不同产区红富士苹果酒品质分析

苹果酒是以苹果或苹果汁为主要原料发酵制得含氨基酸、有机酸、酚类物质等多种营养低酒精度饮品，是苹果加工重要产品之一，也是仅次于葡萄酒的世界第二大果酒[1-2]。我国苹果酒的生产还处于初始阶段，不论是品质、生产规模及加工工艺等与国外苹果酒产业存在明显差距[3]。英国、法国、西班牙的苹果酒倾向以酿酒专用苹果品种为原料，其原料特点是果实较小，糖、酸含量较高，苹果香气浓郁等，而我国苹果酒生产主要以红富士、秦冠、金世纪等适合鲜食品种来加工苹果酒，与国外苹果酒相比存在苹果果香不足、口味寡淡、风味平衡性差等问题[4-5]。李国薇[6]以陕西省栽培的各种可鲜食苹果品种为原料酿造苹果酒，结果表明，红富士品种制得苹果酒发酵性能相对稳定，感官评价最佳。

香气作为苹果品质判断的指标之一，也是苹果酒风味研究的重要内容之一[7]。红富士苹果酒的香气组成成分主要有酯类、醇类、酸类物质等[8]，目前的研究主要通过苹果酒酿酒酵母筛选、发酵工艺的优化等方法来实现苹果酒的增香及品质提升等[9]。我国红富士苹果种植面积大、产区跨度广，不同地域环境导致不同产区红富士苹果品质呈现出不同品质特征，各产区红富士苹果存在糖度、香气特征、风味特征等差异[10]。程晓燕等[11]对静宁红富士苹果酒香气成分进行分析发现，与山东富士苹果酒香气成分存在差异，其主要原因是不同产区红富士苹果香气成分种类及含量存在差异。因此，开展不同产区红富士酿造苹果酒的品质特性研究是我国苹果酒加工领域亟待解决的问题。

本研究以中国8个产区的红富士苹果为原料酿造苹果酒，对苹果汁及苹果酒的总糖、总酸及可溶性固形物含量进行比较分析，使用顶空固相微萃取-气质联用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass，HSSPME-GC-MS）测定挥发性香气成分、并对感官特征进行分析，计算香气活力值（odour activity value，OAV）＞1的物质，将其与感官特征进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。以期为各地区酿造苹果酒风味的改善提供参考，为中国各产区红富士苹果酒后续研究与工业开发奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红富士苹果：产自中国延安、铜川、洛川、阿克苏、昭通、灵宝、烟台、静宁当地果园；酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）A1-4d5：南疆重点实验室保藏菌株；苹果酒：塔里木大学食品科学与工程学院；抗坏血酸：中国优宝嘉食品有限公司；白砂糖：南京甘汁园糖业有限公司；4-甲基-1-戊醇（纯度＞98%）：上海源叶生物科技有限公司；氯化钠：天津市鑫铂特化工有限公司。所用试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

手动水果粉碎机、水囊式压榨分离机（20 L）：银川市汞利机械公司；立式不锈钢密闭发酵罐（5 L）：镇江鑫顺生物设备（镇江）有限公司；DXY-12L-T恒温水浴锅（12 L）：广东鼎鑫宜有限公司；BPC-250F培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；XPR226DRQ电子天平：梅特勒-托利多有限公司；BX-1手持折光计：德国SCHMIDT+HAENSCH公司；PHS-25 pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；7890B-7000D气相色谱-质谱联用仪：美国安捷伦科技公司；SAAB-57328U SPME 手动进样柄、手动固相萃取头（50/30 μm DVB/CAR on PDMS）、Talboys数显型磁力加热搅拌器：上海安谱实验科技股份有限公司；GC-2014气相色谱仪（配有火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）：日本岛津公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红富士苹果酒酿造工艺流程及操作要点

清洗→去核、切块→粉碎榨汁→护色处理→成分调整→巴氏消毒→接种发酵→静置澄清→分离罐装→苹果酒

选取表面无损伤的苹果用温水清洗，沥干水分后用刀去核切块，送至水果粉碎机中粉碎后填装水囊式压榨分离机榨取苹果汁，并添加0.1 g/L的抗坏血酸作为抗氧化剂抑制褐变，熬煮白砂糖成糖浆（白砂糖∶水=1∶2（g∶mL）），添加至苹果汁中将糖度调整至18 °Bx。发酵罐置于水浴锅煮沸1 h，随后将3 L苹果汁倒入发酵罐并放置，恒温水浴锅加热到60 ℃后保持30 min，待冷却室温后按10 mL/L苹果汁含量接入菌株A1-4d5（将菌株用煮沸1 h后冷却至室温的苹果汁于28 ℃条件培养48 h进行活化），旋紧密封圈并在16 ℃恒温避光箱发酵，直到糖度持续5 d不再降低，判断发酵结束共计21 d，罐装后于4 ℃条件下保存，即得红富士苹果酒。

1.3.2 感官特征品评

邀请经过培训的多名具有感官评定果酒经验的专业人员，经过5轮感官品评后，收集组员对苹果酒样特点、香气、口感等描述词，经过讨论后确定苹果酒感官属性：嗅闻香气为花香、果香、酒香；品评滋味为木质味、酸味、坚果味、黄油味、甜味。将上述感官描述词按照0～9的等级进行赋分，其中，“0～1”表示难以感知，“2～3”表示感知弱，“4～5”表示容易感知，“6～7”表示感知明显，“8～9”表示感知强烈。感官评定，待酒样温度保持20 ℃开始进行感官评价，先让品评员观察酒样再嗅闻香气最后品评，每次入口2～5 mL酒样结束后漱口并等待30 s后再次进行感官品评。重复品评3次，取平均值作为最终的香气强度值。

1.3.3 理化指标的测定

总酸（以苹果酸计）、总糖的测定：参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》；乙醇的测定：采用GC法[12]；可溶性固形物的测定：采用BX-1手持折光计。

1.3.4 挥发性风味化合物分析

采用HS-SPME-GC-MS法检测苹果酒中的挥发性风味化合物。

顶空固相微萃取：用移液枪吸取5 mL苹果酒样品至10 mL样品瓶（带有磁力搅拌子）中，加入NaCl 2.00 g，用移液枪吸取10 μL 4-甲基-1-戊醇（内标，质量浓度为1.07 mg/L），迅速压盖。置于磁力搅拌台（温度为60 ℃，转速为400 r/min，平衡10 min）后将已老化的萃取头插入样品瓶顶空部位（不接触液面），萃取20 min后进样，解吸2 min后完成进样取下萃取头。

GC条件：分析条件参考何引等[13]的方法，载气为高纯氦气（He）（纯度＞99.999%），流速为1.0 mL/min；进样口温度为250 ℃，采用程序升温，初始温度60 ℃保持2 min，再以3.5 ℃/min升温至250 ℃，保持5 min，不分流模式。MS条件：电子电离（electronic ionization，EI）源，离子源温度为230 ℃，电子能量为70 eV，四级杆温度为150 ℃，质谱接口温度为280 ℃，质量扫描范围为30～350 amu。

定性定量分析：采用美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）17谱库检索，选取匹配因子＞80%的化合物，采用保留时间定性，采用内标法定量，计算公式如下：

式中：pi为待测组分质量含量，mg/L；M1为待测组分峰面积；C为内标物的质量浓度，mg/L；M2为内标物峰面积。

1.3.5 香气活力值

挥发性风味化合物的香气活力值（OAV），即风味化合物在样品中的相对含量与该化合物的嗅觉阈值之比[14]。一般认为，OAV＞1表明，该物质对总体香气有主要贡献，是关键香气物质。通过《化合物香味阈值汇编》与文献检索查询上述挥发性香气物质在果酒类阈值并计算得每种物质的OAV，其计算公式如下：

式中：pi为待测组分质量含量，mg/L；T为该挥发化合物香气阈值，mg/L。

1.3.6 数据处理

WPS Office 2020进行数据整理和作表，利用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析，并运行LSD法和邓尼特T3进行多重比较。使用Origin pro 2022软件绘制不同产区感官评价雷达图，以及绘制风味物质组成主成分分析。

2 结果与分析

2.1 红富士苹果汁与苹果酒理化指标分析

将不同产区红富士苹果汁（调糖后）与苹果酒理化指标进行对比分析，结果见表1。由表1可知，苹果汁总糖含量为86.9～121.2 g/L，其中，静宁、烟台地区苹果总糖含量与其他地区差异显著（P＜0.05），其含量分别为121.2 g/L、118.3 g/L，灵宝总糖含量最低为86.9 g/L；可溶性固形物含量为9.9～13.1°Bx，其与苹果汁总糖含量呈一致性；总酸为2.99～4.11 g/L，灵宝、昭通苹果总酸含量较高，分别为4.11 g/L、4.01 g/L，洛川苹果总酸含量最低，为2.79 g/L（P＜0.05）。不同产区红富士苹果汁在总糖、总酸、可溶性固形物存在明显差异，但苹果汁糖含量应＞15%[6]，因此需调整糖含量才能满足酿造苹果酒要求，而不同产区苹果汁理化指标之间差异必然会对发酵苹果酒风味带来一定影响。

苹果酒可溶性固形物含量为3.02～3.72°Bx，总糖含量为28.9～34.3 g/L，说明苹果汁中的糖被酵母利用转换成酒精度为6.43%vol～7.20%vol苹果酒，总酸含量为3.43～5.57 g/L，昭通、灵宝苹果酒总酸含量较高，其含量分别为5.57 g/L、5.38 g/L，洛川苹果酒含量最低，为3.43 g/L，高于苹果中总酸含量，说明在发酵过程中会产生有机酸导致总酸含量升高。总体来讲，不同产区红富士苹果汁酿造制得苹果酒虽然符合生产苹果酒标准，但不同地区苹果酒的可溶性固形物、总糖、总酸、酒精度均有明显差异。

2.2 不同产区苹果酒挥发性风味成分分析

不同产区红富士苹果酒的挥发性风味物质测定结果见表2。由表2可知，8个产区苹果酒中共检出50种挥发性化合物，其中，22种酯类、15种醇类、10种酸类、3种其他类，其挥发性风味物质含量为55.79～129.28 mg/L。

不同酒样阿克苏地区苹果酒酯类化合物种类最多，为15种，不同酒样中共有酯类物质有癸酸乙酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、乙酸苯乙酯、乙酸乙酯、3-苯丙酸乙酯、丁酸乙酯7种，这些酯类与文献报道为富士苹果酒主要香气挥发物一致[16]。对比不同产区之间酒样酯类物质含量差异发现，静宁产区辛酸乙酯、月桂酸乙酯、丁酸乙酯含量最高（P＜0.05）；阿克苏产区、己酸乙酯、乙酸苯乙酯含量最高（P＜0.05）；昭通产区3-苯丙酸乙酯、琥珀酸二乙酯、甲酸香茅酯含量最高（P＜0.05）；铜川产区水杨酸甲酯、苯乙酸乙酯含量最高（P＜0.05）；灵宝产区肉豆蔻酸乙酯、乙酸异戊酯含量最高（P＜0.05）；延安产区甲酸乙酯、丙酮酸乙酯含量最高（P＜0.05）；洛川产区乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯含量最高（P＜0.05）；烟台地区甲酸异丙酯含量最高（P＜0.05）。酯类物质含量为18.56～41.69 mg/L，静宁地区的酯类物质含量最高，其原因可能是产区环境不同导致红富士品质具有风味差异，也有可能发酵过程中，以产酯为主的微生物繁衍代谢影响不同产区苹果酒中酯类化合物生成[17]。酯类化合物是红富士苹果酒香气重要构成部分之一并赋予丰富果香[18]。

昭通、灵宝、洛川地区苹果酒中醇类物质种类最多，为11种，其中不同产区苹果酒共有醇类物质是苯乙醇、正己醇，与文献报道苯乙醇是果酒主要醇类挥发物一致，且主要贡献花香[19]。醇类物质含量为16.55～65.33 mg/L，灵宝产区苹果酒醇类含量最高，其中苯乙醇、异戊醇、2-甲基丁醇、正丙醇含量最高，分别为31.87 mg/L、14.14 mg/L、6.28 mg/L、0.61 mg/L（P＜0.05）。

酸类物质是苹果酒特有口感形成重要来源之一[20]，共检出10种有机酸，其中不同产区苹果酒共有的酸类物质为正辛酸、正癸酸、月桂酸、正戊酸、正丁酸、肉豆蔻酸。昭通地区苹果酒中酸类物质含量最高，为41.14 mg/L。

其他类物质中大马士酮、2,4-二叔丁基苯酚、丁香酚的含量较低，不同产区苹果酒中其他类物质总含量为0.68～1.68 mg/L，相对于酯类、醇类、酸类物质含量较低，但在各产区中均被检出，说明该类物质可丰富苹果酒风味。

2.3 红富士苹果酒的感官特征品评

品评员对不同产区红富士苹果酒香气（花香、果香、酒香），味觉（酸味、坚果味、木质味、黄油味、甜味）感知强度进行打分，结果见图1。

由图1可知，红富士苹果酒酒香、果香、酸味最为明显，木质味和甜味较弱。静宁苹果酒果香较好但口感不甜，伴有木质味；阿克苏苹果酒酒香明显，果香次之，口感上坚果和黄油味较突出，且不酸涩；昭通苹果酒酒香明显，但果香感知弱，口感偏酸甜；铜川苹果酒果香较好，但香气整体不丰富，口感上层次分离较差；灵宝苹果酒果香明显整体香气丰富，但口感偏酸，伴有木质味；延安苹果酒果香明显酒香较好，口感上坚果烘焙味较明显；洛川苹果酒酒香明显，整体香气丰富且饱满，口感上坚果味明显；烟台苹果酒花香较好，但整体香气不丰富没有吸引力，口感平淡。采用同等酿酒工艺以及发酵参数酿制的红富士苹果酒，在香气和口感上具有差异性。其原因可能是各产区受到地理环境影响，导致红富士苹果糖酸等含量存在明显差异[15]，综上所述，阿克苏、延安、洛川红富士苹果酒综合感官品质较好。

2.4 不同产区苹果酒关键香气物质与感官特征的主成分分析

为进一步探讨香气化合物对香气特征的贡献，查阅各香气化合物在果酒中的阈值，计算OAV，结果见表3。由表3可知，不同产区红富士苹果酒共有20种关键香气物质（OAV＞1），其中酯类8种、醇类5种、酸类4种、其他类3种。其中大马士酮阈值最低，致使其OAV相对较高提供果香、玫瑰[26]，而酯类物质中辛酸乙酯、己酸乙酯、癸酸乙酯等阈值相比醇类物质较低，致使酯类化合物OAV贡献大于醇类，并提供花香、杏仁、酒香及多种果香，丰富酒体[21-23]。其他类物质中丁香酚和醇类物质中苯乙醇、（+）-β-香茅醇提供丁香及玫瑰香，进一步丰富了花香层次[23，25]，而醇类物质中正己醇和3-甲基-1-戊醇带来青草、辛辣、酒香等，增添了苹果酒香气类型[22]。酸类阈值较高致使OAV最低，但除正辛酸赋予奶酪外，其他酸类物质中正癸酸、正戊酸、壬酸却带来脂肪味、令人不愉气味、蜡香[25-26]。综上所述，不同产区红富士苹果酒OAV最高的物质为大马士酮、辛酸乙酯、癸酸乙酯等，并主要赋予苹果酒果香、玫瑰、酒香等香气特征。

为直观反映不同产区苹果酒香气成分差异，结合苹果酒感官特征与关键香气物质进行主成分分析，结果见图2。

由图2可知，8个不同产区苹果酒主成分总方差贡献率为62.4%。根据感官特征与关键香气物质的主成分分析可以区分不同产区苹果酒。铜川和洛川苹果酒象限交互，而两者在地理位置接近，风味特征相似；延安和烟台苹果酒风味特征相似；其余产区红富士苹果酒香气特征与挥发性风味化合物相符。结合表3可知，静宁产区苹果酒主要挥发性风味物质为辛酸乙酯、月桂酸乙酯、丁酸乙酯等，赋予产区更突出果香、花香、苹果香等[21-24]；阿克苏产区苹果酒主要挥发性风味物质为己酸乙酯、丁香酚、乙酸苯乙酯，为该产区带来杏仁、苹果、丁香等[23，25]；灵宝产区苹果酒主要挥发性风味物质为癸酸乙酯、乙酸异戊酯、3-甲基-1-戊醇，使酒体具有明显花香、香蕉、酒香等[21-23]；昭通产区苹果酒主要挥发性风味物质为（+）-β-香茅醇、十五烷酸，赋予酒体突出玫瑰花香[23]；感官特征花香主要由不同醇类来贡献；甜味除受总糖的影响外，还可能与挥发性风味物质中酯类化合物的协同作用有关；木质味可能是多种醇类、酯类、酸类与少数酮类物质共同作用的结果；多数酯类化合物不仅能贡献果香[26]，还可以助力口感中的黄油和坚果味；酸味与挥发性有机酸距离较远，挥发性有机酸对其贡献可能不足。

3 结论

本研究测定的中国8个产区红富士苹果酒的可溶性固形物、总糖、总酸、酒精度分别为3.02～3.72°Bx、8.9～34.3g/L、3.43～5.57g/L、6.43%vol～7.20%vol。采用HS-SPMEGC-MS检测出50种挥发性风味化合物，其含量为55.79～129.28 mg/L，共有挥发性风味物质包括癸酸乙酯、苯乙醇、正辛酸等18种；且OAV＞1的关键香气物质有20种，其中酯类8种、醇类5种、酸类4种、其他类3种；主成分分析结果表明，基于感官特征及关键香气物质可区分不同产区的苹果酒。

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Quality analysis of red Fuji apple wine from different producing areas

XING Yifan1,JIA Yiming1,ZHU Lixia1,2*
(1.College of Food Science and Engineering,Tarim University,Alar 843300,China;2.Key Laboratory of Deep Processing of Southern Xinjiang Characteristic Agricultural Products,Tarim University,Alar 843300,China)

Abstract：Red Fuji apple wine was made from the red apple from eight regions of China as raw materials,Yan'an,Tongchuan,Luochuan,Aksu,Zhaotong,Lingbao,Yantai,and Jingning in this study.The physicochemical indexes,volatile components and sensory characteristics of red Fuji apple were analyzed, and the aroma activity value (OAV) and sensory characteristics of main volatile flavor substances were analyzed by principal component analysis (PCA).The results showed that after red Fuji apple juice was brewed into apple wine, the soluble solids and total sugar content decreased,while the total acid content increased.The content range was 3.02-3.72 °Bx,28.9-34.3 g/L,and 3.43-5.57 g/L,respectively,and alcohol content was 6.43%vol-7.20%vol.A total of 50 volatile flavor substances were detected in red Fuji apple wine, esters and alcohols were the most abundant, and there were 22 esters(18.56-41.69 mg/L)and 15 alcohols(16.55-65.33 mg/L).A total of 18 common volatile flavor substances detected,including ethyl decanoate,phenylethyl alcohol,and octanoic acid, etc.There were 20 kinds of key aroma substances with OAV＞1, including 8 esters, 5 alcohols,4 acids and 3 others.The results of principal component analysis showed that red Fuji apple juice in different regions could be distinguished based on sensory characteristics and key aroma substances.

Key words：different producing areas;red Fuji apple;apple wine;volatile flavor substances;sensory characteristics

中图分类号：TS262.7

文章编号：0254-5071（2024）05-0098-07

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2024.05.015

引文格式：邢一凡，贾一鸣，朱丽霞.不同产区红富士苹果酒品质分析[J].中国酿造，2024，43（5）：98-104.

收稿日期：2023-09-14

修回日期：2023-12-29

基金项目：新疆兵团科技攻关项目（2018AB042）；国家自然科学基金项目（31960503）；塔里木大学校长基金项目（TDZX201901）

作者简介：邢一凡（1996-），男，硕士研究生，研究方向为食品加工与贮藏。

*通讯作者：朱丽霞（1975-），女，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。