刺梨干酒與發(fā)酵原汁揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

姚 敏，譚書(shū)明 *，徐素云，李 東，韋廣警

（1.貴州農(nóng)畜產(chǎn)品貯藏加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

刺梨營(yíng)養(yǎng)豐富，富含維生素C、超氧化物岐化酶（Superoxide dismutase，SOD）等生物活性成分，藥用及保健價(jià)值高，具有抗氧化、提高免疫、抗腫瘤等生理功能[1]，是一種珍貴的野生資源，其廣泛分布于貴州、云南、四川等地，尤以貴州盛產(chǎn)[2]。利用刺梨原汁發(fā)酵生產(chǎn)刺梨干酒，所得的酒具有刺梨風(fēng)味，醇厚、協(xié)調(diào)、爽口，在一定程度上解決了刺梨原汁酸、澀、口感差等問(wèn)題，同時(shí)有利于刺梨資源的開(kāi)發(fā)。

刺梨原汁中的風(fēng)味物質(zhì)是刺梨干酒特征風(fēng)味的重要成分，并且在加工過(guò)程中產(chǎn)品風(fēng)味物的種類與含量都有很大的變化。馬立志等[3-4]對(duì)刺梨干酒、刺梨黑糯米酒等的香氣成分作了氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS）分析，分析了其主要的風(fēng)味成分；馬林等[5]用毛細(xì)管氣相色譜定量分析了刺梨揮發(fā)油香氣成分；周志等[6-8]研究了不同的萃取方法及酶解、微波等作用對(duì)野生刺梨風(fēng)味成分的影響；付慧曉等[9]對(duì)有籽刺梨和無(wú)籽刺梨作了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的比較。但針對(duì)刺梨生產(chǎn)加工過(guò)程中原料、半成品及成品風(fēng)味對(duì)比方面的研究較少。本研究利用頂空固相微萃取法（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）簡(jiǎn)便快速、檢測(cè)組分豐富等特點(diǎn)，對(duì)刺梨原汁及刺梨干酒的香氣組成進(jìn)行定性與定量分析，為刺梨干酒風(fēng)味的改善與強(qiáng)化，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品的保值、增值，相關(guān)質(zhì)量與典型性評(píng)價(jià)體系的建立等提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

刺梨原汁：貴州龍里康源刺梨開(kāi)發(fā)有限公司提供，儲(chǔ)藏于1～4 ℃冷庫(kù)。

刺梨干酒：由貴州大學(xué)釀酒與食品工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室制備。該酒由安琪活性干酵母RW發(fā)酵，添加一定量的糖，植酸、氮源及維生素作為發(fā)酵助劑，在28 ℃條件下發(fā)酵24 d。成品酒酒精度13.31%vol，可溶性固形物4.12 g/100mL，殘?zhí)?.9 g/L，可滴定酸量為8.69 g/L。

1.2 儀器與設(shè)備

HP6890/5975C GC/MS聯(lián)用儀：美國(guó)安捷倫公司；57348-U手動(dòng)固相微萃取裝置、2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取纖維頭（StableFlex）：美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理方法

取樣品約5 mL，置于10 mL固相微萃取儀采樣瓶中，插入裝有萃取纖維頭的手動(dòng)進(jìn)樣器，在85 ℃左右頂空萃取30 min取出，快速移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進(jìn)樣口（溫度250 ℃）中，熱解析3 min進(jìn)樣。

1.3.2 GC-MS聯(lián)用儀分析

色譜條件：色譜柱為ZB-5MSI 5%苯基-95%二甲聚硅氧烷（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱，柱溫40 ℃（保留2 min），以4 ℃/min升溫至220 ℃，保持2 min；汽化室溫度250 ℃；載氣為高純He（99.999%）；柱前壓0.052 55 MPa，載氣流量1.0 mL/min；不分流進(jìn)樣；溶劑延遲時(shí)間：1.5 min。

質(zhì)譜條件：離子源為電子電離（electron ionization，EI）源；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；發(fā)射電流34.6 μA；倍增器電壓1 368 V；接口溫度280 ℃；質(zhì)量范圍20～450 amu。

1.3.3 揮發(fā)性化合物的鑒定與定量

對(duì)總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對(duì)Nist 2005和Wiley 275標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，確定刺梨原汁和刺梨干紅果酒中的揮發(fā)性化學(xué)成分，用峰面積歸一化法測(cè)定各化學(xué)成分的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)定結(jié)果

2.1.1 刺梨干酒與刺梨原汁揮發(fā)性風(fēng)味成分氣相色譜圖

通過(guò)HS-SPME法萃取分離出刺梨原汁和刺梨干酒中的可揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總離子流量如圖1和圖2所示。由圖1、圖2可知，兩者揮發(fā)性風(fēng)味成分變化較明顯。刺梨原汁的GC-MS總離子流色譜圖中出現(xiàn)的峰相對(duì)較多，香氣成分多；對(duì)比相同流出時(shí)間的同種物質(zhì)峰，在峰高、峰面積上有較大變化，多呈降低趨勢(shì)；在刺梨干酒色譜圖中有些新的小峰型出現(xiàn)，為發(fā)酵生成的新物質(zhì)。

2.1.2 刺梨原汁與刺梨干酒揮發(fā)性風(fēng)味成分GC-MS分析

刺梨原汁和刺梨干酒經(jīng)GC-MS鑒定出的揮發(fā)性風(fēng)味物的種類、成分及相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1和表2。

圖1 刺梨原汁的揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile flavor compounds in RRT-J

圖2 刺梨干紅果酒揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile flavor compounds in RRT-DW

表1 刺梨原汁及干酒中揮發(fā)性風(fēng)味物種類及含量Table 1 Volatile flavor compound types and contents in RRT-J and RRT-DW

由表1可知，經(jīng)分析，刺梨原汁與刺梨干酒總共鑒定出64種，其中共有的16種；刺梨原汁中分離出揮發(fā)性風(fēng)味化合物44種，質(zhì)譜鑒定出32種；刺梨干酒中分離出69種，質(zhì)譜鑒定出48種。刺梨原汁中含酯類19種，醇類9種，酸類3種，酚類4種，炔烯類5種，醛酮類4種，萜類2種，烷類2種，為揮發(fā)性總成分的95.000%。刺梨干酒中酯類13種，醇類10種，酸類1種，酚類2種，烯類2種，烷類4種，為揮發(fā)性總成分的98.432%。

表2 刺梨原汁與刺梨干酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較Table 2 Comparison of total volatile flavor compounds in RRT-J and RRT-DW

續(xù)表

由表2可知，刺梨原汁的主要呈香物質(zhì)為3-己烯酸20.432%，乙酸16.099%，乙醇11.822%，4-己酸乙酯10.035%；刺梨干酒的主要呈香物質(zhì)為乙醇88.697%，戊醇1.404%，2-甲基-丁醇1.383%，3-甲基-丁醇1.148%，辛酸乙酯0.949%，戊酸乙酯0.496%。

2.2 討論

2.2.1 醇類變化

發(fā)酵后醇類物質(zhì)大量增加，特別是乙醇達(dá)到了揮發(fā)性物質(zhì)的88.697%，這取決于刺梨干酒相對(duì)較高的酒精度（13.31%vol）——乙醇的高揮發(fā)性系數(shù)影響其他風(fēng)味物質(zhì)的吸收，并且與干酒體系中其他風(fēng)味物的性質(zhì)有關(guān)。其他醇類物質(zhì)，如2-甲基-丁醇、戊醇、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇等在刺梨原汁中未檢測(cè)出，而在刺梨干酒中含量偏高，2-庚醇，2-庚醇，2-壬醇，4-松油烯醇則反之；苯乙醇、3-甲基-丁醇的含量有所增加，（Z）-3-己烯醇大幅度減少，由原汁的2.884%減少為干酒的0.302%。醇類一般有花香味、果味，特別是一些典型的果酒風(fēng)味物，如苯乙醇，具有玫瑰香、紫羅蘭香、果香及茉莉香，它由刺梨原汁的0.253%增加到刺梨干酒的0.479%，它是酵母代謝的產(chǎn)物[11]；10-表-Γ-桉葉油醇在原汁中含量0.083%，干酒中0.093%，兩者含量都不高，但對(duì)兩者的風(fēng)味有特殊性貢獻(xiàn)。

2.2.2 酯類變化

發(fā)酵后酯類減少，由19種減少為13種，與一般發(fā)酵過(guò)程中醇類與酯類均增加的結(jié)論不一致。這一方面與固相微萃取中受高比率醇類的競(jìng)爭(zhēng)性吸附影響，對(duì)微量、高沸點(diǎn)的風(fēng)味物吸收不完全有關(guān)；另一方面，原汁冷藏過(guò)程中，通過(guò)一些殘存的酵母菌、細(xì)菌等微生物作用及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)生成了較多的酯，但刺梨干酒采用單一菌種發(fā)酵，有些化合物被消耗，且生成的種類相對(duì)減少。刺梨原汁與刺梨干酒共有的酯類是7種，乙酸異戊酯、醋酸苯乙酯、3-苯丙酸乙酯、苯乙酸乙酯等減少。刺梨原汁中含量較高的4-己酸乙酯（10.035%）、乙酸乙酯（3.908%）、（Z）-3-乙酸葉醇（1.066%）等12種化合物，在干酒中未檢測(cè)出；而刺梨干酒中的辛酸乙酯、戊酸乙酯、糠酸乙酯等共7種化合物在原汁中未檢測(cè)出，其中包括棕櫚酸乙酯、月桂酸乙酯、豆蔻酸乙酯等高級(jí)脂肪酸酯，癸酸乙酯的含量由刺梨原汁的0.034%增加為干酒的0.27%，是發(fā)酵前的7.9倍，9-癸酸乙酯則由0.071%增至0.114%，為發(fā)酵前的1.6倍，刺梨干酒的高級(jí)脂肪酸酯總含量大于2%，是刺梨原汁的10倍左右，增幅較大，這與王家利等[12]研究紅莓果發(fā)酵，鐘瑞敏等[13]研究崗稔果在果酒風(fēng)味物質(zhì)變化等得出的結(jié)論一致。酯類大多呈果香和花香氣味，為重要的特征性風(fēng)味物。

2.2.3 酸類變化

酸類物質(zhì)有呈味和產(chǎn)香等作用，是刺梨的重要特征性風(fēng)味物質(zhì)，但經(jīng)如上檢測(cè)結(jié)果分析，刺梨原汁中含量很高的3-己烯酸（20.432%）、乙酸（16.099%）及乙基-肉桂酸（0.166%），均未在刺梨干酒中檢測(cè)出，而僅檢測(cè)出一種2-糠基-甲酸（0.243%）。這是因?yàn)榇汤嬖械乃犷惻c醇類發(fā)生酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為酯類，如3-己烯酸乙酯、己烯酸乙酯、乙酸異戊酯等，或代謝降解生成其他物質(zhì)。

2.2.4 萜烯、酚、醛酮類變化

酚類、萜烯類、醛酮類等對(duì)刺梨原汁、干酒濃郁的果香風(fēng)味起著關(guān)鍵性作用。刺梨干酒中表征刺梨果香風(fēng)味的物質(zhì)種類和數(shù)量明顯減少。酚類在刺梨原汁中的含量高，總含量達(dá)14.181%，而干酒中僅0.207%，原汁中酚類含量是干酒的68倍；如原汁中的愈創(chuàng)木酚，有特殊芳香，含量為12.436%；丁子香酚有強(qiáng)烈丁香香氣，含量0.091%，但干酒中未檢測(cè)出。一些烯炔類成分在刺梨原汁中含量較高，但多在加工過(guò)程中損失，刺梨干酒中含量甚少，原汁中總量為4.125%，是干酒的近10倍。如異松油烯，有溫和木香，苯乙烯等常賦予果實(shí)濃郁香味。原汁中的醛酮類共4種，即糠醛、癸醛、3-羥基-2-丁酮、2-壬酮等，它們?cè)谠杏幸欢ê浚诖汤娓删浦袆t幾乎完全沒(méi)有，此結(jié)果與王家利和黃小紅等[12，14]分別采用紅樹(shù)莓果和荔枝發(fā)酵的風(fēng)味物變化規(guī)律相符。醛酮類大多呈愉快香氣。另外，刺梨原汁中的萘和1-甲基-萘等有一定毒性的化合物并未在刺梨干酒中檢測(cè)出，說(shuō)明在一定程度上發(fā)酵有利于產(chǎn)品的品質(zhì)；同時(shí)還有一些烷類物質(zhì)生成如正十四烷、十八烷等，烷類的種類增多，但含量不高。

易揮發(fā)損失的風(fēng)味物與刺梨原料，干酒的發(fā)酵條件緊密相關(guān)，如溫度、pH值、殺菌工藝、原料品種與品質(zhì)、成熟度、原料的冷藏條件與微生物作用等[16]；另外原料或成品中的風(fēng)味物常以鍵合態(tài)的形式存在，通過(guò)酶解、微生物作用等其中一些風(fēng)味物將釋放出來(lái)[17]，故相關(guān)操作對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味產(chǎn)生影響。

3 結(jié)論

經(jīng)HS-SPME和GC-MS分離鑒定，刺梨原汁和刺梨干酒分別檢出48和32種揮發(fā)性風(fēng)味物（16種共有），分別為自身風(fēng)味整體的98.432%和95.000%，這些主要風(fēng)味成分的含量差異很大，特別是乙醇，在刺梨干酒中的含量達(dá)到了88.697%，它們賦予了產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味。

刺梨干酒中總體來(lái)說(shuō)醇類大量積累，且種類增多；酯類的相對(duì)減少，但生成的高級(jí)脂肪酸酯較多；酸類在干酒中保留不多，多用于酯類生成或代謝等；萜烯類、醛酮類、酚類等表征刺梨果香的風(fēng)味物質(zhì)大量減少，生產(chǎn)過(guò)程中需要特別注意此類成分的保留，避免破壞；萘、1-甲基-萘等一些有一定毒性的化合物并未在刺梨干酒中檢測(cè)出。

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