藍莓酒香氣成分及其影響因素研究進展

郭志君，楊紅麗，閔 卓，房玉林

（1.茅臺學院，貴州 仁懷 564500；2.西北農(nóng)林科技大學葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；3.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100）

藍莓（Vacciniumspp.）是杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬多年生灌木小漿果類果樹[1]，其果實富含維生素、有機酸、多酚等多種營養(yǎng)成分，已成為世界糧食及農(nóng)業(yè)組織推薦的“五大健康水果”之一，2020年全球產(chǎn)量達到85.09萬 t[2]，但由于其不易貯藏，約50%被制成加工產(chǎn)品。因具有花色苷、多酚含量豐富和糖酸比合適等特點，使藍莓果實適合加工成藍莓酒，藍莓酒較高的抗氧化作用[3]和獨特的風味使其越來越受到消費者的喜愛[4]，具有成為優(yōu)質(zhì)果酒的潛力。

香氣是評價果酒風味最重要的指標之一[5]，藍莓果實香氣研究早在1983年已有報道[6]，但藍莓酒香氣研究相對較晚。1999年為調(diào)查一起違法添加興奮劑（甲基苯丙胺）案件Hida等[7-8]測定了藍莓利口酒的揮發(fā)性成分；國內(nèi)研究人員于2010年首次采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（headspace solid phase microextraction-gas chromatograph-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）測定了3 種酵母對藍莓發(fā)酵酒香氣成分的影響[9]，之后相繼開展了品種、工藝條件等因素對藍莓酒香氣影響的研究[5,10-11]。以上研究對指導藍莓酒生產(chǎn)、品質(zhì)評價、市場推廣具有重要意義。本文綜述藍莓酒香氣成分，包括其占比及來源；分析總結(jié)藍莓酒的關鍵呈香物質(zhì)及香氣特征；深入探討影響藍莓酒香氣的因素，旨在為藍莓酒香氣品質(zhì)研究以及香氣精準調(diào)控加工技術(shù)提升提供一定參考。

1 藍莓酒香氣物質(zhì)的組成

藍莓經(jīng)過酒精發(fā)酵成為藍莓酒的過程中，香氣成分種類和含量都有所增加[12]，發(fā)酵過程中糖、氨基酸、糖苷前體物質(zhì)、多酚類等的代謝、水解、酶促氧化及偶聯(lián)反應形成了醇、酯、酸、萜烯、醛、酮等化合物，構(gòu)成了果酒香氣的物質(zhì)基礎。目前檢測鑒定出的藍莓酒香氣成分超過120 種[13]，一般分為醇類、酯類、酸類、醛酮類、萜烯類和其他成分6大類。

圖1統(tǒng)計了文獻中報道的藍莓酒香氣種類及相對含量占比，可見醇類和酯類的種類和含量所有香氣成分中占比較高，此外，萜烯類的種類也十分豐富，是藍莓酒的主要香氣成分[4-5,14]。醇類物質(zhì)主要由酵母在發(fā)酵過程中通過酮酸合成途徑和氨基酸降解途徑產(chǎn)生[15]，高濃度醇類物質(zhì)會產(chǎn)生白蘭地等烈酒風味，低濃度下則表現(xiàn)出水果、青草等香氣。目前藍莓酒中檢測到的醇類物質(zhì)超過30 種[13]，單一酒樣中最多檢測出20 種，含量占比平均達到38.57%，其中異戊醇、異丁醇、苯乙醇和3-甲基-1-丁醇存在于多數(shù)藍莓酒中[9,16-17]，賦予藍莓酒花香和酒香。酯類物質(zhì)主要由酵母代謝和陳釀過程中酸和醇酯化產(chǎn)生，對果酒的香氣特征具有重要作用。藍莓酒中已檢測到40 種以上酯類物質(zhì)[13]，單一酒樣中最多檢測出30 種，含量占比平均達到44.96%，其中乙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、正己酸乙酯、苯甲酸乙酯[4]等在大部分藍莓酒中含量較高，賦予藍莓酒果香和花香。萜烯類物質(zhì)主要來源于果實，經(jīng)過水解或酵母代謝轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袚]發(fā)性的游離態(tài)，雖然含量常低于醇類和酯類，但因其閾值較低，對藍莓酒香氣特征有重要影響，藍莓酒中已檢測到29 種萜烯類物質(zhì)[18]，其中芳樟醇、香茅醇、香葉醇、α-松油醇、橙花叔醇、D-檸檬烯、β-大馬士酮等普遍存在于藍莓酒中[17]，賦予藍莓酒薰衣草、玫瑰和甜香氣味[19]。

圖1 文獻中藍莓酒香氣物質(zhì)種類及含量占比統(tǒng)計圖[4,9-10,12-14,25-32]Fig.1 Statistical plots of the types and contents of aroma substances in blueberry wine based on literature data[4,9-10,12-14,25-32]

另外，酸類、醛酮類和揮發(fā)酚等物質(zhì)也普遍存在于藍莓酒中，但總含量占比通常不超過10%。果酒中影響香氣的酸類主要是脂肪酸，短鏈脂肪酸類主要來源于果實本身，適量時為果酒帶來清爽感，也有利于陳釀過程酯類香氣形成[20]，中長鏈脂肪酸則主要由酵母代謝產(chǎn)生[21]，較高濃度時表現(xiàn)出腐敗、酸臭等異味，較低濃度時表現(xiàn)出具有修飾作用的奶油、奶酪氣味。藍莓酒中檢測到含量相對較高的酸類物質(zhì)有己酸、辛酸、癸酸以及9-癸烯酸等[17]。醛酮類由不飽和脂肪酸在脂氧合酶催化作用下產(chǎn)生[22]，對果酒香氣可起到協(xié)調(diào)作用，但也會使果酒表現(xiàn)出老化等不良風味，藍莓酒中除苯乙醛[23]、癸醛[17]和壬醛[24]，其他醛酮類物質(zhì)較少。此外，藍莓酒中還檢測到丁子香酚[25]、乙偶姻[17]等其他香氣成分，賦予藍莓酒丁香花、奶油香氣。

綜上，藍莓酒香氣成分中醇類和酯類的占比和種類較多，萜烯物質(zhì)種類豐富，酸類、醛酮和揮發(fā)酚等較少，其共同為藍莓酒豐富的香氣表現(xiàn)奠定物質(zhì)基礎?，F(xiàn)有藍莓酒香氣研究較多采用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）法，檢測到的香氣成分相對有限，可進一步采用全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜（comprehensive two-dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry，GC×GC-TOFMS）等方法豐富微量成分的檢測研究。另外，受限于我國藍莓酒產(chǎn)業(yè)化起步較晚，市場主流藍莓酒產(chǎn)品的香氣研究缺乏，還應補充和完善典型品種及商品藍莓酒香氣成分研究。

2 藍莓酒關鍵呈香物質(zhì)

果酒中檢測到的眾多揮發(fā)性化合物中，并非每一種都對香氣呈現(xiàn)有作用，其中少部分起主要貢獻作用的物質(zhì)被稱為關鍵香氣組分，這類物質(zhì)通常有較高的風味稀釋（flavor dilution，F(xiàn)D）因子[33]或香氣活度值（odour activity value，OAV）。一般認為化合物濃度高于其閾值，即OAV≥1的化合物單獨對酒的香氣有貢獻，0.1≤OAV＜1的化合物對香氣有重要修飾作用[34]。

表1總結(jié)了文獻中藍莓酒揮發(fā)性成分OAV＞0.1的物質(zhì)，可初步確定為藍莓酒的關鍵呈香物質(zhì)，其中OAV≥1的物質(zhì)有42 種，包括醇類4 種、酯類18 種、酸類3 種、醛酮類2 種、萜烯類12 種、揮發(fā)酚類等其他物質(zhì)3 種。β-大馬士酮（4 600）、苯乙醛（4 050.00）、辛酸乙酯（893.56）、苯乙醇（380.87）、癸酸乙酯（328.65）、乙酸異戊酯（303.00）和D-檸檬烯（202.80）的OAV均大于100，呈香作用較為突出，使藍莓酒表現(xiàn)出玫瑰和紫羅蘭的花香、小漿果類的果香、似白蘭地的酒香、檸檬和薄荷類的植物香，這些香氣類型共同組成了藍莓酒的主要香氣特征。

表1 藍莓酒關鍵呈香物質(zhì)Table 1 Key aroma compounds in blueberry wine

部分已報道的各類藍莓酒關鍵呈香物質(zhì)（OAV＞0.1）的分布情況如圖2所示，其中酯類和萜烯類是藍莓酒中占比最多且感知強度最突出的呈香物質(zhì)，這與藍莓酒酯類物質(zhì)含量豐富、萜烯類物質(zhì)閾值較低有重要關系。除了7 種OVA大于100的關鍵呈香物質(zhì)外，松油醇（67.56）、丁子香酚（57.20）、桃金娘烯醇（32.7）、芳樟醇（32.3）、乙酸苯乙酯（23.39）、β-香茅醇（4.50）、正庚醇（4.0）、紫羅蘭醇（3.92）和異戊醇（1.58）等賦予藍莓酒花香；己酸乙酯（84.73）、丁酸乙酯（19.30）、辛酸甲酯（18.40）、乙酸乙酯（11.95）等賦予藍莓酒果香；桉葉油醇（14.50）、1,3,8-對薄荷三烯（4.00）、3-蒈烯（2.92）、4-萜烯醇（1.64）和香芹醇（1.1）等使藍莓酒呈現(xiàn)出清新的植物香氣；十六酸乙酯（35.63）、棕櫚酸乙酯（20.73）、苯乙酸乙酯（20.36）、月桂酸乙酯（13.32）、癸醛（10.04）和乙偶姻等呈現(xiàn)類似于蠟、油脂、蜂蜜和奶油的修飾性氣味；適當?shù)募核幔?.17）、辛酸（1.12）和癸酸（1.81）可增加藍莓酒香氣的復雜度，而不至于引起酸敗味。另外，0.1≤OAV＜1的香氣物質(zhì)主要有乙酸、丁二酸二乙酯、苯乙酸、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚等，這類物質(zhì)在濃度超過閾值時常表現(xiàn)出酸敗、化學溶劑、動物皮革、馬廄等負面氣味，但在較低濃度時可起到修飾、提升香氣復雜性的作用[35-36]。

綜上，藍莓酒的關鍵呈香物質(zhì)超過40 種，呈現(xiàn)花香、果香、植物香和酒香等特征香氣。目前尚缺乏關于藍莓酒香氣特征的整體描述，將以上關鍵呈香物質(zhì)相對應的主要香氣和已發(fā)表文獻[12,17,23-25,35]對藍莓酒香氣的感官描述進行匯總、分類、分級，參考王震[37]和張海偉[38]等的方法，初步繪制了藍莓酒香氣輪，如圖3所示。香氣類別定為一級術(shù)語，香氣描述詞為二級術(shù)語，一級類別中相應的關鍵呈香物質(zhì)在最外層顯示。圖3描述的藍莓酒香氣輪中果香、花香的種類相對較多，輔以植物香、酒香和少量的化學香氣，形成了比較復雜的香氣輪廓。但在葡萄酒中表現(xiàn)突出的香料及烘焙香在藍莓酒中涉及的呈香物質(zhì)較少，可能與被測藍莓酒樣多數(shù)未經(jīng)橡木桶陳釀或橡制品處理有關。需要指出的是，由于已有研究選用的藍莓酒樣品量和典型性有限，且均采用感官分析或HS-SPME-GC-MS結(jié)合OAV的方法，缺少將感官和儀器分析相關聯(lián)的氣相色譜-嗅聞（gas chromatographyolfactometry，GC-O）結(jié)合香氣萃取物稀釋分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）的方法，以及缺少香氣重組和缺失實驗的有效驗證，上述香氣輪尚不能全面展現(xiàn)藍莓酒香氣特征，還需要進一步完善和豐富。

圖3 藍莓酒香氣輪圖Fig.3 Aroma wheel of blueberry wine

3 藍莓酒香氣的影響因素

根據(jù)TSCPTJGJ003-2022《四川省優(yōu)質(zhì)藍莓酒生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》，藍莓酒生產(chǎn)流程包括原料采購、食品添加劑選擇、前處理、發(fā)酵、貯存陳釀、后處理等，每個環(huán)節(jié)都對藍莓酒香氣有不同程度的影響，以下從品種、酵母和工藝條件3 個面方進行闡述分析。

3.1 品種

果酒中的一類香氣主要來源于果實本身，不同品種藍莓香氣化合物的組成和含量均有一定差異[39]，特別是廣泛存在于藍莓果實中的萜類物質(zhì)[28]，品種間差異明顯。南高叢藍莓‘密斯蒂’（Misty）的萜烯類物質(zhì)的種類和含量均高于‘奧尼爾’（O’Neal），相應的‘密斯蒂’藍莓酒的萜烯類香氣更為豐富[25]，但‘奧尼爾’的苯甲酸乙酯、苯乙醇、3-羥基苯乙醇含量較高，使得‘奧尼爾’釀制藍莓酒具有更明顯的玫瑰花香氣特征[10]。兔眼藍莓‘杰兔’（Premier）所釀藍莓酒的香氣成分檢出種類（71 種）和含量（2 485.45 μg/L）均較高[40]，橙花叔醇、二乙基正已醇、丁二酸二乙醇是其特征香氣成分，賦予其蘋果香、酒香和玫瑰香；而‘燦爛’（Britewell）藍莓釀制藍莓酒相對香氣成分較少[40]，特征物質(zhì)有9-癸烯酸乙酯、香茅醇和蒈烯，表現(xiàn)出明顯的植物香和薄荷香，但因辛酸含量較高口感過酸[14,41]，相對不適合釀造優(yōu)質(zhì)藍莓酒。高叢藍莓品種‘安娜’（Anna）、‘薄霧’（Misty）、‘藍豐’（Bluecrop）和‘夏普蘭’（Sharpblue）所釀藍莓酒有別于兔眼藍莓的特征物質(zhì)是乙酸乙酯和桉油醇[14]。以上不同品種藍莓酒香氣的研究，為后續(xù)建立藍莓酒品種辨別模型奠定了基礎。同時，品種也是藍莓酒風格化發(fā)展的基礎，在考慮出汁率、固酸比、抗氧化性等指標[42]的基礎上，評估其香氣指標，對篩選釀酒適用性高的藍莓品種具有重要意義。

3.2 酵母菌

酵母菌是影響果酒香氣物質(zhì)的關鍵因素之一[43]，不同菌種對藍莓酒風味特征有顯著影響。如釀酒酵母1203[9]、AS2.316[16]所釀造藍莓酒中3-甲基-1-丁醇含量較高；釀酒酵母Lalvin K1和DV10所釀造藍莓酒酯類成分相對較高，使酒偏向酯香型；釀酒酵母Angel ADT發(fā)酵后乙偶姻含量較高，所釀藍莓酒偏向醇香型[44]。對于香氣不夠豐富的藍莓品種，通過酵母菌選擇可實現(xiàn)藍莓酒香氣提升，例如釀酒酵母QD-1可增加人工種植品種所釀藍莓酒香氣種類[45]，非釀酒酵母P.fermentansJT-1-3可增加藍莓酒中酸類、萜烯和酮類的種類，同時降低高級醇含量，平衡酯類香氣[12]。酵母菌對藍莓酒香氣的影響和對整體品質(zhì)的影響并不總是一致，如釀酒酵母F33釀造的藍莓酒中酯類和醇類含量更高，尤其以異戊醇、苯乙醇、香茅醇和乙酸乙酯含量較高，使藍莓酒偏向花香和清香，優(yōu)于釀酒酵母Fermirouge，但經(jīng)顏色、香氣、口感綜合評價，后者優(yōu)勢更明顯[46]。因此可通過混菌發(fā)酵的方式提升香氣及綜合品質(zhì)，例如異常威克漢姆酵母K-8與釀酒酵母ZM-5順序接種發(fā)酵，使藍莓酒有較為濃郁的果香和花香、酸甜平衡、風味物質(zhì)更加豐富[47]。

3.3 工藝條件

藍莓酒生產(chǎn)中涉及預處理方式、浸漬方式、輔料添加、澄清方式、發(fā)酵溫度、陳釀方法等具體的工藝條件，探索藍莓酒最佳工藝條件一直是研究熱點。

藍莓果實不耐貯存且成熟期一致性較差，常預先冷凍再進行釀造。長白山野生藍莓經(jīng)冷凍濃縮和冷壓榨后，香氣物質(zhì)含量明顯提高，擁有更加豐富的香氣層次[48]。反復凍融則可能降低藍莓酒香氣質(zhì)量，但凍融次數(shù)增加可使(E)-2-己烯醛含量降低，從而減弱青草氣味[49]，因此多次凍融處理也許可用于改善生青味較重的藍莓酒。

浸漬方式對藍莓酒香氣物質(zhì)成分及含量也有一定影響。熱浸漬可增加藍莓酒香氣物質(zhì)種類，但低溫預浸漬發(fā)酵的藍莓酒揮發(fā)性物質(zhì)、醇類和酯類以及特征性香氣物質(zhì)的相對含量更高，風味品質(zhì)更佳[4]。二氧化碳浸漬（15 d）法可提升藍莓酒中酯類和萜烯類物質(zhì)含量，使藍莓酒呈現(xiàn)出清新優(yōu)雅的風格特點[11]。

發(fā)酵前后或過程中添加適合的輔料也是增加果酒香氣的方法。氮源對酵母代謝具有重要影響，同時也是果酒中某些芳香物質(zhì)的前體，無機氮源被證實可使酒樣中丁酸乙酯含量升高，配合合適的酵母（Red Fruit），對藍莓酒的增香效果優(yōu)于有機氮[17]。藍莓中含量較高的萜類物質(zhì)在果實中多以糖苷結(jié)合態(tài)的形式存在，β-D-葡萄糖苷酶制劑對藍莓酒增香具有一定潛力，研究表明AR2000葡萄糖苷酶制劑酶解處理可增加藍莓酒中部分萜烯類物質(zhì)以及丁子香酚含量，且增香效果明顯[25]。常用于提升葡萄酒口感圓潤度的酵母甘露聚糖也可提升藍莓酒香氣，促進乙酸乙酯、月桂酸乙酯、香茅醇、α-松油醇、苯乙酸、β-大馬士酮等物質(zhì)的產(chǎn)生，使藍莓酒的花香、果香和甜香味更加濃郁[27]。殼聚糖可用于改良藍莓酒中揮發(fā)性酚類物質(zhì)引起的不良風味[27]。澄清穩(wěn)定處理可去除藍莓酒中的不穩(wěn)定因素，同時引起藍莓酒香氣物質(zhì)種類明顯減少，經(jīng)過自然澄清、硅藻土過濾、下膠處理、冷凍處理、再次硅藻土過濾后，香氣物質(zhì)由38 種減少至25 種[50]。因此藍莓酒生產(chǎn)過程中，合理地“加”輔料、適當?shù)亍皽p”澄清穩(wěn)定處理步驟，是提高藍莓酒香氣和整體品質(zhì)的重要手段。

溫度是發(fā)酵過程最關鍵的工藝參數(shù)之一，通常觀點認為低溫發(fā)酵更適合藍莓酒，有利于酯類物質(zhì)富集，增加藍莓酒花香、果香及香氣復雜度[51]，可能與低溫條件下酰基轉(zhuǎn)移酶活力更強，有利于酯類物質(zhì)積累有關[52]。但有研究表明藍莓酒在25 ℃條件下醇類物質(zhì)總量高于18 ℃，尤其苯乙醇含量明顯升高，且辛酸含量降低[14]，因此，相對較高的溫發(fā)酵度可能更適合品種香氣特征不明顯、口感偏酸的藍莓原料。溫度對果酒貯存期間的香氣變化也有影響[53]，溫度較低時酯化、氧化反應緩慢，溫度過高則引起過度氧化[54]，18～22 ℃的貯存溫度可能更適合藍莓酒醇類果香的形成[13]。

雖然絕大多數(shù)水果酒都不耐貯存，但研究表明，適當陳釀可提升藍莓酒香氣質(zhì)量。陳釀期間，藍莓酒香氣成分總含量呈升高趨勢，其中酯類物質(zhì)含量在3 a陳釀期內(nèi)呈先升高后穩(wěn)定、醇類物質(zhì)含量先降低后升高、萜烯類物質(zhì)含量顯著減少、醛酮類和芳香族類物質(zhì)含量均有所增加、酸類物質(zhì)含量基本保持穩(wěn)定的特點[29]。為達到加快陳釀速度、短時間內(nèi)提高香氣質(zhì)量的目的，藍莓酒人工催陳研究相繼展開，超聲-微波復合催陳可增加藍莓酒香氣物質(zhì)的總含量[55]；高功率脈沖微波處理能夠促進酯化反應，加速藍莓酒中乙酸乙酯、辛酸乙酯等酯類的生成[24]；磁場催陳可增加藍莓酒中醇、醛、酮類和烷烴類含量，減少酸類含量，有利于藍莓酒香氣整體提升，但磁場催陳時間不可超過8 周，否則可能引起藍莓酒過度老化[51]。另外，果香型藍莓酒需要盡量長時間地保持新鮮度，減少貯存過程產(chǎn)生氧化氣味，葡萄糖氧化酶可作為生物去氧劑應用于藍莓酒風味改良，保持藍莓酒香氣新鮮度，具有延長保存期的作用[30]。

近年來工藝條件對藍莓酒香氣化合物及感官特征的影響研究匯總?cè)绫?所示。

表2 不同工藝條件對藍莓酒香氣的影響Table 2 Effects of different process conditions on the aroma of blueberry wine

以上研究為提升藍莓酒香氣品質(zhì)提供了品種選擇、菌種選擇和工藝條件方面的參考和指導，為未來明確主流釀酒藍莓品種和藍莓酒專用酵母菌種奠定了基礎。目前尚缺乏原料控制層面的影響研究，還需進一步開展產(chǎn)地、栽培管理措施、采摘期成熟度等因素對藍莓酒香氣影響的研究，為藍莓酒香氣精準調(diào)控和釀酒藍莓品種選擇提供技術(shù)參考。

4 結(jié)語

隨著人們對飲食健康問題的日益重視，低酒精度、營養(yǎng)美味、風格多樣化已成為果酒發(fā)展的新方向，藍莓酒正是可以滿足消費者新需求的優(yōu)質(zhì)果酒之一。藍莓酒香氣物質(zhì)成分和特征及其影響因素的研究對藍莓種植、生產(chǎn)加工和市場營銷都具有重要意義。目前藍莓酒香氣研究已取得一定進展，但依然存在檢測手段和分析方法不全面、樣品不典型、調(diào)控措施有限等問題。在未來的研究中，應進一步采用GC×GC-TOFMS、GC-O等更高靈敏度和準確度的檢測工具和多元統(tǒng)計分析方法，開展典型品種和商品藍莓酒的香氣研究，深入藍莓酒香氣精準調(diào)控方法和機理探索，為我國藍莓酒產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、藍莓種植業(yè)升級轉(zhuǎn)型、果酒市場繁榮提供參考和指導。