蘋果酒、醋中香氣物質(zhì)分析

宋 靜，陳 平，王玉瑩，張玉剛，戴洪義*

（青島農(nóng)業(yè)大學 園林園藝學院，山東 青島 266109）

蘋果是我國北方第一大水果，但目前，我國鮮食蘋果的消費占蘋果消費總量的85%[1]，而加工品種的栽培育種方面仍處于起步階段。蘋果酒和蘋果醋是蘋果深加工的主要方向，其在調(diào)節(jié)新陳代謝、促進血液循環(huán)、軟化血管、降低血脂、控制膽固醇水平、抗氧化性等醫(yī)療保健方面都有較好表現(xiàn)[2]，其消費人群也正在逐漸擴大。所以，加工蘋果品種的選育受到越來越多的關(guān)注。

香氣成分決定了蘋果深加工產(chǎn)品的風味和典型性，也是決定其類型的主要依據(jù)之一[3]，其成分相當復雜，目前為止，檢測出的香氣物質(zhì)已經(jīng)有300多種，包括醇、酯、有機酸、揮發(fā)性酚、萜烯醇、內(nèi)酯、芳香酮等[4]。SCHREIER P等[5]研究發(fā)現(xiàn)蘋果的特征香氣主要由脂類和高級醇構(gòu)成。FRANTISEK P等[6]研究利用GLC-MS法檢測出蘋果酸性和中性香氣42種。王海波等[7]利用GC-MS分析幾個早熟蘋果品種果實香氣成分，結(jié)果顯示，3種蘋果含有醇類等12類136種香氣成分，含量占測定芳香物質(zhì)總量的93.81%。李記明等[8]研究發(fā)現(xiàn)，影響蘋果酒風味的主要香氣成分是乙酸乙酯、乙酸異戊酯、月桂酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸苯乙酯、正丁醇、正丙醇、苯乙醇、異丁醇、異戊醇。魏永義等[9]研究發(fā)現(xiàn)，食醋中的香氣成分主要包括醇類、酯類、醛類、酸類、酮類、雜環(huán)類等，其種類及比例變化與其構(gòu)成的香氣類型有著直接的關(guān)系。20世紀60年代之前，對香氣類物質(zhì)的分析只能依靠人的感官，隨著近幾年電子科技的發(fā)展，研發(fā)出了專門用于分析香氣類物質(zhì)的儀器，有助于分析出不同香氣物質(zhì)更細微的差別。香氣是評價蘋果深加工產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標之一，所以本實驗所得結(jié)果對蘋果深加工產(chǎn)品品質(zhì)鑒定有一定指導意義。本實驗采用的是GC-MS[10]分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

NAR-3T生化培養(yǎng)箱：東南科儀公司；GCMS-QP 2010 plus 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司；固相微萃取裝置及50/30μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭：北京華爾博科技有限責任公司。

1.1.2 材料與試劑

蘋果酒、醋原料：’95-54’和’95-117’（特拉蒙×富士 雜交后代編號）；酵母菌菌種：SY01’；醋酸菌菌種：AS1.41，購于中科院微生物所。

氯化鈉為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

蘋果果實→洗凈→破碎→榨汁→果膠酶、淀粉酶處理→過濾→酒精發(fā)酵（加酵母菌液）→過濾→陳釀→蘋果酒成品

蘋果果實→洗凈→破碎→榨汁→果膠酶、淀粉酶處理→過濾→酒精發(fā)酵（加酵母菌液）→醋酸發(fā)酵（加醋酸菌液）→過濾→陳釀→蘋果醋成品

[1]國家發(fā)展改革委宏觀院和農(nóng)經(jīng)司課題組：《推進我國農(nóng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展問題研究》，《經(jīng)濟研究參考》2016年第4期。

1.2.2 發(fā)酵樣品制備

酒精發(fā)酵：向蘋果原汁中接入5%已活化好的酵母菌液，放入25℃生化培養(yǎng)箱發(fā)酵，每隔24h取樣測定至可溶性固形物含量不再變化，作為發(fā)酵終點。

醋酸發(fā)酵：向蘋果酒中接入10%活化好的醋酸菌液，放入30℃生化培養(yǎng)箱中發(fā)酵，每隔48h取樣測定直至醋酸含量不再升高，作為發(fā)酵終點。

1.2.3 發(fā)酵液樣品處理

量取樣品8mL置于15mL樣品瓶中，加1.0g NaCl，加蓋密封，放55℃加熱平臺中保持10min；將老化好的固相微萃取器插在樣品瓶上，吸附40min后拔出，插入氣相色譜儀進樣口，于250℃解析5min[11]。

1.2.4 GC-MS條件

色譜條件：DB-WAX（30m×0.25mm×0.25μm）彈性石英毛細管柱，柱溫：初始溫度30℃，保持2min，以6℃/min升至120℃，再以10℃/min 升至230℃，保持10min；進樣口溫度250℃；傳輸線230℃；載氣為He氣，流速1.0mL/min。

質(zhì)譜條件：電離方式EI，70eV；離子源溫度250℃，質(zhì)量掃描范圍35amu～400amu；發(fā)射電流100μA，檢測電壓1.4kV[11]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Xcalibur軟件，利用NIST 08標準譜庫自動檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù)，再結(jié)合相關(guān)文獻及標準圖譜[12]進行解析，確定香氣中的化學成分。按照峰面積歸一化法得到各化學組分相對質(zhì)量百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS總離子流色譜圖

附圖中A、B、C、D分別表示以’95-54’和’95-117’為原料釀造的蘋果酒、醋香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖。

2.2 酒、醋香氣成分分析

由表1和表2看出，通過GC-MS分析，從95-54蘋果酒中檢測出48種香氣物質(zhì)，占總峰面積的90.36%。其中醇類相對含量最高占50.76%，脂類次之占總峰面積的33.28%。相對含量排在前5位的香氣物質(zhì)分別為乙醇、乙酸乙酯、異戊醇、乙酸異戊醇、2，3-二甲基萘，相對含量分別為41.26%、23.76%、6.85%、5.14%、1.17%。

95-54蘋果醋中檢測出42種香氣物質(zhì)，占總峰面積的98.66%。其中羧酸類相對含量最高占88.50%，脂類和醛類次之，分別占總峰面積的2.28、2.29%。相對含量排在前5位的是乙酸、異戊酸、2-甲基丙酸、辛酸、鄰苯二甲酸二乙酯，相對含量分別為67.12%、14.26%、2.8%、2.18%、1.52%。

表1 蘋果酒、醋香氣成分的GC-MS 分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis of aromatic components in apple wines and vinegars

續(xù)表

表2 95-54、95-117 蘋果酒、醋香氣物質(zhì)比較Table 2 Comparison of aromatic substances in apple wines and vinegars between '95-54' and '95-117'

95-117蘋果酒中檢測出43種香氣類物質(zhì)，占總峰面積的86.59%。其中醇類物質(zhì)含量最高，脂類次之，分別占總峰面積的64.62、11.80%。相對含量排在前5位的香氣物質(zhì)分別為乙醇占44.01%、6-十三醇占8.80%、異戊醇占6.52%、乙酸乙酯占7.42%、鄰苯二甲酸二乙酯占1.96%。

95-117蘋果醋中檢測出49種香氣物質(zhì)，占總峰面積的99.37%。其中酸類物質(zhì)含量最高，脂類次之，分別占總峰面積的71.69、12.04%。相對含量排在前5位的是乙酸占57.12%、乙酸異戊酯占7.95%、異戊醇占3.70%、苯甲醛占2.81%、苯乙醇2.42%。

2.3 酒、醋香氣成分對比

2種蘋果酒中的共有香氣成分有36種，其中相對含量較高的有乙醇、異戊醇、乙酸乙酯、令苯二甲酸二乙酯。由于蘋果品種不同，原料原有香氣不同，發(fā)酵過程中不同程度的降解和揮發(fā)，造成不同品種蘋果酒檢測出的香氣物質(zhì)不同，95-54蘋果酒中的特有香氣成分有9種，95-117蘋果酒中的特有香氣成分有6種，共有香氣物質(zhì)的相對含量也有一定差異，這造成不同品種的蘋果酒表現(xiàn)出不同風格。2個品種的蘋果醋中檢測出香氣主要成分有酸類、脂類和醇類，但其種類和相對含量差異較大，這和于愛梅等[13]研究認為蘋果原料香氣含量和種類不同，對蘋果醋香氣品質(zhì)有重要影響一致。

由蘋果酒、醋香氣物質(zhì)差異的分析得出，醋酸發(fā)酵過程中各類物質(zhì)的含量都有不同程度的增減，其中醇類物質(zhì)和酸類物質(zhì)相對含量變化最大，95-54蘋果酒中的醇類物質(zhì)由50.76%減少為醋中的1.77%，而酸類物質(zhì)則是由酒中的1.94%增加為醋中的88.50%；95-117蘋果酒中的醇類物質(zhì)由64.62%減少為醋中的8.87%，而酸類物質(zhì)側(cè)有酒中的1.23%增加為醋中的71.69%，脂類物質(zhì)由蘋果酒中的22.54%減少為蘋果醋中的7.16%，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是原蘋果酒中的酯類物質(zhì)在醋酸發(fā)酵過程中揮發(fā)和降解，同時醋酸發(fā)酵過程中微生物的作用和酯化反應(yīng)又重新合成了一部分酯類物質(zhì)[14]。酮類、醛類物質(zhì)種類及含量也都有小幅度變化。

3 討論與結(jié)論

蘋果酒香氣成分是由高級醇、酯類、縮醛、內(nèi)酯、萜烯及芳香酮等成分[15-16]組成。WITTIAMS A A[17]認為蘋果酒中的香氣骨架由2-苯乙醇及其酯類和低級脂肪酸組成。本實驗中檢測出的香氣物質(zhì)包含香氣骨架物質(zhì)及蘋果酒香氣的特征成分乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯等。

蘋果醋中的香氣成分主要包括酸類、酯類、醛類、醇類、酮類等。其中酯香是蘋果醋的特征香氣，伊藤等[18]從蘋果醋中分離出30種酯香成分，其中乙酸乙酯的含量最高。而本實驗中檢測出的乙酸乙酯含量較少，這可能是由于發(fā)酵工藝、發(fā)酵菌種和陳釀時間不同而造成。張霽紅等[19]研究發(fā)現(xiàn)蘋果醋發(fā)酵過程中不同狀態(tài)下有機酸的含量和種類明顯不同。

馮濤等[20]對比了新疆野蘋果與栽培蘋果香氣結(jié)果表明，新疆野蘋果與栽培蘋果品種主要香氣的種類和成分基本一致，但也存在一定差異。蘋果原料的不同，也是造成不同品種的蘋果酒、醋表現(xiàn)出不同風格的主要原因之一。本實驗采用的原料為加工專用型蘋果優(yōu)系，其香氣與常見的鮮食品種有一定差異，但其實驗結(jié)果對評價蘋果深加工產(chǎn)品的優(yōu)劣有一定指導作用。成熟蘋果有香氣果實的揮發(fā)性物質(zhì)以酯類和某些醇類物質(zhì)為主[21]，主要有丁酸乙酯、1-丁醇、乙酸3-甲基丁酯、乙酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯。將這些物質(zhì)與本實驗結(jié)果對比得出，蘋果酒中保留了原蘋果果實的大部分酯類香氣物質(zhì)，而醋酸發(fā)酵過程中生成的新的香氣成分構(gòu)成了果醋特有的香味，使蘋果原有的香氣物質(zhì)消失殆盡，尤其是酯類物質(zhì)大量消失[22]，這樣的結(jié)果與本實驗結(jié)果相吻合。本實驗中蘋果酒、醋中的醇類和羧酸類物質(zhì)含量有較大差異，是由于醋酸發(fā)酵的主要目的就是將原蘋果酒中的醇類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為羧酸類物質(zhì)，所以出現(xiàn)這種醇類物質(zhì)明顯減少和酸類物質(zhì)明顯增加的現(xiàn)象，而同時在發(fā)酵過程中醋酸菌代謝也產(chǎn)生生成草酸、酒石酸等有機酸[19]，符合酒醋的基本特征。醛類、酮類以及酯類均略有浮動，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是由于發(fā)酵環(huán)境不同以及不同程度的揮發(fā)和降解。

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