（发酵工程专业论文）苹果酒挥发性香气物质的研究.pdf

中文摘要 中文摘要 优良的苹果酒有一定程度的芳香( 甜o m a t i c ) 和a p p l ea r o m a ( a p p l e y ) ，定程度的苦味和涩 味，其中的芳香和a p p l ea r o m a 在实际的品尝过程中常常被合并为果香( f m i 劬，是苹果酒香 气感官质量的主要质量指标。本课题以鲜苹果汁和浓缩果汁为原料，研究苹果酒的发酵原料 和橡木陈酿的过程对苹果酒挥发性香气物质的影响，研究的主要内容如下： ( 1 ) 研究了我国引种的九个苹果品种和国内产量最大的富士苹果的酿造特性，包括甜格力 ( d d “c p ) ，苦开麦( ，m e 抬 ) ，甜麦( d o “c em d e r ) ，美娜( 如r f p 川g n d 哟，小黄( p e f f f 向“ p ) ，澳 青( g ，鲫砂册i 珐) ，瑞林( 胁如，f h p ) ，瑞丹( m 出f n e ) ，酸王v 阳s ) ，引种成功的品种：甜麦、 甜格力、澳青、苦开麦、瑞林、瑞丹；未引种成功品种：美那、小黄、酸王。苦开麦、甜格 力、澳青和甜麦属于香气浓郁的品种，适合酿造苹果酒或用于调整苹果汁。为改善红富士苹 果酒的风味特性，与美娜混合进行混合品种发酵酿造苹果酒，与单品种酿造的苹果酒相比香 气更为浓馥幽郁、协调悦人，入口略酸，其滋味更为醇厚、有骨架，香气物质含量和种类都 高于单品种酿造的苹果酒，因而在整体上混合果汁发酵酒比单品种果汁发酵酒优越。 ( 2 ) 采用固相微萃取和气质连用( s p m e g c 巾d s ) 技术，对苹果浓缩汁及十个苹果品种鲜榨 汁酿造的苹果酒的香气进行了定性定量分析，并应用多元统计方法分析研究发酵原料对苹果 酒挥发性香气物质的影响。多元统计分析发现：9 3 的变量可以用函数图像表示，用以区别 浓缩汁和新鲜果汁酿造的苹果酒；乙酸乙酯和乙酸异戊酯分别是浓缩汁和新鲜果汁发酵的苹 果酒的重要判定变量；酿酒专用品种发酵的苹果酒香气成分中乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、乙 酸丁酯的含量较高，而鲜食和制汁品种发酵的苹果酒香气成分中正己醇、正丁醇、己酸的含 量较高。 ( 3 ) 探索了固相微萃取对作为测定苹果酒中椽木类风味物质前处理的方法，优化了实验条 件，并建立较准确的液液萃取分析橡木类风味物质的方法：样品1 0 0m l ，加入1 5g n a c l ，和 2 0m l 二氯甲烷于2 5 0m l 园底烧瓶中，超生波震荡3 0m i n ，2 0 ，以2 一辛醇为内标。两相 分离后，再分别用1 5m l 和1 5m l 按上述方法萃取，将最终的有机层合并到一起，离心4 0 0 0 m n 如，1 0 m i n ，在n 2 下吹至1 m l ，1 止进气质联用仪。 f 4 ) 不同橡木品种对苹果酒风味的影响，法国橡木和美国橡木各有特色，都优于中国橡 木的香气物质。特别要说明的是，橡木内酯的含量差别是这些区别的最重要的因素；不同焙 烤程度对苹果酒风味的影响，中烤的法国橡木赋予苹果酒更多的顺一橡木内酯、反一橡木内酯、 舁丁子香酚，而重烤的法国橡木则赋予苹果酒更多的糠醛和香草醛；不同橡木添加量对苹果 酒风味的影响，随着椽木用量的增加反一橡木内酯和异丁子香酚的含量成线性增加：陈酿时间 对苹果酒风味的影响，随着陈酿时间延长不同橡木品种的风味物质发生不同的变化。 1 江南大学硕士学位论文 关键词：鲜榨汁，浓缩汁，香气物质，苹果酒，酿酒专用品种，橡木片，陈酿，多元分析 英文摘要 a b s t r a c t a p p l ew i m eo fh i 曲q u a l 毋s h o l l l db ec b a r a c t e r i z e db y s p i c y ，g r e a t e ra r o m 撕c ，印p l e yn o t e ， b m e r ，锄da 嘶n g e n tt od i 丘b r e n te x t e n t 砌o n gw h i c hc h a r a c t e r i z a 廿o no f s p i c y ，铲e a t e ra r o m a t i c ， a p p l e yn o t e w a so f t e ne x p r e s s e d 船蛳t y i nt 1 1 i sp 印e r ，t h e 舶s ha p p l ej 1 1 i c c sa i l da p p l ej u i c e c o n c 删ew e r er e s e a r c h e dt h e 瑚u e n c eo f a p p l ec d t i v a ra n do a l ( c h i p so nv 0 1 撕l e so f 印p l ew i n e t 五em a i nc o n t e n _ t so f m i sd i s s e n a 矗o na r ea sf o i l o w s ： ( 1 ) t h ee n o l o g i c a lc h 舭r i z a t i o no fn i n ea p p l ec u l t i v a r so ff r a n c ea n d 删fi nc h i n aw a s s t t l d i c j ds y s t e m a d c a l l y ，i n c l u d i n gz ) o “c 已k 叠，矾e r r f e 珥上) 0 “c em o e ， 衙把m e n 瞄p e f 打血”n e g ，日托，矿期q f 啦妇( 如z 加b 以d a l n 邑a n d v ，d n 凹0 ft h e s e ，s o m er e s e a r c h e sh a v er e 口o r c e d ，w e r e m u m p h 狃廿yp l a n t e d 血c h i 】阻e x p e c t 朋打把m e 阳瞄p p 晰j 口“n e ，a 工l d4 v 加f k 量a c c o r d 证gt o 也e c i d e ra p p l ec l a s s i f i c a d o ng u i d e l i n eo f b r i 诅i n ，d 口卿，k b m p 怡疗，a 1 1 dz “c bm d 甜b e l o n gt o 血e 洲石v a r 州也削i - b o d ya r o m a ，e s p e c i a l l yd o u c e 1 ed a 诅o fq 1 】a d t a t i o no fv o l a t i l e si n d i c a t e dt 1 1 a t 也ea r o m a so fc i d e r sf e 锄e m e d 丘d mam i x 七u r eo f t 、o 印p l ej 试c e s ( 删fa n d 肘打把聊e n 口叻w e r e s u p 嘶o rt ot h a to fc i d e r sf b i m e n t e d 鼢ns 也9 1 ev 鲥为7a p p l ej l l i c e s n er e s u l t so fs e n s o r y e v a l 删o na l s os h o w e dt l l a tc i d e r sf e l m e n t e db ym i x t i l r ew e r em o r e 允1 i - b o d ya n dd e l i g h t f l l lm a n c i d e r sf h m e n t e db ys i n 9 1 e ( 2 ) v 0 】a 在1 ea r o m ac o m p o u n d so fc i d e r s 丘d md i 髓r e n tr a wm a t e r i a 至si n c l u d i n g 印p l ej u i c e c o n c e n 仃a t ea n d 舶s h 印p l ej 1 1 i c e sw e r es t u d i e d1 1 s i n gs p m e g c m sa n dm l l l t i v a r i a t ea n a l y s i st o i n v e s t i g a t e 也ee 丘b c to fr a wm a t e r i a l so nv o l a t i l e si nc i d e r s s i g f ! i i f i c a n tp 血c i p a lc o m p o n e n t s a l l o w e dt h es 舡1 l c t u r eo ft 1 1 ed a t a b a s et 0b ev i s u a l i z e da sa 劬c t i o no f 出er a wm a 矧a l ，t l l a tw a s c i d e r sm a d e 台o m 丘e s ha p p i ej 1 】i c e sv e r s l l sc i d e r jm a d e 丘o ma p p l ej l l i c e sc o n c e n t r a t e f e a s m l ea n d r o b u s td i s c d m 证a 1 1 t 兀l l e sa l l o w e d 也ea u t h o r st oc l a s s i 母矗e s ha n dc o n c e n 打a t ec i d e r sa n do b t a i n c l a s s i f i c a t i o n1 l i t so f 9 3 ，皿em o s td i s m 嘶d a 血gv 翻a b l e sf o rt y p i 母i 1 1 9c i d e r sa c c o r d i l l gt o t h e i rm wm a t e r i a l sw e r e3 一m e t h y l 1 b u t y la c e 乜t ea i l de 曲y la c e t a t e t h em a i nv 0 1 a t i l ea r o m a c o m p o u n d so f c i d e r so nm eb a s i so f c i d e rv a i i e t i e sw e r e3 一m e t h y l 一1 一a c e t a t e ，2 一p h e n y l 砒1 y 1a c e t a t e ， b u 毋1a c e 诅t e ；o n e so fc i d e r so n 也eb a s i so f d e s s e na n dj u i c ev 撕e t i e sa r e1 _ h e x a i l o l ，1 - b u t a n o l ，a i l d h e x a n o j ca c i d ( 3 ) t h sr e s e a r c ha n a l y z e d 也eo 如d e r i v e dv o l a t i l ea r o m ac o m p o u n d su s i n gh s s p m ec o u p l e d 谢t hg a sc h f o m a t o g r a p h y m a s ss p e c t r o m e 奶，o p t i m i z e db yo r 出o g o 玎a 1e x p e r i m e n t a ld e s i g n s of o r t h ed e t e r m i n a t i o no ft h eo a b d e r i v e da r o m ac o m p o u n d su s e dt h i sm e t l l o d ：1 0 0m lo fc i d e ri na2 0 0m l s p h e r i c a ln a s kw i t h2 0m l o fd i c h l o r o m e t h a n ew e r ee x 订a c t e db ym e a n so fu l t r a s o u n do v e r2 0m i n 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 j 确的说明并表示谢意。 签名： 日期：年岁月矿日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名兰缒导师签名：乒 日期： 年r 月譬日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 苹果酒( c i d e r ) 是以苹果为主要原料，经破碎，压榨，低温发酵，陈酿调配而成的果酒。 目前，苹果酒的生产和消费在欧洲、美洲和澳洲等传统的葡萄酒生产国家己经非常普及。 苹果酒是目前除葡萄酒以外全球贸易量最大的果酒，占国际酒精饮料消费量6 5 ，其中英国 这个苹果酒生产大国就占有了5 4 的苹果酒市场【”。在法国，苹果酒的年产量约为3 0 万吨，仅 诺曼第地区年产万吨以上的苹果酒厂就有六个，“c i d e r ”在英国年产量1 9 9 6 年高达5 2 8 万吨， 2 4 的消费者饮用苹果酒【2 j 。美国1 9 9 7 年干型苹果酒( h a r dc i d e r ) 的消费有1 6 7 万吨，到2 0 0 0 年底的苹果酒消费可以达到4 9 5 万吨。在西德、西班牙、瑞士等国消费量均显示有持续增长 的趋势。 在我国，自新中国成立以后，随着我国的酿酒技术有了长足的进步，果酒生产也有了很 大的发展，苹果酒以其较低的酒精度，诱人的色泽，柔和的清香、清爽的风味和丰富的营养， 己逐渐被人们了解和认识，而且也相应了我国关于酒类的“以低度酒代替高度酒，以酿造酒 代替蒸馏酒，以果露酒代替粮食酒”的国家政策，这为苹果酒产业提供了一个很好的发展环 境。但是苹果酒从专用原料、酵母、苹果酸乳酸发酵菌和酿造工艺及设备都缺乏系统的研究， 苹果酒的质量与国际上相比有很大差别。 国家科技部“十五”重大项目农产品加工专项中“苹果酒加工的关键技术和设备的研究”， 它标志着我国苹果酒的开发迈上了一个新的台阶。近年来，葡萄酒热的兴起，也带动了果酒 业的发展，产生了一批档次较高的果酒产品。这类高档果酒的开发一方面是市场需求的结果， 另一方面也反映了我国酿酒技术的提高，它标志着我国果酒业的发展又进入了一个新的繁荣 时期。 本课题为农产品深加工“十五”攻关课题( 编号：n o 2 0 0 l b a 5 0 1 a o f ) 的后期滚动课题。 1 - 2 立题意义 苹果酒的香气成分是构成苹果酒质量的重要因素，决定着苹果酒的风味和典型性【3 1 。苹 果酒的香气很复杂，有几十甚至上百种物质参与苹果酒香气的构成，这些物质不仅气味各异， 而且它们之间还通过累加、协同、分离以及抑制等相互作用，从而使苹果酒香气千变万化、 多种多样，因此，苹果酒研究工作的热点之一在于研究和认识苹果酒香气物质的变化和形成 机理、香气物质的调控手段与调控策略，以丰富苹果酒的酿造科学与理论，使人们能够控制 苹果酒的风味，提高苹果酒的果香质量。 江南大学硕士学位论文 1 2 1 苹果酒香气成分的研究方法 良好的风味是构成食品质量的重要因素之一。风味物质本身虽然主要是非营养性的，但 由于对食欲有推动作用，因而也就间接地对营养有良好的影响。苹果酒的香气成分和其他食 品样，是指在食品中能产生各种挥发性的香味物质，香气研究目的之一就是鉴定食品香气 中起作用的化合物【4 】。但是香气物质有以下特点：( 1 ) 种类繁多，相互影响；( 2 ) 含量极微，效 果显著；( 3 ) 稳定性差，易被破坏；( 4 ) 香气与香气物质的分子结构缺乏普遍规律性，如典型的 苹果香由3 0 0 多种挥发性物质产生【”，所以香气物质的有独特的分析法：闻嗅法( 0 r g a n o l e p t i c e v a l u t i o n ，o e ) 【6 “j 、风味强度法( o d o u ru i l i t s ，o u ) 、定性定量分析和多元统计分析结合法 ( m u l t i v a r i a t ea i l a l y s i s ) “。”j 。由于闻嗅法和风味强度法以感官阈值为基础，人们还不能测定所 有挥发性成分的感官阈值，所以该方法的推广受到限制。本文重点介绍定性定量分析和主成 分分析结合法在苹果酒或葡萄酒中的应用以及研究进展。 多元统计分析是利用统计学的原理，将多个指标转化为少数几个互相无关的综合指标( 主 成分1 的一种多元统计分析方法。该方法与感官评定无直接关系，能避免传统的嗅闻法和风味 强度法的不稳定性；该方法可以通过计算机统计软件进行，可以使判断过程简单化，因此是 一种很有潜力的评定方法。它的一般工作程序如图l - 1 。 图1 一l 多元统计分析酒样的一般程序 f i g 1 一lp m c e s so fm u l t i v a r i a t ea 曲l y s i so nw i n e s 在酒类的香气研究方面，许多研究者“1 应用多元统计方法为分析工具，诸如聚类分析 c a ( c l l l s t e ra i l a l y s i s ) 、主成分分析p c a ( 研n c i p a lc o m p o n e n ta i l a l y s i s ) 、逐步判别分析( s t e p d i s c r i i n j n a n t a n a l y s i s ) 、线性判别分析l d a ( 1 i n e a r d i s 面m i n a n ta 1 1 a l y s i s ) 等。b r i g i d a 等用判别 分析对浸泡不同橡木品种的西班牙红葡萄酒进行分类；m i y a s h j t a 等【l 用多元统方法，就白兰 地的地理位置来分类；还有h a i l i l ek s i v e r t s e n 等【1 8 】对不同地区的法国红酒进行分类；r o d r i g u e z 等【1 9 】曾用根据陈酿时间的不同来区别不同的苹果白兰地。但是，国内外就苹果酒风味的研究 报道较少，仅在苹果蒸馏酒中有提到，m a n g a s 等【2 0 】发现，由浓缩果汁酿造的苹果白兰地和鲜 果汁酿造的相比香气成分上具有较大的差别，由鲜果汁酿造的苹果白兰地含有较多的正丁醇、 正己醇，较少的糠醛。 1 2 2 苹果酒风昧的影响因素 苹果酒的香气主要来源分为两部分，一部分来源于原料苹果中固有的挥发性香气物质， 一部分来自苹果酒发酵过程中由于酵母的代谢活动产生的鲥。所以在苹果酒香气形成研究方 面，国外科研工作者主要研究了酿造原料、酵母和发酵条件对苹果酒香气形成的影响，当然 第一章绪论 风味后修饰也非常重要，如苹果酸乳酸发酵和橡木处理等。本研究室已经在国内现有的苹果 品种、酵母、发酵条件以及苹果酸乳酸发酵方面做了大量的工作，本文仅就国外引种的酿酒 专用品种和浓缩汁等发酵原料和橡木风味后修饰方面进行研究。 1 2 2 1 酿酒专用苹果品种 苹果是生产苹果酒最主要的原料，也是确定苹果酒香气的重要因素之一。按照用途可将 苹果分为四大类1 2 l 】：鲜食型，如c o x ；用于制作甜点的烹饪型，如b r a m l e v ：用于酿 酒的酒用型；观赏型，如j o l l nd o w 【l i e 。 在法国，上好的苹果酒均由单宁含量高的苦甜型和苦酸型苹果酿造出来。这些品种的苹 果不仅因为单宁含量高的苦甜型和苦酸型苹果酿造出来。这些品种的苹果不仅因为酸和单宁 含量高赋予成品丰满的酒体和诱人的风味，而且因其纤维性组织使榨汁操作容易。除此之外， 它们还拥有令人难以捉摸的适合酿酒的特性( v i n 乜g e q u a l i t y ) ，从化学成分角度还很难说清它是 什么，也许是拥有某些风味物质前体，或者存在某些微量元素，使酵母菌和细菌发酵向某一 特定路径发展。 英国从1 7 世纪己开始培育酿酒专用苹果，这类研究迄今仍在进行。用于酿造苹果酒的苹 果，通常是一些非常传统的品种，它们糖含量与鲜食品种接近，酸和单宁含量均高于鲜食品 种，难以适口，但却香味浓郁，特别适合制作苹果酒。 世界酒用苹果研究和发展权威机构的英国德文郡布里斯托尔市朗阿什顿( l o n ga s h t o n ) 研究站根据苹果酸和单宁含量将酒用苹果分为甜、苦甜、苦酸和尖酸四种类型，分类如表1 一l 。 直到今天，该分类标准仍然很有效。法国的标准与英国的标准( 表3 1 ) 相似口2 1 。 表1 1 酿酒专用苹果的分类 t a b 1 1c l a s s i 行c a t i o no f c i d e ra p p l e s 英国是世界上最大的苹果酒生产国，其酒用苹果品种的培育受到了苹果酒生产商的极大 关注。到2 0 0 0 年底，英国的酒用苹果的种植面积已经达到了1 2 ，0 0 0 英亩。英国环境、食品和 农业事物部( d e f r a ) 统计【2 3 】到2 0 0 4 年酒用苹果的产量大大增加，与之相对的进口果汁的量大 大减少；而且英国4 5 的苹果用来酿造苹果酒，其中绝大多数是酒用苹果品种。 由于良好的酿造用苹果最基本的要求是应该具有较高的含糖量、适当的酸和单宁以及较 好的苹果质地，其次具备较好的风味特征。本研究选用的从法国引种的九个品种的简介如下 【2 4 】： 甜麦( d d “c p d 们是法国第一酿酒品种，该品种单果重4 0 7 0 克，出汁率6 3 ，含糖量高、 酸度低、果汁香气浓、色深。所酿的酒柔和清香。 江南大学硕士学位论文 苦开麦( ，m 8 耙胛) 是法国苦涩酿酒品种。该品种单果平均重4 7 克，红色，出汁率6 7 4 ， 含糖量高、酸度低、果汁甜涩，略有香味。适于酿造甜涩、醇厚型酒或用于勾兑。 美娜蚴r 把m e h 口哟是法国苦涩酿酒品种。该品种单果重5 0 9 0 克，红色、出汁率6 4 1 ， 单宁含量5 0 8 9 l ，具有明显的苦涩味，适于酿造优质涩口型苹果酒。 小黄( 心f f f 豇m p ) 是法国酸苹果品种。单果重4 7 1 克，黄色，出汁率2 9 5 ，单宁含量1 2 0 9 l ， 果浆酸，芳香浓郁，适于制汁，果汁协调，也适于和甜品种勾兑酿制苹果酒。 澳青即澳洲青苹( g m h 驯s m f 扔) ，是欧美人喜爱的绿色鲜食品种，因其酸度高也可用于制 汁或酿酒。单果重1 7 0 9 左右，果皮光滑，油绿色，肉质较粗，脆硬，酸度大。此外还有瑞林 如砌e ) 、瑞丹助砌加e ) 、酸王w d j ) 、澳洲青苹是较为适于制汁的品种。 1 2 2 2 浓缩果汁和鲜榨汁的研究 采用鲜果酿酒，由于能够控制原料的品质，可以生产优质苹果酒，所得产品口味醇厚， 果香味浓，但新鲜苹果的储存期较短，价格较高，加工工艺较复杂。 我国苹果产量位居世界首位，为我国果汁加工提供了丰富的水果资源，由于浓缩果汁易 于储藏，价格低廉，加工工艺简单，投资少，国际上许多生产商也主要选用其作为酿造苹果 酒的原料，而用浓缩果汁酿造苹果酒对苹果酒品质有何影响，尚没有深入研究，仅在苹果蒸 馏酒中有提到，m a n g a s 等【2 0 】发现，由浓缩果汁酿造的苹果白兰地和鲜果汁酿造的相比香气成 分上具有较大的差别，由鲜果汁酿造的苹果白兰地含有较多的正丁醇、正己醇，较少的糠醛。 那么，浓缩果汁和鲜榨汁酿造的苹果酒的挥发性香气区别在哪里? 通过鲜榨汁和浓缩汁 适当的调配调整，混合发酵，结合两者的优点，可能是酿造高品质、低成本、风味优良苹果 酒的途径之一。 1 2 2 3 橡木风味后修饰 多年来，利用橡木桶陈酿葡萄酒改善新酒的感官特性以期获得较高的品质已经是一个必 不可少的环节。在现代葡萄酒酿造工业里，橡木桶不只是储存葡萄酒的简单容器，而且是一 种酿造葡萄酒的技术手段。它能明显地提高葡萄酒的质量，如：有利于酒体的自然澄清、提 高颜色的稳定性、降低涩味、增加葡萄酒口感和香气的复杂性等1 2 ”。 一 橡木作用的基本原理是由于橡木自然的、多孔的木质结构使微量的氧气接触酒体，促进 酒中多酚物质的氧化，例如花青素【2 6 ，删。葡萄酒香气复杂性的增加是由于橡木中的挥发性成 分因浸提作用而进入葡萄酒中。经过陈酿的酒中这些物质的含量归因于其在橡木中的含量。 天然的橡木中这些物质的量较少，经过风干( 天然或人工) 和烘烤之后，纤维素、半纤维素、 木质素这些天然橡木中最重要的聚合物在高温的作用下分解，产生了带有焙烤香气的物质1 2 ”， 例如：糠醛类衍生物( 糠醛，5 甲基糠醛和糠醇) ，酚醛类物质( 类似糖味) ，例如：香草醛， 和一系列挥发性酚类( 具有烟薰味、中药味和烧焦的味道) ，例如：愈疮木酚、4 - 乙基苯酚、 4 乙烯基苯酚、4 乙烯基愈疮木酚和丁子香酚。橡木内酯存在于天然的橡木中，并且经过风 干和烘烤后含量增加。 在众多的橡木风味物质中能深刻影响葡萄酒香气的几种重要的橡木挥发性成分有：顺- 橡木内酯，反一橡木内酯，香草醛，丁子香酚，愈疮木酚，4 一甲基愈疮木酚，异丁子香酚等， 其结构式和香气特点见图1 3 。针对葡萄酒传统的老熟工艺现象，近来苹果酒工业已经朝着对 4 第一章绪论 其有更深刻认识的方向发展。使用橡木桶替代品使我们在用其发挥以上作用方面拥有了一个 精细的技术工艺操作步骤。国外一些苹果酒酿造厂( 如西班牙) 用椽木桶储存苹果酒以达到丰 富其本身相对淡雅香气的目的。橡木本身具有香草以及丁香的气息，经过烘烤之后，更添加 了可可、坚果以及淡奶油的味道。橡木所含椽木多酚物质通过酒的浸泡而渗入到酒中，既能 使酒变得更加成熟，同时又赋予酒更和谐、复杂的橡木香气和柔和、圆润、结构感强的感官 特征，使酒的感官质量得到进一步的提升。 。吱。影飞： 顺橡木内酯反一橡木内酯香草醛 c 括一o a kl a c t o n e 抒j 口琊一o a kl a c t o n e v a n 订l i i l q ； 丁子香酚e u g e n o l 异丁子香酚i s o e u g e n o l o h 占唑每峨 愈刨木酚4 甲基愈创木酚糠醛 g u a i a c 0 1 4 - m e 出y l g u a i a c o l f u m r a l 5 甲基糠醛 5 - m e t h y l f u r f u r a l 图l 一3 橡木的主要挥发性物质结构 f i g 1 3s t r u c t u r eo f o a k - d e r 押e dv o i a t n ec o m p o u n d s 在酿造高档的苹果酒或葡萄酒工艺中，橡木桶的陈酿是必不可少的一个重要环节。由于 按照生产工艺要求，制桶橡木需要8 0 年甚至1 0 0 年以上的树龄，因为只有这种老橡树，对葡萄 酒和白兰地有益的单宁和芳香物质含量才足够丰富。同时，盛装葡萄酒的木桶，不渗不漏是 最起码的工艺要求，要做到这一点，制桶时对板材的挑选非常严格，导致板材的利用率占不 到圆木的2 0 ，造成极大的资源浪费。更可惜的是，盛葡萄酒的木桶至多使用5 6 年就需更 新【2 7 】。这是由于橡木的木质非常紧密，葡萄酒只能从接触橡木板的表面吸取单宁和芳香成份， 而深层的有益成份则无法吸取，在椽木板与酒接触的表面有益成份逐渐贫乏后，木桶就失去 应有的作用而需要更新。为了克服木桶贮藏葡萄酒成本过高的缺陷，多年来，人们一直在寻 找替代木桶贮藏的方法。 椽木片是用做橡木桶的边、角废料，加工成木片，木片经过物理的、化学的、生物的方 法处理，然后经过烘烤而成，从而达到降低成本的目的。但是为了保证使用效果，制作橡木 片的橡树，同样也要求8 0 年或1 0 0 年的树龄。选择橡木片，比使用橡木桶的成本要低得多。在 葡萄酒、白兰地的酿造过程中，真正起作用的只是与酒桶接触的内表面。橡木片就相当于把 江南大学硕士学位论文 木桶的内表面刮下来，浸泡在酒中，它具有橡木桶一样的成份，但与橡木桶相比，具有更大 的可塑性和灵活性。椽木片在制作过程中，经过现代科学技术处理，香气变得更纯，口味变 得更纯净，这些优点是橡木桶无法比拟的。 目前还没有对苹果酒橡木处理后风味变化方面的研究。 1 3 研究思路 本课题从影响苹果酒风味的原料和橡木处理两个方面，通过g c m s 、多元统计相结合的 方式进行研究。课题分为三部分： ( 1 ) 、本实验室前期对代表我国主要苹果品种系列的几种苹果的酿造特性进行了研究，本 课题是以国内产量最大的富士为对照，研究从法国引种的9 个专用品种的酿造特性，并筛选了 适于酿造苹果酒的品种； f 2 ) 、苹果浓缩汁由于其价格低廉，酿造工艺简单，被许多生产厂家选用，但其酿造酒的 品质较差，研究发酵原料对苹果酒风味的影响，确定了鲜果汁和浓缩果汁发酵酒风味方面的 区别； ( 3 ) 、目前在国内尚无经橡木陈酿苹果酒的先例，本课题首先建立了9 种橡木类挥发性香 气物质含量的测定方法；并研究了不同的橡木品种( 中国、法国、美国三国橡木) 、添加量、 陈酿时间对苹果酒的风味的影响，确定了橡木处理的工艺条件。 6 第二章酿酒专用品种的酿造特性的研究 2 1 前言 第二章酿酒专用品种的酿造特性的研究 苹果是生产苹果酒最主要的原料，也是产生苹果酒香气的主要因素之一。在法国，上好 的苹果酒均由单宁含量高的苦甜型和苦酸型苹果酿造出来。这些品种的苹果，不仅因为酸和 单宁含量高赋予成品丰满的酒体和诱人的风味，而且因其纤维性组织使榨汁操作容易。因此 苹果品种的不同，苹果汁中各种酯类、醇类和其它物质的含量及其相对比例有较大差异，从 而对成品苹果酒的香气产生影响。因此，选用适宜酿酒的苹果品种和原料，是酿造优质苹果 酒的前提。 目前，中国的苹果生产主要集中在渤海湾、西北黄土高原、黄河故道和西南冷凉高低地 带等地区郾j ，苹果品种较多1 2 9 】，如红富士、金冠、乔纳金、元帅、嘎啦和国光等，但还是以 鲜食品种为主，属低酸或低单宁品种，不利于酿酒。由于我国还没有专门种植用来生产苹果 酒的苹果品种，为此，近几年国外酿酒专用的苹果品种已在国内引种。但是针对于我国的地 理环境、气候特征，所引种品种的苹果酿酒特性和风味特征是否改变，是否适应我国苹果酒 的生产，苹果酒的生产能否“消化”我国目前引进种植的苹果品种，发酵原料对苹果酒品质 的影响程度如何，苹果品种与苹果酒风味的关系怎样? 这些问题的研究都有待开展。由于很 难用单一品种就能得到糖、酸和单宁相平衡的理想原料，因此使用多品种混合以达到适宜的 平衡对于苹果酒生产是很有益的。但在实际生产中，有目的地使用多品种混合酿造苹果酒还 很少见。 针对以上问题，本研究在前期对国内主要苹果品种研究的基础上，对引种的国外苹果酒 酿造专用苹果品种，包括甜麦、甜格力、瑞林、小黄、瑞丹、美那、澳青、苦开麦、酸王等 多个品种进行了筛选，对其品种特性、香气成分含量，进行研究，与国内产量最大的富士相 对比，并进行了个别品种的混合发酵，研究其对酿造苹果酒的香气影响以及品种的选择。 2 2 方法和材料 富士( 聊f ) 为市售山东品种。甜格力( d o “c p ) ，苦开麦( 娩r m e r r 把力，甜麦( d o “c em d p d 美娜a r 把 2 p n d ，回，小黄( p e f f f 弘“n e ) ，澳青( g r 硎砂蜊f 哟，瑞林( 妇沈砌0 ，瑞丹m 如f e ) 酸王口v r d f f 8 j ) 等各苹果品种均产自山东烟台，由烟台张裕葡萄酿酒股份有限公司提供。 菌种：酿酒酵母勋c c a 口，o 唧，c e sc e m v f s f 口ec c t c cm 2 0 1 0 2 2 ( 本实验室收集筛选) 江南大学硕士学位论文 2 2 2 主要试剂 2 一辛醇( 2 一o c t a n 0 1 ) ：s i g m a 公司；乙酸2 - 苯乙酯( 2 一p h e n e 也y la c e t a t e ) ：f l l l l ( a 公司。 葡萄糖，可溶性淀粉，氢氧化钠，酒石酸钾钠，偏重亚硫酸钾，硫酸铜等均为国产 分析纯试剂。琥珀酸二乙酯，乳酸乙酯，庚酸乙酯，己酸乙酯，异戊酸乙酯，酸乙酯， 正己醇，异戊醇，正丁醇，异丁醇，正丙醇，癸酸，辛酸，己酸，乙酸均为色谱纯，上 海化学试剂一厂。 2 2 3 主要仪器 糖度计w y r - j u u 2 1 0 2p c 型紫外可见分光光度计 恒温培养箱p y x d h s 4 0 x 5 0 灭菌锅 气相色谱仪：h i t a c l ( ik 一5 3 气质连用仪t r a c e m s 2 2 4 样品准备 成都光学制造厂 龙尼柯( 上海) 仪器有限公司 上海市跃进医疗器械厂 无锡市第二医疗器械厂 f r e n c hp r e s s u r e c e l lp r e s s 美国f i n i l i g a n 质谱公司 以上苹果品种各3k g ，榨汁澄清之后接种事先培养好的种子液，接种量为5 ( v v ) ，菌种 为c c 舢叼，c 鲴c e 形v 西埘pc c t c cm 2 0 10 2 2 ；锥形瓶均加上发酵栓，以浓硫酸封口，在15 下进行。其中每天取样测定发酵液的外观糖和总酸。约1 5 d ，外观糖降至5 。b r i x 以下，酒液 基本澄清，主发酵结束。取清酒液到7 5 0 m l 酒瓶中，以去除酒脚，酒瓶装液量尽量满，取样 测定挥发性成分。 2 2 5 实验分析 常规实验数据的测定：均为酿酒行业常规测定方法，包括外观糖度的测定，还原糖度的 测定，总酸的测定，二氧化硫的测定，酒精度的测定等p 。 挥发性物质测定【3 1 】：固相微萃取法( s p m e ) 接气质( t m c em s 美国f i l l n i g a i l 质谱公司) 连用 仪。分析方法：7 5 岫c a r p d m s 纤维头固相微萃取。 1 0 m l 苹果酒一1 5 m l 萃取瓶( 磁力微搅拌子) 一o 1 m l 内标( 2 一辛醇，浓度为1 9 9 m g l ) 一插入微 萃取纤维头一4 5 磁力搅拌吸附4 0 m i i l g c 解吸5 m i i l g c m s 分析。本章的数据为半定量 数据，即与2 辛醇的峰面积的相对含量。 色谱( g c ) 条件：色谱柱：d b w a ) 【柱( 3 0m o 2 5m m o 2 5p m ，j & ws c i e n t 街c ) ；程序升温： 4 5 ，保持1m i n ，以5 m i n 的升温速度，至1 9 0 ，2 5 l i n ；检测器温度：2 5 0 ：进样 口温度：2 5 0 质谱( m s ) 条件：e i 电离源：电子能量：7 0e v ；灯丝电流：o _ 2 5m a ；电子倍增器电压： 1 5 0 0 v ；扫描范围：3 3 4 5 0a r n u ；离子源温度：2 0 0 。 第二章酿酒专用品种的酿造特性的研究 2 2 6 苹果酒香气感官特性的定量评价 参照葡萄酒的感官特性定量评价表3 2 1 ，设计苹果酒香气感官特性的定量评价表( 见表2 1 ) 聘请本实验室资深品酒人员进行品尝。 表2 一l 感官评定标准 1 抽2 1s t a n d a r do f s e n s o r ye v a l u a t i 仰o f a p p l ew i n e 2 3 结果与分析 大多数苹果酒酿造专家倾向于用酿酒专用苹果品种酿造苹果酒。近年来我国从国外引种 了部分酿酒专用品种，但在我国的地理环境、气候特征等条件下，所引种苹果品种的酿酒特 性和风味特征是否会发生变化，哪些苹果品种适合我国苹果酒的酿造等，仍是需要研究的问 题。 2 3 1 各品种苹果汁的基本成份及香气成分分析 苹果汁作为苹果酒发酵的主要原料，直接影响到苹果酒的质量。苹果汁成分与苹果酒成 分的关系是选择苹果品种的重要依据。 2 3 1 1 各品种苹果汁的基本成份分析 由于我国主要的苹果品种以鲜食品种为主，属低酸或低单宁品种，不适合酿酒，针对从 国外引种的两大系列九大酿酒及制汁专用品种，对其苹果汁的基本理化指标进行分析，结果 9 江南大学硕士学位论文 见表2 2 。 在法国，上好的苹果酒均由单宁含量高的苦甜型和苦酸型的酿酒苹果酿造出来，其适合 酿酒的特性与风味物质的代谢可能有很大关系。在对风味物质进行研究之前，我们先从最基 本的理化指标入手，对这些引种品种进行分析。 表2 2 苹果汁的基本成分 t h b 2 2b a s i cc o n s t i t u t eo f j u i c e sf r o mar a n g eo fa p p l ec u n i v a r s 注：总糖以葡萄糖计g 几：外观糖以计：总酸以苹果酸计g ，l ；外观糖以b f 讦_ i 曩语再面矿f 再匠蜀焉i 画c 西二e j 夏磊 为2 0 0 4 2 0 0 5 试验数据的平均值， 表2 3 原料品种的性状描述 t a b 2 3c h a r a c t e r i z a t i o o f b e r r yo f a p p l ec u i t i v a r s 根据表2 2 ，我们可以按照国外报道1 2 4 】将其细分为五大类，属于甜品种的甜麦和甜格力， 同时还具有较高的单宁和多酚，与国外报道数据基本吻合，从理化指标的角度来讲，可认为 引种成功；属于苦涩品种的苦开麦具有较高丹宁含量的同时，也具有相当高的含糖量，但酸 度较低，可以与酸品种调和发酵，也可认为引种成功。美娜在国外也是一个优秀的酿酒品种， 其单宁含量较高，但引种到国内，其丹宁含量两年来都没有达到报道的5 0 8 0 m g l 的水平， 但其总酸的含量较为突出，在国内可作为酸品种调和发酵；属于芳香品种的澳青如同瑞林、 瑞丹一样，理化指标没有突出之处，与报告报道【2 4 】相对照，也可认为引种成功；而同为芳香 品种的小黄，则表现出不稳定性，较为突出的是总酸的含量变化较大，其成熟期酸度极低仅 为1 2 7 9 几，未熟透的品种其酸度高达l o 4 4 9 l ，此品种有待进一步试验观察；作为酸品种的 酸王，并没有表现出其极酸1 0 叠，l 的特性。根据以上结果，通过两年的跟踪试验，结果表明 第二章酿酒专用品种的酲追特性的研究 美娜、小黄和酸王可能未引种成功，而其他品种可以认为引种成功。针对我国产量最大的红 富士是低酸、低酚、糖度较高的苹果品种这一特点，可适当地配合其他特色品种，提高其酿 造酒的品质。 同时，经张裕酒厂技术人员按照国家标准f 3 3 】对各品种在物理性状进行分析，如表2 3 所 示，发现各品种物理性状上存在显著的差异，瑞丹、酸王、瑞林、甜麦、苦开麦、澳青果实 较大，成熟度好，果面光滑( 瑞林有明显的棱纹) ，而其他的品种果实较小：从实验中的加工 特点看，瑞丹、瑞林、美娜适合加工，出汁率高，苦开麦、甜麦、小黄等，由于果实质地较 软、皮渣分离困难，出汁率较低。 2 3 1 2 各品种苹果汁的香气成分分析 除了基本的理化指标，影响苹果酒品质的最重要的因素就是其风味特性。苹果酒的风味 包括甜、酸等口味以及香气特征，而香气特性正是苹果酒区别于其他果酒的独特风味，是苹 果酒风味的重要的组成成分。由于苹果酒的部分香气来源于果汁的香气，果汁中的香气成分 或香气成分的前体物质对苹果酒的香气成分有重要的影响。 据报道典型的苹果香由3 0 0 多种挥发物产生，包括醇类、醛类、酯类、酮类和醚类等， 其中主要是酯类和醇类物质，酯类物质大约占到7 8 9 2 ，醇类物质占到6 1 6 。在众多 香气物质中只有少数香气物质有典型的苹果香，这些物质包括：己醛、反式一2 己烯醛；2 甲 基丁酸乙i 【酯、乙酸己酯、乙酸丁酯、丁酸丙酯；正丁醇、2 甲基丁醇、苯乙醇等，这些香气 成分的种类及含量随苹果品种不同有所差别【2 ”。 对国外引种的9 个品种和国内的富士品种，采用固相微萃取方法共定性分析出包括酯类、 醇类、酮类、烯烃类、醛类、萜烯类、酚类和脂肪酸类等8 类物质在内的1 5 0 多种挥发性组 分，其总离子流量图见附录1 ，经整理和半定量计算可得不同品种苹果汁的挥发性香气成分 相对含量和种类，如图2 1 和图2 2 ，经分析可得以下结果： 4 5 4 3 5 3 莩z s 含 2 量1 5 l 05 0 甜麦甜格力苦开麦美娜小黄澳青 瑞丹瑞林酸王 富士 苹果品种 日酯类日醇类口醛酮类日酸类口总量 注：以上数据为相对于内标2 - 辛醇( 19 9 m l ) 的含量 图2 1 苹果汁挥发性香气物质含量统计图 f i g 2 一lc o n c e n t r a t i o no f v o l a t i i ec o m p o u d sf r o md i f r e r e n t8 p p i ej u i c e s 江南大学硕士学位论文 1 ) 从挥发性香气物质总量来看，甜麦较为突出，其次是芳香品种澳洲青苹，但二者的香 气种类有明显的差别，甜麦为酯、醇、醛类较为全面的苹果品种，而澳洲青苹的醛类物质含 量较为突出，可达4 0 7 4 。作为芳香品种的小黄并没有表现出其品种的优势，香气物质含量 仅高于香气物质含量最低的酸王，可进一步推断其未能引种成功。 甜麦、甜格力属于甜苹果品种，含有较多的醇酯含量。