《食品科學》：甘肅農業大學祝霞教授：二氫楊梅素和迷迭香酸對低醇蘋果酒發酵動力學及香氣品質的影響

蘋果（

Malus pumila

Borkh.）富含糖類、維生素、礦物質和膳食纖維，深受全球消費者青睞。乙醇體積分數小于7%的低醇蘋果酒既保留了果實中的大部分營養成分，還在賦予酒體獨特香氣品質和口感的同時，一定程度降低了高乙醇含量對消費者的潛在危害，備受年輕和女性消費者的青睞。但在蘋果酒釀造時，為了保證乙醇發酵順利完成且維持貯藏期間酒體品質，需要至少添加50～100 mg/L SO 2 ，這可能會引起部分消費群體的過敏反應，出現急性呼吸道刺激甚至呼吸困難。此外，SO 2 添加質量濃度過高還會使酒體產生刺鼻的硫臭味，進而影響果酒品質。

天然抑菌劑二氫楊梅素（DMY）主要通過破壞菌體生物膜完整性，影響腐敗菌代謝途徑及干擾遺傳物質和蛋白質合成從而發揮抑菌活性。此外，將來源于唇形科和紫草科植物的多酚羥基化合物迷迭香酸（RA）添加于干紅葡萄酒中，能防止花色苷氧化降解，減緩酒體褐變，提高酒體陳釀穩定性。

甘肅農業大學食品科學與工程學院的劉佳璐、王自璜、祝霞*等人以添加低、中及高質量濃度DMY或RA的紅富士蘋果汁為試材，在乙醇發酵期間動態測定酵母生長和發酵動力學參數，并對發酵結束后酒樣理化、顏色指標及香氣化合物進行檢測，結合感官評價綜合分析外源DMY和RA對酒體品質的影響，以期為降低蘋果酒生產中SO2的用量提供數據參考和科學借鑒。

1 抑菌劑對低醇蘋果酒乙醇發酵動力學的影響

由圖1A可知，添加不同抑菌劑（DMY、RA或SO2）的蘋果酒乙醇發酵時間存在明顯差異，用時最短的為R1組（9 d），最長為對照組（12 d），其他處理組均在第11天完成發酵。與對照組相比，添加2 種天然抑菌劑均能加快發酵進程，但隨著抑菌劑質量濃度升高，酵母生長速率逐漸減緩（圖1B）。R3及D3處理組發酵動力學趨勢與對照組基本一致，且

S. cerevisiae

保持較高的生長活力。發酵第6天時，R 3 組

S. cerevisiae

生物量達到峰值，然后開始下降，發酵結束時降至4.52×10 7 CFU/mL。D 3 與對照組均在發酵第8天時酵母生長最旺盛，還原糖消耗能力也最強，乙醇發酵結束時酵母生物量為4.87×10 7 CFU/mL及3.50×10 7 CFU/mL。

2 抑菌劑對低醇蘋果酒基本理化指標的影響

供試蘋果酒酒樣的理化指標均符合QB/T 5476—2020中低醇果酒的相關要求（圖2）。不同處理組酒樣乙醇發酵結束后還原糖質量濃度均小于4 g/L，乙醇體積分數小于7%，其中R1組還原糖質量濃度最低而乙醇體積分數最高。各酒樣的揮發酸質量濃度均小于0.4 g/L，除R1及R2外其余各組同對照組之間無統計學差異（

P

＞0.05）。添加天然抑菌劑均在不同程度上降低了酒樣總酸含量，各酒樣與對照組差異顯著（

P

＜0.05）；外源DMY質量濃度對酒樣總酸含量影響較小，而添加RA的3 個處理組中R 1 同R 2 和R 3 間差異顯著（

P

＜0.05）。對照組及R 3 組總酚質量濃度與其他組相比較高（

P

＜0.05），分別達到184.76 mg/L及182.10 mg/L，D 1 總酚質量濃度最低，為154.91 mg/L。

3 抑菌劑對低醇蘋果酒顏色的影響

由表2結果分析，添加不同抑菌劑蘋果酒顏色指標間差異顯著（

P

＜0.05），但添加同一抑菌劑酒樣色度值間總體無顯著差異。其中對照組色度值最低，添加DMY處理組色度值最高，且色度值隨質量濃度升高而升高；而添加RA各處理組的色度值隨質量濃度先降低后升高。色調值變化趨勢與色度值相反，且各酒樣間總體差異顯著（

P

＜0.05）。添加不同抑菌劑蘋果酒間褐變度差異顯著（

P

＜0.05），對照組酒樣的褐變度低于其他處理組，RA組次之，DMY組最高。表明在未添加SO 2 的情況下蘋果酒顏色相對較深。其中，添加不同質量濃度DMY蘋果酒褐變度間總體差異并不顯著，而添加RA酒樣褐變度隨添加質量濃度上升而顯著下降。

添加不同抑菌劑的蘋果酒CIELab顏色參數及與對照組Δ

E*

ab 如表3所示。綜合分析，各酒樣顏色參數間存在顯著差異（

P

＜0.05）。添加DMY與RA均會降低酒樣

L*

值，尤其是添加DMY組

L*

值最低。供試酒樣整體色澤呈現

a*

值相對于

b*

值占比較小，酒體的紅色成分有限，均以黃色色調為主。而反映果酒黃藍色調的

b*

值中，添加DMY的蘋果酒黃色色調更為明顯。且隨著添加質量濃度升高，

b*

值也升高。

酒樣Δ

E*

ab ≥3 個CIELab單位時可被人眼感知到顏色差異。與對照組相比，其余酒樣均處于視覺可觀察到差異的范圍，D 3 酒樣與對照組酒樣的色差最為明顯。綜上所述，添加天然抑菌劑蘋果酒

L*

值均顯著降低，黃綠色調顯著升高，色彩飽和度及特征均顯著升高（

P

＜0.05）。對照組呈現淺檸檬黃，DMY組為淺麥桿黃，RA組呈淺金黃色。

4 抑菌劑對低醇蘋果酒香氣物質的影響

4.1 香氣化合物組成分析

供試酒樣共檢測出70 種香氣成分，其中品種香16 種、發酵香54 種。總體而言，添加不同天然抑菌劑均能提高蘋果酒香氣物質總含量，且處理組之間存在顯著差異（

P

＜0.05）。與對照組相比，添加DMY的蘋果酒香氣物質含量分別提高7.43%（D 1 ）、7.17%（D 2 ）及4.48%（D 3 ），添加RA的蘋果酒香氣物質含量分別提高9.99%（R 1 ）、9.11%（R 2 ）和6.87%（R 3 ）。如圖3所示，添加DMY發酵的蘋果酒中揮發性酚類物質及酯類物質含量顯著增加，而添加RA能顯著提高C 6 化合物、C 13 -降異戊二烯類、酯類、羰基化合物及揮發性酚類物質含量（

P

＜0.05），說明其具有增強酒樣品種香氣屬性的潛力。

4.2 品種香氣化合物分析

添加2 種天然抑菌劑蘋果酒品種香氣含量顯著提高（

P

＜0.05）。由圖4A可知，對照組與D 1 組聚為一類，D 2 和D 3 組聚成一類。添加DMY酒樣的1-己醇、芳樟醇、香葉醇、熏衣草醇和乙酸橙花酯的含量明顯增加（

P

＜0.05），特別是D 3 處理組還檢測出了

-松油醇及玫瑰醇，具有提升酒體花香和果香的潛力。由圖4 B 可知，R 2 和R 3 酒樣聚為一類，R 1 為第二類，對照組單獨聚為一類。與對照組相比，C 2 化合物及萜烯類物質含量在添加 RA 的處理組中顯著上升（

P

＜0.05），且R 1 及R 2 組芳樟醇、香茅醇、香葉醇、香葉基丙酮及金合歡醇等萜烯類物質含量較對照組顯著提升（

P

＜0.05），說明添加RA進一步豐富了酒體的花香、果香和甜香等氣味。

4.3 發酵香氣化合物分析

果酒中多數典型香氣化合物如高級醇、脂肪酸及酯類物質等均產生于發酵過程。添加天然抑菌劑的蘋果酒發酵香氣化合物含量顯著升高（

P

＜0.05）。供試酒樣共檢測出11 種高級醇類、8 種脂肪酸類、24 種酯類、2 種羰基化合物、4 種苯衍生物和3 種揮發性酚類物質。由圖5A可見，D 2 和D 3 組聚成一類，D 1 與對照組分別聚成一類。添加DMY能顯著提升酯類物質含量，在乙酸酯中，乙酸異戊酯、乙酸己酯、乙酸苯乙酯及乙酸庚酯含量均顯著上升，賦予了果酒特定的花香和果香；乙基酯中丁酸乙酯、癸酸乙酯及(

Z

)-4-癸烯酸乙酯等含量較對照組均顯著上升（

P

＜0.05），為酒體帶來怡人的甜香及獨特水果氣味。由圖5B可知，R 2 和R 3 酒樣聚為一類，R 1 單獨聚為一類，對照組為第3類。RA的添加能提升蘋果酒1-壬醇、正癸醇及月桂醇含量，為酒體提供玫瑰及柑橘香的獨特感官特征。此外，與對照組相比，添加RA會降低如己酸與辛酸等脂肪酸類物質含量。

4.4 差異香氣化合物分析

OPLS-DA可以通過設置預設分類變量來剔除未控制變量對數據造成的影響，進一步挖掘數據信息并量化各處理組間的差異程度，最大程度詮釋組間差異。以各酒樣中共檢測出的70 種揮發性香氣化合物為因變量，不同處理組為自變量，通過OPLS-DA，可將添加RA及DMY的蘋果酒酒樣同對照組明顯區分（圖6A）。本研究中自變量擬合指數

R

2 大于模型預測指數

Q

2 ，表明模型擬合結果可靠，具有統計學意義。如圖6B所示，經200 次置換檢驗，

Q

2 回歸線與縱軸的相交點小于0，說明模型不存在過擬合，模型驗證有效，該結果可用于不同處理蘋果酒揮發性香氣化合物差異分析。

變量投影重要性（VIP）值越大，貢獻率越大。通常VIP＞1為常見的差異代謝物篩選標準，這些物質可作為不同處理之間相互區分的主要特征標志物。對OPLS-DA模型分析VIP＞1的21 種差異揮發性香氣化合物進行分析，由組合熱圖可知，與對照組相比，DMY及RA處理組大部分VIP＞1的香氣化合物質量濃度顯著較高（

P

＜0.05）（圖7）。添加RA蘋果酒酒樣關鍵差異性萜烯類物質含量顯著高于其他處理組（

P

＜0.05），使酒樣呈現馥郁的花香、甜味和果香味。且添加60 mg/L RA處理組的香茅醇、(

E

)-橙花叔醇、薄荷醇及香葉基丙酮等物質含量顯著高于其他酒樣（

P

＜0.05），具有賦予酒樣薔薇、柑橘、蘋果及玫瑰等香氣特征的潛力，進一步說明在蘋果汁中添加60 mg/L RA替代SO 2 對優化果酒香氣品質方面具有積極作用。

4.5 關鍵香氣化合物主成分分析（PCA）

眾所周知，果酒中OAV≥1.0的化合物對酒體香氣屬性具有決定性貢獻。但也有研究發現，OAV處于0.1～1.0的揮發性成分能夠通過協同和加成效應影響酒體風味。各酒樣中OAV＞0.1的21 種香氣化合物定量測定結果見表4，對關鍵香氣物質含量進行交互熱圖分析，其中愈越靠近內圈圈層，表明該香氣物質的含量越高。圖8A結果顯示，添加RA酒樣的香氣物質更接近圈層內部，分布更為集中，在乙基酯類及品種香氣物質尤為明顯。

基于上述結果，對添加RA或DMY的酒樣同對照組一起進行PCA。由圖8B可知，PC1解釋了56.2%的方差，PC2解釋了18.3%的方差。對照組位于PC1負半軸，而添加天然抑菌劑的酒樣均位于PC1正半軸。添加DMY處理組與正辛醇、乙酸己酯、乙酸異戊酯及乙酸苯乙酯等物質位于同一象限，使酒樣呈現出玫瑰花香及蘋果果香，對酒體呈現蘋果酒典型性具有積極貢獻。其中D2與D3處理組位置接近，且周圍分布的香葉醇、

-大馬士酮、庚酸乙酯及己酸乙酯等香氣物質為酒體帶來愉悅的花果香氣。添加RA的酒樣位于第4象限，與其處于同一象限的芳樟醇、金合歡醇、辛酸乙酯、丁酸乙酯及癸酸乙酯等物質是酒體呈現丁香、玫瑰等花香及香蕉、草莓等果香特征的貢獻物。且R 3 組與癸酸乙酯、芳樟醇及金合歡醇等距離較近，這表明相較其他處理組，該處理組的花香果香特征更明顯。

5 感官評價

將表5結果進行換算，得數字矩陣,

i

為樣品編號，

i

＝1, 2, 3, 4, 5, 6, 7。以對照組為例，對4 個評價指標進行計算。得

U

1 ＝|0.2 0.3 0.5|（外觀）；

U

2 ＝|0.3 0.2 0.5|（香氣）；

U

3 ＝|0.2 0.2 0.6|（滋味）；

U

4 ＝|0.3 0.3 0.4|（典型性）。各樣品按編號得模糊矩陣：

A

7= 。根據調查結果權重集

K

，計算各樣品評價結果

Y

Y

1 ＝ ，同理

Y

2 ＝|0.327 7 0.451 1 0.217 2|；Y 3 ＝|0.348 1 0.502 2 0.149 7|；

Y

4 ＝|0.529 6 0.369 5 0.100 9|；

Y

5 ＝|0.524 7 0.406 3 0.051 0|；

Y

6 ＝|0.423 3 0.421 4 0.1553|；

Y

7 ＝|0.492 1 0.326 4 0.181 5|。

對蘋果酒進行模糊數學計算感官綜合評分。

B

1 ＝ ；同理

B

2 ＝5.331 5；

B

3 ＝6.286 1；

B

4 ＝5.695 2；

B

5 ＝5.804 0；

B

6 ＝5.931 8；

B

7 ＝6.475 1。

由計算結果可知，在供試酒樣中，對照組感官得分最低，為4.253 6 分，R3組酒樣呈現淺金黃色，色澤飽滿、酒體澄清透明，果香及花香濃郁、口感柔和，感官評分達到6.475 1 分，最受感官評價員喜愛。

6 討 論

6.1 添加不同抑菌劑對釀酒酵母生長動力學的影響

蘋果酒乙醇發酵前添加抑菌劑能通過抑制野生菌生長，保證

S. cerevisiae

作為優勢菌群，從而順利完成乙醇發酵。有研究表明，RA能通過破壞細胞壁，影響菌體某些蛋白合成、抑制孢子及菌絲形成，對革蘭氏陽性菌及絲狀真菌具有抑制作用。因此，在果酒釀造中將其作為抑菌劑加入，能抑制如腐敗乳酸菌及絲狀真菌等的生長。而DMY主要通過改變細胞膜通透性抑制腐敗微生物生長，對果酒中的腐敗乳酸菌及醋酸菌的抑制作用最為明顯。相較于上述微生物，由于酵母較厚的細胞壁特性使得2 種天然抑菌劑對酵母的抑制效能被削弱。然而，隨著抑菌劑質量濃度的逐步提升，二者對酵母生長的抑制作用呈現出逐漸增強的趨勢。此外，酚類物質因具有抗氧化性，能減少

S. cerevisiae

生成活性氧及增加與酵母沉默信息調節因子2（Sir2）同源物SIRT1酶活性等途徑以延長其壽命。本實驗所添加的2 種天然抑菌劑均為酚類物質，這可能是添加DMY及RA蘋果酒樣

S. cerevisiae

生物量始終高于對照組的原因之一。

6.2 添加不同抑菌劑對低醇蘋果酒色澤的影響

果酒中酚類物質、有機酸及金屬離子等易被氧氣氧化發生氧化褐變。Ma Yi等認為果酒中加入DMY能增加酚類物質含量，減緩酒體褐變，且隨著添加量增加酒體顏色指標也變優，與本實驗結果一致。而添加外源多酚處理組相較于對照組酚類物質含量較低，這或許是由于DMY與RA能夠替代酒體中的內源多酚參與氧化反應過程，進而使酒體中的內源多酚得以更有效地保留。此外，SO2與鄰二羥基苯酚之間存在協同作用機制，使得酚發生氧化反應后形成的醌可經由亞硫酸鹽進一步氧化生成硫酸鹽，隨后硫酸鹽再通過循環途徑重新轉化為酚類物質。這一過程可能是添加SO2處理組總酚含量較高的另一潛在原因。同時，由于DMY屬于黃酮類物質，在乙醇體積分數較高時易形成黃色聚合物，導致

b*

值升高。本實驗研究表明，加入2 種天然抑菌劑的蘋果酒顏色均有所加深，這與它們并不具有SO 2 的褪色效力，致使酒體中的呈色物質得以更好保留有關。而DMY組相較其他2 組酒體褐變度較高可能是其水溶性較差，因此在乙醇發酵初期未能充分呈現抗氧化效應所致。

6.3 添加不同抑菌劑對低醇蘋果酒香氣及感官品質的影響

香氣是評價果酒產品質量和消費者接受度的關鍵感官評價指標。乙醇發酵后蘋果酒香氣屬性主要源于原料本身的品種香氣及酵母生長代謝的發酵香氣化合物種類與含量。與對照組相比，添加RA酒樣中萜烯類物質更豐富，且C6化合物含量顯著上升，進一步增強酒體清新的果香及類似丁香、薔薇的花香。這可能是由于外源添加RA通過抑制脂氧合酶的酶活性，阻斷其對多不飽和脂肪酸的催化氧化路徑，進而對釀造體系中萜烯、C6化合物等關鍵風味前體物質起到保護作用，最終維持了釀造過程中特征風味物質的穩定性。有研究認為，酚類物質對葡萄酒中的萜烯類物質具有抑制作用。這與本研究結果不一致，可能是RA其苯環側鏈基團所擁有的羥基數目較少，對萜類物質的抑制作用較弱。此外，本研究是在蘋果汁中添加RA進行乙醇發酵，基質組分的差異也是造成上述實驗結果不一致的可能原因之一。供試蘋果酒高級醇類物質中異戊醇含量最高，蘋果白蘭味地和辛辣味是其典型氣味特征；其次為異丁醇、正庚醇和正辛醇，通常與淡甜香及柑橘、玫瑰等氣味有關。在蘋果酒發酵過程中會產生與果香味相關的乙酸酯和乙基酯。添加DMY及RA的酒樣酯類物質含量高于對照組，這與無亞硫酸鹽條件下更有利于酯類物質的形成和穩定密切相關。此外，多酚可延長丙酮酸和乙醛在酵母細胞內的留存時間，提高乙酰輔酶A的代謝通量，進而增加酯類化合物含量。本研究中添加DMY及RA的蘋果酒中辛酸乙酯和癸酸乙酯等含量顯著增加，進一步證實了上述觀點。

模糊數學感官評分能最大程度消除評價人員因自身因素所造成的誤差，能更為客觀地反映出蘋果酒感官品質的差異。本實驗模糊感官評價結果表明，添加RA及DMY的蘋果酒評分均高于對照組，且添加RA的酒樣更受感官評價員的喜愛。R3處理組評分最高，典型性優良評分相對占比更高且呈現出更為濃郁的花果香氣。這與VIP＞1的揮發性香氣化合物中，萜烯類物質含量高于其他處理組，及主成分分析顯示的乙酸苯乙酯、丁酸乙酯及己酸乙酯等含量較高結果一致。與此同時，有研究認為高含量乙基酯能通過相互作用進一步增強酒樣新鮮水果香氣，這也是在感官評價中與對照組相比，其余處理組典型性得分較高的原因之一。

結 論

本實驗結果表明，外源添加DMY或RA均能有效促進低醇蘋果酒的乙醇發酵過程，酒樣理化指標均符合QB/T 5476—2020對低醇果酒的規定。本研究發現，2 種天然抑菌劑均加深了酒體顏色，但RA在抑制褐變方面效果優于DMY。值得注意的是，添加60 mg/L RA的處理組顯著降低了酒樣中己酸、辛酸等具有刺激性氣味的物質含量。差異香氣化合物及關鍵香氣物質分析表明，R3處理組酒樣中芳樟醇、金合歡醇和癸酸乙酯等物質的含量較高，賦予酒體突出的香蕉、蘋果等果香以及丁香、薔薇等花香特征，感官評價得分達到6.475 1 分。綜上所述，在乙醇發酵前外源添加60 mg/L RA，具有替代SO2用于釀造低醇蘋果酒的生產應用潛力。

引文格式：

劉佳璐, 王自璜, 柳麗瑩, 等. 二氫楊梅素和迷迭香酸對低醇蘋果酒發酵動力學及香氣品質的影響[J]. 食品科學, 2025, 46(24): 208-217. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250625-175.

LIU Jialu, WANG Zihuang, LIU Liying, et al. Effects of dihydromyricetin and rosmarinic acid on the fermentation kinetics and aroma quality of low-alcohol apple cider[J]. Food Science, 2025, 46(24): 208-217. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250625-175.

實習編輯：王忠；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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