紅棗白蘭地發酵過程中揮發性香氣成分的變化

宋春華，孫曉富，王 婭，劉亞瓊，王 頡

（河北農業大學食品科技學院，河北保定071001）

紅棗白蘭地是一種以紅棗為原料釀造的傳統蒸餾酒。此酒在民間已經有幾千年的釀造歷史，酒精度可達50%vol～60%vol，無需任何勾兌。紅棗白蘭地風味獨特、棗香濃郁、酒香怡人[1]。在發酵過程中，酒醅中的微生物種群非常豐富，使得各種物質形態不斷地產生和消失，通過復雜的物質能量代謝變化，生成了多種香氣物質[2]，進而形成了紅棗白蘭地獨特的風格特征。由于紅棗白蘭地現階段仍采用傳統制曲和發酵工藝，常常出現不同季節、不同批次生產的產品質量不穩定，香氣成分組分差距較大，產品質量參差不齊，極大地限制了企業的規?；a，制約了企業的發展速度。

香氣成分是構成和影響果酒品質及典型性的主要因素之一[3]，是判定果酒品質的重要指標。果酒中的香氣可分為品種香、發酵香和陳釀香，分別來源于果實、發酵和陳釀[4]。郎邵偉[5]研究了瀘型酒釀造過程中風味物質變化；Bianca Zierer等[6]研究了巴特勒梨白蘭地在發酵過程中香氣成分的變化。夏亞男等[7-8]研究了紅棗白蘭地蒸餾過程中風味物質的變化和陳釀期間香氣成分的變化規律；付笑霞[9]研究了柞木處理對紅棗白蘭地陳釀效果的影響；嚴超等[10]報道了紅棗白蘭地在發酵過程中有機酸和氨基酸的變化規律。但對于發酵過程中香氣成分變化規律的研究鮮有報道。

本研究對紅棗白蘭地不同發酵時期的酒醅進行跟蹤取樣，采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用技術進行分析檢測，研究紅棗白蘭地發酵過程中各種揮發性香氣成分隨發酵時間的變化規律，旨在為紅棗白蘭地的品質提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

紅棗、稻殼，保定市阜平縣；發酵劑，阜平縣董三棗酒廠自制酒曲。

NaCl（分析純）；內標物：3-辛醇（99%，Sigma-Aldrich公司）。

1.2 試驗儀器

固相微萃取纖維，50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭；固相微萃取裝置，Supelco公司；7890B-5977A氣相色譜-質譜聯用儀，Agilent公司；HP-INNOWax毛細管色譜柱（60 m×250 μm，0.25 μm），Agilent公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 酒醅取樣

紅棗白蘭地發酵窖池尺寸為1.8 m×1.2 m×1.8 m（長×寬×高），本實驗將酒醅按深度分為上下兩層，發酵時間14 d，分別在0 d、2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d和14 d對其進行取樣分析。

1.3.2 萃取方法

取酒醅3.0 g置于15 mL鉗口瓶中，加入1.0 g NaCl、25 μL 30 μg/mL 內標溶液，60 ℃水浴加熱15 min，然后插入固相微萃取纖維頭，60℃吸附40 min后，立即將萃取纖維頭在GC進樣口解析6 min用于GC-MS分析，每個樣品重復測定3次。

1.3.3 GC-MS分析

升溫程序：50℃保持2 min，然后以3℃/min升至80℃，再以5℃/min升至230℃，保持6 min。采用不分流進樣，進樣口溫度為240℃，載氣為He，流量為1 mL/min。Agilent 5977MSD，EI+電離源，電子能量為70 eV，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃。溶劑延遲時間3 min，質譜質量掃描范圍45～550 u。利用質譜掃描圖譜與NIST14.L譜庫進行對照定性，內標（3-辛醇，99%，Sigma）法定量。

2 結果與分析

2.1 紅棗白蘭地發酵過程酒醅揮發性風味物質變化分析

揮發性風味物質是構成酒風味的主要呈香物質，包括酯類、酸類、醇類、醛酮類、酚類等[11]，其構成比例對酒體風味特征有較大影響。紅棗白蘭地酒醅在發酵過程中，共檢出揮發性香氣組分75種，其中酯類41種，酸類7種，醇類10種，醛酮類13種以及其他化合物4種。揮發性香氣組分的種類和含量在發酵過程中的變化比較明顯，采用1.3.3方法對各類物質進行定性定量分析，分析結果如表1、表2所示。隨發酵的進行，上、下層發酵酒醅中的揮發性香氣成分含量及化合物種類呈先上升后穩定的趨勢。

2.2 紅棗白蘭地發酵過程中酸類物質變化分析

酸類物質是酒體中的協調成分，可起到緩沖作用，增長后味，增加酒的醇和感[5]。表1、表2結果表明，酒醅發酵過程中共檢測到7種酸類物質，其中乙酸、月桂酸、棕櫚酸含量最高。如圖1所示，在發酵時間為0～4 d時，由于生成酯類物質對酸的損耗，使酸類物質含量由初始的7.11 μg/g迅速下降到2.42 μg/g和2.56 μg/g。上層酒醅在 4～8 d時，下層酒醅在6～10 d時有較大波動，之后緩慢上升。發酵結束時，酒醅上層、下層的酸含量分別為4.34 μg/g和4.01 μg/g。由表1可知，乙酸在上層酒醅發酵的0～8 d，下層酒醅發酵的0～6 d，隨發酵的進行其含量整體呈快速增長趨勢，其后有所下降，并保持基本不變；月桂酸與棕櫚酸變化趨勢基本一致，0～2 d快速下降，之后趨于穩定；辛酸與癸酸與乙酸呈相反趨勢，上層酒醅在0～10 d，下層酒醅在0～8 d迅速下降，之后上升，并保持穩定。

續表1 紅棗白蘭地發酵酒醅中揮發性香氣成分檢測分析結果

表2 紅棗白蘭地發酵過程中各類物質化合物種類數

2.3 紅棗白蘭地發酵過程中醇類物質變化分析

醇類物質是酒體中醇甜和助香的主要物質，也是形成香氣物質的前驅體，一定含量的醇類物質使酒體入口甜，落口綿，酒體更加豐滿醇厚[12]。如圖2所示，上、下兩層酒醅在發酵過程中醇類物質呈上升趨勢。從發酵開始的0.57 μg/g增長至發酵結束時的 11.06 μg/g 和 13.17 μg/g，增加了 20 倍以上。表1結果顯示：酒醅發酵過程中共檢測到9種醇類物質，其中異戊醇、苯乙醇、丙三醇含量最高。所測定的多數醇類物質變化規律基本一致，整體都表現在發酵0～4 d時快速增長。

圖1 不同發酵時間酸含量

圖2 不同發酵時間醇含量

2.4 紅棗白蘭地發酵過程中醛酮類物質變化分析

實驗結果顯示共檢測出13種醛酮類物質，其中醛類4種，酮類7種，醛、酮類物質相對于醇、酯等含量較低。如圖3所示，上、下兩層發酵酒醅中酮類物質呈現先降低后增加的趨勢，大馬士酮具有香甜果香氣味，而且閾值較低[13]，在發酵結束后的上層和下層發酵酒醅中，大馬士酮含量分別為0.051 μg/g和0.094 μg/g。上、下兩層發酵酒醅中醛類物質亦呈現先降低后升高的趨勢，苯甲醛具有堅果香，苯乙醛具有花香[14]。

2.5 紅棗白蘭地發酵過程中酯類物質變化分析

圖3 不同發酵時間醛酮含量

酯類是白酒的主要呈香、呈味物質，且白酒的整體品質大部分是由酒中的風味物質決定的[15]。因此，酯類在白酒釀造及調配工藝中至關重要，也是反映其風味特征和判定白酒合格與否的關鍵指標之一[16]。酯類物質是在紅棗白蘭地酒醅中檢測到種類和含量最多的風味物質，具有水果香氣，使酒體清甜香醇[17]，是紅棗白蘭地風味形成的主要組成部分。表1結果顯示，酒醅發酵過程中共檢測到41種酯類物質，其中辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、十四酸乙酯、棕櫚酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、9-十四烷酸乙酯是酒醅中含量最多的7種化合物。如圖4所示，紅棗白蘭地上下兩層酒醅隨發酵時間的延長，酯類物質含量逐漸上升。在發酵初期（0～2 d），由于溫度低及酒醅中微生物含量少，酯類物質含量無明顯變化；在發酵2～4 d，由于溫度的上升，微生物活動的作用，使酯類物質含量急速增加；之后由于微生物區系的此消彼長，使酯類物質含量波動增長。在0～4 d，上層發酵酒醅的酯類物質含量較下層發酵酒醅增長迅速，在4～14 d時卻反之。發酵結束時，上下層發酵酒醅酯類物質含量為42.489 μg/g和55.192 μg/g。

在紅棗白蘭地中，己酸乙酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、大馬士酮等是重要香氣成分[18]。分析圖表可知，己酸與其對應的己酸乙酯在整個發酵過程中的變化趨勢大體一致，上層發酵酒醅中己酸及己酸乙酯在發酵前期增長較快，中后期緩慢；下層發酵酒醅中則發酵前期增長緩慢，中期迅速，后期趨于平緩。沈怡方認為[19]，己酸乙酯是己酸與乙醇經酯化而形成，具有酯化能力的微生物有酵母菌和霉菌。辛酸、月桂酸、棕櫚酸等與其對應的辛酸乙酯、月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯等在整個發酵過程中的變化趨勢則相反，辛酸、月桂酸、棕櫚酸等在上下層發酵過程中是先下降后上升，其對應的乙酯類物質則是先上升后下降，可能是由于在發酵后期，碳源減少，微生物功能降低，酯類物質生成減少，或酯類物質參與生成其他風味物質。

圖4 不同發酵時間酯類物質含量

3 結論

采用SPME-GC-MS，研究了酒醅發酵過程中的揮發性香氣成分的變化趨勢。共檢測到75種揮發性香氣物質，其中酸類7種，醇類10種，酯類40種，醛酮類13種，其他4種。紅棗白蘭地酒醅中多數揮發性香氣成分的含量在發酵過程中隨發酵時間的延長呈上升趨勢，發酵前期增長較快，發酵中后期增長緩慢，發酵結束后，上、下層發酵酒醅酸類物質含量為4.34 μg/g、4.01 μg/g，醇類物質含量為11.06 μg/g、13.17 μg/g，酯類物質含量為42.489 μg/g、55.192 μg/g，下層酒醅的香氣物質含量高于上層酒醅。