西梅的香气较弱,所酿果酒缺乏典型香气。胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)是一类非酿酒酵母,能够合成类胡萝卜素,该类物质不仅具有调节免疫功能、预防癌症和延缓衰老等生理功效[1],还能氧化裂解生成C13-去甲类异戊二烯类香气物质[2]。因此,研究优选胶红酵母在弱香水果酿造中的应用技术具有重要意义。一般认为,非酿酒酵母属于葡萄酒酿造中的破败性酵母,会导致果酒挥发酸升高,产生异味等不良影响。然而,近年研究发现,一些非酿酒酵母在发酵过程中能够产生丰富的香气代谢产物,与酿酒酵母共发酵可促进萜烯类、酯类等挥发性气味化合物的生成,显著提升果酒的香气复杂性与典型性[3],因此优选非酿酒酵母的混菌发酵成为果酒增香酿造的潜在应用技术。1993年,Martelli等[4]发现胶红酵母能够合成高浓度的类胡萝卜素,而类胡萝卜素衍生的芳香化合物在自然界广泛分布,也是水果中许多重要香气物质的前体[5]。进一步研究表明,胶红酵母在酒精发酵过程中能够产生丰富的次级代谢产物,可促进香气前体物质的转化与释放[6],优选胶红酵母与酿酒酵母混合发酵的结果显示,葡萄酒中甜果和花香特征显著增强[7]。随后研究发现,胶红酵母与酿酒酵母共发酵不仅能增加葡萄酒、果酒的花果香气,还对发酵酒的色泽质量有改善作用[8-9]。然而,胶红酵母在酒精发酵过程中活性较低,随着乙醇浓度升高及酿酒酵母的竞争性抑制,其生长受到严重抑制,难以达到有效增香所需的生物量,给胶红酵母的发酵增香带来技术挑战。为了避免混菌发酵中胶红酵母生长受到强烈抑制的技术问题,本研究将非活性胶红酵母干粉添加到以西梅为原料的发酵体系中,分析非活性胶红酵母干粉的增香效果,为拓展胶红酵母在果酒中的应用提供新视角。本研究通过以常规发酵、氧化处理、与葡萄混酿3种发酵方式作为对照,分析非活性胶红酵母干粉对酒样的增香作用,进而探讨其对挥发性气味化合物的种类与含量所产生的影响,并确定主要贡献物质,为非活性胶红酵母干粉在果酒增香酿造中的应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

胶红酵母Bei-29,自主选育,中国典型培养物保藏中心保藏号:M2013660;酿酒酵母为SC-19,中国典型培养物保藏中心保藏号:M2023128。

西梅(品种名为“法兰西”),鲜果于2023年采自新疆伊犁哈萨克自治州,卫生状况良好,含糖量134 g/L、含酸量2.6 g/L(以酒石酸计),-20 ℃冷冻保存。

葡萄(品种“户太八号”),鲜果于2023年采自陕西省西安市鄠邑区,卫生状况良好,含糖量148 g/L、含酸量5.2 g/L(以酒石酸计),-20 ℃冷冻保存。

蔗糖、酵母浸粉、牛肉膏、氯化铁、硫酸锰、柠檬酸三钠、二水合氯化钙、柠檬酸、酒石酸氢钾、硫酸钠、氯化钠,分析纯,天津科密欧公司;体积分数为6%的亚硫酸溶液,上海迈瑞尔生化科技有限公司;果胶酶(10 000 U/g),加拿大Lallzyme ex公司;里哪醇、香茅醇、法尼醇、β-大马酮、1-己醇、α-萜品醇、(Z)-3-己烯-1-醇、2-辛醇、香叶醇、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、乙酸丁酯、异丁醇、乙酸异戊酯、1-丁醇、异戊醇、己酸乙酯、1-戊醇、乙酸己酯、琥珀酸二乙酯、苯乙醇、辛酸、癸酸,色谱纯,美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

2695型高效液相色谱仪[配置2996型二极管阵列检测器、Waters 2414型示差折光检测器,Welch Ultimate AQ-C18型色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm,上海月旭科技公司)],美国Waters公司;QP2020 GC-MS型联用仪[配置57330-U型SPME联用手柄(美国Supelco Bellefonte PA公司)、DVB/CAR/PDMS型萃取纤维(50/30 μm涂层厚度,2 cm可伸缩长度,美国Supelco Bellefonte PA公司)、DB-WAX型气相毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm,美国Aglient公司)]、紫外分光光度计,日本岛津公司;LYAZ-5000型FTIR葡萄酒全自动分析仪,美国安东帕公司;JXFSTPRP-15型细胞破碎仪,上海净信实业发展有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 胶红酵母和酿酒酵母的活化及培养

取胶红酵母菌株Bei-29甘油保藏液1 mL,接种于10 mL YPD培养基(接种体积分数为10%),28 ℃活化培养24 h,随后将活化液以体积分数为10%的比例接种于100 mL YPD培养基中,置于28 ℃ 160 r/min暗箱摇床环境下扩大培养40～48 h。在电子显微镜下用血球计数板计数,测定胶红酵母的数量。

取酿酒酵母SC-19干粉0.02 g,接种于10 mL YPD培养基,28 ℃活化培养24 h,随后将活化液以体积分数为5%的比例接种于100 mL YPD培养基中,置于28 ℃ 160 r/min暗箱摇床环境下扩大培养48 h。

1.3.2 非活性胶红酵母干粉的制备

将胶红酵母Bei-29以1×106 CFU/mL的接种量接种于实验室专属培养基(蔗糖质量浓度为70 g/L,牛肉膏质量浓度为70 g/L,乙醇体积分数为4%,pH值为3.5)中,在28 ℃ 160 r/min暗箱摇床环境下培养180 h,随后在4 ℃ 8000 r/min条件下离心15 min,除去上清液,用质量分数为0.9%的NaCl水溶液清洗2次。收集沉淀于细胞破碎仪中破碎,在-60 ℃ 15 kPa条件下冷冻干燥72 h,得到非活性胶红酵母干粉。

1.3.3 不同类型西梅果酒的制备

常规制备工艺:西梅去核打浆,放入玻璃发酵罐,添加60 mg/L SO2(通过加入体积分数为6%的亚硫酸溶液实现,即加入1 mL/L 的体积分数为6%的亚硫酸溶液),4 ℃冷浸渍48～72 h,而后回温至20 ℃,加入质量分数为0.5%的果胶酶,随后按1×106 CFU/mL的浓度接种酿酒酵母,启动酒精发酵。发酵过程中,温度控制在18～20 ℃。每8 h监测温度、比重,待比重降至1.050,将皮渣分离,进行清汁发酵,直至残糖含量小于2 g/L时。将上层澄清酒分离至干净玻璃发酵罐中,加入60 mg/L SO2,满罐密封贮藏于4 ℃冷库。随后,自然澄清转至干净玻璃发酵罐中;6个月后,进行酒样理化指标、挥发性气味化合物、感官评价分析。

依据该常规工艺制备得到的西梅果酒为常规西梅果酒(CW)。

在常规制备工艺的发酵过程中,每日用玻璃棒搅拌,增加酒体与氧气的接触量,其余制备工艺同常规西梅果酒,制备得到的西梅果酒为氧化型西梅果酒(OW)。

在常规制备工艺的发酵过程中,初期将质量分数为50%的西梅替换为户太八号葡萄,即使用西梅与户太八号葡萄质量比为1∶1混合发酵,其余制备工艺同常规西梅果酒,制备得到的西梅果酒为西梅-葡萄混酿酒(MW)。

在常规制备工艺的发酵过程中,酒精发酵启动后,立即加入240 mg/L非活性胶红酵母干粉,混合均匀,其余制备工艺同常规西梅果酒,制备得到的西梅果酒为非活性胶红酵母处理西梅果酒(BW)。

1.3.4 类胡萝卜素含量的测定

在酒样中,加入等体积混合的石油醚和丙酮溶液振荡以提取类胡萝卜素,离心后适当稀释所得溶液,测定其475 nm处的吸光度,按式(1)计算类胡萝卜素含量。

ρ(类胡萝卜素)

(1)

式(1)中,ρ(类胡萝卜素)表示酒样中类胡萝卜素的质量浓度,mg/L;A475为样品在475 nm处吸光度值;V为有机溶剂的总体积,mL;n为测量吸光度时的溶液稀释倍数;0.16为类胡萝卜素消光系数;V′为发酵液的取样体积,mL。

1.3.5 常规理化指标的测定

酒样的酒精度、ρ(可滴定酸)、ρ(挥发酸)、ρ(酒石酸)、ρ(苹果酸)、ρ(乳酸)、ρ(残糖)、ρ(甘油)、pH值等9项理化指标均使用FTIR葡萄酒全自动分析仪进行测定。

1.3.6 挥发性气味化合物的测定

参考Kong等[10]的方法,采用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术萃取酒样挥发性气味化合物,用GC-MS检测。

称取NaCl 2.00 g放于15 mL顶空瓶中,加入8 mL供试酒样、20 μL 2-辛醇的乙醇溶液(16 mg/L)作为内标溶液,40 ℃磁力搅拌15 min,随后萃取纤维在40 ℃,600 r/min条件下吸附30 min,萃取纤维在230 ℃气相色谱进样口中解析5 min。

GC-MS条件:不分流进样,载气为高纯氦气,流速1.5 mL/min。柱温箱升温程序:40 ℃保持5 min,以2 ℃/min上升到130 ℃,再以5 ℃/min上升到220 ℃,保持10 min。进样口温度230 ℃,连接杆温度220 ℃,离子源温度200 ℃,电离电压70 eV,质谱为电离轰击(EI)模式,全扫描质谱范围35～350 m/z,扫描频率0.2 s/次。每组样品重复测定2次。

定性与定量条件:采用标准品保留指数(RI)对比,结合NIST 17.0谱库查询进行定性分析。对于有标准品的化合物,采用建立的标准曲线进行定量分析;对于缺少标准品的目标化合物,采用化学结构相似标准品的标准曲线进行半定量分析。西梅果酒中挥发性气味化合物的定量标准曲线见表1。

表1 西梅果酒中挥发性气味化合物的定量标准曲线

Tab.1 Calibration curves for quantification of volatile aroma compounds in Prunus domestica wine

化合物ρ/(μg/L)标准曲线∗相关系数(R2)定性方式∗∗定量方式∗∗∗正己醇3～30000y=454.81x-18.8690.9998MSS3-己烯-1-醇4～1600y=2256.9x+0.98580.9999MSS里哪醇1.1～750y=288.89x-0.30870.9999MSSα-松油醇0.3～250y=512.28x-3.29550.9971MSS香茅醇2.2～180y=195.08x-5.55690.9969MSS橙花醇1.5～500y=598.05x+7.16590.9980MSS雪松醇1.1～750y=288.89x-0.30870.9999MS参照里哪醇标准曲线计算依杜兰0.15～100y=30.952x+0.04570.9999MS参照β-大马酮标准曲线计算茶螺烷0.15～100y=30.952x+0.04570.9999MS参照β-大马酮标准曲线计算异萤炔0.15～100y=30.952x+0.04570.9999MS参照β-大马酮标准曲线计算β-大马酮0.15～100y=30.952x+0.04570.9999MSS(E)- β-紫罗兰酮0.15～100y=40.579x-0.09720.9985MSS人参炔醇0.15～100y=30.952x+0.04570.9999MS参照β-大马酮标准曲线计算鸢尾酮0.15～100y=30.952x+0.04570.9999MS参照β-大马酮标准曲线计算丁香酚2.5～100y=56.92x+3.14780.9999MSS对乙烯基愈创木酚2～350y=922.91x+2.04780.9984MSS(Z)-异丁香酚2.5～100y=56.92x+3.14780.9999MSS异丁醇15～30000y=6912.5x+17.3420.9977MSS异戊醇30～323600y=5809.1x-2985.40.9988MSS1-庚醇1～1000y=977.64x-3.45870.9987MSS异辛醇1～12500y=25.447x-3.44770.9998MSS1-辛醇1～12500y=25.447x-3.44770.9998MSS2,3-丁二醇15～30000y=6912.5x+17.3420.9977MS参照异丁醇标准曲线计算1-壬醇0.5～250y=5.6073x-0.72060.9962MSS乙酸乙酯600～90200y=4779.7x+333.410.9993MSS乙酸异丁酯3～300y=2614.7x-10.5940.9997MSS乙酸异戊酯8～80000y=384.82x+22.7910.9994MSS乙酸己酯7～1000y=135.73x+0.9060.9996MSS丁酸乙酯27～1080y=2934.8x-50.2390.9992MSS甲基丁酸乙酯3～250y=3088.4x-0.71640.9999MSS己酸乙酯4～3600y=28.705x-3.67480.9998MSS辛酸乙酯0.5～3000y=20.025x+1.73910.9995MSS壬酸乙酯0.5～3000y=20.025x+1.73910.9995MS参照辛酸乙酯标准曲线计算癸酸乙酯5～1000y=83.868x+12.10.9974MSS9-癸烯酸乙酯5～1000y=83.868x+12.10.9974MS参照癸酸乙酯标准曲线计算月桂酸乙酯5～450y=206.39x+5.80910.9995MSS乳酸乙酯120～206200y=92420x+67.3180.9997MSS辛酸甲酯0.5～3000y=20.025x+1.73910.9995MS参照辛酸乙酯标准曲线计算戊酸37.5～15000y=27679.78x+304.280.9800MSS辛酸1～6000y=96.112x+14.9670.9985MSS壬酸1～6000y=96.112x+14.9670.9985MS参照辛酸标准曲线计算癸酸9～1400y=212.5x+27.60.9980MSS苯甲酸乙酯3～1200y=414.14x+1.48050.9996MSS乙酸苯乙酯1.5～600y=196.18x+10.3470.9991MSS苯甲醇1333～200000y=3933.9x-34.7220.9999MS参照苯乙醇标准曲线计算苯乙醇1333～200000y=3933.9x-34.7220.9999MSS

*:y表示物质真实质量浓度,x表示(稀释4倍酒样的目标物峰面积)/(2-辛醇峰面积),2-辛醇添加量为40 g/L;**:MS为通过检索NIST 17数据库进行鉴定;***:S为以该化合物标准品的标准曲线定量。

1.3.7 西梅果酒挥发性气味化合物的测定

通过气味活性值(odor activity value, OAV)的计算,确定西梅果酒挥发性气味化合物。OAV为香气物质的质量浓度与其气味阈值的比值。将OAV大于1的物质认为对特征香气的形成有贡献,OAV越大越可能成为关键性香气物质。

1.3.8 感官评价量化分析方法

参考文献[11-12]的方法,采用感官量化品评法分析。品评小组由14名葡萄酒专业的学生(7男,7女)组成,酒样感官分析前期对品评小组进行为期1个月的葡萄酒标准香气物质闻香培训,直至品评小组成员间对每个葡萄酒香气特征辨别结果的误差小于整体平均值的5%。感官分析实验中,每个酒样重复2次,在黑色标准葡萄酒杯中倒入30 mL酒样,供试酒样进行随机编号和排序。每位成员在提供的葡萄酒标准香气特征表中选择3～5个特征词汇描述酒样香气,并用“5点标度法”(1～5表示香气特征强度)对香气特征进行评分,计算方法见式(2)。

(2)

式(2)中,MF为某一香气特征的最终量化强度值,%;F为品评小组对香气特征词汇的使用频率,%;I为强度平均值,%。

1.4 数据处理

数据的单因素方差分析、多重比较使用SPSS 25.0软件进行。采用主成分分析从整体上展示不同处理酒样香气物质类别的差异,通过SPSS 25.0软件实现,结果图采用Origin 2024软件绘制。感官分析数据通过雷达图展示。雷达图采用Origin 2024软件绘制。不同类别挥发性气味化合物对香气特征的贡献采用偏最小二乘回归分析(partial least squares regression,PLSR)模型表示,使用The Unscrambler X 10.4软件。对实验数据进行显著性分析,使用Tukey检验。

2 结果与分析

2.1 西梅果酒的理化指标分析

对4组西梅果酒的基本理化指标和类胡萝卜素含量进行检测,检测结果见表2。由表2可知,4组西梅果酒样品的各项指标均符合果酒产品要求。相比于常规发酵酒CW,其他处理酒样仅MW酒精度、可滴定酸、酒石酸、甘油含量显著降低,这可能与葡萄汁的引入稀释了西梅汁的固有成分有关。挥发酸是评价果酒品质的关键指标之一,其含量过高往往预示微生物污染或酒质劣变[13]。本研究中,BW和MW中挥发酸含量显著降低至0.2～0.3 g/L,表明这两种处理方式有助于维持酒体的稳定性;MW、OW和BW中苹果酸含量均显著降低,可能归因于不同处理条件下酵母代谢途径的差异,或是苹果酸作为碳源被酵母优先利用的程度不同[14]。西梅果酒样品中乳酸、残糖和pH值数值无显著差异,说明各处理方式对基础糖酸平衡影响较小。值得注意的是,类胡萝卜素仅于BW中检出(81.44 μg/L),这为后续分析该组萜烯类及C13-去甲类异戊二烯类香气化合物的显著增加提供了重要的前体物质基础。

表2 西梅果酒的基本理化指标及类胡萝卜素含量

Tab.2 Basic physicochemical indices and carotenoid content of Prunus domestica wine

样品理化指标酒精度/% volρ(可滴定酸)/(g/L)ρ(挥发酸)/(g/L)ρ(酒石酸)/(g/L)ρ(苹果酸)/(g/L)ρ(乳酸)/(g/L)ρ(残糖)/(g/L)ρ(甘油)/(g/L)pHρ(类胡萝卜素)/(μg/L)CW12.97±0.02a6.05±0.06a0.36±0.03a2.18±0.02a2.35±0.18a1.14±0.05a1.10±0.02a14.73±0.12a4.04±0.01a-OW12.30±0.01a5.86±0.08a0.34±0.04a2.16±0.03a1.77±0.14b0.99±0.04a1.01±0.01a14.80±0.10a4.06±0.01a-MW11.69±0.01b4.66±0.04b0.21±0.01b1.57±0.03b1.25±0.08c1.08±0.04a1.05±0.01a9.57±0.12b4.06±0.01a-BW12.67±0.01a5.89±0.07a0.29±0.01b1.98±0.02a2.01±0.03b1.16±0.03a1.00±0.02a14.76±0.12a4.04±0.01a81.44±0.68

同行不同小写字母表示组间数据有显著性差异(P<0.05)。

2.2 西梅果酒的挥发性气味化合物分析结果

对4组西梅果酒的挥发性气味化合物进行测定,分析结果见表3。由表3可知,西梅果酒中共定量分析得到46种挥发性气味化合物,分属C6化合物、萜烯类化合物、C13-去甲类异戊二烯、挥发性酚、高级醇、乙酸酯、乙醇酯、其他酯类、脂肪酸和苯衍生物等10种化学类别。与CW相比,BW品种香气物质含量无显著差异,但二者显著高于OW和MW。分析可见,BW品种挥发性气味化合物中萜烯类物质和C13-去甲类异戊二烯含量最高,分别达到686 μg/L和71 μg/L,且BW中C13-去甲类异戊二烯类化合物有7种,高于其他处理组,其中有3种化合物的OAV大于1,而CW中C6化合物含量最高,为603 μg/L。BW中高级醇和苯衍生物的含量显著高于其他处理组,含量分别为31 433、37 119 μg/L,相较于CW分别增加32.6%和14.1%。综上,非活性胶红酵母干粉处理(BW)对西梅果酒香气的改善作用最佳。BW处理组展现出最高发酵香气的同时,在品种香气中显著提高了发酵体系中里哪醇和α-松油醇的含量,并检测出了人参炔醇、鸢尾酮、异萤炔和依杜兰等罕见的C13-去甲类异戊二烯类化合物,其中,鸢尾酮和β-紫罗兰酮的含量均达到11 μg/L,丰富和提高了酒样中挥发性气味化合物的种类和含量。

表3 西梅果酒挥发性气味化合物的GC-MS定性定量结果

Tab.3 GC-MS qualitative and quantitative results of volatile aroma compounds in Prunus domestica wine μg/L

化合物样品CWOWMWBWRI阈值/(μg/L)OAV气味描述品种香气物质3568±240a3179±154b3102±38c3417±51aC6化合物603±30a8±1d299±13b222±7c正己醇164±10-98±249±213598000A<0.1生青味、青草味3-己烯-1-醇439±218±1201±13173±61389400[15]>1生青味萜烯类612±18ab617±6ab599±20b686±3a里哪醇--4±19±1154015[15]0.1～1玫瑰香、木香α-松油醇-9±113±173±81695250[16]0.1～1花香、丁香香茅醇611±17597±14562±14604±161771100[15]>1花香、苹果味橙花醇-6±119±2-2008NF橙花香雪松醇1±05±11±0-2112NF木香、辛香C13-去甲类异戊二烯33±1c40±2b16±4d71±8a依杜兰---4±11328NF茶螺烷-1±0--1523NF松木味、薄荷味异萤炔---2±01676NFβ-大马酮33±139±216±439±218340.05[15]>1花香、蜂蜜味(E)- β-紫罗兰酮---11±118600.09[17]>1香脂味、玫瑰香人参炔醇---4±12038NF鸢尾酮---11±12068NF>1紫罗兰香挥发性酚2320±20b2528±121a2207±201b2435±52b丁香酚2314±1892526±5312201±2532420±130217214.3[17]>1丁香对乙烯基愈创木酚5±11±05±113±121941100A0.1～1香料味、丁香(Z)-异丁香酚1±01±01±02±022586[16]0.1～1丁香发酵香气物质87282±551c84610±633d90425±410b94700±796a高级醇23712±748c26152±244c30821±388b31433±161a异丁醇1188±1001067±121161±211598±811094NF

续表3 μg/L

化合物样品CWOWMWBWRI阈值/(μg/L)OAV气味描述异戊醇14863±69515896±29921896±55617031±443121130000[17]0.1～1威士忌味、香蕉味 1-庚醇17±231±126±319±114611000[17]0.1～1芳香植物味异辛醇2±03±14±15±114848000[16]<0.1柑橘味1-辛醇5±14±190±15±1156440[16]>1柑橘味、玫瑰香2,3-丁二醇7634±6989149±2417640±35812767±1661580120000[17]>1黄油味、乳香1-壬醇3±02±04±18±11666600[17]0.1～1蘑菇味、果香乙酸酯类16004±149a14098±171b17728±123a13916±423c乙酸乙酯15775±13513673±17216952±12213126±6388847500[17]>1菠萝味、果香乙酸异丁酯73±951±541±5139±610291600A<0.1果香、香蕉味乙酸异戊酯151±18371±7732±12649±1811261500A0.1～1果香、香蕉味乙酸己酯5±13±13±02±0127630[17]0.1～1果香、樱桃味乙醇酯类1261±165a1012±114b821±79b862±108b丁酸乙酯399±16415±38305±74314±13104120[16]>1草莓味甲基丁酸乙酯48±2-64±2074±4107318[16]>1甜味、果香己酸乙酯177±12149±3118±5147±212395[17]>1青苹果香辛酸乙酯279±18260±3158±8188±714355[17]>1果香、梨味壬酸乙酯33±140±332±535±515261300[16]<0.1香蕉味、葡萄味癸酸乙酯187±455±8723±280±716482000[17]<0.1蜡味、果香9-癸烯酸乙酯7±110±125±314±31703100[17]0.1～1果香月桂酸乙酯131±9283±496±610±11835500[17]0.1～1甜香、花香其他酯类10347±18a11073±18a9831±65a9397±82b乳酸乙酯10316±61511044±1799820±6429393±8901341154636[16]0.1～1覆盆子味辛酸甲酯31±229±211±14±11399100～400[15]0.1～1蜡味、苹果皮味脂肪酸3427±38b3661±31a1263±23d1973±34c戊酸415±17331±4263±4218±2717622300[15]0.1～1干酪味辛酸1815±341939±81557±671173±7420701000[17]0.1～1奶酪味、脂肪味壬酸46±480±533±1532±142169500～800[16]<0.1奶酪味、蜡味癸酸1151±711311±65410±41550±75231410000A<0.1奶酪味苯衍生物32531±293b28614±89c28627±105c37119±26a苯甲酸乙酯2575±1492782±441674±201995±4716521433.65[17]0.1～1果香、花香乙酸苯乙酯190±8203±8214±6217±171825250[17]0.1～1花香、果香苯甲醇23327±131620916±64314340±50525387±175188510000A0.1～1杏仁味苯乙醇6439±3444713±13212399±1789520±237192214000[17]0.1～1玫瑰味、香水

-表示未检出;NF表示未查到;A表示气味阈值在本研究中测定,基质为体积分数为11%的乙醇溶液(pH值为3.2)。同行不同小写字母表示组间存在显著性差异(P<0.05)。

为观察不同处理方式对西梅果酒中挥发性气味化合物的整体影响,选取C6化合物、萜烯类等10种香气类别进行主成分(PCA)分析,前两个主成分上的挥发性气味化合物的载荷及酒样分布见图1。由图1可知,前两个主成分解释了总方差的49.7%和33.6%,PC1为关键主成分。可以看出,挥发性气味化合物主要分布在PC1的正向端,其中萜烯类、高级醇类、C13-去甲类异戊二烯类化合物距离BW最近,同时位于第四象限,表明在西梅果酒中添加非活性胶红酵母干粉能使酒样中的萜烯类、高级醇类和C13-去甲类异戊二烯类化合物的含量更高;挥发性酚、苯衍生物、脂肪酸类以及乙醇酯类化合物在OW周围,表明氧化处理下西梅果酒中挥发性酚、苯衍生物、脂肪酸和乙醇酯类的含量较高;其他酯类以及C6化合物围绕CW分布,表明以常规酿造方式所酿造的西梅果酒中的其他酯类和C6化合物的含量较高;而在MW酒样周围,仅有乙酸酯类化合物在第三象限,说明西梅与葡萄混酿处理对于稳定西梅果酒挥发性气味化合物的效果一般。

图1 前两个主成分上的挥发性气味化合物的 载荷及西梅果酒样品分布

Fig.1 Loadings of volatile aroma compounds and distribution of wine samples on first two principal components

2.3 西梅果酒的典型香气贡献物质分析结果

感官评价数据的统计分析结果见图2。由图2(a)可知,甜果类(15.57%)、酸果类(14.39%)、小浆果(13.35%)、热带水果(12.03%)和花香(11.68%)5个特征的词汇使用频率远高于其他香气特征,说明这5种香气特征是西梅果酒的典型香气,感官量化强度值由图2(b)表示。统计分析表明,热带水果、小浆果和花香特征在不同西梅果酒样品之间存在差异,BW在热带水果、小浆果及花香上具有明显优势,OW和MW酸果类香气最好。

图2 香气特征感官分析

Fig.2 Sensory analysis of aroma characteristics

采用10类挥发性气味化合物构建供试酒样差异显著的3个香气特征的PLSR模型,结果见附录附图1。由附录附图1可知,3个PLSR模型的校正相关系数R2c>0.80,且预测相关指数R2v>0.70。根据PLSR回归模型,对花香特征,除C6化合物、高级醇和乙酸酯类化合物呈负相关,其他挥发性气味化合物均对花香有贡献作用,且萜烯类和C13-去甲类异戊二烯的回归系数大于0.2,表明其对花香特征贡献较大;对小浆果特征的分析中,除挥发性酚和乙酸酯类外,其他挥发性气味化合物均与该特征呈正相关关系。其中,萜烯类和C13-去甲类异戊二烯的回归系数大于0.2,表明其对小浆果特征具有重要的贡献。对热带水果特征贡献较大的化合物有萜烯类、C13-去甲类异戊二烯和苯衍生物,其中前两个的回归系数则高于0.2。综合上述分析可见,萜烯类和C13-去甲类异戊二烯在西梅果酒的热带水果、小浆果和花香特征中均表现出较高的贡献度,其后依次为高级醇、苯衍生物等化合物。

3 讨 论

3.1 西梅果酒的挥发性气味化合物分析

西梅果实典型香气不足,一般采用混菌发酵技术增加西梅果酒的香气[18],本研究采用3种不同的增香处理方式丰富西梅果酒中的挥发性气味化合物。已有研究发现,氧化条件会降低葡萄酒中萜烯类化合物含量,可能是游离萜烯(如单萜、倍半萜)和C13-去甲类异戊二烯(如β-大马酮)化合物分子中含有不饱和双键或烯丙基结构,易受活性氧攻击生成氢过氧化物,并进一步降解为醛、酮等小分子[19]。本研究结果与该研究类似,氧化处理显著降低了西梅果酒中萜烯类和C13-去甲类异戊二烯的含量,但乙酸酯类化合物(如乙酸乙酯、乙酸异戊酯)显著增加。本研究观察到,西梅-户太八号葡萄混酿工艺中酯类化合物含量显著增加,与李娜[20]报道的单一户太八号葡萄所酿桃红葡萄酒中高酯类特征相符,且进一步强化了酯类香气贡献。这一现象推测为葡萄汁中高浓度葡萄糖被优先代谢,抑制西梅汁中山梨糖醇利用,导致萜烯前体(异戊烯焦磷酸/二甲基烯丙基焦磷酸)合成受限,促使酵母代谢流向乙酰辅酶A途径偏移,显著提升乙酸酯类生成[21]。此外,针对非活性胶红酵母干粉处理组,萜烯类与C13-去甲类异戊二烯化合物含量的增加趋势与Wang等[7]、马娜等[8]报道的胶红酵母与酿酒酵母共发酵工艺效果一致。胶红酵母作为产类胡萝卜素酵母,能够合成β-胡萝卜素、红酵母红素及红酵母红酸等类胡萝卜素[22]。本研究所用的非活性胶红酵母干粉为灭活酵母残体,虽已失去代谢活性,但其细胞中积累的类胡萝卜素仍得以保留。类胡萝卜素的裂解主要通过两条途径实现:一是由类胡萝卜素裂解双加氧酶催化的特异性酶促裂解,二是由活性氧等引发的非酶促氧化降解[23]。这些裂解反应可生成β-紫罗兰酮、β-大马酮等C13-去甲类异戊二烯类化合物[23]。在酿酒酵母发酵过程中,类胡萝卜素可通过酿酒酵母代谢活动或发酵体系的酸解作用被转化成相应的化合物[24-25]。BW中C13-去甲类异戊二烯化合物及萜烯类化合物的显著增加,可能源于灭活胶红酵母残体提供的类胡萝卜素及其前体物质,在酿酒酵母发酵过程中被转化利用。

3.2 非活性胶红酵母处理的西梅果酒香气及其香气贡献物质分析

在解析特征香气的主要贡献化合物研究中,挥发性气味化合物的气味活性值[20]、相互作用的S-曲线和σ-τ图(τ值表示混合物中两种组分的浓度比例,σ值表示混合物的实际香气强度与各组分香气强度之和的比值)[26]等方法是经典的判断化合物香气贡献和互作的方法,但这些方法对折中作用的要求较为严苛,限制了其在某些复杂体系中的应用[27]。因此,有研究采用线性回归模型建立挥发性气味化合物联合作用形成某一香气特征的数学联系。例如,Li等[28]通过PLSR模型指出,酯类化合物对“马瑟兰”葡萄酒中的小浆果香气具有重要贡献,同时萜烯类化合物中的β-大马酮显著增强干红葡萄酒的甜香特征;冯帆等[29]也借助PLSR模型发现,乙酸酯、高级醇及萜烯类化合物对“户太八号”葡萄酒的柑橘与花香特征起主要作用。本研究基于PLSR模型分析发现,经非活性胶红酵母干粉处理的西梅果酒,其热带水果、小浆果及花香特征显著增强(回归系数>0.2),主要贡献物质为萜烯类化合物和C13-去甲类异戊二烯化合物。该结果与Kang等[30]的报道一致,表明类胡萝卜素代谢可能通过强化甲羟戊酸途径促进单萜类化合物的合成;同时,C13-去甲类异戊二烯的反馈抑制机制减少了前体消耗,间接稳定了萜烯类化合物的积累,从而塑造了酒体的香气特征[31]。此外,本研究采用品评小组香气特征词汇的使用频率占比法[32]筛选出可代表西梅果酒样品的典型香气的5种香气特征,并统计分析它们感官量化强度值。结果表明,添加非活性胶红酵母干粉的酒样在花香、甜果、热带水果及小浆果等香气强度上均显著高于对照组,进一步证实该处理方式对西梅果酒香气品质的提升效果最佳。

4 结 论

本研究以常规酿造为对照,通过设置氧化处理与西梅-葡萄混酿两种增香工艺进行对比,探究非活性胶红酵母干粉处理对西梅果酒的增香效果,并通过感官品评量化分析确定了西梅果酒样品的5种典型香气特征,分别为甜果、酸果、小浆果、热带水果和花香。处理组中,添加非活性胶红酵母干粉的处理组表现尤为突出,除酸果类香气外,其余4种香气特征均显著高于其他处理组,尤其是热带水果、小浆果和花香特征更为显著。进一步通过PLSR模型分析,确定了这3种香气特征的主要贡献化合物为萜烯类和C13-去甲类异戊二烯化合物。因此,本研究证实添加非活性胶红酵母干粉可显著增强西梅果酒的果香与花香特征,希望可为非活性胶红酵母在果酒增香酿造中的应用提供理论支撑。

附录:补充数据

与本文相关的补充数据可以在http:∥dx.doi.org/10.12301/spxb202600049在线版本中找到。

Appendix:supplementary data

Supplementary data associated with this article can be found in the online version, at http:∥dx.doi.org/10.12301/spxb202600049.

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Chemical and Sensory Characterization of Prunus domestica Wine Aroma Enhanced via Fermentation with Inactivated Rhodotorula mucilaginosa

Feng Lin1, Zhang Qianwei1,2, Wang Yiqing1, Wang Shunli1,3, Zhang Haijun4, Rao Bohan1, Tao Yongsheng1,5,*

(1. College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2. Beijing Yiqing Research Institute Co., Ltd., Beijing 101111; 3. Xinjiang Tangting Xialu Winery Co., Ltd., Wujiaqu 831300, China; 4. Turpan Loulan Wine Co., Ltd., Turpan 838200, China; 5. Shanxi Key Laboratory of Viticulture &Enology, Yangling 712100, China)

Abstract： Rhodotorula mucilaginosa can synthesize carotenoids and various secondary metabolites, promoting the transformation and release of aroma precursors. Co-fermentation with Saccharomyces cerevisiae has been shown to significantly enhance the aroma and improve the color of fruit wines. To address the issue of inhibited growth of R. mucilaginosa during fermentation, the aroma-enhancing effect of inactivated R. mucilaginosa on Prunus domestica wine was investigated, aiming to provide technical support for aroma enhancement in Prunus domestica wine production. Prunus domestica fruit from Yili, Xinjiang, was used as the raw material. After crushing and pulping, S. cerevisiae and inactivated R. mucilaginosa powder were added. Fermentation was carried out at 18-20 ℃ until the residual sugar content in the wine dropped below 2 g/L. After six months of aging, the inactivated R. mucilaginosa-treated Prunus domestica wine (BW) was obtained. Meanwhile, three control wines were prepared for comparison, including conventional Prunus domestica wine (CW, without inactivated R. mucilaginosa), oxidized Prunus domestica wine (OW, without inactivated R. mucilaginosa but with increased oxygen exposure during fermentation), and Prunus domestica-grape blended wine (MW, without inactivated R. mucilaginosa but with mass fraction 50% of the Prunus domestica replaced by “Hutai No. 8” grapes for fermentation). Physicochemical indices, as well as instrumental and sensory analyses of the aroma, were conducted for the four wine samples. Compared with CW, the BW exhibited a significantly lower volatile acid content (P<0.05) and was the only group in which carotenoids (81.44 μg/L) were detected. The contents of terpenes, C13-norisoprenoids, higher alcohols, and benzene derivatives in BW were significantly higher than those in the other groups, with higher alcohols and benzene derivatives increasing by 32.6% and 14.1% respectively compared with CW. In comparison with CW, the OW showed enhanced levels of volatile phenols and fatty acids, while the MW exhibited increased levels of acetate esters. Quantitative sensory analysis revealed that, compared with CW, OW and MW only showed more prominent sour fruit aromas, whereas the tropical fruit, small berry, and floral notes were significantly enhanced in BW. Partial least squares regression modeling identified terpenes, C13-norisoprenoids, higher alcohols, and benzene derivatives as important contributors to floral, small berry, and tropical fruit aromas, with terpenes and C13-norisoprenoids making the most pronounced contributions. The addition of inactivated R. mucilaginosa powder during fermentation enriched the carotenoid content in the Prunus domestica wine and increased the variety and content of terpenes and C13-norisoprenoids, thereby enhancing the tropical fruit, small berry, and floral characteristics of the wine. It was hoped that this study provided a theoretical basis for the application of inactivated R. mucilaginosa in the aroma enhancement of fruit wine fermentation.

Keywords： Prunus domestica; inactivated; Rhodotorula mucilaginosa; fruit wine; carotenoids

doi：10.12301/spxb202600049

文章编号：2095-6002(2026)04-0082-12

引用格式：冯林, 张倩玮, 王一清, 等. 基于非活性胶红酵母增香酿造西梅果酒香气的化学与感官解析[J]. 食品科学技术学报,2026,44(4):82-93.

Feng Lin, Zhang Qianwei, Wang Yiqing, et al. Chemical and sensory characterization of Prunus domestica wine aroma enhanced via fermentation with inactivated Rhodotorula mucilaginosa[J]. Journal of Food Science and Technology, 2026,44(4):82-93.

收稿日期： 2026-01-28

基金项目： 陕西省重点研发计划项目(2024NC-GJHX-05);新疆维吾尔自治区兵团科技攻关项目(2019AB025);中央高校基础科研业务费创新团队专项(XYTD2023-12)。

Foundation： Shaanxi Provincial Key Research and Development Program Project (2024NC-GJHX-05); Science and Technology Tackling Project of the Xinjiang Production and Construction Corps (2019AB025); Innovation Team Project of the Fundamental Research Funds for the Central Universities (XYTD2023-12).

第一作者： 冯 林,女,硕士研究生,研究方向为葡萄酒酿造与风味化学。

*通信作者： 陶永胜,教授,博士,博士生导师,主要从事葡萄酒酿造与风味化学方面的研究。E-mail: taoyongsheng@126.com。

中图分类号： TS262.6

文献标志码： A

(责任编辑：李 宁)