Effect of inoculation method on the quality and nutritional characteristics of low-alcohol kiwi wine

Table 1 
Physicochemical properties of kiwi juice and three kiwi wines.
Kiwi juice 
COF 
WSF 
SWF 
pH 
3.34 
±
0.00c 
3.43 
±
0.02a 
3.43 
±
0.01a 
3.39 
±
0.01b 
SSC (
◦
Brix) 
FS 
11.50 
±
0.21b 
10.50 
±
0.10c 
12.50 
±
0.07a 
Titratable acid 
(g/L) 
11.97 
±
0.00b 
13.16 
±
0.00a 
12.27 
±
0.42b 
12.27 
±
0.42b 
L* 
NA 
93.42 
±
0.17 
ab 
94.77 
±
0.23a 
91.9 
±
1.77b 
a* 
NA 
−
2.41 
±
0.17 
ab 
−
2.90 
±
0.08b 
−
1.57 
±
0.59a 
b* 
NA 
24.71 
±
0.58 
ab 
21.58 
±
1.08b 
32.55 
±
5.95a 
Alcohol (v/v) 
NA 
5.39 
±
0.10a 
5.50 
±
0.15a 
5.30 
±
0.01a 
Note: Values in the same column with different letters indicate significant dif-
ferences by Fisher
’
s ANOVA (
p 
<
0.05). Results are means 
±
standard deviation 
(SD). NA: Not applicable. FS: The SSC of the kiwi juice was adjusted from 12.5
◦
Brix to 23
◦
Brix with high-grade sucrose. The SSC was measured on day 14 of 
fermentation. COF: inoculation of mixed 
S. cerevisiae 
WLS21 and 
W. anomalus 
4#; WSF: sequential inoculation of 
W. anomalus 
4# followed by 
S. cerevisiae 
WLS21 after 24 h; SWF: sequential inoculation of 
S. cerevisiae 
WLS21 followed 
by 
W. anomalus 
4# after 24 h. 
Table 2 
Organic acid contents of kiwi juice and three kiwi wines.
Kiwi juice 
COF 
WSF 
SWF 
Oxalic acid (mg/ 
mL) 
0.47 
±
0.007a 
0.46 
±
0.015a 
0.41 
±
0.013b 
0.44 
±
0.006b 
Tartaric acid (mg/ 
mL) 
0.51 
±
0.009b 
0.64 
±
0.132a 
0.60 
±
0.007a 
0.50 
±
0.011b 
Quinic acid (mg/ 
mL) 
7.02 
±
0.398b 
8.95 
±
0.301a 
9.04 
±
0.101a 
4.62 
±
0.097c 
Shikimic acid 
(mg/mL) 
0.13 
±
0.000d 
0.18 
±
0.000a 
0.17 
±
0.001b 
0.15 
±
0.003c 
Lactic acid (mg/ 
mL) 
ND 
10.99 
±
4.422a 
10.82 
±
0.375b 
4.85 
±
0.719c 
Citric acid (mg/ 
mL) 
1.38 
±
0.052a 
0.47 
±
0.358c 
0.81 
±
0.052b 
0.07 
±
0.011d 
Succinic acid (mg/ 
mL) 
1.88 
±
0.017a 
1.14 
±
0.853a 
1.78 
±
0.090a 
0.35 
±
0.055b 
Note: Values in the same column with different letters indicate significant dif-
ferences by Fisher
’
s ANOVA (
p 
<
0.05). Results are means 
±
SD. ND: Not 
detected. COF: inoculation of mixed 
S. cerevisiae 
WLS21 and 
W. anomalus 
4#; 
WSF: sequential inoculation of 
W. anomalus 
4# followed by 
S. cerevisiae 
WLS21 
after 24 h; SWF: sequential inoculation of 
S. cerevisiae 
WLS21 followed by 
W. anomalus 
4# after 24 h. 
J. Huang et al.

---

LWT 156 (2022) 113049
4
interaction between aroma and organic acids (
Li et al., 2021
). 
Table 2 
shows that quinic acid and lactic acid were the most abundant organic 
acids in low-alcohol kiwi wine. The highest lactic acid content of COF 
low-alcohol kiwi wine was 10.99 mg/mL, and the highest content of 
quinic acid in WSF low-alcohol kiwi wine was 9.04 mg/mL. Only lactic 
acid was not detected in kiwi juice, so lactic acid was produced in the 
fermentation process, consistent with a prior report (
Wei, Zhang, Wang, 
et al., 2020b
). In addition, a high concentration of lactic acid has a 
positive effect on the taste perception of wine (
Wei, Zhang, Wang, et al., 
2020b
). Quinic acid, a key precursor of aromatic rings, is produced by 
the mangrove ester pathway. Interestingly, fermentation method did not 
significantly alter the contents of oxalic acid, tartaric acid, or shikimic 
acid. After fermentation, the contents of citric acid and succinic acid 
decreased to varying degrees. Citric acid is an important intermediate of 
the Krebs cycle. The decreased citric acid content may be due to the 
catabolism of yeast cells (
Ye et al., 2014b
). (
Wei et al., 2019
) reported 
that succinic acid has bitterness and saltiness, and the decreased succinic 
acid content after fermentation may have a positive impact on wine 
taste. The change in the tartaric acid content may be related to the 
change in pH (
Xu et al., 2019
). The tartaric acid content of our 
low-alcohol kiwi wine was 16.7
–
20.3%, which was comparable with 
previous results (
Loira et al., 2015
). By contrast, the lactic acid content 
was significantly higher than that of wine. 
3.2.3. Monomer phenols 
The quality index (color, taste, and mouthfeel) of wine is affected by 
phenols. Therefore, phenolic compounds are used in wine quality and 
authenticity evaluation (
Merkyte, Longo, Windisch, 
& 
Boselli, 2020
). 
Table 3 
shows that catechins and epicatechin were the most abundant 
flavan-3-ols in low-alcohol kiwi wine. Flavan-3-ols in fruit wines protect 
against oxidative stress and influence the activity of antioxidant en-
zymes (U. 
Cakar et al., 2021
). Ellagic acid and quercetin were the most 
abundant flavonols in low-alcohol kiwi wine. Protocatechuic acid was 
the most abundant hydroxycinnamic acid in low-alcohol kiwi wine. The 
contents of catechin, ellagic acid, and quercetin in COF low-alcohol kiwi 
wine were 34.68, 21.72, and 36.94 
μ
g/mL, respectively. The contents of 
catechin and protocatechuic acid in WSF low-alcohol kiwi wine were the 
highest, at 9.05 and 36.84 
μ
g/mL. The increased protocatechuic acid 
content of WSF and COF low-alcohol kiwi wines may be a result of 
metabolism of catechins to protocatechuic acid (
Ye et al., 2014b
). The 
increased vanillic acid content of WSF low-alcohol kiwi wine may be 
because of transformation of ferulic acid (the precursor of several aro-
matic compounds) into vanillic acid (
Abdelkafi, Sayadi, Gam, Casalot, 
& 
Labat, 2006
). The decreased catechin content of SWF low-alcohol kiwi 
wine may be a result of oxidation and multiple polymerizations. The 
contents of protocatechuic acid, catechin, and quercetin were higher 
than in our previous study (
Huang et al., 2021
), possibly because of the 
action of Wa4#. 
3.2.4. Water-soluble vitamins 
Vitamins are essential micronutrients; each "vitamin" refers to a se-
ries of vitamin derivatives that show biological activities related to a 
certain vitamin. Although vitamin intake is low, a lack of certain vita-
mins can lead to health problems (
Gliszczynska-Swiglo 
& 
Rybicka, 
2015
). In addition, water-soluble vitamins act as coenzymes (
Gentili 
et al., 2008
), participate in catalysis, and are components of coenzymes, 
which are responsible for the transfer of hydrogen, electrons, or groups. 
In addition to its high vitamin C content, kiwifruit is also a good source 
of B vitamins (
Latocha, 2017
). 
Supplementary Table 1 
shows that the 
vitamin C contents of COF and SWF low-alcohol kiwi wines decreased by 
0.61 and 0.46 mg/mL, respectively. The vitamin C content was 
approximately 50% lower in the low-alcohol kiwi wine than in the kiwi 
juice; the reduced vitamin C content in kiwi wine may have been due to 
enzymatic oxidation (
Lodi, 1943
). The contents of vitamins B
5 
and B
6 
were 22.89
–
52.22 mg/mL, respectively, consistent with a prior report 
(
Latocha, 2017
). The addition of sulfites may cause a decrease in the 
levels of B vitamins, especially vitamin B
1 
(
Evers et al., 2021
). Therefore, 
fermentation reduces the water-soluble vitamin content to varying de-
grees. The vitamin B content decreased slightly, and the vitamin C 
content decreased significantly (
p 
<
0.05). 
3.3. VOCs 
3.3.1. Identification of VOCs 
The volatile aroma of kiwi juice and COF, WSF, and SWF low-alcohol 
kiwi wines was analyzed. Fifty-four volatile aromas were detected, 
including 4 aldehydes, 13 higher alcohols, 7 acids, 3 ketones, and 27 
esters (
Supplementary Table 2
). 
Acetaldehyde was the major aldehyde in low-alcohol kiwi wine; its 
content ranged from 2.46 to 84.24 
μ
g/mL. Only hexanal and 
trans
-2- 
hexenal were detected in unfermented juice. The reduction of aldehydes 
after fermentation may be oxidized from microbial activities to alcohol 
or acid (
Huang et al., 2021
). Hexanal produces green, fat, and grass 
flavors (
Jaros, Thamke, Raddatz, 
& 
Rohm, 2009
; 
Qin, Petersen, 
& 
Bre-
die, 2018
) Decanal has no significant effect on wine. 
Higher alcohols are produced by yeast metabolism via the Ehrlich 
pathway in the presence of amino acids or sugars (
Hazelwood, Daran, 
van Maris, Pronk, 
& 
Dickinson, 2008a
) The phenylethanol, isoamyl 
alcohol, and hexanol contents ranged from 140.92 to 536.57 
μ
g/mL. 
Phenylethanol has a pleasant fragrance of flowers, roses, and honey. 
Isoamyl alcohol is considered to have an aroma of fruit and apple brandy 
and is associated with malt, wine, and onion flavors. During fermenta-
tion, yeast transforms valine, leucine, and phenylalanine via the Ehrlich 
pathway to isobutanol, isoamyl alcohol, and phenylethanol (
Hazel-
wood, Daran, van Maris, Pronk, 
& 
Dickinson, 2008b
; 
Hong et al., 2021
). 
The terpenoid citronellol has an aroma of rose and citrus flowers. 
Acids are important volatile components of wine complexity and 
fruit aroma balance (
Qin et al., 2018
). The 3-methyl-4-oxopentanoic 
acid and acetic acid contents of kiwi wine were highest at 1734.43 
and 2102.87 
μ
g/mL, respectively. Acetic acid is the characteristic flavor 
compound in fermented food, generating a sharp, pungent, and vinegar 
flavor. It is produced by the acetate kinase pathway of the phospho-
gluconate pathway and citric acid metabolism (
Peng et al., 2021
). Acid