146非酿酒酵母与酿酒酵母序贯发酵对猕猴桃果酒化学成分及香气成分的影响

3.1猕猴桃酒的理化指标

在有机酸分析方面（图1C），不同发酵方案对猕猴桃酒中有机酸的含量产生了显著影响。Pk-Mg显著提高了原果汁中有机酸的总量，而Sc、Pk-Zr和Mg-Zr则导致有机酸含量有所降低。奎尼酸和柠檬酸是主要的有机酸成分，且它们的变化趋势相反，前者增加可能源于绿原酸的水解，后者减少则可能与菌株对柠檬酸的转运和分解有关。此外，草酸、琥珀酸和苹果酸在发酵后均显著降低，而乳酸有所增加，酒石酸则相对稳定。

在单体酚分析方面（图1D），四种发酵方案均显著提高了原果汁中多酚类物质的含量，且混合发酵获得了较高的多酚类物质得率。Pk-Mg、Mg-Zr和Pk-Zr中的总酚浓度最高，儿茶素是含量最高的一元酚，且非酿酒酵母的引入对儿茶素含量的提高效果更为显著。咖啡酸和没食子酸含量分别排在第二和第三位，且发酵后均显著提高。此外，槲皮素和根皮素等黄酮类化合物也在发酵过程中被检测到，且含量显著增加。

图1： (C)不同猕猴桃酒和猕猴桃汁中有机酸的浓度。(D)不同猕猴桃酒和猕猴桃汁中单体酚的浓度

得益于其高维生素和酚含量，猕猴桃酒表现出比其他果酒更强的抗氧化能力。猕猴桃酒中的抗氧化能力与生物活性物质密切相关，这些生物活性物质可通过抑制引发和断链传播来清除自由基，或通过与金属离子结合、还原过氧化氢、淬灭超氧化物和单线态氧来抑制自由基的形成。图1B总结了猕猴桃酒在DPPH自由基清除、ABTS自由基清除和羟自由基清除活性方面的性能。总的来说，在所有混合发酵方案中检测到比Sc更强的自由基清除能力。4种猕猴桃酒对DPPH的清除率在50%~ 60%之间，对ABTS的清除率在30%~ 50%之间。值得一提的是，Pk-Mg对DPPH和ABTS自由基的清除率最高，这可能是由于Pk-Mg中酚类物质含量高所致。而羟自由基清除活性略有不同。Pk-Zr对羟自由基的清除率最高，为48.14%，其次为Pk-Mg，为43.88%。

图1：（B）不同猕猴桃酒和猕猴桃汁中DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率和羟基自由基清除率。

结果显示，猕猴桃酒中的香气特征受到不同发酵方案的显著影响。在检测到的83种挥发性化合物中，酯类化合物扮演了至关重要的角色，是造成猕猴桃酒挥发性差异的主要因素。其中，乙酯是猕猴桃酒中含量最丰富的酯类，主要来源于醇酰基转移酶催化的反应，且在发酵过程中显著增加，辛酸乙酯、己酸乙酯及癸酸乙酯等乙酯类物质的含量远高于其感官阈值，对猕猴桃酒的香气特征做出了显著贡献。

除了乙酯外，乙酸酯和其他酯类化合物也对香气产生了积极影响。乙酸酯主要由底物上的醇-O-乙酰转移酶催化的反应产生，其形成受到多种因素的影响。在猕猴桃酒中，乙酸异戊酯、乙酸2-甲基丁酯、乙酸己酯和乙酸庚酯等乙酸酯类物质得到了显著提高，它们可能赋予猕猴桃酒草莓和糖果的香味。此外，还检测到了其他酯类物质，虽然含量较低，但对香气复杂性的贡献不可低估。

除了酯类化合物外，高级醇也是猕猴桃酒中的重要香气成分。所有发酵方案都提高了高级醇的含量，且混合发酵在种类和含量上都显示出明显的优势。这些高级醇不仅具有香气和风味，还能衬托酯香并使口感更加圆润。

此外，果酒中的挥发酸主要来源于原料和发酵过程，中等浓度的挥发性酸可以产生舒缓、细腻的风味，但过高浓度则会导致辛辣和令人不快的醋味。在实验中，检测到了8种脂肪酸，总量在不同发酵方案间有所差异。同时，还检测到了醛类、酮类、酚类和萜类化合物等挥发性成分，虽然它们的浓度相对较低，但由于其较低的感官阈值，仍然对猕猴桃酒的香气色泽有显著影响。

综上所述，猕猴桃酒的香气特征受到多种挥发性化合物的影响，且不同发酵方案对这些化合物的含量和种类有显著影响。混合发酵方案在提升这些化合物含量和种类上显示出明显优势，从而有助于提升猕猴桃酒的香气品质。

图2：猕猴桃酒和猕猴桃汁中挥发性化合物浓度热图。

筛选了27种rOAV超过0.1的挥发性化合物，以及成功地建立了主成分分析模型。如图3所示，前两个PC解释了总方差的90.1%，这表明该模型在解释香气特征和发酵方案之间的相关性方面具有足够的置信度。Pk-Mg、Pk-Zr和Mg-Zr分布在靠近乙酯和乙酸乙酯的第二和第三象限，而Sc则位于靠近醛和酸的第一和第四象限的交界处。同时，在PC 2上清楚地区分了这三种混合发酵。大量的香气物质聚集在第二象限，与Pk-Mg和Pk-Zr的相关性较强，如癸酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、辛酸甲酯和庚酸乙酯。Mg-Zr在第三象限，仅与3-甲基辛酸丁酯、异丁酸乙酯和2，4-二叔丁基苯酚相近，表明该样品的花香和果香可能比其他混合发酵。

图3：rOAV >0.1与猕猴桃酒挥发性香气成分的PCA双曲线分析。

上述结果证实了非酿酒酵母组合与酿酒酵母序贯接种工艺显著提高了猕猴桃酒的香气复杂度。为了进一步阐明香气物质改善的原因和澄清香气特征的转化，对果酒发酵过程中关键化合物的演变和损失率进行了监测。结果显示（图4），混合发酵方案显著促进了酯类等香气物质的合成，这些酯类物质在猕猴桃酒中占据了主导地位，对香气复杂度有着重要贡献。同时，混合发酵还相对降低了关键挥发性物质的损失率，使得这些香气成分在发酵后期得以更好地保留，从而赋予了猕猴桃酒更为丰富和持久的香气特征。

进一步分析发现（图5），不同发酵剂和方案导致挥发性化合物呈现出各异的演变趋势和最终浓度。在酒精发酵过程中，酯类化合物主要通过酵母代谢合成，并表现出三种不同的进化趋势，包括在发酵过程中不断增加、在发酵早期增加后末期减少以及在发酵早期增加、中期减少后末期再次增加。此外，研究还发现了一些其他挥发性化合物，如醇类、酸类和其他挥发性物质，它们的浓度在整个酒精发酵过程中也呈现出波动性变化，对猕猴桃酒的香气特征产生了一定影响。

综上所述，实验结果不仅证实了非酿酒酵母与酿酒酵母序贯接种工艺对猕猴桃酒香气复杂度提升的显著作用，还通过详细分析挥发性化合物的演变和损失率，为优化发酵工艺和提高猕猴桃酒品质提供了重要依据。

图4：不同猕猴桃酒在酒精发酵过程中关键挥发性物质(rOAV >0.1)的演变

图5：不同猕猴桃酒在酒精发酵过程中主要挥发性物质的损失率(rOAV >0.1)。

通过初步评价和两次感官专家会议的深入讨论，确定了猕猴桃酒的主要香气描述符，包括花香、热带水果、柑橘类水果、黑果、核果、红果、籽果、酒精、酸味和植物香气。这些描述符为理解猕猴桃酒的香气特征提供了重要依据。

进一步的研究发现，不同的发酵工艺对猕猴桃酒的香气特征产生了显著影响。与仅使用酿酒酵母（Sc）的发酵方案相比，混合发酵方案（包括非酿酒酵母与酿酒酵母的序贯接种）检测到了更强的柑橘类水果、热带水果、花香、红色水果和黑色水果香气，同时这些混合方案中的种子水果、酒精、酸性和植物香气的强度则相对较低。这种香气特征的差异主要来源于酯类和高级醇的含量和种类的不同。这一发现进一步证实了先前的报告，即接种一种以上的本土非酿酒酵母菌能有效地增强果酒的花香和果香，从而提升果酒的独特性和感官品质。

在总体可接受性的聚类分析中，Pk-Mg混合发酵方案获得了最高得分4.52，显示出其在提升猕猴桃酒风味方面的显著优势。Mg-Zr混合方案与Pk-Mg具有较高的相似性，得分为4.29，而Pk-Zr混合方案得分为4.16。值得注意的是，在所有添加花香和果香的发酵方案中，混合发酵的总体可接受性得分显著高于仅使用酿酒酵母的发酵方案，这表明多酵母发酵在提升猕猴桃酒风味方面具有广阔的应用前景。

为了明确各香气特征对猕猴桃酒总体可接受性的影响，研究构建了偏最小二乘回归（PLSR）模型。该模型以各香气特征的MF值为自变量，以猕猴桃酒的总体可接受性得分为因变量。模型的具体参数显示，校正系数为0.992，验证系数为0.858，这表明模型具有较高的置信度和预测能力。通过PLSR回归模型的加权回归系数分析，研究指出柑橘类水果、热带水果、花香和黑色水果的加权回归系数大于0.1，对总体可接受性评分有积极影响。而具有负加权回归系数的香气特征，如果仁、奶酪、酒精和酸味，则对总体可接受性评分具有显著的负影响。特别是酒精，其作为对总分最不利的因素之一，有力地解释了为什么仅使用酿酒酵母的发酵方案得分较低。

综上所述，本研究不仅深入揭示了不同发酵工艺对猕猴桃酒香气特征的影响，还通过构建PLSR回归模型，明确了各香气特征对总体可接受性的影响，为优化发酵工艺和提升猕猴桃酒品质提供了重要依据。

图6：(A)不同猕猴桃葡萄酒的代表性香气描述符的修正频率分数(MF)热图。(B).代表性香气描述符对总分的PLSR回归模型。