猕猴桃(Actinidia chinensis)因其果肉鲜美、口感酸甜、营养成分(如维生素、氨基酸和多酚)丰富而广受欢迎[1]。我国作为世界上最大的猕猴桃种植国和生产国,从2019年至今,猕猴桃产量和出口量一直位居世界前列[2]。近年来,随着农业技术的升级和管理技术的提高,猕猴桃产量连年持续增长。然而,猕猴桃是典型的呼吸跃变型水果,未成熟的猕猴桃口感不佳,成熟后的猕猴桃保质期极短,食用不及时将导致严重浪费[3]。将过剩的猕猴桃加工成猕猴桃果酒是提高经济效益和水果资源利用率的重要方法。猕猴桃果酒是以新鲜猕猴桃或猕猴桃果浆为原料,经微生物发酵或调配工艺制成的含乙醇饮料[4]。猕猴桃富含多种营养成分(维生素、矿物质、膳食纤维)和生物活性成分(多酚、类胡萝卜素、花色苷等)[5]。这些成分在猕猴桃果酒发酵过程中被释放,赋予猕猴桃果酒抗氧化、调节血脂、增强免疫和保护心脑血管等益处[6]。因此,酒香浓厚、果香馥郁、口感适宜、风味独特的猕猴桃果酒深受消费者喜爱。
果酒的香气是评价果酒品质的重要指标之一,而猕猴桃果酒的香气主要源自发酵期间微生物代谢产生的萜烯类、高级醇类、酯类、芳香族类和脂肪酸类等挥发性香气化合物[7]。传统的猕猴桃果酒酿造多采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)单独发酵,该发酵方式可有效避免不同发酵批次产品质量参差不齐的问题,保证果酒产品质量相对稳定,但也存在产品品质同质化、风味单一等问题,难以满足消费者多样化的口味需求[8]。近年来,混菌发酵在果酒酿造中逐渐兴起。以往研究多采用同时接种的混菌发酵方式,如Sun Wangsheng等[9]研究证实,非酿酒酵母与酿酒酵母混菌发酵能有效提高猕猴桃果酒的抗氧化能力,增加芳香类物质含量,并改善感官品质。然而,同时接种发酵常引发微生物间的营养与空间竞争,抑制酵母的生长及发酵性能。相比之下,顺序发酵通过设置接种时间差,能有效缓解菌株拮抗,在提升果酒复杂风味方面展现出更大优势。Jiang Jianqiao等[10]研究证实,植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)与酿酒酵母的顺序发酵能有效增加猕猴桃果酒的酯类产量、降低乙醇含量并提升感官接受度。尽管如此,当前关于猕猴桃果酒顺序发酵的研究多局限于少数特定非酿酒酵母组合,而针对乳酸菌或特色非酿酒酵母联合酿酒酵母的顺序发酵方式对猕猴桃果酒风味调控的系统性研究依然较少。已有研究表明,植物乳植杆菌在果酒发酵中不仅能显著提升有机酸和乳酸酯产量,赋予水果香气,还能将口感尖锐的苹果酸转化为圆润的乳酸,有效降低果酒酸度[11]。美极梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima)在促进多酚释放与风味物质代谢方面也具有独特潜力。
因此,本研究拟采用徐香猕猴桃原浆为原料,分别采用酿酒酵母单发酵、美极梅奇酵母与酿酒酵母顺序发酵及植物乳植杆菌与酿酒酵母顺序发酵3种发酵方式进行猕猴桃果酒酿造。通过对3种发酵方式下制备果酒的理化指标、香气成分、色泽及感官品质进行系统性比较,明确不同混菌发酵模式对猕猴桃果酒品质提升的具体贡献。在此基础上,筛选出能最大程度改善果酒风味的最优发酵方式,旨在为猕猴桃果酒发酵工艺的优化及高品质增香酿造提供切实可行的理论依据与技术支撑。
徐香猕猴桃原浆 河南省果然风情果业股份有限公司;酿酒酵母BV818 安琪酵母股份有限公司;植物乳植杆菌ZVX03、美极梅奇酵母YC31 本实验室保藏;果胶酶(1 000 U/g) 山东隆科特酶制剂有限公司。
1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical,DPPH)(纯度96%)、2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)(纯度99%)、VC、福林酚、碳酸氢钠、过硫酸钾(均为分析纯) 上海麦克林生化科技股份有限公司;酵母浸出粉胨葡萄糖(yeast extract peptone dextrose,YPD)液体培养基、MRS液体培养基 青岛高科技工业园海博生物技术有限公司;3-辛醇(分析纯) 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
721可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;HT-10T糖度计 上海力辰邦西仪器科技有限公司;FE28 pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;CR-400手持式色差仪 日本Konica Minolta公司;FA124电子分析天平 上海良平仪器仪表有限公司;DF-1015恒温水浴锅 郑州长城科工贸有限公司;7890A-5977A气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司;57348-U固相微萃取纤维萃取柱 上海安谱实验科技股份有限公司;ZWY-1102C台式高速离心机 上海智诚分析仪器制造有限公司;G9800A酶标仪 美国赛默飞世尔科技公司。
1.3.1 猕猴桃果酒制备
取400 mL徐香猕猴桃果浆,添加0.2%果胶酶,置于45 ℃下酶解2 h,随后添加蔗糖和柠檬酸,将其糖度调整为20 °Brix,pH值调整为4,再添加60 mg/L SO2,静置过夜。酿酒酵母与美极梅奇酵母在YPD液体培养基中于28 ℃活化24 h,植物乳植杆菌在MRS液体培养基中于37 ℃活化36 h,活化后菌体经无菌生理盐水洗涤后接种于猕猴桃果浆中,于28 ℃恒温恒湿培养箱中静置发酵。 3种发酵方式分别为:1)SC组:只接种酿酒酵母,接种量为2×106 CFU/mL;2)LP+SC组:先接入106 CFU/mL植物乳植杆菌,发酵1 d后,再接入106 CFU/mL酿酒酵母,继续发酵;3)NS+SC组:先接入106 CFU/mL美极梅奇酵母,发酵3 d后,再接入106 CFU/mL酿酒酵母继续发酵。发酵期间,每24 h无菌取样,测定发酵液的可溶性固形物含量和pH值,直至发酵液的可溶性固形物含量和pH值在3 d内变化幅度小于5%,发酵结束并过滤。过滤后的猕猴桃果酒于4 ℃贮存备用。每组实验重复3次。
1.3.2 理化指标测定
pH值采用pH计测定;可溶性固形物采用糖度计测定;可滴定酸测定参考GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》与文献[12],结果以柠檬酸计;还原糖采用3,5-二硝基水杨酸法测定[13];乙醇体积分数采用重铬酸钾氧化法测定[14]。
1.3.3 色泽测定
色泽采用手持式色差仪测定。室温下黑板调零,以标准白板作为参照。将猕猴桃果酒样品10 000×g离心5 min,吸取3 mL上清液,置于4 cm×4 cm×1 cm透明石英比色管中,于色差仪镜头前检测,获得L*值(明亮度)、a*值(红/绿色)、b*值(黄/蓝色)。基于L*、a*、b*值,分别按式(1)(2)(3)计算样品色度
、色调(h*ab)和色差
:
式中:ΔL*、Δa*、Δb*分别为相应色泽参数之差。
1.3.4 总酚含量测定
总酚含量采用福林酚比色法测定[15]。吸取1 mL稀释50倍的样品,分别加入1 mL稀释3倍的福林酚试剂、3 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液和3 mL H2O,将混合物摇匀后置于室温下避光放置2 h,于765 nm波长处测定吸光度。以没食子酸为标准品制作标准曲线(y=0.007 7x-0.038 3,R2=0.998 7),计算样品总酚含量。
1.3.5 抗氧化能力测定
1.3.5.1 DPPH自由基清除能力测定
根据Oliveira-Alves等[16]的方法并修改。吸取2 mL待测样品,加入2 mL DPPH甲醇(0.1 mmol/L)溶液,室温环境暗处理30 min,于517 nm波长处测量吸光度(A1)。以2 mL无水乙醇替代样品作空白对照,相同条件下测得吸光度(A0),按式(4)计算DPPH自由基清除率:
1.3.5.2 ABTS阳离子自由基清除能力测定
根据Wang Jingjing等[17]的方法并修改。将等体积的ABTS溶液(7 mmol/L)与K2S2O8溶液(2.45 mmol/L)于室温下在黑暗中混合16 h,配制成ABTS阳离子自由基储备液。平衡后,用80%乙醇溶液稀释,使其于734 nm波长处的吸光度达到0.70±0.02,作为ABTS工作液。将待测样品稀释50倍,吸取400 μL稀释后的待测样,加入3.6 mL混合液,室温下避光反应30 min,于734 nm波长处测定吸光度(A1)。以400 μL 80%乙醇替代样品作为空白对照,相同条件下测得吸光度(A0,约为0.70),按式(5)计算ABTS阳离子自由基清除率:
1.3.6 挥发性风味物质测定
采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱技术对挥发性风味物质进行检测[18]。取7.5 mL样品加入含1 g氯化钠和25 μL内标3-辛醇(1 mg/L)的15 mL固相微萃取玻璃样品瓶中。将样品于40 ℃下平衡10 min,萃取吸附40 min,随后把萃取头插入气相色谱进样口进行解吸。
气相色谱条件:HP-INNOWax色谱柱(60 m×0.25 mm, 0.25 μm);载气为高纯氦气,流速1 mL/min;注射温度220 ℃;进样量1 μL、不分流模式;柱温箱升温程序:50 ℃保持2 min,以3 ℃/min升至80 ℃,然后以5 ℃/min升温至220 ℃,最终保留6 min。
质谱条件:离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,发射能量70 eV,电子电离模式,质量扫描范围为m/z 33~550。
定性定量:通过检测获取香气成分的保留时间和质谱数据,将数据与相关文献及NIST 05质谱库进行比对以完成定性,仅报告匹配度不小于85的鉴定结果。采用内标法进行定量。
1.3.7 气味活性值(odor activity value,OAV)计算
OAV是衡量香气化合物感官贡献的重要指标。当OAV>0.1时,表明该化合物可与其他香气成分协同作用,间接影响酒体香气协调性;当OAV>1时,则认为该化合物可直接主导果酒的风味特征[19]。OAV按式(6)计算:
式中:Ci表示香气化合物的质量浓度/(μg/L);Ti表示该化合物的嗅觉阈值/(μg/L)。
1.3.8 感官评价
根据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》制定感官评分标准,如表1所示。
表1 猕猴桃果酒感官评价标准
Table1 Sensory evaluation criteria for kiwifruit wine
指标(分值)评分标准评分色泽鲜亮9~10色泽较鲜亮7~8色泽(10)色泽较暗4~6色泽暗沉1~3猕猴桃香味浓郁、酒香浓郁22~30猕猴桃香味较浓郁、酒香尚可16~21香气(30)猕猴桃香味及酒香较淡9~15猕猴桃香味及酒香均无1~8酒体丰满、口感纯正、余味绵延22~30调和恰当、酸甜适当、较柔和16~21口感(30)略酸、较甜腻、略有涩味9~15酒体酸涩、难以入口1~8澄清无残渣、无沉淀9~10整体澄清、少量残渣7~8澄清度(10)整体浑浊、少量残渣、少量沉淀4~6整体浑浊、较多残渣和沉淀1~3具有猕猴桃果酒典型风味特征16~20典型性(20)典型明确、风格较明显11~15特征一般、辨识度较低6~10偏离典型风格1~5
评价小组由17名(8男9女)具备食品发酵相关专业背景的人员组成。在正式品评前组织专门的感官培训,培训内容包括熟悉果酒的典型风味特征(如特定果香、醇香等),并对GB/T 15038—2006中的各项评分细则(色泽、香气、口感、澄清度、典型性)进行尺度统一,以减少个人主观评分差异。感官评价全程严格采用盲评方式。所有酒样均在无异味的评价室中进行,酒样使用随机生成的3位数字进行编码,以随机顺序呈递给评价员,确保评价的严谨性。
所有实验重复3次,测定的结果以x±s表示。使用Excel 2018和Origin 2024对数据进行统计和分析,采用SPSS Statistics 27对不同发酵组间数据进行单因素方差分析,P<0.05表示差异显著。采用TBtools(v2.372)对不同果酒的香气化合物含量(归一化后的数据)进行热图绘制及分层聚类分析,采用双向层次聚类分析,样本与变量间的距离测度采用欧氏距离,聚类算法采用完全连接法。
如图1所示,与SC组相比,LP+SC组和NS+SC组降糖速率明显较慢,发酵周期分别延长1 d和2 d。这主要归因于LP和NS的乙醇发酵能力弱于SC[20]。尽管3组发酵过程中糖分代谢速率存在差异,但其最终残糖质量浓度均维持在4.51~4.68 g/L之间,差异较小,表明发酵方式的改变对猕猴桃果酒中糖类的最终保留量影响较小,即不同发酵方式对果酒的甜度与口感稠度并无显著影响。
图1 不同发酵方式下猕猴桃果酒发酵过程中的残糖变化曲线
Fig.1 Residual sugar profiles during the fermentation of kiwifruit wine under different fermentation modes
由表2可知,3组猕猴桃果酒的可溶性固形物含量为9.11~9.15 °Brix,还原糖质量浓度为4.51~4.68 g/L,组间无显著差异(P>0.05),表明3种方式均能使酵母充分消耗糖分完成发酵,发酵方式的改变对对果酒最终糖类保留量影响较小。在酸度方面,与SC组相比,顺序发酵组可滴定酸质量浓度显著升高(15.17~15.34 g/L)(P<0.05),pH值随之显著降低(P<0.05),说明LP和NS的参与对果酒发酵过程中的有机酸代谢通路具有一定调控作用,可能促进了苹果酸、乳酸及其他有机酸的积累,从而增强了果酒的酸度与风味层次感[21-22]。3组猕猴桃果酒的乙醇体积分数在10.21%~12.04%之间。其中LP+SC组乙醇含量显著高于其他2组(P<0.05),可能是因为LP在发酵过程中促进了糖类的更高效利用,或通过代谢副产物增强了酵母的乙醇转化效率[23]。相比之下,NS+SC组的乙醇含量低于SC组,NS在早期阶段的代谢活动可能产生抑制性代谢产物,从而在一定程度上影响了后续酿酒酵母的乙醇生成效率[24]。NS+SC组的VC质量浓度(417.28 mg/L)显著高于其他2组 (P<0.05),说明非酿酒酵母对VC氧化降解具有一定的保护作用,这与Bi Pengfei等[25]利用同种美极梅奇酵母进行发酵的研究结果高度一致。其潜在机制在于,美极梅奇酵母在发酵初期具有极其活跃的耗氧代谢活性,能够迅速消耗果汁中的溶解氧,从而在较大程度上阻断或减缓VC等抗氧化物质的氧化降解,使得果酒能够保留更高的营养价值与抗氧化活性。综上可知,不同发酵方式不仅影响糖类与酸度的平衡,也会显著调节果酒中抗氧化活性物质的保留水平。
表2 猕猴桃果酒基本理化指标
Table2 Basic physicochemical indicators of kiwifruit wine
指标SCLP+SCNS+SC可溶性固形物/°Brix9.11±0.02 a 9.12±0.03 a 9.15±0.01 a pH3.32±0.05a3.25±0.03b3.25±0.14b乙醇体积分数/%10.80±0.12 b12.04±0.09 a10.21±0.05 c还原糖质量浓度/(g/L)4.51±0.32a4.62±0.25a4.68±0.16a可滴定酸质量浓度/(g/L)14.12±0.52c15.17±0.34b15.34±0.41a VC质量浓度/(mg/L)324.65±5.12c339.74±3.64b417.28±6.36a
注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。表3同。
颜色是果酒的重要感官特征之一,显著影响酒体的整体品质。L*值反映果酒的亮度,a*值的正负代表果酒色泽的红绿偏向,b*值正负反映果酒颜色的黄蓝偏向。由图2A可知,LP+SC组的亮度最高,L*值为5.98, SC组和NS+SC组L*值相近,无明显差异(P>0.05)。LP的加入可能通过代谢产生果胶酶、纤维素酶等胞外酶类,从而有效澄清和过滤酒体,提升酒体亮度[26]。LP+ SC组和NS+SC组a*值无显著差异(P>0.05),均偏向绿色调,而SC组为正值,表现出轻微红色倾向。3组样品的b*值均为正,说明猕猴桃果酒整体呈现明显的黄色系色泽,其中SC组的b*值略高,黄色更为饱满。由图2B可知,SC组的色度
为2.39,显著高于其他2组 (P<0.05),表明其色彩饱和度较高,颜色更鲜明,而LP+SC组和NS+SC组的
值相对较低,色泽较为柔和。LP+SC组h*ab为96.3,SC组为88.8,NS+SC组为95.7,表明SC组果酒的颜色偏向黄色,而顺序发酵组则略偏黄绿色,色调更为明亮自然。由此可见,单发酵可保留较高的黄色饱和度,而顺序发酵在一定程度上降低了色泽饱和度,使果酒呈现更柔和的黄绿色。ΔE是评价果酒外观差异和感官特征的重要指标,能够综合反映亮度(L*)、红绿(a*)与黄蓝(b*)3项色度参数的总体变化[27]。结果显示,2组顺序发酵样品间(ΔE3)较小,表明其色泽特征相近,酒体色调柔和、亮度较高;而单发酵组与顺序发酵组间(ΔE1、ΔE2)值较大,反映出顺序发酵在一定程度上改变了传统酵母单发酵果酒的色泽特征,使其外观更为明亮清透。
图2 猕猴桃果酒的色泽参数
Fig.2 Color parameters of kiwifruit wine
综上,LP+SC协同发酵工艺能显著提升酒液亮度,并使其呈现独特的绿-黄色调,SC单发酵则保留了更显著的黄色特征,呈现出传统果酒的典型色泽风格,NS+SC组则介于两组之间,整体视觉效果协调自然。
酚类化合物是果酒中最主要的抗氧化活性物质之一,其含量不仅影响果酒的风味、涩感及色泽稳定性,也是衡量果酒营养价值和保健潜力的重要指标[28]。如图3所示,3种猕猴桃果酒总酚质量浓度在1 145.36~1 203.37 mg/L之间,组间差异显著(P<0.05)。其中, NS+SC组猕猴桃果酒总酚质量浓度最高(1 203.37 mg/L), LP+SC组果酒总酚质量浓度最低(1 145.36 mg/L)。这一差异可能与微生物代谢特性有关。NS可分泌β-葡萄糖苷酶、酯酶及多酚氧化酶等活性酶,促进结合态酚类物质的释放,从而显著提升总酚水平[29]。相比之下,LP在发酵过程中可产生鞣酶、苯甲酸脱羧酶等多种酶类,通过降解并生物转化酚类化合物造成总酚损失[30]。不同组间DPPH自由基清除能力存在显著差异(P<0.05),并与总酚含量表现趋势相同,说明DPPH抗氧化能力受酚类物质影响较大。ABTS阳离子自由基清除能力也表现出显著的组间差异(P<0.05),但与DPPH抗氧化能力有所不同,可能是因为LP在发酵过程中通过改变有机酸种类与比例(如增加乳酸和苹果酸含量)增强体系电子供体能力,从而提升ABTS阳离子自由基清除活性[31]。综上,不同顺序发酵方式对猕猴桃果酒抗氧化体系的调控侧重点不同,NS的顺序介入更有利于总酚积累和DPPH自由基清除能力提升;而LP虽然在一定程度上降解了多酚,但能通过改变体系的酸类构成等,显著增强果酒对ABTS阳离子自由基的清除活性。
图3 猕猴桃果酒的总酚含量与抗氧化能力
Fig.3 Total polyphenol content and antioxidant capacity of kiwifruit wine
2.5.1 挥发性风味物质含量
由表3可知,3种果酒中分别检出48、45、53种主要挥发性风味物质,主要包括酯类、醇类、酸类、醛酮类及萜烯类等。从整体风味构成来看,高级醇类和酯类是 3组猕猴桃果酒中最核心的挥发性成分,其中异戊醇、辛酸乙酯、乙酸异戊酯和己酸乙酯在各组中均点据较高比例,共同构成猕猴桃果酒的基础风味骨架。在3种发酵组中,共检出21种OAV>0.1的香气化合物和9种OAV>1的关键香气化合物。
表3 猕猴桃果酒中的挥发性香气物质组成与含量
Table3 Composition and content of volatile aroma compounds in kiwifruit wine
SCLP+SCNS+SC(µg/L)OAV 1-己醇197.30±0.44a170.06±5.56b175.31±49.52b8 000A<0.1 C 6化合顺式-3-己烯-1-醇4.67±2.37 b6.70±1.15a1.24±1.24cna物类反式-3-己烯-1-醇ndnd2.31±0.30na芳樟醇25.55±0.68a22.81±2.27a19.21±1.76b110C0.1~1 L-薄荷酮8.71±0.02a7.16±1.06a3.46±3.46b170C<0.1α-松油醇7.37±0.80b9.04±1.26a8.55±0.65bnaβ-大马士酮ndnd40.17±27.000.09C>1 C 13降反式-香叶基丙酮2.71±0.10 a3.86±1.26b4.05±1.55b60A<0.1烯类3-甲硫基丙醇3.39±0.83a1.80±1.80b1.48±1.48bna苯酚nd11.29±0.65a3.54±3.54bna酚类2,4-二叔丁基苯酚5.96±0.25b9.06±0.89a9.13±2.99a200<0.14-乙基苯酚11.94±0.63ndndna 1-辛醇19.83±2.86and11.22±4.02b40B0.1~11-辛烯-3-醇3.96±0.04a4.08±0.37a2.25±2.25b200B<0.1 C<0.12-甲基丁醇282.72±0.72ndndna苯乙醇168.00±0.93c215.02±6.15a207.76±38.05b1 400A0.1~1苯甲酸苄酯72.03±3.77b69.56±0.14b135.52±57.98a341C0.1~1芳香苯甲酸乙酯nd94.19±10.44 b161.83±53.11a50C>1族类苯乙酸乙酯ndnd2.48±0.483.3C0.1~1乙酸苯乙酯60.29±1.38b49.34±1.56c91.20±23.79a88C>1酯类乙酸己酯58.33±1.73b46.14±5.48c75.30±23.89a1 500A<0.1己酸乙酯475.54±6.84 a485.56±81.47a347.56±347.56b14A>1脂肪酸辛酸乙酯767.89±4.14c867.45±424.75b958.49±51.96a147A>1乙酯类癸酸乙酯126.88±10.10 c172.92±112.38b240.13±22.28a200A>1类别名称质量浓度/(µg/L)阈值/己酸28.10±1.21b43.17±1.17a29.98±1.41b420A0.1~1反式-2-己烯酸ndnd1.98±1.98na桉叶油醇22.94±0.34a9.39±1.69b6.04±2.35cna萜烯类L-薄荷醇6.74±6.74b15.12±1.01and20C0.1~14-萜烯醇18.92±2.23bnd22.36±1.54a340C0.1~1橙花叔醇2.49±0.05a1.84±1.84b2.67±2.67a400C<0.1乙酸香叶酯ndnd2.73±0.20na异戊二2-甲氧基-4-乙烯基挥发1-戊醇nd2.89±2.89b9.27±2.62a153A<0.1异戊醇1 983.73±4.72a1 779.46±40.35b2 012.97±82.92a30 000A<0.1异辛醇2.16±0.08c8.16±1.82b13.95±10.48a7C>1高级醇类(R,R)-(-)-2,3-丁二醇7.80±0.47c22.65±0.84a9.02±0.33bna 2,3-丁二醇3.28±0.25b8.07±0.59andna异丁醇81.47±0.56ndndna 1-庚醇6.76±0.68ndnd2003-乙氧基-1-丙醇81.47±0.65and5.81±0.06bna乙酸56.02±7.05c85.86±0.85a79.02±12.08b12 000C<0.1脂肪2-甲基丙酸7.41±0.81bnd10.21±1.37ana酸类辛酸40.57±0.74c104.30±11.97a67.82±12.06b500A0.1~1癸酸9.08±0.13c29.81±7.98a24.80±9.86b1 000A<0.1癸酸甲酯ndnd1.46±0.47na苯丙酸乙酯3.79±0.18c32.72±0.42a14.12±3.74bna乙酸乙酸异戊酯619.96±0.74a511.07±4.25b516.24±404.75b30A>1庚酸乙酯5.49±0.03b7.48±2.83a4.74±4.74c220C<0.1月桂酸乙酯24.56±2.90b16.28±7.29c30.27±8.16a1 500A<0.1肉豆蔻酸乙酯11.88±2.79b8.74±1.57c16.83±6.65a2 000A<0.1
续表3
类别名称质量浓度/(µg/L)阈值/SCLP+SCNS+SC(µg/L)OAV十五酸乙酯nd1.47±1.47b4.04±4.04a30C0.1~1棕榈酸乙酯19.82±3.29c22.46±2.20b44.62±22.43a1 000A<0.1硬脂酸乙酯3.88±0.08and4.35±4.35ana脂肪酸L-乳酸乙酯nd33.46±0.01nd14 000<0.1乙酯类丁二酸二乙酯nd4.16±0.38nd15C0.1~1反式-2-己烯酸乙酯86.63±2.06b62.74±3.91c93.81±22.31ana癸-9-烯酸乙酯nd11.60±1.40a11.94±0.44ana 9-十六碳烯酸乙酯7.97±1.01b2.81±0.34c14.13±4.32ana辛酸甲酯8.49±2.18 b9.76±6.32 b12.95±3.87 a100 C0.1~1其他酯类己酸异戊酯4.21±4.21 b5.70±5.70b9.85±0.99a200C<0.1辛酸异戊酯105.47±3.44and6.13±1.73b125C>1羰基类2-壬酮4.55±0.51b7.17±1.87a2.31±2.31c100C<0.1
注:nd.未检出;na.未查询到相关阈值;A、B、C.数据分别来源于参考文献[32]、[33]、[34]。
尽管主体香气类别相似,但不同发酵方式显著影响果酒中香气物质的组成与含量。与SC组相比,LP+SC组辛酸和辛酸乙酯含量显著提升,同时出现单发酵中未检测到的L-乳酸乙酯和丁二酸二乙酯。LP在发酵过程中可能分泌脂肪酶及酯化酶,通过促进脂肪酸中间体转化,加速中链脂肪酸乙酯的生成[35]。此外,LP产生的乳酸可与乙醇反应生成乳酸乙酯,赋予果酒柔和的奶香与圆润的口感;与其他2组相比,NS+SC组检测到较高质量浓度的异戊醇((2 012.97±82.92)μg/L)与苯甲酸乙酯((161.83± 53.11)μg/L),并出现乙酸香叶酯、β-大马士酮等萜烯类衍生物。这些化合物多来源于NS特有的萜烯合酶与醇酰转移酶途径[36],表明NS的引入可能激活了新的次级代谢通路,从而促进花香、草本香等复杂香气的形成。
综上所述,不同发酵方式可显著影响猕猴桃果酒的香气物质组成与特征。SC猕猴桃果酒组以果香型酯类为主,香气清爽单一;LP+SC组猕猴桃果酒酸酯平衡提升,香气趋于柔和协调;NS+SC组猕猴桃果酒具有更复杂的花香和芳香特征。因此,不同微生物的组合通过调控脂肪酸代谢、氨基酸降解及萜烯合成等途径,形成显著差异化的香气谱系,为猕猴桃果酒的高品质风味塑造提供了代谢学依据。
2.5.2 基于挥发性风味物质含量的不同猕猴桃果酒聚类分析
SC组猕猴桃果酒中酯类物质点主导,主要包括乙酸异戊酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等,主要为酿酒酵母通过乙酰辅酶A途径和脂肪酸乙酯化反应生成的典型果香物质[37]。 SC组果酒整体呈现明显的香蕉、菠萝等热带果香特征,属于酵母发酵的典型香气表现。对OVA>0.1的挥发性风味物质进行聚类分析,由图4A可知,在不同发酵组0.1< OVA<1的香气化合物中,SC组以典型的酵母代谢产物为主,乙酸异戊酯、辛酸异戊酯等酯类含量较高,整体香气表现为清爽纯净的果香与酒香特征。LP+SC中,酸类物质(如己酸、辛酸等)含量明显增加,乳酸菌代谢产生的乳酸和有机酸衍生物使果酒呈现出酸香、奶香及轻微发酵风味,体现出乳酸菌在酸酯平衡调控中的作用。NS+SC中,多种酯类与醇类(如辛酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、异辛醇)含量明显升高,这些化合物普遍与花香、甜香及热带果香相关,说明非酿酒酵母的参与强化了乙酸酯化与芳香族代谢途径,促进了复杂香气的形成。由图4B可知,能够显著贡献香气的关键物质数量减少,但差异更为集中,SC组乙酸异戊酯、辛酸异戊酯、己酸乙酯等酯类物质较多,表现为浆果与热带水果香气,LP+SC组主要以苯甲酸乙酯、己酸乙酯等为主,香气柔和,具有酸香与乳香,NS+SC组中β-大马士革酮、乙酸苯乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等香气物质尤为突出,呈现出明显的花香与蜂蜜香、果香等多种复合气味。
图4 猕猴桃果酒挥发性香气化合物分层聚类分析热图
Fig.4 Hierarchical cluster heatmap analysis of volatile aroma compounds in kiwifruit wine
不同发酵方式下猕猴桃果酒香气差异的形成与不同微生物的代谢特性密切相关。NS通过增强乙酸酯化与芳香族合成途径提升花果香强度,LP的乳酸发酵则促进有机酸与乳酸酯生成,使香气更偏向酸香和奶香。此外,顺序发酵体系中微生物间的底物竞争与代谢互补进一步影响代谢流向和香气形成。总体而言,SC组果酒的香气较为单一,以果香为主;LP+SC组呈现酸香与发酵风味; NS+SC组香气最为复杂,兼具花香、果香与甜香特征,显示出顺序发酵在提升香气层次和风味多样性方面的潜力。
感官指标是评估果酒整体质量的综合参数,能够直观反映不同发酵方式对果酒外观、香气及口感的影响。由图5可知,3种发酵方式所得猕猴桃果酒在色泽、香气、口感、澄清度和典型性等各感官指标上均表现出显著差异(P<0.05)。在色泽评价中,NS+SC组得分最高(8.1分),酒体呈现色泽鲜亮、透明度高的特征;SC组 得分最低(7.2分),色泽略显暗淡;LP+SC组(7.8分) 介于两者之间,表明顺序发酵能更好地保留果酒色泽的明亮度与清澈感。在香气特征方面,NS+SC组得分显著高于其他2组(24.7分)(P<0.05),其果酒香气层次丰富,兼具果香、花香与甜香,这与非酿酒酵母在发酵过程中促进酯类及芳香族化合物生成有关。口感品质方面,LP+SC组表现最佳,得分显著高于其他2组(P<0.05)。乳酸菌的代谢活动能有效降低苹果酸和柠檬酸等有机酸含量,使酸味柔和,口感更为圆润。NS+SC组酸度适中,口感协调;而SC组(19.6分)酸度偏高,口感平衡性较差。澄清度评价显示,NS+ SC组(8.7分)感官表现最优,酒体透明、色泽亮丽;LP+ SC组和SC组略低,但3组样品均未出现明显沉淀,说明发酵过程控制良好。在典型性分析中,NS+SC组得分最 高(17.8分),果酒保留了猕猴桃的典型果香与清新特征;LP+SC组因乳酸发酵引入轻微酸香而导致典型性略有下降;SC组由于酵母代谢香气过强,部分掩盖了果香层次。
图5 猕猴桃果酒感官评分
Fig.5 Sensory evaluation score of kiwifruit wine
感官综合评价结果表明,3种发酵方式显著影响猕猴桃果酒的感官品质。总体而言,NS+SC组综合感官评分最高,香气丰富、协调性好、色泽鲜亮;LP+SC组 次之,口感柔和圆润;而SC组香气单一、酸度偏高,整体品质较弱。这说明不同微生物的组合发酵可通过调控代谢途径显著改善猕猴桃果酒的香气复杂度与口感平衡性。
本研究针对3种不同发酵工艺制备的猕猴桃果酒开展品质综合对比分析,结果表明,不同发酵方式对猕猴桃果酒的基础理化指标、色泽参数、抗氧化活性、挥发性香气组分及感官品质均存在显著影响,其中酿酒酵母与美极梅奇酵母(NS+SC组)顺序发酵工艺可在多个维度显著提升猕猴桃果酒综合品质。基础理化特性层面,相较于酿酒酵母单独发酵,顺序发酵工艺均能显著提升果酒乙醇含量、可滴定酸含量、VC保留量,同时对酒体pH值起到正向调控作用。色泽分析结果显示,酿酒酵母与植物乳植杆菌(LP+SC组)顺序发酵果酒亮度最优,且呈现出独特的绿黄色调,色泽辨识度突出;而NS+SC组则能更高效保留猕猴桃鲜果的黄色特征,色泽稳定性更佳。抗氧化活性检测结果证实,NS+SC组总酚含量显著高于其他2组(P<0.05),同时表现出最强的DPPH自由基清除能力,抗氧化活性最优。香气组分定性定量分析表明,NS+SC组酯类物质及芳香族化合物种类丰富、含量突出,有效丰富了酒体香气层次,赋予果酒更浓郁协调的复合香气。感官评价结果进一步验证,NS+SC组在果酒色泽、香气浓郁度及典型性维度评分最优,而LP+SC组则在酒体口感醇厚感、酸甜平衡性方面更具优势。上述研究结果系统阐明了不同发酵工艺对猕猴桃果酒品质的多维度调控机制,明确了NS+SC顺序发酵更利于保留猕猴桃鲜果特征风味与天然抗氧化活性,LP+SC顺序发酵则在提升乙醇含量、优化口感平衡度方面效果显著,可为特色功能性猕猴桃果酒产品的开发与工艺优化提供坚实的理论支撑与实践指导。
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Effects of Fermentation Modes on Flavor Quality of Kiwifruit Wine