,紫秋葡萄酒中的花青素含量为583.86 mg/L,可溶性固形物含量为3.98°Bx;酒精度为12.57%vol,还原糖含量为3.24 g/L,总酸含量(以乙酸计)为4.62 g/L,挥发酸含量(以乙酸计)为0.86 g/L;微生物菌落总数与大肠杆菌未检出,说明其理化及微生物指标均符合NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》要求。

2.4 紫秋葡萄酒挥发性风味成分分析

采用HS-SPME-GC-MS技术对紫秋葡萄酒的挥发性风味成分进行分析,结果见表6。

表6 紫秋葡萄酒挥发性风味成分GC-MS分析结果
Table 6 Results of volatile flavor components in Vitis davidii Foex wine analyzed by GC-MS

序号 种类 化合物 含量/(mg·L-1) 香味描述[23-24]1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0醛类坚果味玫瑰及茉莉花香松叶油香味--醇类11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33酸类酯类苯甲醛苯乙醛月桂醛异戊醛2-甲基正丙醇3-甲基-1-丁醇苯乙醇芳樟醇异丁醇异戊醇月桂醇正辛醇正丁醇正戊醇丁酸己酸辛酸乙酸戊酸丁酸乙酯庚酸乙酯琥珀酸二乙酯辛酸乙酯亚油酸乙酯乙酸乙酯乙酸异丁酯乙酸苯乙酯乙酸异戊酯异戊酸乙酯月桂酸乙酯月桂酸乙酯正己酸乙酯棕榈酸乙酯0.021±0.005 0.317±0.013 0.029±0.004 0.088±0.021 0.167±0.014 2.534±0.092 3.553±0.103 1.741±0.049 0.862±0.022 120.164±2.091 1.676±0.053 4.615±0.251 0.091±0.015 3.832±0.420 0.426±0.022 0.339±0.015 0.571±0.009 5.849±0.121 0.057±0.007 24.162±0.281 0.842±0.035 0.025±0.002 11.661±0.057 0.158±0.028 52.490±0.932 6.472±0.297 22.041±0.552 9.198±0.120 2.131±0.108 13.163±0.526 2.728±0.083 19.053±0.337 0.145±0.021青草香、植物香玫瑰花香菠萝香气水果香、花香苹果、桑葚香气辛辣味、青草香柑橘香味酒香味酒香味香蕉、草莓果香桂皮油香气水果香、花香、油脂臭强刺激性气味-丁香花香气愉悦香气甜香、水果香梨香及荔枝香-强烈的醚似气味,微带果香的酒香玫瑰花香,蜂蜜,苹果果香香蕉水果甜香-甜香、花果香、朗姆酒香水果香花果香气苹果、菠萝等果香蜡香、果爵和奶油香气

续表

注:“-”表示未查阅到相关香味描述。

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由表6可知,采用HS-SPME-GC-MS从紫秋葡萄酒中共检出39种挥发性风味成分,总含量为311.754 mg/L,包括醇类10种、醛类4种、酸类5种、酯类14种、其他类物质6种。

酯类物质是葡萄酒风味的主要贡献者,主要是酵母在发酵过程中代谢糖类、蛋白质等物质生成的具有草木香、奶油香、花果香等的挥发性化合物,其能增加葡萄酒香气的复杂性,使得葡萄酒具有一定的花香、果香等复合香气[25-26]。由表6可知,在紫秋葡萄酒中共检出14种酯类物质,总含量为164.269 mg/L,其中乙酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、月桂酸乙酯、正己酸乙酯含量较高,占总挥发性成分的50.76%,能赋予葡萄酒蜂蜜、梨、菠萝、玫瑰等花果香,对紫秋葡萄酒风味有积极作用。

高级醇是酵母在葡萄酒酿造过程中产生的重要代谢产物,主要是由糖代谢、氨基酸脱氧脱羧等作用生成,适量的高级醇能给葡萄酒带来香甜的口感,对果酒风味的形成有着重要作用[27-28]。由表6可知,在紫秋葡萄酒中共检出10种醇类物质,总含量为139.233 mg/L,其中异戊醇、苯乙醇、正辛醇、正戊醇含量相对较高,占总挥发性成分的42.39%,能为葡萄酒带来较强的果香与酒香。

醛类、酸类、酮类、酚类、呋喃类物质等对果酒的呈香、呈味有较大的影响,酸类物质可以增强葡萄酒的口感与后味,起到辅助呈香、减少刺激的作用[29-30]。在紫秋葡萄酒中共检出5种酸类物质,占总挥发性成分的2.32%,其中含量最高的为乙酸(5.849 mg/L);醛类物质可以增强葡萄酒的花果香气,提升果酒品质,在紫秋葡萄酒中检出4种醛类物质,占总挥发性物质的0.15%。酮类、酚类、呋喃类物质含量较低,占挥发性成分的0.18%,但在葡萄酒中属于不可或缺的成分,能为葡萄酒提供独特的风味。

3 结论

本研究以紫秋葡萄为原料,采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-10与异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)WK混合发酵制备紫秋葡萄酒,以花青素含量及感官评分为评价指标,通过单因素试验与正交试验优化得到紫秋葡萄酒的最优发酵工艺为:浸渍温度12 ℃、浸渍时间20 h、酵母接种量1.5%、酵母接种比例(FX-10∶WK)3∶7(V/V)、前发酵温度24 ℃。在此工艺条件下得到的紫秋葡萄酒紫红透亮,果香、酒香纯正,香味协调,酒体丰满,醇厚协调,回味净爽,感官评分为87.38分,可溶性固形物含量为3.98°Bx、酒精度为12.57%vol、还原糖含量为3.24 g/L、总酸含量(以乙酸计)为4.62 g/L、挥发酸含量(以乙酸计)为0.86 g/L;微生物菌落总数、大肠杆菌及致病菌均未检出,其理化及微生物指标均符合相关标准要求。采用HS-SPME-GC-MS从紫秋葡萄酒中共检出39种挥发性风味成分,总含量为311.754 mg/L,其中包括10种醇类、4种醛类、5种酸类、14种酯类、6种其他类物质。本研究拓展了紫秋葡萄酒深加工领域,为紫秋葡萄酒的高值工业化生产提供了数据基础。

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