涼州熏醋熏醅前后揮發(fā)性成分的變化

韓慶輝，贠建民，宋勇強(qiáng)，文 玉

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

涼州熏醋熏醅前后揮發(fā)性成分的變化

韓慶輝，贠建民*，宋勇強(qiáng)，文 玉

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

采用頂空固相微萃取技術(shù)（SPME）和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）相結(jié)合的方法對(duì)涼州熏醋熏醅前后的揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，涼州熏醋熏醅前后的揮發(fā)性成分分別為58種和57種，主要包括醇類、酸類、酯類、醛類、酮類、雜環(huán)類、烴類七大類化合物；涼州熏醋在熏醅前的主要揮發(fā)性成分為乙酸銨（18.223%）、乙酸乙酯（15.853%）、乙酸（15.236%）、3-羥基-2-丁酮（19.532%）等；熏醅后為乙酸銨（49.959%）、乙酸乙酯（5.352%）、3-羥基-2-丁酮（9.530%）、糠醛（12.007%）等。初步探明了涼州熏醋熏醅前、后主要揮發(fā)性成分的變化。

涼州熏醋，熏醅，SPME-GC-MS，揮發(fā)性成分，變化

食醋釀造歷史悠久，是人們喜愛(ài)的一種酸性調(diào)味品，其花色品種眾多、產(chǎn)品風(fēng)味各具特色[1-2]。涼州熏醋作為甘肅地方名優(yōu)產(chǎn)品，它具有色香郁艷、質(zhì)地濃稠、口味醇厚等特點(diǎn)[3]。它是以當(dāng)?shù)氐男←湣⒂衩?、青稞、豌豆和祁連山脈的地下水為主要原輔料，在借鑒了山西陳醋釀造技術(shù)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)，通過(guò)改進(jìn)部分工藝形成的具有別具地方特色的優(yōu)良食醋[4]。熏醅是涼州熏醋制作工藝中獨(dú)有的特色生產(chǎn)工序，也是熏醋傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的精髓[3]。熏醅過(guò)程中水解反應(yīng)和美拉德反應(yīng)產(chǎn)生大量的吡嗪、醛類、酮類等香氣物質(zhì)，它們和發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的其他物質(zhì)相互作用，使得熏醋具有酸不澀口、醇厚綿長(zhǎng)、濃郁和諧、口感柔和等特點(diǎn)[5-6]。食醋的香氣是反映其品質(zhì)的重要指標(biāo)，而食醋中的揮發(fā)性成分是食醋香氣成分的重要組成部分，它的多寡對(duì)食醋的香氣和風(fēng)味有著重要意義[7]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)涼州熏醋的香氣成分的分析已有一些報(bào)道，但是有關(guān)熏醅工藝對(duì)揮發(fā)性成分形成的影響方面的研究較少。因此，對(duì)涼州熏醋熏醅前后的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，不僅有利于探明熏醅對(duì)熏醋風(fēng)味形成的影響，優(yōu)化熏醅技術(shù)，增加熏醋的出品率，也可為涼州熏醋生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)管理提供一定的依據(jù)，具有重要研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本實(shí)驗(yàn)以甘肅涼州熏醋生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)為依托，采用頂空固相微萃?。⊿PME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)對(duì)其熏醅前后揮發(fā)性成分的變化進(jìn)行測(cè)定與分析，旨在為食醋釀造企業(yè)更好的控制生產(chǎn)條件、提高食醋品質(zhì)提供一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

涼州熏醋熏醅前后的醋醅 甘肅涼州益民有限公司云曉食業(yè)。

CLARUS-600型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）儀PerkinElmer公司；FA1204B型電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司；65μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷）萃取纖維頭、手動(dòng)進(jìn)樣器、15m L固相微萃取樣品瓶 美國(guó)Supelco公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 采樣 樣品來(lái)源于涼州熏醋發(fā)酵成熟的醋醅以及熏烤5d后的熏醅。成熟醋醅從發(fā)酵池中心以及對(duì)角線的兩點(diǎn)分別采取料醅表面至下層15cm深處的原位物料100g，混勻；熏醅從熏醅缸中采取料醅表面下層25～30cm深處的原位物料100g。醋醅樣品分別取1.5g及時(shí)裝入15m L固相微萃取樣品瓶中，密封備用。

1.2.2 樣品處理 將首次使用的PDMS萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化至無(wú)雜峰，老化溫度250℃，時(shí)間30m in。對(duì)裝有樣品的樣品瓶置于50℃恒溫水浴中保溫10m in后，將萃取頭手動(dòng)插入樣品瓶中的頂空部分，推出纖維頭，使其暴露于萃取瓶的頂空中，每次萃取要使萃取頭與樣品表面保持1.5cm，頂空吸附25m in，隨后抽回纖維頭，拔出萃取頭，再將萃取頭插入氣相色譜進(jìn)樣口，推出纖維頭，開(kāi)始進(jìn)樣，每個(gè)樣品重復(fù)三次。

1.2.3 GC-MS分析條件

1.2.3.1 色譜條件[8]毛細(xì)管色譜柱DB-1701，柱長(zhǎng)30m，內(nèi)徑0.25mm，液膜厚度0.25，載氣：氦氣，流量1.0m L/m in，不分流，進(jìn)樣口溫度250℃解吸5m in，柱溫：起始溫度35℃，保持3min，以5℃/min的速度升至120℃，保持5m in，再以10℃/m in的速度升至240℃，保持5m in。

1.2.3.2 質(zhì)譜條件[8]接口溫度280℃，離子源溫度230℃，電離方式EI+，電子能量70eV，掃描質(zhì)量范圍33～450amu。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)收集用HP化學(xué)工作站軟件對(duì)照NIST庫(kù)進(jìn)行，成分由譜庫(kù)初步鑒定，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及化學(xué)成分的保留時(shí)間、質(zhì)譜、實(shí)際成分和保留指數(shù)進(jìn)行定性。定量采用峰面積歸一化法確定相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 成熟醋醅的揮發(fā)性成分分析

發(fā)酵成熟醋醅的揮發(fā)性成分如圖1和表1所示。

圖1 GC-MS檢出的成熟醋醅的揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in fermented vinegarmaterial by GC-MS

表1 GC-MS檢出的成熟醋醅中的揮發(fā)性成分Table 1 Volatile components in fermented vinegarmaterial by GC-MS

圖1和表1結(jié)果表明，發(fā)酵成熟醋醅中共檢出57種揮發(fā)性成分，主要是酯類（15種）、烴類（11種）、醇類（11種）、酸類（5種）、酮類（4種）、雜環(huán)類（3種）、醛類（3種）、酚類（2種）和其他類（3種），其中相對(duì)含量較高的是酯類（24.758%）、酮類（21.147%）、酸類（17.105%）、其他類（18.504%），占總揮發(fā)性含量的81.514%。從化合物的種類來(lái)看，檢測(cè)到的酯類化合物組分較多；就單一揮發(fā)性成分而言，發(fā)酵成熟的醋醅中相對(duì)含量較高的揮發(fā)性成分為乙酸銨（18.223%）、3-羥基-2-丁酮（19.532%）、乙酸乙酯（15.853%）和乙酸（15.236%），這4種揮發(fā)性組分的相對(duì)含量達(dá)到70.884%。

2.2 熏烤5d后的熏醅中的揮發(fā)性成分分析

頂空固相微萃取法提取熏烤5d后熏醅的揮發(fā)性成分見(jiàn)圖2和表2。

由圖2和表2可知，在經(jīng)過(guò)熏烤后的醋醅中共檢出57種揮發(fā)性成分，主要是雜環(huán)類（12種）、酯類（10種）、酮類（11種）、醇類（9種）、醛類（6種）、烴類（4種）、酚類（2種）、酸類（2種）和其他類（1種），其中相對(duì)含量較高的是其他類（49.959%）、醛類（12.956%）、酮類（12.664%）、酯類（8.558%），占總揮發(fā)性物質(zhì)總含量的84.137%。從化合物的種類來(lái)看，檢測(cè)到的雜環(huán)類組分種類較多，為12種；就單一揮發(fā)性成分而言，熏烤后的醋醅中相對(duì)含量較高的揮發(fā)性成分為

表2 GC-MS檢出的熏醅5d后的熏醅中揮發(fā)性成分Table 2 Volatile components in fermented vinegarmaterial after fumigating 5 days by GC-MS

續(xù)表

圖2 GC-MS檢出的熏醅5d后的熏醅中揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in fermented vinegarmaterial after fumigating 5 days by GC-MS

乙酸銨（49.959%）、糠醛（12.007%）、3-羥基-2-丁酮（9.530%）、乙酸乙酯（5.352%）、乙酸（4.301%），這5個(gè)揮發(fā)性成分的相對(duì)含量達(dá)到了81.149%。

2.3 熏醅前、后揮發(fā)性成分的變化分析

對(duì)表1～表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 熏醅前、后揮發(fā)性成分的種類變化Fig.3 Kind changes of volatile components before and after fumigating

圖4 熏醅前、后揮發(fā)性成分的含量變化Fig.4 Content changes of volatile components before and after fumigating

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，采用理性分析與歸納總結(jié)的方法可得出熏醅前后揮發(fā)性成分的變化規(guī)律如下。

2.3.1 酸類 在熏醅前有5種酸類化合物，總含量為17.105%，其中主要的揮發(fā)性成分為乙酸，含量為15.236%。隨著熏醅的進(jìn)行，酸類的種類逐漸減少為2種（乙酸和軟脂酸），且含量明顯減少，為4.536%。

酸類化合物是由微生物代謝糖類產(chǎn)生，也可由飽和脂肪酸氧化降解形成。乙酸是涼州熏醋主要的揮發(fā)性成分，大量的乙酸是醋酸菌作用于酒精而產(chǎn)生的，主要是在醋酸發(fā)酵階段產(chǎn)生，有醋味、酸刺激氣味、微甜[9]。熏醅后，一部分乙酸和銨鹽反應(yīng)生成了大量的乙酸銨，另一部分乙酸在熏醅過(guò)程中由于溫度過(guò)高而揮發(fā)。

2.3.2 醇類 在熏醅前檢測(cè)到了11種醇類，相對(duì)含量為5.904%，在熏醅后，醇類化合物的種類基本不變，含量卻下降為2.524%。

醇類由羰基化合物還原生成，醛也可還原成相應(yīng)的醇，也可通過(guò)氨基酸的脫羧作用生成，也可由糖類經(jīng)EMP途徑產(chǎn)生。含碳鏈較高的醇具有果實(shí)香，低碳鏈醇具有刺激、麻醉樣氣味[10]。在熏醅后，醇類物質(zhì)含量降低，這可能是由于醇類在高溫下?lián)]發(fā)及與酸結(jié)合生成酯類的結(jié)果。

2.3.3 酯類 在熏醅前，成熟醋醅中，酯類的含量比較多，為24.758%，醋酸發(fā)酵產(chǎn)生的酯類主要有乙酸乙酯（15.853%）等。隨著熏醅的進(jìn)行，酯類的含量明顯降低，降低到8.558%，種類也由熏醅前的15種減少到10種，但主要揮發(fā)性成分不變，乙酸乙酯含量最高，為5.352%。

酯類化合物主要是在發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)酸與醇的酯化反應(yīng)形成，微生物的代謝也可產(chǎn)生酯類，酯類具有果香、脂肪氣味，短鏈酯主要表現(xiàn)為水果味，長(zhǎng)鏈酯則為更多的油脂味；乙酸乙酯是最重要的酯類之一，也是極為重要的香氣成分，可由酵母菌或醋酸菌代謝產(chǎn)生，也可由乙醇和乙酸酯化反應(yīng)生成[11]。在熏醅后酯類物質(zhì)及含量均明顯減少的原因，可能是因?yàn)榇柞写蠖鄶?shù)的酯類化合物在熏醅過(guò)程中由于溫度過(guò)高而分解。

2.3.4 醛類 在熏醅前醛類的含量比較少，為3.265%，隨著釀造過(guò)程的進(jìn)行，熏醅后，醛類的含量顯著增加，為12.956%，種類也由熏醅前的3種增加到了6種，其中最主要的揮發(fā)性成分糠醛的含量達(dá)到了12.007%。

本研究結(jié)果表明，熏醅后的醋醅中的醛類物質(zhì)主要為糠醛（12.007%）?？啡┦怯晌逄继墙?jīng)微生物發(fā)酵生成木糖，木糖再分解為糠醛，也可在高溫下由Strecker降解反應(yīng)而來(lái)，熏醅過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間的加熱有利于它的生成。糠醛是熏醅后產(chǎn)生的一種特有香氣成分，作為主要的美拉德反應(yīng)副產(chǎn)物，糠醛類物質(zhì)呈現(xiàn)出烤香和焦糖的香氣[11]，它是食醋中重要的香氣成分，對(duì)涼州熏醋的香氣貢獻(xiàn)很大，這說(shuō)明熏醅工藝為涼州熏醋獨(dú)有的香氣的形成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3.5 酮類 在熏醅前，成熟醋醅中的酮類的含量為21.147%，醋酸發(fā)酵產(chǎn)生的酮類主要有3-羥基-2-丁酮（19.532%）、2，3-丁二酮（1.432%）等。隨著熏醅的進(jìn)行，酮類的含量有所增加，為12.664%，種類也由熏醅前的4種增加為11種，但主要揮發(fā)性成分不變，仍然為3-羥基-2-丁酮和2，3-丁二酮，其中3-羥基-2-丁酮含量下降為9.530%，而2，3-丁二酮的含量增加到2.035%。

酮類主要是在熏醅階段由Strecker降解或微生物催化而生成的，具有奶油香、甜香、花香以及青草氣味[12]。3-羥基-2-丁酮在醋酸發(fā)酵階段生成的含量較高，在成熟醋醅中檢測(cè)到的3-羥基-2-丁酮，含量為19.532%。蔗糖的熱分解能生成2，3-丁二酮，2，3-丁二酮也可由2，3-丁二醇氧化生成[13]。3-羥基-2-丁酮有果香、甜香、焦糖氣味，2，3-丁二酮帶有脂肪氣味及油味。

2.3.6 雜環(huán)類 熏醅前，成熟醋醅中只有3種雜環(huán)化合物，含量也很少，為0.451%，隨著熏醅的進(jìn)行，生成了大量的雜環(huán)類物質(zhì)，含量增加到3.936%，其中以2，3，5，6-四甲基吡嗪含量最多，為2.644%，雜環(huán)類物質(zhì)種類也上升為12種，如有焙烤香氣的吡嗪類、吡啶類、吡喃類和呋喃類化合物大量增加。

吡嗪類化合物是涼州熏醋熏醅過(guò)程中產(chǎn)生的特有的香氣物質(zhì)之一，如2，3，5，6-四甲基吡嗪等，食醋熏烤時(shí)形成的香氣一部分是由吡嗪類產(chǎn)生的[14]。吡嗪類化合物是食醋中重要的功能性物質(zhì)，其含量是評(píng)價(jià)食醋品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，主要是由Maillard反應(yīng)和Strecker降解產(chǎn)生，Strecker反應(yīng)是Maillard反應(yīng)的中間支路之一，3-脫氧葡萄糖醛酮和氨基酸反應(yīng)形成醛類和烯醇類后，又脫水環(huán)合形成吡嗪衍生物，一般呈現(xiàn)出咖啡、堅(jiān)果等的焙烤香[13]。

2.3.7 其他化合類 熏醅前，成熟醋醅中乙酸銨的含量為18.223%，隨著熏醅的進(jìn)行，乙酸銨增幅明顯，含量達(dá)到49.959%，它主要是由乙酸和氨反應(yīng)生成。乙酸銨具有乙酸的醋味、酸刺激氣味。

烴類、酚類在熏烤后的熏醅中的揮發(fā)性成分中所占比例很小，分別僅為1.009%和0.359%。正烷烴可能來(lái)自脂類的自動(dòng)氧化，支鏈烷烴可能來(lái)自支鏈脂肪酸的氧化[8]，烷烴香味閾值較高，無(wú)特別氣味，故不是涼州熏醋的主體揮發(fā)性成分。

3 結(jié)論

3.1 涼州熏醋熏醅前、后的揮發(fā)性物質(zhì)種類包括酸類、醇類、酯類、酮類、雜環(huán)類及含量較少的酚類和烴類；主體揮發(fā)性物質(zhì)在熏醅前為乙酸銨（18.223%）、乙酸乙酯（15.853%）、乙酸（15.236%）、3-羥基-2-丁酮（19.532%），熏醅后為乙酸銨（49.959%）、乙酸乙酯（5.352%）、3-羥基-2-丁酮（9.530%）、糠醛（12.007%）、乙酸（4.301%）。

3.2 熏醅工藝對(duì)涼州熏醋的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)形成產(chǎn)生了明顯的影響。熏醅后增加了獨(dú)特的揮發(fā)性物質(zhì)——糠醛和吡嗪類化合物，它們與其他揮發(fā)性成分共同作用，是使涼州熏醋呈現(xiàn)入口酸味綿軟、柔和、不澀口，后味厚重悠長(zhǎng)特點(diǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

[1]趙良啟，李麗.我國(guó)食醋生產(chǎn)技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)（上）[J].中國(guó)調(diào)味品，2005（1）：15-17.

[2]趙良啟，李麗.我國(guó)食醋生產(chǎn)技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)（下）[J].中國(guó)調(diào)味品，2005（2）：15-17

[3]陳慶安，翟丹云.涼州熏醋的生產(chǎn)技術(shù)[J].中國(guó)調(diào)味品，2001，9（9）：25-26.

[4]安志剛，贠建民，張蕊，等.涼州熏醋傳統(tǒng)釀造過(guò)程中代謝產(chǎn)物動(dòng)態(tài)變化分析[J].食品科學(xué)，2011，32（9）：198-203.

[5]李久長(zhǎng)，馬挺軍.山西老陳醋熏醅工藝研究[J].中國(guó)釀造，2005（8）：31-33.

[6]王愛(ài)莉，王麗麗.熏醅對(duì)山西苦蕎老陳醋香氣成分的影響[J].中國(guó)調(diào)味品，2011，36（10）：93-96.

[7]魏永義，李超敏.食醋特征香氣成分研究[J].中國(guó)調(diào)味品，2010，35（6）：99-101.

[8]魏永義，馬永昆.鎮(zhèn)江香醋香氣檢測(cè)及其香氣指紋圖譜的研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2007：99.

[9]楊晰，楊繼濤，喬海軍.云曉熏醋香味成分的GC-MS分析[J].中國(guó)釀造，2010（9）：149-151.

[10]林翔云.香料香精辭典[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[11]吳鳴.食醋質(zhì)量與微量成分分析[J].江蘇調(diào)味副食品，2003（1）：1-4.

[12]張麗娟.恒順香醋醋酸發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2008：3-4.

[13]闞健全.食品化學(xué)[M].第2版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[14]Zhen-Ming Lu，Wei Xu，Ning-Hua Yu.Recovery of aroma compounds from Zhenjiang aromatic vinegar by supercritical fluid extraction[J].International Journal of Food Science and Technology，2011，46：1508-1514.

Changes of volatile com position during fum igating process of Liangzhou fum igated vinegar

HAN Qing-hui，YUN Jian-m in*，SONG Yong-qiang，WEN Yu
（College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

The volatile com ponents of Liangzhou fum igated vinegar before and after fum igating were inspec ted by headspace solid phase m icro-extraction（SPME）and gas chromatog raphy-mass spectrum（GC-MS）technique.The results showed that 58 and 57 kinds of compounds existed in two samp les respectively，the major com pounds were alcohols，acids，esters，aldehydes，ketones，herterocylics and alkanes in both materials. The major volatile com pounds of liangzhou fum igated materials before fum igating were ammonium acetate（18.223%），ethyl acetate（15.853%），acetic acid（15.236%）and 3-hyd roxybu-2-tanone（19.532%）.The compounds after fum igating were ammonium acetate（49.959%），ethyl，acetate（5.352%），3-hyd roxybu-2-tanone（9.530%），furfural（12.007%）.Prelim inary p roved the changes of flavor substancesin roasted materials of liangzhou fum igated vinegar before and after fum igating.

Liangzhou fum igated vinegar；fum igating material；SPME-GC-MS；volatile components；change

TS264.2+9

A

1002-0306（2012）22-0146-06

2012－06－12 *通訊聯(lián)系人

韓慶輝（1986-），男，碩士研究生，研究方向：微生物發(fā)酵。

甘肅省教育廳研究生導(dǎo)師科學(xué)研究項(xiàng)目（0902-06）。