不同品种樱桃白兰地香气的差异性研究

丁燕　张建昌　原苗苗　赵新节　管雪强　王咏梅　韩晓梅　孙玉霞

樱桃是落叶果树中成熟较早的水果，有早春第一果的美誉，号称“百果第一枝”，其风味独特，并含有丰富的维生素和矿物质，其含铁量为水果之首，具有良好的药用价值和保健功效 [1-3] 。樱桃鲜果收获期极短，且不耐贮运，易造成大量鲜果腐烂损失，限制了樱桃的经济价值发展，因此对樱桃进行精深加工，从而延长其保鲜期和货架期的需求日益凸显 [4-5] 。目前欧洲国家已经有成熟的樱桃果酱、果汁、果酒及白兰地产品 [5-6] ，但国内对樱桃的生产加工及研究主要集中在果酒方面，对白兰地的研究还较少。

香气物质是评价水果白兰地品质的一个重要指标，也是水果白兰地中重要的功能性组成成分 [7,9] ，对其进行研究分析可以指导白兰地的生产过程控制，对于提高白兰地的风味品质也具有重要意义。白兰地的香气成分非常复杂，报道的有400多种芳香物质，主要由醇类、酯类、酸类、醛酮类、内酯类、萜烯类和酚类等多种化合物组成，含量从ng/L到mg/L不等，这些物质相互作用形成不同品种白兰地的独特香气 [7-9] 。目前检测到的樱桃和樱桃酒中的香气物质有100多种 [2,4,6,10-13] ，主要来源于原料、发酵、蒸馏、陈酿四个阶段 [2,4,13] 。品种原料本身的香气成分随着樱桃加工和原白兰地的蒸馏进入成品白兰地，直接参与香气成分的组成，对樱桃白兰地的特征和质量起着决定性的作用。不同的樱桃品种具有不同的浆果成分，用其生产的樱桃白兰地在香气、风味等特点上也会有所差异 [9,16-17] 。

目前，国内外对水果白兰地香气研究比较多的是葡萄白兰地，关于樱桃白兰地的香气研究非常少而且不完善。影响樱桃白兰地香气的因素有很多，除了生产因素（如酒精发酵、蒸馏、陈酿）外，选择合适的品种对樱桃白兰地的最终质量也至关重要。因此本研究采用气质联用技术对不同樱桃品种酿造的白兰地香气成分进行研究分析，以期为樱桃白兰地的品种选择提供技术支持，也为樱桃白兰地的产业化开发提供科学依据。

一、材料与方法

（一）材料

试验用樱桃品种为早大果、奇好、友谊、红灯4个品种，于2019年6月樱桃成熟期采自山东聊城阳谷县樱桃园。

发酵：采摘成熟后的樱桃，人工去除果梗，破碎后经螺杆泵输入2.5吨不锈钢发酵罐，调整糖度至18° Brix，添加商品酵母EC1118，添加量250mg/L，控制发酵温度不超过25℃。每24h监测发酵醪的比重，当比重连续3天低于0.995视为发酵结束，分离自流汁，满罐储存，并保持温度不超过20℃待蒸馏。每个品种发酵3罐。

蒸馏：将发酵后的原料酒导入双釜蒸馏器进行蒸馏，单釜装液量12.5L，每罐原料酒蒸馏100L。弃去酒头，收集60%vol以上为酒身，将每罐原料酒蒸馏获得的酒身充分混匀，取250mL置于螺口试剂瓶，4℃保存待测。

（二）主要仪器与试剂

固相微萃取头（50μm/30μm DVB/CAR/PDMS）:Supelco公司，美国；带有PAL自动进样器的气相色谱-质谱联用仪GCMS-2010 ULTRA:Shimadazu公司，日本；Direct-Q 8R纯水仪：Millipore SAS公司，法国；4-甲基-2-戊醇（≥99.99%）:Sigma公司，美国；氯化钠（分析纯，≥99.5%）：国药集团化学试剂有限公司；酿酒酵母EC1118：拉曼公司，法国。

（三）试验方法

1．顶空固相微萃取（HS-SPME）

将样品用蒸馏水稀释到12%vol，用移液器取8mL稀释后的样品放入15mL萃取瓶中，同时加入1.5g氯化钠和10μL 4-甲基-2-戊醇作为内标。45℃预热10min，萃取头顶空萃取45min，萃取过程顶空瓶在搅拌器中不停摇动，进样口250℃解析10min。

2．GC-MS分析条件

GC条件：DB-WAX（30m×0.25mm×0.25μm）毛细管色谱柱（Resteck公司，美国）。程序升温：初始温度40℃，以1℃/min升至45℃，保持2min；以3℃/min升至84℃，保持2min；以3℃/min升至120℃，保持3min；以3℃/min升至200℃；以5℃/min升至230℃。进样器温度250℃；检测器温度25℃，不分流进样，恒流模式，流速0.8mL/min。

MS条件：电子轰击（EI）离子源；电子能量70eV；离子源温度200℃；接口温度250℃；全扫描模式，质量扫描范围35—450AMU。

3．樱桃白兰地中挥发性物质的定性定量分析

定性分析：分析结果运用GC-MS内置计算机谱库NIST14进行初步检索和分析，再结合相关文献进行人工谱图解析，确定挥发性物质的各个化学成分。

定量分析：对于已有标样的香气物质，利用其在模拟酒溶液中的标准曲线定量；对没有标样的物质利用化学结构、官能团相似、碳原子数相近的标样标准曲线进行半定量。

4．感官评价

取适量各试验的樱桃蒸馏酒于酒杯中，由8名受过品评专业训练的人对试验樱桃白兰地的香气进行品评打分，每项满分为10分，综合评分为去除最高分和最低分后的平均值。

（四）数据处理

采用SPSS 19.0进行单因素方差分析和主成分分析。

二、结果与分析

（一）不同品种樱桃白兰地香气物质的定性定量分析

通过GC-MS从4种樱桃白兰地中共分离鉴定出78种物质，包括41种酯类物质、12种醇类物质、4种酸类物质、4种醛酮类物质、17种萜烯类物质。友谊白兰地中香气物质总量最高，为1995.50mg/L，其次是红灯白兰地（1718.15mg/L），奇好白兰地中含量最低，为1415.00mg/L，不同品种之间白兰地香气种类和含量存在显著差异。各品种白兰地挥发性物质的种类及含量如表1所示。

1．酯类

酯类物质是白兰地中重要的一类呈香物质，相对于醇类而言，其阈值通常较低，因此在对白兰地感官的影响上，酯类比高级醇更为重要。多数酯类物质来源于原料发酵过程中醇和酸的缩水作用生成，部分由酵母自然裂解或经蒸馏受热裂解释放出来，还有部分酯则是在蒸馏过程中形成 [14-15] 。绝大多数酯类化合物使酒拥有果香、奶油香、花香等愉快的香气。Nikićević N [19] 在5个品种樱桃白兰地中检出20种酯类物质，也是以脂肪酸乙基酯为主，其中辛酸乙酯和癸酸乙酯的含量最高。Miličević B [18] 在3个品种樱桃白兰地中检出9种酯类物质，其中酯类物质含量最高，而且辛酸乙酯是对香气贡献较大的酯类成分，在Maraska品种白兰地中含量最高。本试验中共检出41种酯类物质，其中以对香气贡献最大的乙基酯类为主，共有25种；其次有16种甲基酯和高级醇酯，与前人研究结果基本一致。不同品种白兰地中的种类也不同，红灯品种白兰地中37种、早大果白兰地38种、奇好白兰地36种、友谊白兰地36种。友谊和奇好品种白兰地中香气物质最少，但是友谊白兰地的总酯类含量最高，为1625.55mg/L；其次是红灯，为1287.74mg/L；奇好白兰地的含量最低，为1047.77mg/L。这4个品种白兰地中的各种酯类物质之间均存在显著差异。4个品种白兰地的酯类物质中，辛酸乙酯的含量最高，其次是癸酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯、苯甲酸乙酯、乙酸乙酯、棕榈酸乙酯。

2．醇类

高级醇通常产生于酒精发酵过程的次生代谢 [14,20-21] ，通过蒸馏作用富集在白兰地中，具有特殊的芳香，常表现出花香、甜香、青草香 [20] 。从4个樱桃品种白兰地中检出不包括乙醇、甲醇在内的12种高级醇，其中红灯品种白兰地中检出种类最多，但是友谊品种白兰地中高级醇含量则最高，为193.51mg/L，早大果白兰地中含量最低，为150.84mg/L；不同品种白兰地中各醇类物质之间存在显著差异。当高级醇总量高于5g/L（100%vol酒精）时，香气较为粗糙 [15] ，而4个品种白兰地的高级醇含量均低于5g/L。4个品种白兰地醇类物质中，异戊醇的含量最高，其次是己醇、丙醇、苯甲醇、异丁醇、苯乙醇，给酒带来甜香、花香、杏李等果香。

3．酸类

白兰地中的脂肪酸主要是在发酵过程中通过碳水化合物酵母代谢而产生 [18-19] ，在乙醇的存在下，大部分挥发性有机酸参与酯化反应转化为酯类 [22] ，为酒提供丰富的花香和果香 [23] 。本试验中共检出4种酸类物质，其中癸酸的含量最高，其次是辛酸、月桂酸，这与Nikićević N [19] 等的研究结果一致。酸类物质是4个樱桃品种白兰地香气成分中占比最低的一类化合物，对白兰地的香气影响也较小 [25] 。4个品种白兰地中挥发性脂肪酸的种类及含量也有差异，其中友谊品种白兰地中酸类总量最高，为27.54mg/L，而奇好白兰地脂肪酸含量最低。

4．醛酮类

从表1可以看出，除了红灯和奇好品种白兰地中未检测到苯甲醛外，其余两种均检出了4种醛酮类物质。其中苯甲醛含量最高，也是影响白兰地香气最重要的醛类物质，主要来源于果核中苦杏仁苷的酶降解 [18,19] ，其次是乙醛、糠醛。Miličević B等 [18] 在Maraska、Montmorencys、Kelleris 3个樱桃品种白兰地中也检出了相同的醛类物质。早大果品种白兰地中的醛酮类物质含量最高，为49.46mg/L，显著高于另外3个品种。经方差分析，4个品种白兰地中乙醛、2,6-二甲基-4-庚酮的含量没有体现显著的品种间差异。

5．萜烯类

萜烯类物质来源于原料本身，大多为优雅的花香、果香、奶香或者甜香，通过发酵、蒸馏进入原白兰地，由于阈值通常非常低，因此对白兰地的特殊香气有突出贡献 [14,21,24] 。本研究中共检出17种萜烯类物质，其中金合欢烯仅在友谊白兰地中检出，而橙花醇未在友谊品种白兰地中发现；4-萜烯醇仅在红灯和早大果白兰地中检出，而β-紫罗兰酮则未在这两个品种白兰地中发现；2-莰烯仅在早大果和奇好白兰地中发现。因此不同品种白兰地中萜烯类物质的种类有显著差异。红灯白兰地中萜烯类物质的总量最高（193.35mg/L），其次是早大果白兰地（183.34mg/L），均显著高于奇好和友谊种白兰地。4个品种白兰地萜烯类香气物质中，香叶醇和里那醇的含量最高，给白兰地带来甜香、花香、柑橘香、玫瑰香等，其次是月桂烯醇、香茅醇、α-松油醇，不同品种白兰地中各萜烯类物质之间存在显著差异。Nikićević N [19] 等在5种樱桃白兰地中检测到6种萜烯物质：柠檬烯、顺式/反式芳樟醇氧化物、里那醇、α-松油醇和橙花醇，其中里那醇的含量最高；张将等 [16] 在不同品种白兰地中检出17种萜烯类物质，其中也是里那醇的含量最高。

（二）相关性分析

分别以78种挥发性香气物质的定量数据为参数，对不同品种樱桃白兰地样品进行主成分分析。提取前两个主成分作图，累计方差贡献率为71.12%，结果见图1和图2，表明了各香气物质相对于第一、第二主成分的分布情况及各样品与各种成分的相关情况。从图1可以看出，57种香气物质与第一主成分正相关，其余21种香气物质与第一主成分负相关；35种香气物质与第二主成分正相关，其余43种香气物质与第二主成分负相关。主成分中某一组分的载荷越高，说明该组分对该主成分所起作用越大。在第一主成分中正载荷较高的物质为苯乙醇、辛酸乙酯、己酸异戊酯、十一酸乙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、十五酸异戊酯、辛酸甲酯、壬醇、己酸乙酯、辛酸异丙酯、4-甲基苯甲醇；负载荷较高的物质为苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、苯甲酸丙酯；在第二主成分中正载荷较高的物质为苯甲醇、油酸乙酯、β-罗勒烯、2-蒈烯、月桂烯醇、苯甲醛；负载荷较高的物质为己酸丙酯、α-松油醇、硫代辛酸硫丙酯。

由图2可以看出，不同品种樱桃白兰地分布在不同的象限内，表明它们之间的香气特征存在显著的差异性。红灯白兰地分布在第一象限，与其密切相关的香气物质主要是酯类、萜烯类、醇类，如己酸乙酯、辛酸异戊酯、油酸乙酯、辛酸丙酯、月桂酸甲酯、2-蒈烯、β-月桂烯、月桂烯醇、2-莰烯、4-甲基苯甲醇、苯甲醇、异丁醇等；友谊白兰地分布在第四象限，与其密切相关的香气物质主要是酯类、萜烯类，如辛酸乙酯、己酸丙酯、癸酸甲酯、十五酸异戊酯、硫代辛酸硫丙酯、橙花醇、香叶醇、香茅醇等；奇好白兰地分布在第三象限，与其密切相关的香气物质主要是芳香酯类和萜烯类，如苯甲酸乙酯、2-羟基苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、里那醇、β-紫罗彤酮、柠檬烯等；而早大果白兰地基本处于第三第四象限分界处，与其密切相关的物质主要有β-罗勒烯、4-萜烯醇、苯甲醛、己醇、2-甲基-2-月桂醇等。以横坐标为基准，早大果和奇好白兰地的香气特征较为接近，然而也能明显区分开；以纵坐标为基准，红灯和友谊白兰地极显著区别于友谊白兰地和奇好白兰地。

（三）不同品种樱桃白兰地的感官分析

8名受过品评专业训练的人对试验樱桃白兰地的香气和口感按10分制进行品评打分。4种白兰地存在感官属性上的差异，不同品种樱桃白兰地具有不同的香气属性，其中红灯和友谊白兰地的花香和果香得分较高，奇好白兰地得分最低，结合表1可以发现，呈现出此类香气的化合物含量大多以红灯和友谊白兰地中较高；早大果和红灯的坚果香得分较高，奇好得分较低；早大果的甜香得分最高，其次是红灯。红灯和友谊白兰地香气浓郁度较好，显著高于另外两个品种；4个品种白兰地的香气纯净度没有显著差异。总体来看，红灯和友谊白兰地的香气品质相对更高，而早大果和奇好的香气浓郁度没有显著差异，风格较为接近。

三、结论

利用气相色谱-质谱联用技术对红灯、友谊、早大果、奇好4个甜樱桃品种酿造的白兰地中的主要香气成分组成及含量进行了研究分析，共检测出78种香气物质，包括41种酯类物质、12种醇类物质、4种酸类物质、4种醛酮类物质、17种萜烯类物质。不同品种白兰地之间的香气种类及含量都有显著差异。友谊白兰地中香气物质总量最高，其次是红灯白兰地，奇好白兰地中含量最低，其中友谊白兰地中酯类和醇类物质含量最高，其次是红灯白兰地，显著高于另外两个品种；红灯和早大果白兰地中的萜烯类物质含量较高，奇好白兰地中含量最低。

采用主成分分析研究不同樱桃品种白兰地和特征香气物质之间的相关性，结果表明，不同品种的樱桃白兰地香气特征不同，而且与不同的香气物质之间存在一定的相关性。与红灯白兰地密切相关的香气物质主要是酯类、萜烯类、醇类，如己酸乙酯、辛酸异戊酯、油酸乙酯、辛酸丙酯、月桂酸甲酯、2-蒈烯、β-月桂烯、月桂烯醇、2-莰烯、4-甲基苯甲醇、苯甲醇、异丁醇等；与友谊白兰地密切相关的香气物质主要是酯类、萜烯类，如辛酸乙酯、己酸丙酯、癸酸甲酯、十五酸异戊酯、硫代辛酸硫丙酯、橙花醇、香叶醇、香茅醇等；与奇好白兰地密切相关的香气物质主要是芳香酯类和萜烯类，如苯甲酸乙酯、2-羟基苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、里那醇、β-紫罗兰酮、柠檬烯等；与早大果白兰地密切相关的香气物质主要有β-罗勒烯、4-萜烯醇、苯甲醛、己醇、2-甲基-2-月桂醇等。红灯和友谊白兰地的香气特征极显著地区别于友谊白兰地和奇好白兰地，而早大果和奇好白兰地的香气特征较为接近。

4种白兰地存在感官属性上的差异，不同品种樱桃白兰地具有不同的香气属性，其中红灯和友谊品种白兰地的花香和果香得分较高；早大果和红灯的坚果香得分较高；早大果的甜香得分最高，其次是红灯。结合香气的浓郁度和纯净度得分表现，进一步显示红灯和友谊白兰地的香气品质较高，早大果和奇好白兰地的香气风格较为接近，红灯和友谊白兰地相对来说更适合用于研发樱桃白兰地。

（本文作者分别系山东省葡萄研究院/山东省葡萄栽培与精深加工工程技术研究中心、齐鲁工业大学/山东省科学院、水发规划设计有限公司人员）

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