红桔是我国最古老的柑桔品种,拥有悠久的种植历史,万州是我国红桔的原产地和集中产区,总面积约0.87万hm2,约占全国红桔种植面积的1/3,年产量约13万t,占全国红桔年产量的50%以上,有世界红桔基因库的美誉[1-2]。据调研,在20世纪90年代,红桔平均价格约1元/kg,时至今日,该品种价格几乎未上涨,产品价格低廉一直是当地政府的痛点[3]。与其他柑橘品种相比,红桔桔香浓郁、风味独特,成熟后酸甜度适宜,出汁率约60%,具备酿造特色果酒的先决条件。
发酵型果酒是以各类以水果为原料,经破碎或榨汁发酵后制成的低度饮料酒,一般酒精度为8%vol~18%vol[4]。果酒发酵方式来自于葡萄酒生产工艺,一般分为带渣发酵和清汁发酵[5]。相关研究表明,不同的发酵方式能获得不同典型风味的果酒,李涛等[6]研究清汁、带籽和带皮发酵石榴酒,表明清汁发酵石榴酒具有石榴酒的典型香气特征,带籽发酵和带皮发酵的石榴酒香气更为复杂。周雪艳等[7]研究浊汁发酵、带渣发酵和清汁发酵鸭梨酒,表明清汁发酵的鸭梨酒香气种类更丰富,感官品质更优。
果酒风味以香气和滋味成分为主,风味是评价果酒品质的重要指标,其中香气成分主要为果酒中各类性酯类、醇类等挥发性风味成分,滋味成分主要为各种有机酸[8-11]。近年来,相关学者就果酒风味进行深入研究,如陈晓蝶等[12]探讨了沃柑果酒的单菌与混菌发酵,并采用液相色谱-质谱法(liquid chromatography-mass spectrometer,LC-MS)测定样品的有机酸,气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)测定样品中香气成分。刘炎等[13]探讨了有机酸对果酒品质的影响,并提出有机酸改善果酒品质的发展方向。王丽等[14]采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术测定芦笋猕猴桃复合果酒在发酵时期、陈酿期中挥发性香气物质成分。李明瑕等[15]研究浓缩黄桃汁发酵的黄桃果酒工艺,并采用固相微萃取气质联用(solidphase microextraction-gas chromatography-mass spectrometer,SPMEGC-MS)技术对比分别黄桃果酒与3款市售果酒中挥发性风味物质成分。王鑫等[16]研究发酵蓝靛果汁的工艺,并采用GC-MS技术在样品中共检测出62种香气物质。
柑橘类水果的果皮中含有大量挥发性风味物质,曹星若等[17]对比了蜜桔、砂糖橘、脐橙、果冻橙和红心柚子等几种柑橘水果的挥发性风味成分,结果表明,果皮中以D-柠檬烯、γ-松油烯、(+)-4-蒈烯、芳樟醇、壬醛等为主。陈峰等[18]测定了柚子果皮的油包层中含有芳香类成分,发现以萜烯类化合物为主,其次是醇类、醛类、酯类等成分。红桔芳香浓郁且独特,果皮中含有丰富的挥发性风味物质,但目前有关带皮榨汁、去皮榨汁以及两种果汁发酵的果酒在滋味和香气成分上是否存在各自典型风格特点鲜见报道。
本研究以重庆市万州区太龙镇产的红桔为原料,采用带皮或去皮榨汁方式获得果汁,并采用澄清工艺处理获得澄清果汁,发酵成红桔果酒,采用液相色谱(liquid chromatography,LC)及顶空固相微萃取(headspace solidphase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术检测果酒中有机酸及挥发性风味物质,结合主成分分析[19](principal component analysis,PCA)与聚类分析[20]果酒及果汁含有的主要挥发性成分,并对样品分类,以期为高品质红桔果酒的开发提供一定理论依据。
红桔:重庆市万州区产区;La-Ma活性果酒干酵母、果胶酶(30 000 U/g):烟台帝伯仕自酿有限公司;草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、丁二酸、马来酸、富马酸标准品(纯度≥99%):坛墨质检标准物质中心;磷酸氢二钾、氯化钠(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司。
JSZZ-5L机器搅拌玻璃发酵罐系统:江苏中正生物工程设备有限公司;Agilent 890N-5975B气相色谱-质谱联用仪:安捷伦科技有限公司;100 μL PDMS 萃取纤维头固相微萃取针:美国SUPELCO公司;U3000液相色谱仪:美国Thermo Fisher公司;FA-1004电子天平:上海舜宇恒平科学仪器有限公司;TGL-16M离心机:湖南湘仪离心机仪器有限公司;HU-9026WN多功能榨汁机:上海韩惠人爱家科技有限公司。
1.3.1 红桔果酒生产工艺流程及操作要点
操作要点:鲜红桔(未经保鲜处理),挑选去除坏果,使用小型螺旋榨汁机进行破碎榨汁处理,榨汁过程采用带皮榨汁和去皮榨汁两种不同的工艺,再分别对带皮和去皮压榨果汁进行酶解澄清处理,添加0.3%果胶酶20 ℃酶解6~8 h、过滤后添加0.8 g/L皂土15 ℃低温澄清18~24 h(浊汁发酵时不添加皂土进行澄清),澄清后吸取上层红桔清汁,添加蔗糖调整初始发酵糖度至18.0%,pH值自然,酵母接种量为0.12 g/L(活性干酵母加入5%的蔗糖水溶液,30~35 ℃活化30 min使用),20 ℃发酵至干型果酒总糖含量<5.0 g/L时终止发酵。
对红桔果汁、果酒样品进行编号:带皮、去皮压榨果汁分别为DG、QG;带皮浊汁果酒为DZ,带皮清汁果酒为DQ,去皮浊汁果酒为QZ,去皮清汁果酒为QQ。
1.3.2 红桔果酒感官评价定量描述分析
在感官品评室中,由10名经过专业培训的品评员组成感官品评小组,参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》对红桔果酒的从外观、香气、滋味和典型性四方面进行品评,满分100分,最终结果取10人的平均分,红桔果酒感官评分标准见表1[23]。对红桔果酒进行感官量化分析,采用感官评价定量描述分析(quantitative descriptive analysis,QDA)[24]对样品进行评价打分并绘制雷达图。
表1 红桔果酒感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of red tangerine wine
项目 评价标准 得分/分色泽(5分)外观(10分)澄清度(5分)鲜红色,有光泽浅红色,略有光泽浅红色,略有光泽澄清透亮,无浑浊及悬浮物基本澄清,微量沉淀酒体浑浊或较多沉淀4~5 2~3 0~1 4~5 2~3 0~1
续表
项目 评价标准 得分/分纯正度(15分)香气(30分)浓郁度(15分)苦涩度(20分)滋味(40分)口感纯正度(10分)口感浓郁度(10分)典型性(20分)11~15 6~10 0~5 11~15 6~10 0~5 15~20 10~15 0~10 7~10 4~6 0~3 7~10 4~6 0~3 16~20 11~15 0~10香气纯正,优雅香气较纯正有明显缺陷香气浓郁香气中等浓郁度香气不足无苦涩感轻微苦涩感明显苦涩感口感圆润、饱满、平衡口感比较平衡口感有缺陷口感浓郁,余味长口感较浓郁,余味中等口感寡淡具有红桔果酒的典型风味,风格独特具有红桔果酒的典型风味缺乏红桔果酒的典型风味
1.3.3 红桔果汁、果酒中有机酸的测定
样品前处理:取样品5 mL,加流动相K2HPO4(pH=2.55)10 mL,160 W超声提取30 min,60 ℃水浴1 h,8 000 r/min离心10 min,取上清液0.22 μm膜过滤待测。
液相色谱条件[21]:色谱柱为Agilent C18AQ(4.6 mm×250 mm×5 μm);检测器:紫外检测器;柱温:35 ℃;进样量:10 μL;载气流速:0.5 mL/min;检测波长:210 nm;流动相:0.1%磷酸水+甲醇。
1.3.4 红桔果汁、果酒中挥发性风味物质测定
参考YAQUB G等[22]的方法并加以改动进行测定。
HS-SPME条件:20mL顶空瓶中加入5mL样品,加入5mL饱和氯化钠并密封,80 ℃平衡30 min,固相微萃取针萃取30 min后萃取针在250 ℃进样口解吸5 min。
气相色谱条件:HP-5MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气流速:1.0 mL/min;进样模式不分流;程序升温条件为初始温度50 ℃保持4 min,以5 ℃/min升至80 ℃保持5 min,再以10 ℃/min升至250 ℃,保持5 min。
质谱条件:电子电离(electron ionization,EI)源;电子能量70 eV;传输线温度280 ℃;离子源温度230 ℃;四级杆温度:150 ℃;溶剂切除时间2 min;扫描方式为全扫描。
定性定量方法:根据全扫图中母离子信息,利用美国国家标准技术研究所(nationalinstitute ofstandardsandtechnology,NIST)MSSearch2.3数据库进行物质鉴定,对检测出得各组分定性分析,并用峰面积归一化法计算各成分相对含量。
1.3.5 数据处理与分析
采用SPSS 23.0对果酒中挥发性风味物质进行主成分分析和样品聚类分析。以果酒风味物质累计贡献率达>85%为标准,确定主成分个数以及各主成分中因子;采用Origin Pro 2021绘图。
由图1及表2可知,不同前处理工艺发酵的红桔果酒感官质量差异较大。从果酒外观分析,红桔果酒均呈浅橙橘黄色,色泽差异不明显,清汁发酵果酒颜色较浊汁发酵果酒稍浅,酒体都为澄清透亮有光泽,差异不明显;从香气分析,带皮发酵果酒红桔风味浓郁和纯正度优于去皮发酵果酒,主要以红桔果香和花香为主;从酒体滋味分析,清汁发酵果酒酒体干净,口感细腻、结构感强,整体平衡性好,带皮发酵酒体苦涩度高于去皮发酵;感官评价表明,整体上,带皮清汁发酵红桔果酒(DQ)感官品质较好。
图1 不同前处理工艺红桔果酒感官评价定量描述分析
Fig.1 Quantitative descriptive analysis of red tangerine wine with different pretreatment process
表2 不同前处理工艺红桔果酒感官评分
Table 2 Sensory evaluation scores of red tangerine wine with different pretreatment processes
果酒 色泽/5分澄清度/5分香气纯正/15分香气浓郁/15分苦涩度/20分口感纯正度/10分口感浓郁度/10分典型性/20分总分/分DZ DQ QZ QQ 4.5 4.1 4.6 4.3 4.5 4.4 4.3 4.4 14.1 13.3 10.0 12.2 14.2 13.5 11.4 12.1 12.1 15.3 18.4 19.0 8.0 9.3 9.1 9.5 9.0 8.1 7.5 7.2 16.0 18.1 15.6 16.2 82.4 86.1 80.9 84.9
2.2.1 不同处理方式红桔果汁与果酒有机酸含量分析
由表3可知,果酒样品中QZ有机酸总含量最高,DQ最低;各类有机酸中,DQ样品乙酸含量(1 194.02 mg/L)最低,QQ样品含量(1671.80mg/L)最高;各果酒样品中均含有苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸,QZ样品柠檬酸含量(6 845.52 mg/L)最高,DZ样品乳酸含量(78.67 mg/L)最低。红桔果汁样品主要含有的有机酸为苹果酸和柠檬酸,经发酵成果酒后,形成了一定含量的乳酸和乙酸,其中苹果酸含量略微有所减少,乳酸含量略微有增加,但增加较少,原因可能是酒精发酵结束后,环境中的乳酸菌启动了苹果酸-乳酸发酵[25];果酒中少量的乙酸的形成为环境中的醋酸菌将发酵中产生的酒精进一步氧化形成;总体上,果汁和果酒中柠檬酸含量不存在显著差异(P<0.05),可能是发酵前后柠檬酸未参加或较少参与整个发酵代谢过程的转化;果酒有机酸总含量显著高于果汁(P<0.05),原因主要是乙酸形成增加了总有机酸含量。
表3 不同前处理方式红桔果汁与红桔果酒有机酸含量对比
Table 3 Comparison of organic acid content in red tangerine juice and wine with different pretreatment methods
注:“ND”表示未检出或检出限太低,其中草酸<2.55 mg/L,酒石酸<8.52 mg/L,乳酸<4.09 mg/L,乙酸<4.25 mg/L,马来酸<0.48 mg/L,丁二酸<7.18 mg/L,富马酸<0.21 mg/L,同行不同小写字母表示存在显著差异(P<0.05)。
序号 有机酸 DZ DQ QZ QQ DG QG 123456789草酸酒石酸苹果酸乳酸乙酸马来酸柠檬酸丁二酸富马酸有机酸总含量ND ND 1 244.39±54.43b 78.67±3.24d 1 225.52±72.84c ND 6 845.52±132.18a ND ND 9 394.10±262.69a ND ND 1 224.70±43.45b 164.67±9.46b 1 194.02±42.69d ND 6 500.27±92.68b ND ND 9 083.66±188.28b ND ND 1 278.32±65.86b 122.55±7.93c 1 832.07±62.26a ND 6 497.74±165.41b ND ND 9 730.68±301.46a ND ND 1 182.44±36.84c 224.62±8.37a 1 671.80±42.63b ND 6 391.75±182.84b ND ND 9 470.61±270.68a ND ND 1 388.35±66.54a ND ND ND 6 389.85±172.72b ND ND 7 778.20±239.26c ND ND 1 428.84±48.23a ND ND ND 6 496.71±135.34b ND ND 7 925.55±183.57c
2.2.2 不同处理方式红桔果汁与红桔果酒有机酸主成分分析
对红桔果汁与红桔果酒的有机酸定量结果进行主成分分析(PCA),结果见图2。由图2可知,第一主成分(PC1)中乙酸、乳酸的载荷系数绝对值较高,说明这2种有机酸对于样品中有机酸分布影响较大;第二主成分(PC2)中苹果酸和柠檬酸的载荷系数较高,说明它们在第二主成分中有机酸代表性强。
图2 红桔果汁和红桔果酒中有机酸主成分分析结果
Fig.2 Principal component analysis results of organic acids in red tangerine juice and wine
由图2可知,两种果汁样品在第二象限相对集中,不存在明显差异,说明带皮果汁和去皮果汁中有机酸组成上不存在显著差异,影响其分布的主要是苹果酸。果酒在象限分布上差异明显,这表明果酒样品在有机酸组成上的差异较大。去皮清汁果酒分布于第一象限,3个酒样相对聚集,与其他类型酒样距离较远,影响其分布的有机酸主要是乳酸;带皮清汁果酒分布在第一和第四象限,影响其分布的有机酸主要是乳酸和乙酸;带皮浊汁果酒主要分布于第三象限,影响其分布的特征为柠檬酸。去皮浊汁果酒分布于第四象限,影响其分布的有机酸是乙酸。基于主成分分析可以找到影响不同前处理方式的果酒和果汁的分布的特征有机酸,进一步说明果汁和不同果酒样中有机酸组分的差异。
2.3.1 不同处理方式红桔果汁与红桔果酒挥发性风味成分含量分析
挥发性风味物质是果酒感官评定中香气的评价的重要指标。果酒中的香气成分一部分来自原料,另一部分来自于发酵过程代谢产生。果酒中的挥发性风味物质种类丰富,呈现出不同的香气,各类挥发性风味物质富集后,相互补充,赋予红桔果酒独特的风味[26]。采用HS-SPME-GC-MS技术分析2种红桔果汁及4种红桔果酒中挥发性风味物质,结果见表4。
表4 红桔果酒和果汁主要挥发性风味物质检测结果
Table 4 Determination results of main volatile compounds of tangerine juice and wines
序号 种类 化合物 风味描述 相对含量/%DZ DQ QZ QQ DG QG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0菠萝、苹果椰子强烈酒香花果、老姆、奶油果爵、奶油0.95 0.91 0.26 0.16 0.12 0.20 0.09 0.55 0.17 2.44 0.50 0.56 0.43 0.36 0.51 0.19 0.61 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28桔子、茉莉和、桃子鸢尾油玫瑰花、蜂蜜蜡香蜂蜜、覆盆子-- --- - -2.32 1.09 0.80 1.11 1.19 4.37 1.59 1.01-0.24 1.01 0.16 6.58 2.47 1.64 0.63 0.54 0.67 0.24 0.90 0.10 0.10 0.52 0.08-- - - - - - - - - - --- - - - - - - - - - -酯类 柠檬、梨、梅子、荔枝苹果橙子、玫瑰、菠萝0.45-0.57 0.38 0.21辛酸乙酯癸酸乙酯正己酸乙酯月桂酸乙酯9-十六碳烯酸乙酯棕榈酸乙酯油酸乙酯2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯醋酸辛酯十四酸乙酯乙酸苯乙酯硬脂酸乙酯橙花乙酸酯异丙基氰乙酸乙酯乙酸香茅酯乙酸香叶酯乙酸癸酯丙二酸单乙酯己酸薰衣草酯(Z,Z)-9,12-十八烷二烯酸乙酯苯乙酸苯乙酯丙烷-1,1-二醇二乙酸酯丙烯酸异戊酯1-羟基丙-2-基乙酸酯肉桂酰氨基苯甲酸酯(R)-乙酸二氢香芹酯甲酸甲酯9-癸酸乙酯酯类种类/种酯类相对含量小计/%α-松油醇芳樟醇(-)-4-萜品醇辛醇香叶醇2.38-0.12 0.26 0.14-- - - -0.16 0.64 0.19 0.19 3.87 0.23 0.12花香、草香玫瑰、海仙花、蜂蜜0.30 0.15 1.15 0.64 0.50-- - - - - - - - -肉桂花香、蔬菜香、豆香椰子-- - - - - - - - - - 1 3-- - - - - - - - - - 1 2-- - - - - 1 6-- - - - - - - - - - - - 3-- - - - - - - - - - - 4 1 2 3 4 5榜子铃兰、玫瑰、紫丁香17.63 0.93 0.56醇类0.56 0.15 0.16 0.12 0.31 0.49 18 16.26 1.01 0.61 0.32脂蜡玫瑰花5.02 8.42 19.30 6.95 2.06 4.47 8.50 8.82 25.27 4.09 1.41--- ---0.99 2.14-0.58 0.13 0.12 4.41 7.67 6.22 1.08 0.36 0.36
续表
序号 种类 化合物 风味描述 相对含量/%DZ DQ QZ QQ DG QG 67891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 123 12 12345678 1234567891 0酚类醚类醛类酮类苯乙醇2,3-丁二醇1-癸醇香茅醇紫苏醇2-己醇异戊醇1-戊醇3-乙基-3-戊醇(S)-1,2-丙二醇反式-橙花叔醇4-萜烯醇6-甲基-5-庚烯-2-醇(R)-3,7-二甲基-6-辛烯醇醇类种类/种醇类相对含量小计/%麝香草酚4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚2,4-二叔丁基苯酚酚类种类/种酚类相对含量小计/%麝香草酚甲醚二甲醚醚类种类/种醚类相对含量小计/%辛醛乙二醇缩醛壬醛反式-2,4-癸二烯醛L-紫苏醛十二醛甜橙醛癸醛反式-2-癸烯醛醛类种类/种醛类相对含量小计/%大马士酮左旋香芹酮4-乙酰基-2-丁酮2,2,3-三甲基环丁酮4,6-庚二烯-3-酮4-(乙硫基)-2-丁酮1-苯基-2-戊酮右旋香芹酮β-紫罗兰酮香叶基丙酮酮类种类/种酮类相对含量小计/%面包、玫瑰甜香、花香、果香玫瑰草香、木香、花香苹果白兰地苹果白兰地樟脑橙花泥土柑橘薄荷焙烤、坚果、果香醚香柑橘玫瑰、柑橘柑橘、鸡肉桂醛松叶油、橙油橙子柑橘、蜡香、花香芫荽、蘑菇玫瑰留兰香莳萝籽、黑面包木香玫瑰0.67-1.77 4.75 0.47-- - - - - - - - 9 48.86 7.01 1.29 0.76 3 9.06 0.46-1 0.46-- - - - - - - 0 0.00-0.14-- - - - - - - 1 0.14 1.37 0.74 0.26 3.15 0.31 0.29 0.96-- - - - - - 1 1 46.67 2.37 1.06 0.95 3 4.38-- 0 0.00-- - - - - - - 0 0.00 0.13-- - - - - - - - 1 0.13 7.25 1.50-- - - - - - - - - - - 4 10.24-2.85 3.20 2 6.05-0.57 1 0.57-- - - - - - - 0 0.00 0.22-1.49 5.29 1.53-- - - - 4 8.53-1.52-- - - -15.73 0.15 0.91 0.16-- - 8 20.41 0.18 1.93 2.69 3 4.80-0.48 1 0.48 0.51-- - - - - - 1 0.51-- - - -0.68 0.15-- - 2 0.83-- -0.53-- - - - - -0.37-0.46 7 4.33 0.69-- 1 0.69 0.69-1 0.69-0.27 0.15 0.17 0.35-0.99 0.13 6 2.06-- - - - - - - - - 0 0.00--0.18-- - - - - - - -0.36 0.97 8 17.20 1.00 0.24 0.28 3 1.52 0.60-1 0.60-- -0.11 0.14 0.19 0.46 0.11 5 1.01 0.12-- - - - -0.14 0.21 0.56 4 1.03
续表
序号 种类 化合物 风味描述 相对含量/%DZ DQ QZ QQ DG QG 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23酸类烷烃烯烃辛酸棕榈酸苯乙酸硫代乙酸酸类种类/种酸类相对含量小计/%4-甲基-二环[3.1.0]己烷反式1,2-双(1-甲基乙烯基)环丁烷1,3,3-三甲基-三环[2.2.10(2,6)]庚烷烷烃种类/种烷烃相对含量小计/%γ-松油烯对薄荷-1,5,8-三烯右旋萜二烯月桂烯罗勒烯3,7,11-三甲基-1,3,6,10-十二碳-四烯2-蒈烯巴伦西亚橘烯萜品油烯(+)-4-蒈烯大根香叶烯1-甲基-5-(1-甲基乙烯基)环己烯3,6,6-三甲基双环[3.1.1]庚-2-烯P-伞花烃别罗勒烯双戊烯3,4-二甲基-1,5-环辛二烯蒈烯大牛儿烯β-榄香烯Δ-杜松烯罗勒烯5-甲基-4-壬烯烯烃种类/种烯烃相对含量小计/%蜜香柠檬、辛香、柑橘薄荷鲜花香脂草香、花香、橙花油松节油柑橘松木树脂薄荷、木香甜橙果皮松木木质草香、花香0.81-0.49-2 1.30-- - 0 0.00 2.11 0.43 10.76 0.69 0.65 0.35 1.87-- -0.58-- - - - - - - - - - - 8 26.44-- - - 0 0.00-- - 0 0.00 0.38 0.66-0.31 1.18-1.90 0.32-- -8.40 0.32 0.14 0.24-- - - - - - - 1 0 23.85-0.15-0.65 2 0.80-- - 0 0.00 0.51 0.15-- - - -0.81 0.52-- - - - -17.89-- - - - - - 5 24.88 2.78 0.15-- 2 2.93-- - 0 0.00 0.60-- - - - -0.49 0.81 0.29-- - - - -12.42-- - - - - 5 19.61-- - - 0 0.00 1.83 9.16 15.53 3 26.52 10.04-20.65 2.81 0.39 0.62-- -1.25-- - - - - -9.50 0.61 0.48 0.26-- 1 1 51.06-- - - 0 0.00 0.29-- 1 0.29 8.73-15.97 1.74-0.08-- - - - - - - - - - - -0.19 0.08 0.26 0.20 8 38.25
由表4可知,红桔果汁和红桔果酒中共检出挥发性风味物质100种,主要包括酯类化合物28种、醇类化合物19种、酚类化合物3种、醚类化合物2种、醛类化合物8种、酮类化合物10种、酸类化合物4种、烷烃类化合物3种及烯烃类化合物23种。其中,α-松油醇和γ-松油烯是果汁和果酒中共有的风味物质;辛酸乙酯、癸酸乙酯、正己酸乙酯、月桂酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、芳樟醇、4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚、2,4-二叔丁基苯酚是果酒中共有的风味物质;橙花乙酸酯、异丙基氰乙酸乙酯、乙酸香茅酯、(-)-4-萜品醇、辛醇、香叶醇、麝香草酚、麝香草酚甲醚、L-紫苏醛、十二醛、癸醛、反式-2-癸烯醛是果汁中共有的风味物质;橙花乙酸酯、乙酸香茅酯、乙酸香叶酯、乙酸癸酯、1-癸醇、香茅醇、紫苏醇、月桂烯、罗勒烯、2-蒈烯为带皮发酵果酒所共有的风味物质;十四酸乙酯、乙酸苯乙酯、硬脂酸乙酯、二甲醚、棕榈酸、萜品油烯为去皮发酵果酒所共有的风味物质;左旋香芹酮、苯乙酸、大根香叶烯为带皮浊汁果酒特有的风味物质;2-己醇、异戊醇、1-甲基-5-(1-甲基乙烯基)环己烯、3,6,6-三甲基双环[3.1.1]庚-2-烯、P-伞花烃、别罗勒烯为带皮清汁果酒特有的风味物质;丙二酸单乙酯、己酸薰衣草酯、(Z,Z)-9,12-十八烷二烯酸乙酯、苯乙酸苯乙酯、丙烷-1,1-二醇二乙酸酯、4-乙酰基-2-丁酮、2,2,3-三甲基环丁酮、4,6-庚二烯-3-酮、硫代乙酸、双戊烯为去皮浊汁果酒特有的风味物质;丙烯酸异戊酯、1-羟基丙-2-基乙酸酯、肉桂酰氨基苯甲酸酯、(R)-乙酸二氢香芹酯、甲酸甲酯、9-癸酸乙酯、1-戊醇、3-乙基-3-戊醇、(S)-1,2-丙二醇、反式-橙花叔醇、辛醛乙二醇缩醛、4-(乙硫基)-2-丁酮、1-苯基-2-戊酮、(+)-4-蒈烯、3,4-二甲基-1,5-环辛二烯去皮清汁果酒所特有的风味物质。
DZ中共检出37种挥发性风味化合物,包括酯类13种、醇类9种、酚类3种、醚类1种、酮类1种、酸类2种及烯烃类8种;DQ共检测出37种挥发性风味化合物,包括酯类12种、醇类11种、酚类3种、酮类1种及烯烃类10种;QZ共检测出34种挥发性风味化合物,包括酯类16种、醇类4种、酚类2种、醚类1种、酮类4种、酸类2种及烯烃类5种;QQ果酒共检测出40种挥发性风味化合物,包括酯类18种、醇类8种、酚类3种、醚类1种、醛类1种、酮类2种、酸类2种及烯烃类5种。DG果汁共检测出32种挥发性风味化合物,包括酯类3种、醇类7种、酚类1种、醚类1种、醛类6种、烷烃类3种及烯烃类11种;QG果汁共检测出34种挥发性风味化合物,包括酯类4种、醇类8种、酚类3种、醚类1种、醛类5种、酮类4种、烷烃类1种及烯烃类8种。
从种类上分析,酯类化合物是果酒中最主要的挥发性风味物质,其次是醇类;烯烃类化合物是果汁中最主要的挥发性风味物质,其次是醇类。
2.3.2 不同处理方式红桔果汁与红桔果酒样品挥发性风味成分主成分分析
对不同样品中挥发性风味物质进行主成分分析,特征值大小代表了矩阵正交化后所对应特征向量对于整个矩阵的贡献程度[27]。由表5可知,前4个主成分累计方差贡献率为90.43%,故选取前4个主成分,可反映样品中挥发性风味物质大部分信息。
表5 主成分方差贡献率
Table 5 Variance contribution rates of principal components
主成分 特征值 方差贡献率/% 累计方差贡献率/%1 2 3 4 5 36.06 23.62 19.35 11.40 9.57 36.06 23.62 19.35 11.40 9.57 36.06 59.68 79.02 90.43 100.00
因子载荷值表示样品中风味物质对主成分载荷的相对大小和影响方向,数值表示原变量对因子影响大小,正负表示变化方向[28]。挥发性风味物质主成分旋转后载荷矩阵见表6。
表6 挥发性风味物质主成分旋转后载荷矩阵
Table 6 Rotational load matrix of principal component of volatile flavor substance
编号 化合物 因子载荷值1234567 8 91 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23辛酸乙酯癸酸乙酯正己酸乙酯月桂酸乙酯9-十六碳烯酸乙酯棕榈酸乙酯油酸乙酯2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯醋酸辛酯十四酸乙酯乙酸苯乙酯硬脂酸乙酯橙花乙酸酯异丙基氰乙酸乙酯乙酸香茅酯乙酸香叶酯乙酸癸酯丙二酸单乙酯己酸薰衣草酯(Z,Z)-9,12-十八烷二烯酸乙酯苯乙酸苯乙酯丙烷-1,1-二醇二乙酸酯丙烯酸异戊酯0.804 0.823 0.882 0.937 0.901 0.735 0.732 0.928 0.101 0.864 0.897 0.893-0.186-0.477-0.632-0.382-0.254 0.628 0.628 0.628 0.628 0.628 0.574-0.049-0.077-0.016-0.039 0.017 0.103 0.094-0.33-0.472 0.247 0.260 0.259-0.679 0.356-0.490-0.903-0.930 0.163 0.163 0.163 0.163 0.163 0.204 0.564 0.532 0.452-0.322-0.422-0.659-0.662-0.025 0.537-0.412-0.326-0.339-0.062-0.074 0.060 0.027 0.048-0.743-0.743-0.743-0.743-0.743 0.792 0.049 0.082 0.058 0.107 0.098 0.082 0.085 0.165 0.137 0.055 0.051 0.051 0.076-0.800 0.026-0.067 0.192 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067-0.028-0.175 0.165-0.114-0.070-0.030 0.092 0.098 0.042 0.678 0.141 0.136 0.137-0.703 0.011 0.597 0.180 0.178 0.151 0.151 0.151 0.151 0.151-0.021
续表
编号 化合物 因子载荷值24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 1-羟基丙-2-基乙酸酯肉桂酰氨基苯甲酸酯(R)-乙酸二氢香芹酯甲酸甲酯9-癸酸乙酯α-松油醇芳樟醇(-)-4-萜品醇辛醇香叶醇苯乙醇2,3-丁二醇1-癸醇香茅醇紫苏醇2-己醇异戊醇1-戊醇3-乙基-3-戊醇(S)-1,2-丙二醇反式-橙花叔醇4-萜烯醇6-甲基-5-庚烯-2-醇(R)-3,7-二甲基-6-辛烯醇麝香草酚4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚2,4-二叔丁基苯酚麝香草酚甲醚二甲醚辛醛乙二醇缩醛壬醛反式-2,4-癸二烯醛L-紫苏醛十二醛甜橙醛癸醛反式-2-癸烯醛大马士酮左旋香芹酮乙酰基-2-丁酮2,2,3-三甲基环丁酮4,6-庚二烯-3-酮4-(乙硫基)-2-丁酮1-苯基-2-戊酮右旋香芹酮β-紫罗兰酮0.574 0.574 0.574 0.574 0.574-0.575-0.292-0.356-0.365-0.282 0.617 0.971-0.291-0.317-0.255-0.067-0.067 0.574 0.574 0.574 0.574-0.522-0.381-0.618-0.373 0.936 0.993-0.866 0.949 0.574-0.522-0.522-0.714-0.675-0.381-0.689-0.720 0.369-0.232 0.628 0.628 0.628 0.574 0.574-0.381-0.381 0.204 0.204 0.204 0.204 0.204-0.725-0.930-0.886-0.909-0.593-0.005 0.066-0.705-0.893-0.928-0.587-0.587 0.204 0.204 0.204 0.204 0.585 0.253 0.521-0.774-0.192 0.035 0.337 0.286 0.204 0.585 0.585 0.695 0.686 0.253 0.692 0.680-0.045-0.618 0.163 0.163 0.163 0.204 0.204 0.253 0.253 0.792 0.792 0.792 0.792 0.792-0.026-0.010 0.085 0.037 0.096-0.777 0.020 0.085 0.049 0.049-0.072-0.072 0.792 0.792 0.792 0.792-0.005-0.072-0.073 0.092-0.213-0.081-0.001-0.065 0.792-0.005-0.005-0.048-0.034-0.072-0.038-0.056-0.800 0.100-0.743-0.743-0.743 0.792 0.792-0.072-0.072-0.028-0.028-0.028-0.028-0.028-0.368-0.022 0.118 0.091 0.108 0.099 0.061 0.084 0.262 0.192 0.071 0.071-0.028-0.028-0.028-0.028 0.615-0.886-0.584 0.128 0.079 0.025-0.041 0.037-0.028 0.615 0.615 0.039 0.261-0.886 0.201-0.115-0.363 0.161 0.067 0.067 0.067-0.028-0.028-0.886-0.886-0.021-0.021-0.021-0.021-0.021-0.086-0.223 0.258 0.173 0.741 0.069-0.220 0.636 0.178 0.184-0.801-0.801-0.021-0.021-0.021-0.021-0.080 0.024-0.014 0.487 0.186 0.069 0.366 0.113-0.021-0.080-0.080-0.060-0.070 0.024-0.068-0.051-0.300 0.727 0.151 0.151 0.151-0.021-0.021 0.024 0.024
续表
注:旋转方法为凯撒正态化最大方差法,旋转在12次迭代后收敛。
编号 化合物 因子载荷值70 71 72 73 74 75 76-0.381 0.515 0.950-0.232 0.628-0.594-0.522 0.253 0.025 0.290-0.618 0.163 0.637 0.585-0.072 0.834 0.039 0.100-0.743-0.017-0.005-0.886 0.019 0.031 0.161 0.067 0.484 0.615 0.024 0.193 0.102 0.727 0.151-0.078-0.080 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100香叶基丙酮辛酸棕榈酸苯乙酸硫代乙酸4-甲基-二环[3.1.0]己烷反式1,2-双(1-甲基乙烯基)环丁烷1,3,3-三甲基-三环[2.2.10(2,6)]庚烷γ-松油烯对薄荷-1,5,8-三烯右旋萜二烯月桂烯3,7,11-三甲基-1,3,6,10-十二碳-四烯2-蒈烯巴伦西亚橘烯萜品油烯(+)-4-蒈烯大根香叶烯1-甲基-5-(1-甲基乙烯基)环己烯3,6,6-三甲基双环[3.1.1]庚-2-烯P-伞花烃别罗勒烯双戊烯3,4-二甲基-1,5-环辛二烯3-蒈烯大牛儿烯蒎烯β-榄香烯Δ-杜松烯罗勒烯5-甲基-4-壬烯-0.522-0.773-0.073-0.859-0.837-0.369-0.692-0.235 0.936 0.909-0.397-0.232-0.067-0.067-0.067-0.067 0.628 0.574-0.522-0.522-0.674-0.649-0.381-0.381 0.585 0.620-0.923 0.420 0.534-0.738 0.265-0.952 0.054 0.287 0.645-0.618-0.587-0.587-0.587-0.587 0.163 0.204 0.585 0.585 0.685 0.672 0.253 0.253-0.005-0.037-0.170-0.008-0.033-0.019 0.042 0.021-0.289 0.293 0.182 0.100-0.072-0.072-0.072-0.072-0.743 0.792-0.005-0.005-0.033-0.027-0.072-0.072 0.615-0.108 0.185 0.013 0.116 0.366 0.583 0.183 0.077 0.014 0.621 0.161 0.071 0.071 0.071 0.071 0.067-0.028 0.615 0.615 0.265 0.348-0.886-0.886-0.080 0.064-0.283 0.291 0.026-0.429 0.329-0.068-0.176 0.070-0.087 0.727-0.801-0.801-0.801-0.801 0.151-0.021-0.080-0.080-0.071-0.074 0.024 0.024
由表6可知,第1主成分中载荷较高的挥发性风味物质有月桂酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、2,3-丁二醇、4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、二甲醚、棕榈酸、萜品油烯、(+)-4-蒈烯,载荷值>0.900,呈高度正相关。第2主成分中乙酸香叶酯、乙酸癸酯、辛醇、紫苏醇、对薄荷-1,5,8-三烯、巴伦西亚橘烯载荷值绝对值均>0.900,且均为负向影响。
不同样品PCA得分结果见图3。由图3可知,样品区分效果较好,6种样品均位于95%置信区间内。由图3可知,QQ和QZ样品分别独立分布于第1象限,DG和QG样品分别位于第2象限,DZ和DQ样品分别位于第3象限,说明主成分分析方法通过挥发性风味物质能较好的区别果汁、带皮榨汁及去皮榨汁发酵红桔果酒。其中,QQ和QZ样品在PC1上较接近,主要位于PC1正半轴,说明去皮清汁果酒和浊汁果酒挥发性风味物质成分较接近,主要受第一主成分中正向挥发性风味物质影响;DZ和DQ样品主要受第二主成分负向的挥发性风味物质影响;DG和QG样品较果酒样品距离较远,说明带皮榨汁和去皮榨汁,果汁中挥发性风味物质存在较大差异,且主要受第一主成分负向和第二主成分中正向的挥发性风味物质影响。
图3 红桔果汁和红桔果酒样品挥发性风味物质主成分分析得分图
Fig.3 Score chart of principle component analysis of volatile flavor compounds in red tangerine juice and wine
2.3.3 红桔果汁和红桔果酒样品及其挥发性风味物质聚类分析
对6个样品进行聚类分析,结果见图4。
图4 红桔果汁和红桔果酒样品挥发性风味物质聚类分析热图
Fig.4 Heat map of clustering analysis of volatile flavor compounds in red tangerine juice and wine samples
由图4可知,QZ和QQ样品独立聚为第一类,DZ和DQ样品聚集为第二类,DG和QG样品聚类为第三类。从果汁和果酒中挥发性风味物质分析表明,香叶醇、香茅醇、麝香草酚、(-)-4-萜品醇、1-癸醇、2-蒈烯、橙花乙酸酯在DZ样品颜色相对较深,芳樟醇、4-甲基-二环[3.1.0]己烷在DQ样品颜色相对较深,右旋萜二烯、γ-松油烯、罗勒烯、1,3,3-三甲基-三环[2.2.10(2,6)]庚烷、反式1,2-双(1-甲基乙烯基)环丁烷在1-癸醇、2-蒈烯在DG样品颜色相对较深,异丙基氰乙酸乙酯在QG样品颜色相对较深,双戊烯、2,4-二叔丁基苯酚、苯乙醇、油酸乙酯在DZ样品颜色相对较深,3,4-二甲基-1,5-环辛二烯、1-戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸、正己酸乙酯、2,3-丁二醇在QQ样品颜色相对较深,说明这些挥发性风味物质分别在几种样品中含量相对较高。
采用带皮、去皮、清汁及浊汁处理发酵的4种不同红桔果酒。感官评价结果表明,带皮清汁发酵红桔果酒品质较好;比较了果汁和果酒中有机酸差异,果汁中以柠檬酸和苹果酸为主,其含量不存在显著差异。发酵成果酒后,果酒中有机酸种类增加了乳酸和乙酸,有机酸含量增加了14.61%~25.10%,乳酸含量清汁发酵果酒高于浊汁发酵果酒,乙酸含量去皮发酵果酒高于带皮发酵果酒。
果汁和果酒中共检测出100种挥发性风味物质,包括酯类化合物28种、醇类化合物19种、酚类化合物3种、醚类化合物2种、醛类化合物8种、醛类化合物4种、酮类化合物10种、酸类化合物4种、烷烃类化合物3种及烯烃类化合物23种。其中带皮浊汁、清汁及去皮浊汁、清汁发酵红桔果酒风味物质种类分别为35、37、32、38种,共有成分为6种,特有成分分别为23种、6种、22种、13种。
主成分分析结果表明,红桔果酒和果汁样品中主要风味物质为月桂酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、2,3-丁二醇、2,4-二叔丁基苯酚、棕榈酸、萜品油烯、(+)-4-蒈烯、乙酸香叶酯、乙酸癸酯、辛醇、紫苏醇、巴伦西亚橘烯等,总体上,清汁发酵果酒风味物质成分更丰富,感官上酒体更干净。聚类分析结果表明,6个样品共聚为三个大类,分类结果与主成分分析结果一致。
[1]程兰,胡军华,唐科志,等.重庆万州区红桔褐斑病防控实践[J].中国南方果树,2017,46(5):113-117,120.
[2]胡国平,寇琳羚,黄源,等.2022/2023季重庆柑桔产销形势分析及对策建议[J].中国果业信息,2023,40(5):11-15.
[3]冯梅.现代农业背景下重庆柑橘产业发展问题与对策研究[D].重庆:重庆三峡学院,2021.
[4]赵广河,胡梦琪,陆玺文,等.发酵果酒加工工艺研究进展[J].中国酿造,2022,41(4):27-31.
[5]陈林,苏珊,吴应梅,等.红阳猕猴桃酵素发酵工艺优化及其体外抗氧化活性[J].现代食品科技,2021,37(4):224-233.
[6]李涛,李昀哲,冯翰杰,等.不同发酵工艺对石榴酒香气质量的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(8):137-147.
[7]周雪艳,赵一凡,张晓腾,等.不同发酵方式对鸭梨酒香气成分的影响[J].食品工业科技,2018,39(21):241-247,257.
[8]马宁原,姚凌云,孙敏,等.基于GC-IMS和GC-MS分析不同发酵方式对黄桃酒香气成分的影响[J].食品科学,2023,44(12):306-314.
[9]赵苗苗.枸杞发酵酒优良酵母的选育及其应用[D].无锡:江南大学,2022.
[10]汪沙,卢红梅,陈莉,等.不同方式发酵桑葚果酒的功能性及香气成分比较[J].现代食品科技,2021,37(7):278-285.
[11]程宏桢,蔡志鹏,王静,等.基于GC-MS、GC-O和电子鼻技术评价百香果酒香气特征[J].食品科学,2021,42(6):256-264.
[12]陈晓蝶,胡陆军,曹雨澜,等.混菌发酵对沃柑果酒品质改善作用[J].食品工业科技,2023,44(6):183-192.
[13]刘炎,赵鹏涛,赵擎豪,等.有机酸对果酒品质的影响及调控技术研究进展[J].江苏农业学报,2023,39(3):904-912.
[14]王丽,李雪,刘光宪,等.芦笋猕猴桃复合果酒发酵过程中挥发性香气物质的变化[J].食品工业科技,2022,43(13):242-250.
[15]李明瑕,刘春凤,王壬,等.黄桃果酒发酵工艺优化及香气成分分析[J].食品与生物技术学报,2021,40(10):39-49.
[16]王鑫,毕海鑫,修伟业,等.发酵蓝靛果果汁的工艺优化及香气成分分析[J].食品工业科技,2023,44(13):176-185.
[17]曹星若,钟政昌,辜雪冬,等.柑橘类物质果皮挥发性成分对比分析[J].食品工业,2023,44(1):304-309.
[18]陈峰,孙浩,倪辉,等.柚子精油提取、成分、贮藏及应用研究进展[J].食品科学技术学报,2018,36(1):1-10.
[19]张雪.菠萝蜜发酵酒的研究[D].无锡:江南大学,2022.
[20]宋艺君,庞来祥,袁筱,等.GC-IMS法比较不同酒龄猕猴桃酒特征香气物质差异[J].食品与生物技术学报,2023,42(2):58-65.
[21]HARVATH P V, REIDY S, BYER J.Identification of organic acids in used engine oil residues by pyrolysis-comprehensive 2D gas chromatography-time of flight mass spectrometry[C]//Sae International Powertrains,Fuels&Lubricants Meeting,2016.
[22]YAQUB G, HAMID A, KHAN N, et al.Biomonitoring of workers exposed to volatile organic compounds associated with different occupations by headspace GC-FID[J].J Chem,2020,2020:1-8.
[23]刘敏,高伟,张睿梅.杏汁发酵与杏皮渣发酵对杏酒香气质量的影响[J].食品科学,2021,42(22):193-200.
[24]陈红梅,王沙沙,尹何南,等.不同工艺处理对野生猕猴桃酒品质的影响[J].食品科学,2018,39(4):233-240.
[25]邢鑫,王鲁良,张冰艳,等.GAPDH@Fe3O4固定化酶脱除樱桃酒生物胺的研究及对酒体指标的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(2):138-145.
[26]孟金明,樊爱萍,和川琦,等.芒果、胡萝卜复合果酒发酵过程中理化成分和香气物质的变化[J].食品工业科技,2020,41(12):7-13.
[27]付勋,聂青玉,李喆,等.不同护色处理的枇杷果酒挥发性风味成分对比[J].中国酿造,2023,42(3):194-201.
[28]刘炜,刘行,杨晓凤,等.不同产地黑木耳中氨基酸含量的测定及主成分分析[J].食品安全质量检测学报,2021,12(20):8068-8075.
Analysis of volatile flavor components of red tangerine juice and wine with different pretreatment processes