真空低温浓缩提高梨汁初始白利度（Brix）改善梨酒品质：抗氧化、滋味与香气特征及35° Brix优化

《Journal of Agriculture and Food Research》：Vacuum Concentration of Pear Juice for Improving Wine Quality

　　

采用真空低温浓缩法提高梨汁的初始白利度（Brix）。初始Brix水平显著改变梨酒品质。Brix水平可增强梨酒抗氧化能力，并改变梨酒样品中的抗氧化化合物。梨酒在35° Brix水平下评价得分最高。

研究背景：梨易腐，常温贮藏易快速劣变，低温贮藏能耗和成本较高，难以解决梨果季节性过剩问题；将梨加工为新产品可提高经济价值。梨中葡萄糖、果糖、蔗糖和山梨醇属于可溶性固形物，总可溶性固形物（total soluble solids）含量与品种有关，范围为8.58%～15.38%；葡萄糖、果糖和蔗糖可经发酵转化为醇类，梨适合酿造果酒。已有研究报道，梨汁初始白利度（Brix）、酵母种类、Torulaspora delbruecki存在及氨基酸添加等均影响梨酒品质；梨酒乙醇浓度取决于梨汁初始Brix，并显著影响果酒香气。研究人员前期研究表明，以非浓缩梨汁（约10.9°Brix）为原料时，梨酒酒精度低于5% ABV（alcohol by volume），风味受损严重；加糖提高酒精度易造成风味失衡并降低消费者接受度。真空浓缩可去除果汁水分，已广泛用于商业浓缩果汁生产，是提高梨汁初始Brix的可行方法；真空浓缩还可提高多酚、甜菜碱和抗坏血酸等营养成分及抗氧化能力，并可降低初始微生物负荷。但真空浓缩在果酒尤其是梨酒生产中的应用有限。为此，研究人员以真空浓缩梨汁为原料、商业酵母为发酵剂生产梨酒，并以多指标评价梨酒品质，旨在为高品质梨酒生产提供新思路。

研究人员开展的研究及意义：研究人员将梨汁真空浓缩后稀释至不同初始Brix水平，经商业酵母发酵制备梨酒，系统评价其理化性质、糖醇消耗、抗氧化活性与抗氧化化合物、乙醇和甲醇浓度、电子舌滋味、挥发性风味及感官品质。研究结论表明，较高初始Brix可提高梨酒乙醇浓度和抗氧化能力，并改善滋味和香气；35° Brix为制备梨酒的最佳初始浓度。该研究说明真空浓缩是提高梨酒整体品质并缓解梨果季节性过剩的有效途径。

关键技术方法（不超过250字）：梨果品种“Huangjin”由湖北省农业科学院果树茶叶研究所提供；梨果于-40°C冷冻7天，去皮去核压汁，用旋转蒸发仪在65°C、50 rpm下浓缩至40°Brix，再稀释为20°、25°、30°和35°Brix。商业发酵粉含Saccharomyces cerevisiae和sorbitan monostearate，由Angel Yeast提供，于20°C发酵7天。测定外观、色差、褐变指数（browning index, BI）、pH、总酸（total acids, TA）、糖醇高效液相色谱（high-performance liquid chromatography, HPLC）、ABTS⁺和DPPH自由基清除率、超高效液相色谱-高分辨质谱（ultra-high-performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry, UHPLC-HRMS）抗氧化化合物、乙醇和甲醇、电子舌（electronic tongue, E-tongue）、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS）挥发性风味、感官评价及统计分析。

研究结果：3.1 梨汁与梨酒样品的理化性质：通过外观、色差、BI、pH和TA测定发现，初始Brix由20°升至40°时，梨汁和梨酒颜色由浅褐变为深褐；梨汁与对应梨酒的总色差差异显著，尤其30°～40°；梨酒BI由20°的1.58升至25°的1.90，25°～35°呈平台，35°～40°由2.08降至1.73，而梨汁BI无显著差异。梨汁pH在20°～30°无显著变化，30°～40°略降至4.76；梨酒pH由4.23升至4.67。梨汁TA与Brix呈线性关系，梨酒TA由20°～30°的3.13升至3.95，并在30°～40°升至6.22。结论为初始Brix显著影响梨酒外观色泽，发酵过程影响BI，并产生影响pH和TA的酸性物质。

3.2 梨汁与梨酒中果糖、葡萄糖、蔗糖和山梨醇：通过HPLC测定发现，40°Brix梨汁中果糖最高，为199.38 mg/mL，山梨醇为124.59 mg/mL，蔗糖最低，为0.86 mg/mL。20°～35°Brix梨酒中果糖、葡萄糖和蔗糖均未检出，说明其被Saccharomyces cerevisiae完全代谢；40°Brix梨酒中葡萄糖、果糖和蔗糖分别为8.46、39.56和0.19 mg/mL。山梨醇在梨酒中随Brix变化，20°～25°由36.74升至41.97 mg/mL，30°～40°无显著差异但平均值呈增加趋势；梨酒山梨醇低于40°Brix梨汁，说明其仅被Saccharomyces cerevisiae部分消耗。

3.3 抗氧化活性与抗氧化化合物组成分析：通过ABTS⁺和DPPH自由基清除率及UHPLC-HRMS分析发现，梨汁ABTS⁺清除率由20°的55.33%升至40°的82.11%，梨酒由20°的50.80%升至35°的88.87%，40°为89.00%；20°～30°梨汁与梨酒无显著差异，35°和40°梨酒高于对应梨汁。DPPH清除率在30°～40°由梨汁44.29%升至59.39%，梨酒由48.30%升至72.79%，20°～30°梨汁与梨酒无显著差异。共检测到10种抗氧化化合物；40°Brix梨汁中4种未检出，而梨酒中仅1种未检出；Arbutin、vanillic acid、2-hydroxy-4-(4-hydroxyphenyl)butanoic acid、tyrosol和4-hydroxyphenylpyruvic acid仅见于梨酒；6种化合物随初始Brix由20°升至40°呈增加趋势。Quinic acid在梨酒中显著高于梨汁，并随20°～35°由2.93增至41.42 μg/mL；vanillic acid在梨汁和20°梨酒中未检出，随Brix升至40°增至2.33 μg/mL，提示高Brix促进ferulic acid向vanillic acid转化；coniferyl aldehyde在梨酒中未检出，提示发酵中被降解或代谢；tyrosol在30°和35°梨酒中较高；4-hydroxyphenylpyruvic acid仅见于20°和25°Brix发酵梨酒。结论为初始Brix显著增强梨酒抗氧化能力并改变其抗氧化化合物组成。

3.4 乙醇与甲醇浓度分析：通过蒸馏及检测发现，初始Brix由20°升至35°时，梨酒乙醇浓度由7.0% ABV升至15.0% ABV，35°～40°无显著变化。甲醇浓度随Brix由20°升至40°由0.095升至0.182 g/100 mL，均未超过所引国家和国际安全标准。结论为真空浓缩提高梨汁初始Brix不增加梨酒甲醇安全风险。

3.5 电子舌分析：通过E-tongue分析发现，梨酒样品聚为3组；20°和25°样品因酸味、苦味、涩味、后味-B和后味-A较低，鲜味、丰富度和咸味较高而聚为一类；35°和40°样品呈相反特征并聚为一类。主成分分析（principal component analysis, PCA）中PC1和PC2分别解释92.2%和3.2%，样品随Brix由20°升至40°沿PC1明显分离；酸味、苦味、涩味、后味-B和后味-A为PC1主要贡献因子。随Brix由20°升至40°，酸味、苦味、涩味、后味-B和后味-A显著降低，30°～40°降幅较小；鲜味、丰富度和咸味升高，30°～40°升幅较小。结论为梨酒滋味与梨汁Brix水平相关。

3.6 梨酒样品中的挥发性风味化合物：通过HS-SPME-GC-MS分析共鉴定60种挥发性化合物，包括醇类13种、醛类2种、酸类6种、酮类5种、酯类30种和其他4种；20°和25°低Brix样品与35°和40°高Brix样品分别形成两个簇，高Brix样品挥发性化合物数量更多。PCA总方差为69.4%（PC1为46.5%，PC2为22.9%），amyl decanoate、(E)-4-undecenal、benzeneacetaldehyde、methionol、isobutyl lactate、acetol、3-methylbutyl octanoate、β-damascenone、nonyl acetate和ethyl caprate为主要贡献化合物。气味活度值（odor activity value, OAV）>1的化合物有23种，包括4种醇、1种醛、1种酸、3种酮、12种酯和2种其他。Methionol和phenylethyl alcohol随Brix先降后升，40°Brix梨酒中较高；farnesol随Brix升高而降低；cedrol在20°和35°Brix较高；benzeneacetaldehyde先降后升；3-methylbutanoic acid在30°和35°Brix较低；β-Damascenone在40°Brix最高，为0.172 mg/L。酯类中，ethyl acetate、amyl acetate和ethyl 9-decenoate随Brix升高而降低，ethyl octanoate、ethyl caprate、ethyl palmitate、ethyl caproate、nonyl acetate和phenethyl acetate升高，其他酯类呈波动变化；dehydro-ar-ionene和alloocimene随Brix升高而降低，dehydro-ar-ionene在35°和40°Brix低于气味阈值，alloocimene由0.275降至0.011 mg/L。结论为真空浓缩提高初始Brix可增强梨酒果香并使风味轮廓更平衡。

3.6 感官评价：通过训练评价员按感官问卷评分发现，初始Brix显著影响梨酒所有感官参数。颜色得分随Brix由20°升至40°由2.28升至6.06；光泽度由20°升至35°由1.28升至5.89，35°～40°由5.89降至2.50；澄清度与协调度呈相似趋势；香气得分由20°升至30°由6.56升至11.22，30°～40°无显著差异；酒精感呈相似趋势；酸度-甜度得分由20°升至30°由7.06升至11.28，30°～35°无显著变化，35°～40°由10.94升至13.61；特征性得分由20°升至35°由6.33升至13.56，35°～40°无显著变化。20°、25°、30°、35°和40°Brix梨酒总分分别为39.46、58.22、69.68、75.76和73.10，35°Brix梨酒感官评分最高。

讨论与结论：原文讨论指出，较高糖浓度增加渗透胁迫并改变氨基酸可利用性，从而影响Ehrlich途径，使氨基酸分解为高级醇；真空浓缩不仅提高糖含量，也提高梨汁中可溶性蛋白和游离氨基酸水平，氮源改变酵母氮代谢，进而改变梨酒风味化合物，因此本研究中乙醇和醛类变化趋势不同于直接加糖的报道。酯类形成与氮代谢、糖代谢和脂代谢显著相关，酒中大多数气味酯在发酵过程中形成，产酯可改善果酒果香；真空浓缩提高初始Brix对酯类风味的影响不同于直接加糖，可使梨酒风味更平衡。研究结论翻译如下：本研究采用65°C真空浓缩法浓缩梨汁以提高初始Brix水平。随着Brix升高，梨酒的理化性质、抗氧化能力、滋味和香气组成呈现不同变化。当梨汁Brix不高于35°时，果糖、葡萄糖和蔗糖被完全消耗，而山梨醇在相同Brix水平下被Saccharomyces cerevisiae部分消耗。较高初始Brix水平提高梨酒乙醇浓度和抗氧化能力，也改善梨酒滋味和香气。综合而言，35°Brix被认为是生产梨酒的最佳浓度。本研究发现表明，真空浓缩是提高梨酒整体品质并缓解梨果季节性过剩的有效方法。然而，本研究仅使用一个梨品种（‘Huangjin’）和一株商业酵母生产梨酒；不同梨品种和酵母菌株在糖组成、氮源和酯合成能力方面可能不同，可能影响梨酒最佳Brix水平和风味化合物。因此，需要更多梨品种和酵母菌株在进一步研究中验证该发现。