于海燕，張妮，許春華

1(上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院香料與香精技術(shù)學(xué)院，上海，200235)2(華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院，上海，200237)

櫻桃酒發(fā)酵過(guò)程中的主要香氣成分及其變化*

于海燕1，張妮2，許春華1

1(上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院香料與香精技術(shù)學(xué)院，上海，200235)2(華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院，上海，200237)

采用固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(SPME-GC/MS)調(diào)查了甜櫻桃酒發(fā)酵過(guò)程中，醇醛酸酯等各類香氣成分的變化情況。假定各待測(cè)組分的相對(duì)校正因子均為1的情況下，采用2-辛醇作為內(nèi)標(biāo)對(duì)檢測(cè)出的櫻桃果汁與櫻桃酒香氣成分進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明:甜櫻桃果汁中檢測(cè)到49種化合物，其中醇類以苯甲醇(2.24 mg/L)、異戊醇(2.01 mg/L)和己醇(1.27 mg/L)含量最多，酯類以乙酸乙酯(0.99 mg/L)含量最多，醛類以苯甲醛(0.99 mg/L)含量最多;櫻桃發(fā)酵酒中共檢測(cè)出48種香氣物質(zhì)，其中15 d發(fā)酵結(jié)束后的櫻桃酒液中含量最大的為異戊醇(18.76 mg/L)，其次為苯甲醛(5.49 mg/L)、乙酸乙酯(3.62 mg/L)、苯甲醇(3.43 mg/L)、辛酸(2.97 mg/L)、苯乙醇(2.68 mg/L);大部分醇類是在發(fā)酵前5d產(chǎn)生的，之后其濃度基本維持在該濃度范圍左右;發(fā)酵剛開始時(shí)，醛類物質(zhì)的種類較多，隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，多數(shù)醛類化合物被迅速消耗，但苯甲醛的濃度迅速升高;酯類和酸類的濃度也隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行而增加。

櫻桃酒，香氣成分，固相微萃取，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用

目前市場(chǎng)上鮮食的櫻桃果實(shí)主要有甜櫻桃(Prunus avium L．)和中國(guó)櫻桃(P．psedoerasus L．)，前者俗稱大櫻桃，后者小櫻桃［1］。櫻桃含有豐富的維生素和礦物質(zhì)，其含鐵量為水果之首，比同等質(zhì)量的蘋果、梨、橘子等高出20倍以上［2－3］。但櫻桃采摘期短又不耐貯藏，亟需深加工開發(fā)利用。

櫻桃憑其高含糖量和高可食率成為果酒加工的良好原料［4］。其釀造過(guò)程中產(chǎn)生的香氣物質(zhì)構(gòu)成了櫻桃酒的骨架香味，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程基本決定了櫻桃酒的風(fēng)格。研究櫻桃果汁及發(fā)酵櫻桃酒中香氣成分對(duì)櫻桃酒產(chǎn)品質(zhì)量的提高具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

目前，國(guó)內(nèi)外只是對(duì)一些酸櫻桃加工品種和少數(shù)甜櫻桃品種的香氣成分做了研究，但對(duì)發(fā)酵櫻桃酒香氣成分的研究鮮有報(bào)道。如Girard等［5］研究認(rèn)為，己醛、2-己烯醛、2-己烯-1-醇、苯甲醛是甜櫻桃果實(shí)最重要的香氣成分;Petersen［6］和 Poll［7］采用溶劑萃取法對(duì)酸櫻桃的芳香成分進(jìn)行了初步研究;張序等［8］采用頂空固相微萃取技術(shù)提取“紅燈”甜櫻桃4個(gè)不同發(fā)育時(shí)期果實(shí)的香氣成分，以研究甜櫻桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中香氣成分的組成及變化;張艷［4］采用頂空固相微萃取技術(shù)提取中國(guó)櫻桃果實(shí)、果酒香氣成分，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行香氣成分分析，分別找出了構(gòu)成櫻桃酒果香、酒香及醇香的主要物質(zhì);王江勇等［9］采用頂空固相微萃取技術(shù)，提取2種砧木“紅寶石”大櫻桃品種成熟期果實(shí)的香氣成分，認(rèn)為(E)-2-己烯-1-醇、己醛、乙酸已酯、(E)-丁酸-2-己烯酯、3-異丁基-6-烯-1-辛醇是‘紅寶石’大櫻桃成熟果實(shí)的特征香氣成分。

本課題采用固相微萃取方法，對(duì)甜櫻桃果實(shí)、櫻桃酒發(fā)酵過(guò)程中的香氣成分進(jìn)行提取，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行分析研究，對(duì)櫻桃酒中的揮發(fā)性成分進(jìn)行了定性和定量分析，旨在揭示櫻桃酒香氣的主要組成成分及其在發(fā)酵過(guò)程中的變化，以確定櫻桃酒的主體呈香物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

甜櫻桃、釀酒酵母、白砂糖為市售;H2SO3、VB1、無(wú)水乙醇、NaCl(分析純)，購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;內(nèi)標(biāo)2-辛醇(色譜純，99.0%)，購(gòu)自Dr．Ehrenstorfer GmbH(Augsburg，Germany)。

1.2 儀器與設(shè)備

HZQ-F160全溫振蕩培養(yǎng)箱，太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠;手持式折光儀WYO－90%，成都市青羊聯(lián)合光學(xué)儀器系列成套部;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國(guó)Supelco公司;Agilent 6890/5973氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent公司;配有Gerstel MPS2多功能進(jìn)樣系統(tǒng)，德國(guó)Gerstel公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的制備

(1)櫻桃鮮果汁:挑選成熟良好、無(wú)腐敗的甜櫻桃清洗去核后壓榨取汁，過(guò)濾后于4℃保存。

(2)櫻桃發(fā)酵酒液:在櫻桃鮮果汁中添加H2SO3(使果汁中含SO260 mg/L)，添加白砂糖使含糖量達(dá)到23οBrix，并添加VB1(0.6 mg/L)，然后接種釀酒酵母(0.76 g/L)，密封，在20℃下發(fā)酵。

1.3.2 發(fā)酵過(guò)程跟蹤

對(duì)櫻桃酒的發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)，每隔5d進(jìn)行取樣分析，15d后基本發(fā)酵結(jié)束，進(jìn)行陳釀直至成品酒。

1.3.3 香氣成分的測(cè)定

取樣品5 mL置于20 mL密封頂空瓶中，加入1.50 g NaCl，10 μL 2-辛醇(400 mg/L 乙醇溶液)，插入SPME纖維頭于45℃、250 r/min攪拌速度下頂空萃取30 min，250℃下解吸3 min，不分流進(jìn)樣。

色譜條件:色譜柱為 HP-Innowax(60 m×0.25 mm ×0.25 μm)。程序升溫為:35℃ 保持 6 min，以2℃/min升溫至60℃，再以3.5℃/min升溫至220℃，保持2 min。載氣為He，體積流量為1 mL/min。

質(zhì)譜條件:EI離子源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230℃。采用全掃描模式，掃描質(zhì)量為20～450 amu。

質(zhì)譜結(jié)果經(jīng)Wiley7n．l和NIST05譜庫(kù)檢索，匹配度大于80(最大值為100)的鑒定結(jié)果予以報(bào)道。采用內(nèi)標(biāo)法定量計(jì)算出各香氣成分的相對(duì)含量。計(jì)算公式如下:

其中:wi為欲測(cè)組分(i)的量;ws為加入內(nèi)標(biāo)物(s)的量;Ai和As分別是欲測(cè)組分(i)和內(nèi)標(biāo)物(s)的峰面積;f'i為欲測(cè)組分(i)對(duì)內(nèi)標(biāo)物(s)的質(zhì)量相對(duì)校正因子，本試驗(yàn)中假定各待測(cè)組分(i)的相對(duì)校正因子均為1。

2 結(jié)果與分析

運(yùn)用1.3中的方法對(duì)櫻桃果汁和櫻桃發(fā)酵酒進(jìn)行香氣成分的提取與分析，共檢測(cè)出香氣成分57種，見表1。甜櫻桃果實(shí)香氣成分的總離子流圖見圖1;發(fā)酵結(jié)束櫻桃酒香氣成分的總離子流圖見圖2。對(duì)櫻桃果汁、櫻桃發(fā)酵酒中的主要香氣成分進(jìn)行分類比較，如圖3。

從圖3和表1可知，與櫻桃果汁相比，發(fā)酵櫻桃酒中的醇類物質(zhì)濃度大幅增加，醛類、酯類、酸類的濃度也有所增加，但醇醛的種類減少，酯酸的種類有所增加，表明發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生了生化反應(yīng)，形成了櫻桃酒的特有發(fā)酵香氣。

圖1 甜櫻桃果汁香氣成分的GC/MS總離子流圖

圖2 甜櫻桃酒香氣成分的GC/MS總離子流圖

圖3 櫻桃果汁、櫻桃發(fā)酵酒主要香氣成分分類比較

2.1 甜櫻桃鮮果汁香氣成分

由表1可知，櫻桃鮮果汁共檢測(cè)出49種香氣化合物，主要是醇類、酯類、醛類、羧酸類、烯類、雜環(huán)類等，其中醇的種類最多(18種)，含量約占香氣成分總量的54.57%，其次種類較多的為酯類(13種)和醛類(7種)，分別占香氣成分總含量的20.25%和13.60%。醇類以苯甲醇(2.24 mg/L)、異戊醇(2.01 mg/L)和己醇(1.27 mg/L)含量最多，酯類以乙酸乙酯(0.99 mg/L)含量最多，醛類以苯甲醛(0.99 mg/L)含量最多。

表1 櫻桃酒發(fā)酵過(guò)程中香氣成分的GC/MS分析結(jié)果

2.2 櫻桃發(fā)酵酒液香氣成分

從表1可見，櫻桃發(fā)酵酒中共檢測(cè)出48種芳香物質(zhì)，其中醇類17種、酯類16種、酸類6種、醛類3種、烯類1種和其他類物質(zhì)5種。15天發(fā)酵結(jié)束后的櫻桃酒液中的醇類化合物占總成分含量的61.67%，其中含量最大的為異戊醇(18.76 mg/L)，占總成分的38.39%，其次苯甲醇(3.43 mg/L)占總成分的7.03%，苯乙醇(2.68 mg/L)占總成分的5.49%;酯類物質(zhì)占總成分的15.41%，以乙酸乙酯(3.62 mg/L)為主，占總成分的7.42%。

2.2.1 發(fā)酵過(guò)程中醇類物質(zhì)的變化

從發(fā)酵過(guò)程的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，大部分醇類是在發(fā)酵前5d產(chǎn)生的，如丙醇濃度增加了30倍，庚醇、辛醇濃度增加了20多倍，2-丁醇、異戊醇、苯乙醇均增加了10倍左右，之后其濃度就基本維持在該濃度范圍左右。但己醇的濃度隨著發(fā)酵過(guò)程有所下降。甘油是在發(fā)酵5～10 d生成的，之后濃度緩慢上升。3-甲基-2-丁烯-1-醇、3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、糠醇僅存在于櫻桃果汁中，發(fā)酵啟動(dòng)后未檢測(cè)到，可能原因是在發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。

2.2.2 發(fā)酵過(guò)程中酯類物質(zhì)的變化

櫻桃酒中的酯類化合物非常豐富，可分為中低沸點(diǎn)的酯類和高級(jí)酯，由表1可見，發(fā)酵酒液中的酯類總濃度遠(yuǎn)高于櫻桃汁。其中，乙酸乙酯、(反，反)-2，4-己二烯酸乙酯、苯甲酸乙酯隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行含量不斷增加，丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、水楊酸甲酯的含量均變化不大，呈現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)。癸酸乙酯、乙酸苯甲酯和月桂酸乙酯主要在發(fā)酵前期產(chǎn)生，而丁酸異戊酯主要是在發(fā)酵后期生成，大部分酯類在發(fā)酵10d左右達(dá)到濃度最高峰，發(fā)酵結(jié)束時(shí)濃度有所下降。

2.2.3 發(fā)酵過(guò)程中醛類物質(zhì)的變化

多數(shù)醛類的變化趨勢(shì)則與醇類相反(見表1)，發(fā)酵剛開始時(shí)，醛類物質(zhì)的種類較多，濃度也較高，隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，多數(shù)醛類化合物被迅速消耗，濃度幾乎為零或低于儀器檢出限，如己醛、3-甲基-2-丁烯醛，反-2-己烯醛等。但醛類的總濃度隨著發(fā)酵的進(jìn)行是呈上升的趨勢(shì)，主要體現(xiàn)在苯甲醛的濃度增長(zhǎng)上，即從濃度0.99 mg/L上升到5.49 mg/L。

2.2.4 發(fā)酵過(guò)程中酸類物質(zhì)的變化

酸類的濃度也是隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行而增加的，在發(fā)酵10d左右達(dá)到濃度最高峰，發(fā)酵結(jié)束濃度有所下降，其變化過(guò)程見圖4。部分酸是酵母在代謝糖的過(guò)程中產(chǎn)生的，此外，發(fā)酵過(guò)程中存在的雜菌也會(huì)產(chǎn)生大量的酸［10］。

圖4 櫻桃酒發(fā)酵過(guò)程中各種酸類物質(zhì)濃度的變化

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)發(fā)酵過(guò)程中櫻桃酒的香氣成分變化進(jìn)行了跟蹤和檢測(cè)。在櫻桃酒發(fā)酵過(guò)程中，尤其是前5d，發(fā)酵過(guò)程比較劇烈，各種低沸點(diǎn)的醇類物質(zhì)產(chǎn)生得比較多，如丙醇、庚醇、辛醇、2-丁醇、異戊醇、苯乙醇等。酸類的濃度也是隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行而增加。醛類化合物如乙醛、己醛和一些烯醛如3-甲基-2-丁烯醛都是在發(fā)酵剛開始時(shí)濃度相對(duì)比較高，隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，多數(shù)醛類化合物被代謝，但苯甲醛的濃度迅速升高。櫻桃酒中酯類很豐富，在發(fā)酵過(guò)程中總濃度是增加的，乙酸乙酯、(反，反)-2，4-己二烯酸乙酯、苯甲酸乙酯等主要是在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的，而高級(jí)酯如丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、水楊酸甲酯增加的量則非常有限，呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)。固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜法檢測(cè)櫻桃酒香氣檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，但對(duì)于極其微量的組分以及半揮發(fā)、難揮發(fā)的組分的檢測(cè)還比較缺乏，需要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

［1］ 賈?；?，張小燕，陳學(xué)森，等．甜櫻桃和中國(guó)櫻桃果實(shí)性狀的比較［J］．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38(2):193－195.

［2］ 高海生，藺毅峰，李春華，等．干紅毛櫻桃酒釀造工藝研究［J］．中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2002，2(1):17－21.

［3］ 高海生，藺毅峰．軟飲料工藝學(xué)［M］．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000:23－128.

［4］ 張艷．中國(guó)櫻桃果實(shí)釀酒工藝及香氣成分變化研究［D］．雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

［5］ Girard B，Kopp T G．Physicochemical characteristics of selected sweet cherry cultivars［J］．Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46(2):471 －476.

［6］ Petersen M B，Poll L．The influence of storage on aroma，soluble solids，acid and colour of sour cherries(Prunus cerasus L．)cv．Stevnsb?r［J］．European Food Research and Technology，1999，209(3 －4):251 －256.

［7］ Poll L，Petersen M B，Nielsen G S．Influence of harvest year and harvest time on soluble solids，titrateable acid，anthocyanin content and aroma components in sour cherry(Prunus cerasus L．cv．“Stevnsb?r”)［J］．European Food Research and Technology，2003，216:212 －216.

［8］ 張序，姜遠(yuǎn)茂，福田，等．‘紅燈’甜櫻桃果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中香氣成分的組成及其變化［J］．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40(6):1 222－1 228.

［9］ 王江勇，高華君，魏樹偉，等．2種砧木‘紅寶石’大櫻桃果實(shí)芳香成分分析［J］．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37(10):120－124.

［10］ 毛青鐘．關(guān)于黃酒發(fā)酵過(guò)程中成分變化的探討［J］．中國(guó)釀造，2004，141(12):1 －5.

Aromatic Compounds and Variation of the Compounds During Fermentation of Cherry Wine

Yu Hai-yan1，Zhang Ni2，Xu Chun-hua1
1(School of Perfume and Aroma Technology，Shanghai Institute of Technology，Shanghai 200235，China)
2(School of Biotechnology，East China University of Science＆ Technology，Shanghai 200237，China)

The variation of main volatile aromatic compounds such as alcohols，aldehydes，acids and esters in the fermentation of cherry wine was investigated by solid phase micro-extraction coupled with gas chromatography/mass spectrometry(SPME-GC/MS)．To quantify the volatiles，the integrated areas based on the total ion chromatogram were normalized to the area of internal standard(2-octanol)，assuming the response factor was 1．The results had showed that 49 compounds were detected in cherry juice，of which benzyl alcohol(2．24 mg/L)，1-butanol，3-methyl-(2．01 mg/L)and 1-hexanol(1．27 mg/L)were the most alcohols，ethyl acetate(0．99 mg/L)most in esters，benzaldehyde(0．99 mg/L)most in aldehydes．During the fermentation of cherry wine，48 compounds were detected with the maximum content of 1-butanol，3-methyl-(18．76 mg/L)，followed by benzaldehyde(5．49 mg/L)，ethyl acetate(3．62 mg/L)，benzyl alcohol(3．43 mg/L)，octanoic acid(2．97 mg/L)and phenylethyl alcohol(2．68 mg/L)．Most alcohols were produced during the first 5 days of the fermentation，and the concentration did not change after the fifth day．There were various kinds of aldehydes at the beginning of fermentation and the majority of aldehydes were quickly consumed as for the fermentation progressed，but there was a rapid increase in the concentration of benzaldehyde．The concentration of acids and esters also increased in the fermentation．

cherry wine，aromatic compounds，SPME，GC/MS

博士，副教授。

*高等學(xué)校全國(guó)優(yōu)秀博士論文作者專項(xiàng)資金(No．201059);上海市自然科學(xué)基金(10ZR1429600)

2011－02－22，改回日期:2011－08－19