混菌发酵对西拉葡萄酒香气品质的影响.pdf
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1、食品研究与开发23 年 10 月第 44 卷第 20 期基础研究基金项目:怀来县科技支撑计划项目(2021C-05、2021C-07)作者简介:邢家爱(1999),女(汉),硕士研究生,研究方向:食品加工。*通信作者:王颉(1959),男(汉),教授,博士,研究方向:果蔬加工;刘亚琼(1972),女(汉),教授,博士,研究方向:果蔬加工。DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.20.011混菌发酵对西拉葡萄酒香气品质的影响邢家爱1,于庆泉2,李福东2,锁然1,党超1,王颉1*,刘亚琼1*(1.河北农业大学食品科技学院,河北保定071000;2.中粮长城桑干酒庄(怀
2、来)有限公司,河北张家口075400)摘要:为探究非酿酒酵母与酿酒酵母混合发酵对西拉葡萄酒香气品质的影响,以酿酒酵母单菌发酵为对照,分别将商业戴尔有孢圆酵母、本土美极梅奇酵母和本土葡萄汁有孢汉逊酵母与酿酒酵母顺序接种发酵,以及本土美极梅奇酵母和本土葡萄汁有孢汉逊酵母共同与酿酒酵母顺序接种发酵。采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术测定酒样的挥发性香气成分,并对葡萄酒进行基本理化指标检测和感官评价。结果表明:与单菌发酵相比,混合发酵处理酒样的乙醇含量降低了 2.5%4.0%,同时甘油含量增加了 12.3%15.3%,色度提升了 3.6%20.3%。此外,混合发酵处理酒样的挥发性香气物质总量增
3、加了 2.7%19.5%,其中本土美极梅奇酵母与酿酒酵母混合发酵的酒样(FM)香气物质含量最丰富,乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、正己醇和异丁醇等化合物的含量显著增加。感官评价结果表明,FM处理的葡萄酒花香和果香味更为浓郁,香气更复杂并且具有良好的口感,整体评分最高。关键词:西拉葡萄酒;非酿酒酵母;混合发酵;香气;感官评价Effect of Mixed Fermentation on Aroma Quality of Syrah WineXING Jiaai1,YU Qingquan2,LI Fudong2,SUO Ran1,DANG Chao1,WANG Jie1*,LIU Yaqiong1*(1.
4、College of Food Science and Technology,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,Hebei,China;2.COFCO Greatwall Chateau Sungod(Huailai)Co.,Ltd.,Zhangjiakou 075400,Hebei,China)Abstract:To explore the effect of mixed fermentation of non-Saccharomyces cerevisiae and Saccharomycescerevisiae on the
5、aroma quality of Syrah wine,with the single yeast fermentation of Saccharomyces cerevisiae asthe control,the commercial Torulaspora delbrueckii,the indigenous Metschnikowia pulcherrima,and the indigenous Hanseniaspora uvarum were respectively inoculated with Saccharomyces cerevisiae in sequence,andt
6、he indigenous Metschnikowia pulcherrima and Hanseniaspora uvarum were respectively inoculated with Saccharomyces cerevisiae.The volatile aroma components of wine samples were determined by headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry,and the basic physical and chemi
7、cal indexesand sensory evaluation of the wine were evaluated.The results showed that compared with that by single yeastfermentation,the ethanol content of wine samples processed by mixed fermentation decreased by 2.5%-4.0%,while the glycerin content increased by 12.3%-15.3%,and the chroma increased
8、by 3.6%-20.3%.In addition,the total amount of volatile aroma substances in wine samples processed by mixed fermentation increased by2.7%-19.5%,of which the contents of aroma substances in the wine sample processed by mixed fermentation ofthe indigenous Metschnikowia pulcherrima and Saccharomyces cer
9、evisiae(FM)were the most abundant,and thecontents of isoamyl acetate,phenylethyl acetate,n-hexanol,and isobutanol significantly increased.The sensoryevaluation results showed that the wine samples processed by FM had strong floral and fruit aromas,complexaromas,and good taste,and the overall score w
10、as the highest.Key words:Syrah wine;non-Saccharomyces cerevisiae;mixed fermentation;aroma;sensory evaluation引文格式:邢家爱,于庆泉,李福东,等.混菌发酵对西拉葡萄酒香气品质的影响J.食品研究与开发,2023,44(20):76-82.XING Jiaai,YU Qingquan,LI Fudong,et al.Effect of Mixed Fermentation on Aroma Quality of Syrah WineJ.Food Research andDevelopment
11、,2023,44(20):76-82.76食品研究与开发23 年 10 月第 44 卷第 20 期基础研究西拉(Syrah)葡萄原产于法国罗讷河谷,是世界第四大红色酿酒品种,我国第五大红色酿酒品种。近几年西拉葡萄在我国的种植面积稳步增加,据统计,2016 年我国西拉葡萄种植面积约 1 000 hm2,占世界该品种栽培面积的 0.6%。西拉所酿葡萄酒因具有浓郁的浆果香、烤肉味以及黑胡椒香气特征而深受消费者喜爱1。但国内关于西拉葡萄酒的风味研究相对较少,主要涉及栽培技术对果实品质的影响以及陈酿条件对西拉葡萄酒品质的影响1-3,酵母菌种对其风味品质的影响尚不明确。葡萄酒的酒精发酵是涉及多种微生物复杂
12、生化反应的过程,作为主导微生物的酵母菌的种类以及菌种间的相互作用均会影响代谢物的种类和含量4-5。目前,葡萄酒生产企业广泛使用商业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)进行酒精发酵以便最大程度地保证发酵的顺利完成,并获得稳定的产品质量,但这在一定程度上削弱了葡萄酒的产区独特性6-7。研究发现,本土微生物菌群更适应当地的气候、土壤和微生态条件,应用本土酵母菌进行发酵有利于增强葡萄酒风味多样性和产区典型性8-9。葡萄生长环境中存在着多种非酿酒酵母(non-Saccharomyces cerevisiae),其分泌的糖苷酶可促进葡萄汁中的糖苷前体物质水解生成挥发性香气化合物,但
13、难以单独完成酒精发酵,通常与酿酒酵母进行混合发酵以改善葡萄酒的风味品质10-12。研究表明,戴尔有孢圆酵母参与发酵能提高苯乙醇、辛酸乙酯和癸酸乙酯等的含量,增强马瑟兰葡萄酒的花果香味13。美极梅奇酵母与 S.cerevisiae 混合发酵提高了澳大利亚西拉葡萄酒中乙酸苯乙酯、庚酸乙酯和芳樟醇等的含量,赋予葡萄酒愉悦的风味14。Mestre等15报道称,顺序接种有孢汉逊酵母和 S.cerevisiae 的马尔贝克葡萄酒中乙酸异戊酯、己酸乙酯和-丁内酯的含量高于酿酒酵母单菌发酵的葡萄酒,对葡萄酒的感官特性有积极影响。然而,非酿酒酵母与酿酒酵母混合发酵对国产西拉葡萄酒风味品质的影响研究鲜有报道。本研
14、究以怀来产区西拉葡萄为原料,选用本土美极梅奇酵母和本土葡萄汁有孢汉逊酵母及商业戴尔有孢圆酵母,分别与酿酒酵母 F15 按照不同接种方案进行发酵试验,探究混合发酵对葡萄酒理化指标、挥发性香气成分以及感官品质的影响,旨在为非酿酒酵母对西拉葡萄酒风味品质的改善研究提供参考。1材料与方法1.1材料与试剂西拉葡萄:2021 年 10 月采自河北怀来桑干酒庄葡萄园,还原糖含量 242.6 g/L,可滴定酸含量(以酒石酸计)5.67 g/L。酿酒酵母(S.cerevisiae)F15:法国 LAFFORT 公司;商业戴尔有孢圆酵母(Torulaspora delbrueckii):安 琪 酵 母 股 份 有
15、 限 公 司;本 土 美 极 梅 奇 酵 母(Metschnikowia pulcherrima)、本土葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum):均由河北农业大学果蔬加工贮藏实验室前期在怀来产区筛得,保藏于河北农业大学食品科技学院。YPD 培养基:葡萄糖 20 g/L、蛋白胨 20 g/L、酵母浸粉 10 g/L、琼脂 20 g/L(固体培养基时加入),高压灭菌 20 min。葡萄汁培养基:葡萄汁高压灭菌 20 min。果胶酶(食品级,8 600 PGNU/g):法国 LAFFORT公司;偏重亚硫酸钾、氯化钠(食品级):国药集团化学试剂有限公司;3-辛醇标准品:美国 Si
16、gma-Aldrich 公司;柠檬酸(分析纯):天津市北辰方正试剂厂;磷酸氢二钠(分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司。1.2仪器与设备7890B-5977A 气相色谱质谱联用仪、HP-INNOWAX 色谱柱(60 m250 m,0.25 m):美国 Agilent公司;57328-U 固相微萃取仪:美国 Supelco 公司;Wine Scan FT 120 葡萄酒成分分析仪:丹麦 FOSS 公司;SPX 生化培养箱:宁波东南仪器有限公司;HZQ-F全温振荡培养箱:哈尔滨市东联电子技术开发有限公司;TU-1810 紫外分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司。1.3试验方法1.3.1酵母培
17、养商业酿酒酵母菌株的活化:称取 S.cerevisiae F15活性干粉(100 mg/L),将其溶于 10 倍体积的 37 的无菌水中活化 20 min。称取 T.delbrueckii 活性干粉(200 mg/L),将其溶于 10 倍体积的 25 的无菌水中活化 20 min。本土非酿酒酵母菌株的活化:从 YPD 固体培养基上挑取 M.pulcherrima 和 H.uvarum 的单菌落分别接入 YPD 液体培养基中,28 摇床培养 24 h,以 2%的接种量接种到葡萄汁培养基中,28 培养 48 h 后以 2%的接种量进行酒精发酵。1.3.2发酵试验西拉葡萄除梗破碎后加入 20 mg/
18、L 果胶酶,50 mg/L偏重亚硫酸钾,分装于 5 L 玻璃发酵罐中,每罐约 3.5 L西拉葡萄醪,低温浸渍 48 h,按照表 1 的接种方案接入酵母种子液,1525 发酵,每个处理 3 组平行。每天监测发酵液比重,当比重降至 0.996 时测定发酵液中残糖含量,当残糖含量小于 4 g/L 时,分离皮渣,从每个发酵罐中取 200 mL 酒样,于-20 保存待测。77食品研究与开发23 年 10 月第 44 卷第 20 期基础研究注:F15 表示酿酒酵母 F15 单独发酵;FN 表示酿酒酵母 F15 与 T.delbrueckii 混合发酵;FM 表示酿酒酵母 F15 与 M.pulcherri
19、ma 混合发酵;FH 表示酿酒酵母 F15 与 H.uvarum 混合发酵;FMH 表示酿酒酵母 F15 与 M.pulcherrima 和 H.uvarum 混合发酵。1.4试验指标测定方法1.4.1基本理化指标酒精度、还原糖含量、总酸含量、pH 值和甘油含量等基本理化指标利用葡萄酒成分分析仪测定,透射扫描波数 5 012926 cm-1。色度及色调:参考李运奎等16的方法测定。酒样经0.45 m 滤膜过滤,配制与酒样相同 pH 值的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液将酒样稀释 10 倍,将待测样品放入1 cm 比色皿中,分别测定其在波长 420、520、620 nm下的吸光值 A420、A520、A
20、620,色度为三者之和,色调为A420与 A520的比值。1.4.2挥发性香气化合物采用气相色谱质谱联用仪测定酒样中挥发性香气物质,参照夏亚男等17的方法并稍作改动。吸取 8 mL待测酒样于 20 mL 样品瓶中,同时加入 10 L 的 3-辛醇(300 mg/L)和 2 g NaCl,立即盖紧瓶盖密封。40 水浴平衡 15 min 后,将萃取头插入样品瓶顶空部分吸附40 min,于气相色谱仪进样口解吸 6 min。色谱条件:升温程序为 50 保持 2 min,以 3/min的速率升温至 80,再以 5/min 速率升温至 230,持续 6 min。进样口温度为 240,不分流进样,载气为高纯
21、氦气,流速为 1 mL/min。质谱条件:电子轰击电离源;电子能量 70 eV;离子源温度 230;四极杆温度 150;质谱扫描范围m/z 35550。定性与定量分析:利用质谱扫描图谱与 NIST14.L谱库进行比对定性,对匹配度为 80%以上的组分进行分析。各成分的含量采用内标法进行半定量,选用 3-辛醇作为内标物质。1.4.3感官评价品评小组由 7 名经验丰富的品酒师和 5 名经过专业培训的品评人员组成,采用盲品的方式。在光线充足、通风良好、无异味的房间内进行 3 轮。分别从外观(澄清度、色泽)、香气(花香、果香、酒精味)、口感(酸度、甜度、收敛性)和整体评分 4 个方面对酒样进行评价,按
22、照 10 分制强度等级进行打分,评分范围从 0(弱)到 10(强),感官评价结果为所有评估小组成员得分的平均值。1.5数据统计分析试验结果用平均值标准差表示,使用 SPSS26 软件进行方差分析和邓肯多重比较,显著性水平 P0.05;使用 Origin 2021 软件进行绘图和主成分分析。2结果与分析2.1酒精发酵过程中比重的变化不同处理酒样的比重变化如图 1 所示。由图 1 可知,各处理酒样的比重随发酵时间的延长呈持续下降趋势,不同处理酒样的比重下降速率存在差异。发酵前 3 d,各处理酒样比重下降均较缓慢,变化不明显。随后比重快速下降,从发酵第 10 天开始各处理酒样比重下降速率趋缓,发酵
23、12 d 时 F15 处理酒精发酵结束,15 d 时其余处理均完成酒精发酵,且所有处理最终达到相似比重。混合发酵延长了酒精发酵时间,这与 Hranilovic 等14的研究结果一致。2.2不同处理对西拉葡萄酒基本理化指标的影响酒精发酵结束时酒样的基本理化指标如表 2 所示。由表 2 可知,5 个处理的还原糖含量均小于 4 g/L,混合发酵处理的酒精度(12.54%vol12.74%vol)均显著低于 F15 处理(13.06%vol)(P0.05),这与宋茹茹等18的研究结果一致。非酿酒酵母通过氧化消耗葡萄糖生成除乙醇外的其他代谢产物,从而降低酒样的乙醇含量19。此外,混合发酵的葡萄酒中甘油含
24、量提高了12.3%15.3%,甘油可以增加葡萄酒的黏度,赋予葡萄酒圆润的口感和丰满的酒体。相关研究显示,非酿酒酵母具有较强的产甘油能力,如 H.uvarum 与 S.cerevisiae混合发酵的甘油含量高于酿酒酵母单独发酵20。混合样品名称0 d3 dF15(对照)S.cerevisiaeFNT.delbrueckiiS.cerevisiaeFMM.pulcherrimaS.cerevisiaeFHH.uvarumS.cerevisiaeFMHM.pulcherrima+H.uvarumS.cerevisiae表 1发酵试验接种方案Table 1Inoculation programme o
25、f fermentation test/.).)FKE!F图 1酒精发酵过程比重的变化Fig.1Change of specific gravity during alcohol fermentation78食品研究与开发23 年 10 月第 44 卷第 20 期基础研究表 3不同试验处理葡萄酒的香气成分及其含量Table 3Aroma components and their contents in wine samples with different test treatments香气物质香气成分含量/(g/L)香气描述F15FNFMFHFMH阈值Y1乙酸己酯47.674.26c55.7
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