梨酒发酵工艺优化及其品质与风味物质变化规律

梨属于蔷薇科（Rosaceae）、梨属（Pyrus）植物，主要包括砂梨（P. pyrifolia）、新疆梨（P. sinkiangensis）、白梨（P. bretschneideri）、秋子梨（P. ussuriensis）和西洋梨（P. communis）等[1]。秋月梨是中晚熟砂梨品种，近年来，秋月梨种植面积不断扩大，产量持续提高[2]。然而，秋月梨以鲜食为主[3]，我国梨果加工量少，仅约占梨果总产量的5%，产业链条短、产品附加值低[4]。因此，探究秋月梨深加工路径，开发其加工产品，对于提升秋月梨产业价值具有重要意义。

梨酒是以新鲜梨果或梨汁为原料，经酵母发酵酿制而成的低度发酵果酒[5]。它不仅是欧洲常见的果酒品类，在中国民间也拥有悠久的酿造历史[6]。目前，梨酒研究集中在发酵条件优化[7]、风味物质分析[8]及品质提升等方面。裴鹏正等[9]的研究表明，软儿梨果酒带皮渣发酵不仅可提高原料利用率，还能增加香味物质的种类与含量。目前，国内关于秋月梨带皮渣发酵的研究鲜见报道。

本研究以秋月梨为原料制备梨酒，采用单因素试验及响应面试验优化其发酵工艺，分析秋月梨酒发酵过程中基础理化指标、营养成分含量、抗氧化活性及香气物质变化规律，以期丰富果酒品类、提升梨酒品质，为促进梨产业发展提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

秋月梨（可溶性固形物含量为13 °Brix、总酸含量为1.21 g/kg） 江苏省句容市丰源生态农业有限公司；白砂糖 上海谷欣食品有限公司；酿酒酵母LALVIN ICVOKAYTM 加拿大拉曼公司；复配果胶酶LALLZYMEHCTM（多聚半乳糖醛酸酶（3 500 PGU/g）、果胶酯酶（800 PEU/g）、果胶裂解酶（100 PLU/g）） 法国拉曼公司；偏重亚硫酸钾（分析纯） 法国Laffort公司。

3-壬酮、柠檬酸、酒石酸、乳酸、琥珀酸、奎宁酸、苹果酸、富马酸、蔗糖、果糖、山梨糖醇、熊果苷、儿茶素、表儿茶素、异鼠李素-3-O-葡萄糖苷、金丝桃苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷、异槲皮苷、槲皮素、原花青素B1、原花青素B2（均为色谱纯） 上海源叶生物科技有限公司；正构烷烃（色谱纯） 美国Sigma-Aldrich公司；乙酸（色谱纯） 天津一方科技有限公司；没食子酸、芦丁、磷酸二氢钠（色谱纯） 上海麦克林生化科技股份有限公司；甲醇、乙腈、甲酸、氨水（均为色谱纯） 德国默克公司；氢氧化钠、氯化钠（均为分析纯） 西陇科学股份有限公司；亚硝酸钠、硝酸铝、碳酸钠、浓硫酸、Folin-Ciocalteu试剂（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；总抗氧化能力试剂盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

PAL-1手持式数显糖度仪 日本ATAGO公司；PHS-3C pH计 上海雷磁仪器有限公司；H1805离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；T2602紫外分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司；ZZ-SPME-ST顶空固相微萃取装置 青岛贞正分析仪器有限公司；4500三重四极杆液相色谱-质谱联用仪 美国ABSCIEX公司；DVB/CAR/PDMS萃取头、固相微萃取手柄 美国Supelco公司；ACQUITY UPLC BEH Amide色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）、ACQUITY UPLCHSS T3 C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm） 沃特世科技（上海）有限公司；8890-7000D气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪、1260高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪、ZORBAX SB-C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5.0 μm）、J&W DB-WAX毛细管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm） 安捷伦科技（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 梨酒制备工艺流程及操作要点

工艺流程：原料处理→清洗→去核→破碎→添加偏重亚硫酸钾→果胶酶酶解→调节糖度→接种酵母→发酵→ 澄清→过滤→陈酿→装瓶贮存。

操作要点：挑选新鲜、无病虫害、无腐烂且无机械损伤的秋月梨，经过清洗、去核、切块、破碎后，向果浆中迅速加入偏重亚硫酸钾调整SO2含量为 80 mg/kg；静置30 min后，加入0.03 g/kg果胶酶，45 ℃酶解3 h，添加白砂糖调整糖度至25 °Brix，搅拌至完全溶解。称取0.30 g/kg酿酒酵母，按照酿酒酵母与蔗糖溶液质量比1∶10添加质量分数5%的蔗糖溶液，于35 ℃水浴锅中活化30 min，观察到表面出现细腻的泡沫后注入发酵瓶，25 ℃条件下发酵5～9 d，期间每间隔12 h搅拌一次。每隔24 h取样检测一次，若残糖和乙醇含量均无变化，则发酵结束。将发酵瓶中清酒与底部沉淀的酵母、果渣等用纱布分离，所得酒液于8 000 r/min离心10 min，收集上清液，添加偏重亚硫酸钾调节总SO2质量浓度至80 mg/L， 清酒置于4 ℃条件下陈酿30 d，使酒味协调，风味浓郁。陈酿结束即得梨酒。

1.3.2 发酵工艺优化

1.3.2.1 单因素试验设计

在上述工艺条件基础上，分别考察接种量（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/kg）、发酵温度（19、22、25、28、31 ℃）、初始糖度（15、20、25、30、35 °Brix）及发酵时间（5、6、7、8、9 d）对感官评分及乙醇体积分数的影响。

1.3.2.2 响应面试验设计

在单因素试验结果的基础上，选择对感官评分影响较大的初始糖度（A）、发酵温度（B）、接种量（C）3个因素，以感官评分为响应值，设计3因素3水平响应面试验，响应面试验设计因素及水平见表1。

1.3.3 感官评定

参照GB/T 10220—2012《感官分析 方法学 总论》[10]要求组建感官评定小组（15人），经过感官评价培训后，参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[11]从外观、香气、滋味与典型性4个方面进行感官评价，感官评价标准见表2。

1.3.4 品质指标测定

1.3.4.1 基础理化指标测定

依据GB/T 15038—2006[11]测定总糖、还原糖、总酸、挥发酸、乙醇体积分数、SO2及pH值；参考尹子迎等[12]的方法，分别测定样品在420、520、620 nm波长处的吸光度，以三者吸光度之和表征样品色度。

1.3.4.2 糖分测定

参考周雪芳等[13]的方法并略作修改。梨酒用50%乙腈稀释后过0.22 μm有机滤膜。HPLC条件：ACQUITY UPLC BEH Amide色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm），柱温30 ℃，流速0.40 mL/min，进样量5 μL，流动相为0.1%氨水（A）和乙腈（B），洗脱梯度：0～14 min，90%～70% B；14～15 min，70%～50% B；15～16 min，50% B；16.0～16.1 min，50%～90% B；16.1～18.0 min，90% B。MS条件：电喷雾电离源，负离子模式，多反应监测模式，喷雾电压-4 500 V，雾化气温度550 ℃，气帘气压力30 psi，雾化气压力55 psi。定性定量分析：以保留时间与特征离子对定性，以峰面积归一化法定量。

1.3.4.3 有机酸测定

有机酸含量测定参考徐玲萍等[14]的方法并略作修改。将梨酒过0.22 μm水系滤膜。HPLC条件：ZORBAX SB-C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5.0 μm），柱温35 ℃，流速0.30 mL/min，紫外检测器检测波长210 nm，流动相为甲醇（A）和20 mmol/L磷酸二氢钠溶液（pH 2.0）（B）。洗脱梯度：0～33 min，100% B； 33～34 min，100%～10% B；34～37 min，10% B；37～38 min，10%～100% B；38～53 min，100% B。定性定量分析：以保留时间定性，以峰面积归一化法定量。

1.3.4.4 酚类物质测定

总酚与总黄酮含量测定参考Wang Zihan等[15]的方法并略作修改。采用福林-酚比色法测定总酚含量，配制质量浓度为10、20、30、40、50、60、70 mg/L的没食子酸标准溶液，以吸光度（y）为纵坐标、质量浓度（x）为横坐标绘制标准曲线，建立标准曲线回归方程（y＝0.011 8x-0.006 8，R2＝0.999）。采用铝盐比色法测定总黄酮含量，配制质量浓度为10、25、50、75、100、125、150 mg/L的芦丁标准溶液，以吸光度（y）为纵坐标、质量浓度（x）为横坐标绘制标准曲线，建立标准曲线回归方程（y＝0.005 9x-0.007 6，R2＝0.999）。

单体酚测定参考李文远[16]的方法并略作修改。将梨酒过0.22 μm滤膜。HPLC条件：ACQUITY UPLC HSS T3 C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm）；流速0.35 mL/min；柱温40 ℃；进样量2 μL；流动相A：超纯水（含0.05%甲酸），流动相B：乙腈（含0.05%甲酸），洗脱梯度：0～1 min，10%～20% B；1～9 min，20%～70% B；9～12.5 min，70%～95% B；12.5～13.5 min，95% B；13.5～13.6 min，95～10% B；13.6～15 min，10% B。MS条件：电喷雾电离源，多反应监测模式，正离子模式；雾化气温度550 ℃，气帘气压力30 psi，雾化气压力55 psi。定性定量分析：以保留时间与特征离子对定性，以峰面积归一化法定量。

1.3.4.5 抗氧化活性测定

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率测定参考陈江魁等[17]的方法；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）阳离子自由基清除率测定参考王思溥等[18]的方法；总抗氧化能力采用总抗氧化能力试剂盒（铁离子还原/抗氧化能力（ferric reducing antioxidant power，FRAP）法）进行测定。

1.3.4.6 香气物质分析

香气物质测定参考杨学山等[19]的方法并略作修改。取1 mL酒液置于内有磁力搅拌转子的20 mL顶空进样瓶中，加入4 mL超纯水、2 g氯化钠和30 μL 3-壬酮内标溶液（8.21 μg/mL）后密封，置于集热式恒温加热磁力搅拌器中，600 r/min、60 ℃孵育40 min，用DVB/CAR/PDMS萃取头萃取30 min后，进行GC-MS检测分析。GC条件：J&W DB-WAX毛细管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm），进样口温度250 ℃，流速2 mL/min，不分流进样。程序升温条件：初始温度35 ℃，保持5 min，以2 ℃/min升至120 ℃，保持2.5 min，以5 ℃/min升至200 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升至240 ℃，保持5min。MS条件：电子电离源，传输线温度280 ℃，离子源温度250 ℃，四极杆温度150 ℃。定性与定量分析：采用NIST 17质谱数据库匹配结合标准品质谱图检索，同时参照保留指数、保留时间及相关文献数据，经人工解析对香气组分进行定性确认，采用内标法进行定量分析。

1.4 数据处理

采用Origin 2024软件进行显著性分析，采用Metware Cloud在线平台（https://cloud.metware.cn）进行主成分分析（principal component analysis，PCA）、偏最小二乘判别分析（partial least square-discriminant analysis，PLS-DA）、相关性分析、层次聚类分析（hierarchical cluster analysis，HCA）等。

2 结果与分析

2.1 梨酒发酵工艺条件优化结果

2.1.1 单因素试验结果

如图1所示，初始糖度为25 °Brix时，梨酒感官评分达到最高值（89分），此条件下，乙醇体积分数为12.07%，当初始糖度为30 °Brix时，乙醇体积分数最高（16.40%），此时感官评分为80.33分；当发酵温度为25 ℃时，梨酒的感官评分和乙醇体积分数均最高，分别达85.8分、12.2%；当接种量为0.3 g/kg时，感官评分和乙醇体积分数均最高，分别达88.7分、12.03%；随着发酵时间的延长，乙醇体积分数逐渐增加后趋于稳定，当发酵7 d时，感官评分最高（87.6分），在此条件下，乙醇体积分数为12.12%。综上，确定最佳初始糖度、发酵温度、接种量及发酵时间分别为25 °Brix、25 ℃、0.3 g/kg、7 d。

2.1.2 响应面试验结果

基于单因素试验结果，选择对感官评分影响较大的初始糖度（A）、发酵温度（B）、接种量（C）为自变量，感官评分为响应值，设计3因素3水平响应面试验，响应面试验设计及结果见表3，方差分析结果见表4。

利用Design-Expert 13.0软件对表3结果进行多元线性回归分析，建立多项式回归方程：Y＝-164.271+ 7.090 33A+12.952 1B-14.062 5C+0.026 666 7AB+ 1.09AC+3.575BC-0.158 55A2-0.289 583B2-159.125C2。如表4所示，该模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＝0.169 5＞0.05），表明该回归模型拟合度较高，回归方程的决定系数R2＝0.994 3，调整决定系＝0.986 8，表明该模型中98.68%的感官评分变化来自自变量A、B、C，该模型能够较好反映各因素与感官评分之间的响应关系，可用于条件预测与结果分析。由P值可知，一次项A、B、C，交互项BC，二次项A2、B2、C2对秋月梨果酒感官评分影响极显著（P＜0.01），交互项AB、AC对感官评分影响显著（P＜0.05），由F值可知，影响感官评分因素顺序为：初始糖度（A）＞接种量（C）＞发酵温度（B）。

2.1.3 交互作用分析

响应曲面陡峭程度及等高线形状反映交互因素对感官评分的影响，响应曲面越陡峭、等高线越趋于椭圆形，表明交互作用越强，反之，交互作用越弱[20]。如图2所示，AB、AC曲面较陡峭、等高线形状趋于椭圆形，交互作用显著；BC曲面陡峭、等高线形状为椭圆形，交互作用极显著，这与方差分析结果一致。

2.1.4 验证实验结果

依据Design-Expert 13.0软件对回归方程进行最优求解，梨酒最佳发酵工艺条件为：初始糖度25.75 °Brix、发酵温度25.40 ℃、接种量0.34 g/kg，此条件下感官评分预测值最高，为89.82分。为便于实际生产操作，将发酵工艺条件修正为初始糖度25 °Brix、发酵温度25 ℃、接种量0.3 g/kg。在此条件下重复3次实验，感官评分实际值为89.98分，接近模型预测值，表明响应面法优化的梨酒发酵工艺条件可行。

2.2 梨酒发酵过程中品质指标变化

2.2.1 基础理化指标

如表5所示，乙醇体积分数在发酵1 d时为0.33%，3 d后升至9.67%，发酵结束时为12.07%；发酵结束时总糖含量降至发酵前的11.04%；还原糖质量浓度由初始的118.88 g/L升至发酵1 d的161.79 g/L，之后迅速消耗，发酵结束时降至发酵前的0.41%。发酵结束时，总酸和挥发酸含量较发酵前分别提高2.69倍和3.11倍；pH值下降0.64，降幅13.17 %；总SO2与游离SO2含量降至发酵前的65.59%和16.67%。色度在发酵1 d时最高（1.11），发酵结束时降至0.27。梨酒发酵初期（0～3 d）酵母代谢旺盛，经糖酵解途径将糖分分解为丙酮酸，在无氧条件下转化为乙醇和CO2，乙醇大量积累，发酵中后期（4～7 d）代谢速率逐渐减弱，乙醇增速趋于稳定；酵母代谢产生的琥珀酸、乳酸、乙酸等有机酸和皮渣中的有机酸溶出，总酸含量上升；总SO2含量可能因氧化降解和挥发作用而持续降低；发酵1 d时，游离SO2含量升高，可能是由于结合态SO2解离为游离态，随着发酵进行，游离SO2被持续氧化消耗；色度在发酵1 d时显著上升，发酵2～4 d内下降，发酵5 d后趋于稳定，可能因为酚类物质溶出后先氧化聚合着色、后絮凝沉淀脱色[21]。

2.2.2 糖分含量

糖分是酵母的主要碳源和能量来源[22]，如表6所示，发酵结束时可溶性糖分总量降至发酵前的10.06%，0～3 d下降速率较快，4～7 d下降速率减缓直至趋于稳定，表明可发酵糖基本消耗完全。其中，蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨糖醇为主要可溶性糖分。蔗糖发酵7 d后降低至发酵前的0.18%，在整个发酵周期内被持续水解和利用；葡萄糖和果糖质量浓度在发酵1 d时分别增加15.05 g/L和14.88 g/L，之后被酵母快速消耗，分别于发酵5 d和6 d时消耗完全；山梨糖醇在整个发酵周期内维持相对稳定，因其为非发酵性糖醇，不能被酵母利用；麦芽糖在发酵3 d时降至1.90 mg/L，于发酵4 d时消耗完全；阿拉伯糖在发酵0～3 d内由2.77 mg/L降至0.68 mg/L，发酵4～7 d趋于稳定。由糖分变化可知，发酵前期（0～3 d）体系营养充足，酵母处于对数生长期，糖耗速率最高；中后期（4～7 d）随着可发酵糖分含量降低及乙醇等代谢产物积累，酵母活性受到抑制，糖耗速率明显减缓。

2.2.3 有机酸含量

由图3A可知，发酵结束时有机酸含量从高到低依次为苹果酸、琥珀酸、奎宁酸、柠檬酸、乳酸、乙酸、酒石酸、草酸、富马酸。发酵过程中，苹果酸含量整体呈先升后降的变化趋势，于发酵4 d达到峰值后持续下降；琥珀酸、奎宁酸、乙酸、乳酸在发酵3 d内含量上升，之后趋于稳定，发酵结束时分别较发酵前提高8.38、6.59、4.93、1.97倍，其中琥珀酸质量浓度由发酵起始的0.16 g/L 增至发酵结束时的1.50 g/L，对有机酸总量提升贡献最大；草酸和酒石酸含量在发酵过程中持续下降，发酵结束时分别降至发酵前的63.79%和12.90%，富马酸始终处于较低水平。由图3B可知，苹果酸在9种有机酸中的占比始终最高，琥珀酸占比在发酵2 d大幅增加，之后趋于稳定；琥珀酸、奎宁酸、乳酸和乙酸占比随发酵时间延长逐渐上升；柠檬酸、草酸和酒石酸占比逐渐降低；富马酸在9种有机酸中的占比始终处于较低水平。

发酵过程中各有机酸的变化与酵母的糖代谢及三羧酸循环密切相关[23]。其中，苹果酸和琥珀酸作为梨酒中含量最丰富的2种有机酸，分别赋予梨酒清爽的口感和柔和的酸味。苹果酸发酵前期（0～3 d）因梨果实组织破碎释放，含量上升，发酵中后期（4～7 d）苹果酸则通过苹果酸酶和苹果酸脱氢酶被分解为丙酮酸或转化为草酰乙酸，参与琥珀酸和乳酸等有机酸的合成，含量下降；部分有机酸如酒石酸、草酸等在发酵过程中作为碳源之一被酵母代谢消耗而减少，琥珀酸作为三羧酸循环的代谢产物，在整个发酵过程中持续积累[24]。

2.2.4 酚类物质含量

总酚与总黄酮含量变化对果酒的酸味和苦味强度产生一定影响[25]。如图4A所示，总酚质量浓度在发酵2 d时达到最高值（391.23 mg/L），发酵结束时为351.88 mg/L，为发酵前的1.07倍；如图4B所示，总黄酮质量浓度在发酵3 d时达到最高值（160.04 mg/L），发酵结束时为102.80 mg/L，为发酵前的2.08倍。发酵0～2 d，在酶解及发酵作用下，细胞结构逐渐被破坏，结合态酚类物质得以释放，同时酵母代谢也可能促进部分酚类物质的合成，从而使总酚含量上升；发酵3～7 d，酚类物质逐渐发生氧化聚合沉淀，含量下降。发酵0～3 d，黄酮苷类等前体物质分解与转化，总黄酮含量上升；发酵4～7 d，氧化酶将黄酮类物质氧化为醌类，进一步发生聚合、缩合反应生成分子质量更大的聚合物，含量下降。这一动态变化反映出发酵体系中黄酮类物质的释放、转化与降解过程的综合作用[26]。

果酒中的酚类化合物是酒体“骨架”的重要组成部分，可赋予酒体丰富的味觉层次，同时也是果酒体系主要的抗氧化活性物质。如表7所示，发酵7 d时，梨酒单体酚含量从高到低依次为熊果苷、儿茶素、原花青素B1、原花青素B2、槲皮素、异槲皮苷、异鼠李素-3-O-葡萄糖苷、金丝桃苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷、表儿茶素。10种酚类物质总量在发酵过程中呈现先上升后下降趋势，发酵结束时为发酵前的3.16倍。其中，异鼠李素-3-O-葡萄糖苷、金丝桃苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷、槲皮素发酵前期含量逐渐上升，3 d时达到峰值，主要因乙醇产生促进果皮和果肉中结合态酚类组分溶出，之后含量趋于稳定；儿茶素、表儿茶素、异槲皮苷、原花青素B1和原花青素B2含量在5 d达到峰值，之后因聚合沉淀而下降；儿茶素含量减少，还可能与其在发酵过程中发生氧化降解有关，儿茶素也可被代谢为原儿茶酸；熊果苷质量浓度在发酵2 d时增至189.35 mg/L，可能因细胞破碎与结合态酚释放，含量迅速上升，之后可能因氧化降解与酵母吸附等影响下降[17]。

2.2.5 抗氧化活性

如图5所示，DPPH自由基清除率在发酵3 d时达到峰值（84.10%），ABTS阳离子自由基清除率和总抗氧化能力均在发酵2 d达到峰值，分别为83.45%和2.71 mmol/L，发酵7 d时，DPPH自由基与ABTS阳离子自由基清除率分别为68.4%和75.3%，FRAP值为1.80 mmol/L，发酵结束时较初始值分别提高73.02%、29.04%和83.43%。梨酒发酵过程中，DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除率与FRAP值均呈现先上升后降低的变化规律，与酚类物质含量变化规律基本一致，说明酚类化合物是决定梨酒发酵体系抗氧化活性的主要贡献组分。酚类物质特有的酚羟基结构可通过提供较高活度的氢与自由基反应而发挥 抗氧化活性，羟基的位置和数量是决定其抗氧化能力的关键[27]。

2.2.6 酚类物质和抗氧化活性的相关性分析

采用Pearson相关性分析解析各单体酚、总酚与总黄酮之间的相关性，并结合Mantel检验揭示酚类物质与抗氧化活性之间的关联。如图6所示，多种单体酚之间存在极显著正相关，如儿茶素和表儿茶素、异鼠李素-3-O-葡萄糖苷和表儿茶素、金丝桃苷和原花青素B1的Pearson相关系数分别为0.96、0.96、0.91，表明它们在发酵过程中具有协同变化趋势。Mantel检验结果显示，梨酒中的金丝桃苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷、异槲皮苷、槲皮素、原花青素B1、原花青素B2、熊果苷与DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除率及FRAP值之间关联性较强（P＜ 0.01），黄烷-3-醇类与之关联性较弱，与李丽梅等[28]的研究结果一致。综上，槲皮素、异槲皮苷、金丝桃苷等酚类单体之间呈显著正相关，在发酵过程中变化趋势一致，且与抗氧化活性具有较强的关联性，共同构成体系的抗氧化物质基础。

2.3 梨酒发酵过程中香气物质变化

如表8所示，发酵过程共鉴定到80种香气物质，包括醛类8种、酯类39种、醇类11种、酸类8种、酚类3种以及其他类11种，香气物质总质量浓度在发酵4 d时达到最高（8 067.17 μg/L）。其中，酯类、醇类和酸类三者含量之和占总香气物质含量的97.67%，发酵结束后香气物质61种，质量浓度为7 824.47 μg/L。

醇类物质是果酒中主要的香气物质，主要通过糖代谢、脱羧反应和氨基酸脱氨基作用形成，表现为甜香、花果香[29]。梨酒发酵过程中，鉴定出11种醇类，发酵后总质量浓度为2 529.79 μg/L，种类由4种增至9种，总含量先升高，后趋于稳定。其中，苯乙醇和(S)-1,2-丙二醇存在于整个发酵阶段，苯乙醇质量浓度由7.13 μg/L增至2 113.42 μg/L，其香气特征由发酵初期的玫瑰花香逐渐转变为蜂蜜香[30]；(S)-1,2-丙二醇口感微甜、质地柔和，可提升酒体醇厚感与圆润度[31]。醇类对梨酒的口感柔和度、香气复杂度及酒体协调性具有重要贡献[32]。

酯类和酸类物质总质量浓度在发酵3 d达到峰值，分别为4 818.45 μg/L和1 374.68 μg/L，发酵后分别为3 913.11 μg/L和1 200.45 μg/L，酯类物质由8种增至36种，酸类物质由2种增至8种，发酵后期趋于稳定。酯类物质由酸与醇经酯化反应生成，能协调不同香气物质[33]。其中辛酸乙酯含量最高，发酵后较发酵1 d增加3.52倍，可赋予梨酒菠萝香、果香与酯香[34]。酸类物质主要由甘油三酯水解、脂肪氧化或醛酮转化产生，气味阈值较高（200～500 μg/L），仅起辅助作用[35]。然而，酸类是挥发性酯类的前体物质，如乙酸、癸酸、月桂酸可分别转化为乙酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯[36]。

醛类具有清新的果香、青草香，大多数醛类在发酵中逐渐减少，可能在微生物作用下还原为醇或氧化为酸，而酚类物质含量下降可能源于酵母代谢和氧化降解[37]。2-丁基呋喃、α-松油烯、2-甲基四氢噻吩-3-酮等其他类物质可赋予酒体独特的花香和脂香，提升香气复杂度与典型性，与酯类、醇类协同作用，形成梨酒清新优雅的整体风味[38]。

综上，梨酒发酵过程中各类香气物质呈现不同的变化规律。其中酯类、醇类和酸类三者占比逐渐升高，构成梨酒风味核心；醇类与酯类由酵母代谢作用与酯化反应生成，前期迅速增加、后期趋于稳定，赋予酒体花果香与醇厚感；酸类作为酯类前体物质，与醇类和酯类变化趋势一致；大多数醛类和酚类在微生物作用下被还原或氧化而减少；其他类与酯类、醇类、酸类协同作用，形成梨酒清新优雅的风味格局。

2.4 梨酒发酵过程中香气物质PCA及HCA

由图7A可知，PC1和PC2的方差解释率分别为59.14%和16.27%，累计解释75.41%的原始信息，发酵0、1～2、3～7 d样品得到明显区分；由图7B可知，不同发酵时间点样品可聚为3类：0 d（S1）、1～2 d（S2）、3～7 d（S3），基于此，可将梨酒发酵过程划分为起始阶段（S1）、发酵香形成阶段（S2）和风味成熟阶段（S3）。因此，PCA及HCA可明显区分不同发酵时间点的样品。

由图8A所示，前2个主成分解释了75.41%的变量方差，且样本点随发酵时间的推移呈现出规律性变化，如图8B所示，，Q2＝0.994，表明模型对组间差异具有良好的解释能力和预测能力，且左侧Q2值均低于原始模型的Q2值，且Q2回归线与纵轴交点为负值，模型不存在过拟合，结果可靠[39]。如图8C所示，以变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）＞1、 P＜0.05为条件共筛选到30种差异香气物质，包括14种酯类、3种酸类、6种醇类、2种醛类、2种酚类和3种其他类，表明酯类、酸类和醇类是区分梨酒发酵阶段的主要香气类别。

如图9A所示，30种差异香气物质中乙酸、苯乙醇、2,4-二甲基苯甲醛与发酵时间呈强相关（|r|＞0.9），(S)-1,2-丙二醇、十七酸乙酯、丁二酸二乙酯、苯甲醇与发酵时间呈较强相关（|r|＝0.8～0.9），表明醇类和多数酯类物质含量在发酵过程中逐渐升高，为梨酒贡献果香、花香味；己酸甲酯、丙烯醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和对甲苯酚与发酵时间呈负相关，这些物质在发酵初期含量较高，发酵后期可能随酵母代谢作用含量逐渐降低。

如图9B所示，S1阶段以醛类、酚类和酸类等关键香气物质含量较高，如苯甲醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、辛酸等，赋予初始梨汁青草气及酚类等原始风味；S2阶段酵母进入对数生长期，醇类如苯乙醇、异戊醇与部分酯类如乙酸乙酯、己酸乙酯含量显著上升，果香与发酵香气开始形成；S3阶段酯类和醇类大量积累，乙酸苯乙酯、辛酸乙酯等酯类达到峰值，风味趋于成熟。梨酒发酵过程关键香气物质从初期酚酸呈主要贡献，经中期醇酯协同上升，最终形成以酯类为核心的成熟果香与花香特征。

为分析30种差异挥发性香气物质对梨酒风味的贡献，结合香气活度值（aroma activity value，OAV）＞1 共筛选出7种关键差异香气物质，由表9可知，发酵0 d时，乙酸苯乙酯OAV为0.004，其他物质低于检出限，发酵1～3 d辛酸乙酯、乙酸异戊酯等OAV迅速增加，发酵3 d时达到峰值，梨酒香气轮廓迅速建立；发酵4～7 d，7种特征香气物质OAV略有下降。发酵3 d后，7种特征香气物质的OAV均大于1，其中，辛酸乙酯和乙酸异戊酯的OAV高于其他化合物，发酵3 d时分别为314.76和69.20，发酵结束时分别为276.01和51.62，为梨酒贡献典型果香和甜香，癸酸乙酯、己酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸及乙酸苯乙酯5种香气物质的OAV虽相对较低，但均超过其感官阈值，共同赋予梨酒丰富的水果香气特征。

3 结 论

以秋月梨为原料，以酿酒酵母为发酵菌种，采用带皮渣发酵工艺，通过单因素试验和响应面试验优化得到梨酒的最佳工艺条件为初始糖度25 °Brix、发酵温度25 ℃、接种量0.3 g/kg、发酵时间7 d。在此条件下，梨酒乙醇体积分数为12.07%，感官评分为89.98分；对发酵过程中基础理化指标、抗氧化活性和挥发性香气物质等进行测定分析发现，蔗糖、葡萄糖、果糖在发酵前期（0～3 d）消耗速率较快，中后期（4～7 d）消耗速率明显减缓；梨酒发酵结束时的主要有机酸为苹果酸和琥珀酸，分别赋予梨酒清爽的口感和柔和的酸味。槲皮素、异槲皮苷、金丝桃苷等酚类单体在发酵过程中变化趋势一致，呈显著正相关，且与抗氧化活性具有较强的关联性；发酵过程中，香气组成中酯类、醇类和酸类三者占比较高，其中辛酸、辛酸乙酯、己酸异戊酯、癸酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、乙酸苯乙酯这7种香气物质为关键差异物质，为梨酒贡献典型果香和甜香。本研究可为梨酒生产工艺优化、功能性成分定向调控及风味品质提升提供理论依据与应用参考，后续亟待挖掘其品质功能特性、实现风味调控，以推动秋月梨深加工产业规模化发展。

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Optimization of Pear Wine Fermentation Process and Variation Patterns of Quality and Flavor Compounds

YANG Zhikang1, HU Houli2,3, LI Wenyuan2, LIN Menghua2, LIANG Ying2, ZHANG Zhiyong2, LI Yahui2,*, WANG Shulin1,*

(1. College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China;2. Institute of Food Safety and Nutrition, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;3. School of Food Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

Abstract: Pear wine was prepared using ‘Akizuki’ pear (Pyrus pyrifolia) as the raw material and Saccharomyces cerevisiae as the fermentation starter, the fermentation conditions were optimized through single-factor experiments and response surface methodology, and the dynamic changes in basic physicochemical indicators, sugars, organic acids, phenolic compounds, antioxidant activity, and aroma compounds were analyzed. The results showed that the optimal fermentation conditions were as follows: initial sugar content 25 °Brix, fermentation temperature 25 ℃, inoculum 0.30 g/kg, and fermentation time 7 days. Under these conditions, the ethanol and reducing sugar contents of the pear wine were 12.07%and 0.49 g/L, respectively. During the fermentation, sugars were rapidly consumed while the ethanol content gradually increased; the contents of total phenols, total flavonoids, and individual phenolics all showed a trend of first increasing and then decreasing, and were 1.07, 2.08, and 3.16 times those before fermentation at the end of fermentation, respectively.The scavenging rates of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radicals and 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)cation radicals and the total antioxidant capacity exhibited variation trends basically consistent with those of phenolic compounds, increasing by 73.02%, 29.04%, and 83.43%, respectively, at the end of fermentation compared with before the fermentation. Correlation analysis revealed that individual phenolic compounds such as hyperoside, quercetin, and isoquercitrin were strongly correlated with antioxidant activity. A total of 80 aroma compounds were identified during fermentation, of which 61 were detected at the end of fermentation with a total content of 7 824.47 μg/L, and seven key differential aroma compounds were screened out, namely octanoic acid, ethyl octanoate, isoamyl hexanoate, ethyl decanoate,isoamyl acetate, ethyl hexanoate, and phenethyl acetate. This study provided a theoretical reference for the optimization of the production process, targeted regulation of functional components, and improvement of flavor quality of pear wine.

Keywords: ‘Akizuki’; fruit wine; process optimization; antioxidant activity; flavor compound; phenolic compound

收稿日期：2026-05-27

基金项目： 现代农业产业技术体系建设专项（CARS-28）；亚服科技服务项目（KF(25)1232）

第一作者简介： 杨志康（2000—）（ORCID: 0009-0002-4269-2845），男，硕士研究生，研究方向为食品加工与安全。E-mail: 498119899@qq.com

*通信作者简介： 李亚辉（1985—）（ORCID: 0000-0002-7358-8197），男，副研究员，博士，研究方向为果蔬发酵与酿造、农产品营养品质评价。E-mail: liqianhao217@126.com
王树林（1970—）（ORCID: 0000-0003-3369-4371），男，教授，博士，研究方向为青藏高原特色动植物可食资源的加工利用及品质评价。E-mail: wangsl1970@163.com

DOI: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.09.013

中图分类号：TS262.7

文献标志码：A

文章编号：0254-5071（2026）09-0104-14

引文格式：
杨志康, 胡厚立, 李文远, 等. 梨酒发酵工艺优化及其品质与风味物质变化规律[J]. 中国酿造, 2026, 45(9): 104-117.DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.09.013. http://www.chinabrewing.net.cn
YANG Zhikang, HU Houli, LI Wenyuan, et al. Optimization of pear wine fermentation process and variation patterns of quality and flavor compounds[J]. China Brewing, 2026, 45(9): 104-117. (in Chinese with English abstract)DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.09.013. http://www.chinabrewing.net.cn