青梅酒香氣成分GC-MS分析以及降酸處理

鄭新華， 張 慜*， 劉亞萍

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2.廣東嘉豪食品股份有限公司，廣東 中山528447）

青梅酒是青梅深加工制品中的一個(gè)重要產(chǎn)品，生產(chǎn)方法有發(fā)酵法和浸泡法兩種，其中浸泡青梅酒能夠較好地保持青梅的典型香味，目前有關(guān)青梅酒生產(chǎn)工藝條件的研究較多[1-2]，但是對(duì)構(gòu)成和決定浸泡青梅酒品質(zhì)、典型性的風(fēng)味成分研究還比較少。固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) （SPME-GCMS）是分析揮發(fā)性成分的手段之一，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、食品、香精香料等領(lǐng)域，具有操作時(shí)間短，進(jìn)樣量小，無(wú)需萃取溶劑，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體等優(yōu)點(diǎn)，能夠較真實(shí)地反映果酒中的香氣成分[3-5]。

浸泡青梅酒能夠保持青梅的果香味，但也會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的酸度，其滴定酸可高達(dá)40 g/L左右（以檸檬酸計(jì)），對(duì)青梅酒的飲用舒適度產(chǎn)生不利影響[6]。目前在果汁、果酒產(chǎn)品中所采用的降酸方法有生物降酸、物理降酸以及化學(xué)降酸3種[7]。生物降酸和物理降酸對(duì)青梅酒的降酸作用受到較大限制，降酸效果不佳[8-9]；化學(xué)降酸中的陰離子交換法是目前應(yīng)用較為普遍的一種方法，合適的陰離子交換樹(shù)脂需具備能有效降低酸度和盡量減少風(fēng)味損失兩個(gè)條件[10]。

作者對(duì)浸泡青梅酒的香氣成分采用頂空固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HS-SPME-GC-MS）進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)構(gòu)成青梅酒典型香氣的成分進(jìn)行了定性分析，并采用了5種陰離子交換樹(shù)脂對(duì)青梅酒進(jìn)行降酸研究，以期為浸泡青梅酒的品質(zhì)改善提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料

青梅酒：米酒浸泡型，乙醇體積分?jǐn)?shù)17.2%，總酸13.72 g/L，由廣東嘉豪食品股份有限公司提供。

樹(shù)脂：大孔弱堿性陰離子樹(shù)脂：D311、D316，江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)產(chǎn)品；D314、D318，鄭州勤實(shí)科技有限公司產(chǎn)品；凝膠型強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂：氯型717離子交換樹(shù)脂，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

手動(dòng)SPME裝置：雙極性吸附型，75 μm CARPDMS，美國(guó)Supelco公司產(chǎn)品；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 （GC-MS）：Agilent6890GC/Agilent5975MS， 美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品； 離子交換柱 （500 mm×30 mm）；HJ-3型恒溫磁力攪拌器：江蘇金壇榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；雷磁PHS-3C pH計(jì)：上海儀托環(huán)保儀器有限公司產(chǎn)品；UV2600紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海天美科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；CR-400色差計(jì)：柯尼卡美能達(dá)控股公司產(chǎn)品。

1.3 離子交換樹(shù)脂預(yù)處理

先用100 g/L的NaCl溶液浸泡18~20 h，蒸餾水沖洗至液體光澤透亮、無(wú)雜質(zhì)，再以3~5倍樹(shù)脂體積的1 mol/L HCl溶液浸泡4 h，用蒸餾水沖洗至中性，然后以3~5倍樹(shù)脂體積的1 mol/L NaOH溶液浸泡4 h，如此循環(huán)3次，經(jīng)預(yù)處理后陰離子交換樹(shù)脂為OH型，可直接用于處理青梅酒。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 頂空固相萃取氣質(zhì)聯(lián)用條件 CAR-PDMS萃取頭的老化及萃取：固相微萃取的萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化，老化溫度為250℃，老化時(shí)間2 h。將8 mL青梅酒樣品置于15 mL萃取瓶中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%NaCl充分混勻，使其達(dá)到飽和狀態(tài)，置于固相微萃取平臺(tái)上25℃預(yù)熱10 min；將固相微萃取器的萃取頭插入樣品萃取瓶的頂空，45℃吸附30 min。樣品萃取完成后，縮回纖維頭，迅速將針管插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口，推出纖維頭熱解析3 min，同時(shí)啟動(dòng)氣相色譜儀[11]。

氣相色譜條件：毛細(xì)管柱DB-WAX（30.0 m×250 μm×0.25 μm）；程序升溫：起始溫度 40 ℃，保持4 min，以6℃/min的速率升溫至60℃，再以10℃/min的速率升溫至230℃，保持8 min，進(jìn)樣口溫度250℃，載氣為N2。質(zhì)譜條件：接口溫度250℃，離子源溫度200℃，電離方式E1，離子能量70 eV，燈絲電流200 μA，電子信增器電壓為350 V，掃描質(zhì)量范圍為33~450，電極桿離子源溫度為350℃。

利用GC-MS進(jìn)行定性，通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索與NIST98質(zhì)譜庫(kù)提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖對(duì)照，按面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量，確定鑒定結(jié)果。

1.4.2 陰離子交換樹(shù)脂篩選 準(zhǔn)確量取5 mL經(jīng)預(yù)處理的各離子交換樹(shù)脂裝入250 mL錐形瓶?jī)?nèi)，分別加入150 mL青梅酒，用磁力攪拌器持續(xù)振蕩24 h，測(cè)定吸附前后總酸、總糖、酒精度、吸光度、L值、透光率等指標(biāo)，篩選最優(yōu)的降酸樹(shù)脂。

1.4.3 陰離子交換樹(shù)脂靜態(tài)吸附試驗(yàn) 準(zhǔn)確量取5 mL經(jīng)預(yù)處理的離子交換樹(shù)脂裝入250 mL錐形瓶?jī)?nèi)，加入150 mL青梅酒，用磁力攪拌器持續(xù)震蕩，前一個(gè)小時(shí)內(nèi)每隔10 min取樣測(cè)總酸，之后每隔半小時(shí)取樣測(cè)總酸，計(jì)算表觀交換吸附量q。離子交換樹(shù)脂表觀交換吸附量按下式計(jì)算：

式中：q為表觀交換吸附量，g/100 mL（濕樹(shù)脂）；C0為離子交換前青梅酒的可滴定酸度，g/L；C為離子交換后青梅酒的可滴定酸度，g/L；V為青梅酒的體積，L；L為離子交換樹(shù)脂的體積，mL。

1.4.4 陰離子交換樹(shù)脂動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn) 量取50 mL濕樹(shù)脂裝入離子交換柱內(nèi)，前期實(shí)驗(yàn)顯示青梅酒在130 mL/h的進(jìn)樣速度下動(dòng)態(tài)吸附效率最高，此處同樣選擇130 mL/h流速進(jìn)樣，收集濾出液，前50 mL舍棄，之后每隔25 mL收集一次，測(cè)定總酸，計(jì)算漏出率LR：

1.5 分析方法

總酸測(cè)定：酸堿指示劑法，以檸檬酸計(jì)；總糖測(cè)定：斐林試劑法；酒精度測(cè)定：酒精計(jì)測(cè)定法；吸光度測(cè)定：分光光度計(jì)在420 nm處測(cè)定，以蒸餾水為空白對(duì)照；透光率測(cè)定：分光光度計(jì)在520 nm處測(cè)定，以蒸餾水為空白對(duì)照，按吸光度A與透光率T的公式A=-lgT進(jìn)行轉(zhuǎn)換；L值測(cè)定：即亮度值，色差計(jì)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 青梅酒香氣成分分析

圖1為浸泡青梅酒香氣成分GC-MS分析的總離子圖，經(jīng)NIST98質(zhì)譜庫(kù)檢索共鑒定出44種化合物（見(jiàn)表1），其中酯類化合物22種（合計(jì)38.16%），醇類化合物11種（合計(jì)36.12%），酸類2種（合計(jì)0.90%），醛酮類6種（合計(jì)23.61%），烴類1種及其他化合物2種（合計(jì)0.55%）。所鑒定出的化合物相對(duì)含量占其總量的99.34%。面積歸一化結(jié)果顯示浸泡青梅酒香氣的主要成分為乙醇（24.37%），苯甲醛（21.83%），辛酸乙酯（6.43%），乙酸乙酯（6.37%），苯甲酸乙酯（6.37%），3-甲基-1-丁醇（5.78%），丁酸二甲基芐基原酯（5.38%），癸酸乙酯（4.18%），壬酸乙酯 （3.43%），苯乙醇（2.23%），異丙醇（1.66%），糠醛（1.14%）。

從表1可以看出，青梅酒的香氣成分主要涉及酯類、醇類、酸類、醛酮類、烴等多種類別化合物，包括乙酸乙酯、乙醇、異丙醇、異戊醇、辛酸乙酯、苯甲醛、壬酸乙酯、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯、丁酸二甲基芐基原酯、苯乙醇等。試驗(yàn)采用的青梅酒是以新鮮青梅以及米酒為主要原料經(jīng)浸泡而成，浸泡工藝能夠較好地保持青梅的典型風(fēng)味物質(zhì)，GC-MS檢測(cè)結(jié)果也驗(yàn)證了該結(jié)論，苯甲醛是青梅的特有果香物質(zhì)[12]，具有令人愉悅的杏仁清香味，歸一化含量高達(dá)21.83%。楊亞紅等人[13]采用GC-MS對(duì)發(fā)酵型青梅酒檢測(cè)出的苯甲醛歸一化含量?jī)H0.043%，作者檢測(cè)結(jié)果中苯甲醛歸一化含量要明顯高于發(fā)酵型青梅酒，這與楊亞紅等人對(duì)青梅酒的研究結(jié)果有類似之處。此外，浸泡型青梅酒中苯乙醇相對(duì)含量也較高[14]，苯乙醇是浸泡原料米酒的特征風(fēng)味物質(zhì)。

圖1 浸泡青梅酒香氣成分GC-MS總離子圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma compounds from soaked pulm wine

2.2 陰離子交換樹(shù)脂篩選

測(cè)定 D311、D314、D316、D318 以及 717 等 5 種離子交換樹(shù)脂在處理青梅酒后的總酸、總糖、酒精度、吸光度、透光率以及L值等理化指標(biāo)，與未處理組原液進(jìn)行對(duì)照，比較其降酸效果，結(jié)果如表2所示。

從表2看到，D311樹(shù)脂對(duì)青梅酒的吸附作用最弱，總酸的表觀交換吸附量最小，D318樹(shù)脂吸附量次之，而且D318樹(shù)脂帶有異味，不適于食品工業(yè)，717凝膠型樹(shù)脂降酸效果一般，這3種樹(shù)脂不是青梅酒降酸的最優(yōu)選擇。D314、D316兩種樹(shù)脂降酸作用較為突出，降酸率分別達(dá)到37.76%、38.78%。

表1 浸泡青梅酒香氣成分分析結(jié)果Table 1 Aroma compounds identified from soaked pulm wine

表2 5種陰離子交換樹(shù)脂靜態(tài)吸附效果Table 2 Static adsorption results of five anion exchange resins

在降酸的同時(shí)還需要考慮各樹(shù)脂對(duì)青梅酒品質(zhì)的影響。從表2可以看出，樹(shù)脂對(duì)總糖質(zhì)量濃度和乙醇體積分?jǐn)?shù)的影響較小，但是對(duì)青梅酒色澤影響較大，吸光值越小、透光率和L值越大，表明色澤損失越多。經(jīng)D316樹(shù)脂處理的青梅酒透光率最大，達(dá)到46.2，L值達(dá)32.05，反映出D316對(duì)青梅酒的顏色吸附較多；D314樹(shù)脂對(duì)總酸的吸附量要稍低于D316樹(shù)脂，對(duì)青梅酒顏色吸附弱一些。因此，綜合考慮降酸和品質(zhì)保留，試驗(yàn)選用D314陰離子交換樹(shù)脂用于青梅酒降酸，并研究其靜動(dòng)態(tài)吸附特征。

2.2 陰離子交換樹(shù)脂靜態(tài)吸附

以吸附時(shí)間為橫坐標(biāo)，表觀吸附量為縱坐標(biāo)作圖，繪制D314陰離子交換樹(shù)脂靜態(tài)吸附曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖2 D314離子交換樹(shù)脂靜態(tài)吸附曲線Fig.2 Static adsorption curve of D314 anion exchange resin

從圖2可以看出，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，D314陰離子交換樹(shù)脂對(duì)青梅酒總酸的表觀吸附量隨時(shí)間增加而增大，在240 min以后表觀吸附量趨于穩(wěn)定，表明此時(shí)已達(dá)到了解吸平衡，最大表觀吸附量為13.02 g/dL。

2.3 陰離子交換樹(shù)脂動(dòng)態(tài)吸附

青梅酒在130 mL/h的進(jìn)樣速度下動(dòng)態(tài)吸附效率最高，以濾出液體積（mL）為橫坐標(biāo)，漏出率（%）為縱坐標(biāo)，繪制D314樹(shù)脂對(duì)青梅酒酸度的動(dòng)態(tài)吸附曲線，如圖3所示。

圖3 D314離子交換樹(shù)脂動(dòng)態(tài)吸附曲線Fig.3 Dynamic adsorption curve of D314 anion exchange resin

從圖3可以看出，起始階段動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程較緩慢，然后逐漸升高，直至青梅酒漏出液累計(jì)體積達(dá)到500 mL，此時(shí)漏出率接近100%，表明動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程達(dá)到平衡。

3 結(jié)語(yǔ)

1）采用頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（HSSPME-GC-MS）分析浸泡青梅酒香氣成分簡(jiǎn)單快捷，共鑒定出44種揮發(fā)性香味物質(zhì)，包括22種酯類、11種醇類、2種酸類、6種醛酮類以及其他3種化合物，其中酯類、醇類以及醛酮類構(gòu)成浸泡青梅酒的主要香氣成分。

2）浸泡型青梅酒能較好地保持青梅特有果香味物質(zhì)苯甲醛，GC-MS檢測(cè)結(jié)果顯示苯甲醛的歸一化含量達(dá)到21.83%，要顯著高于發(fā)酵型青梅酒。

3）浸泡型青梅酒原液總酸達(dá)到13.72 g/L，試驗(yàn)采用了5種離子交換樹(shù)脂進(jìn)行了降酸處理，結(jié)果顯示D314樹(shù)脂的降低效果較為突出，總酸降低到8.54 g/L，且對(duì)其他品質(zhì)指標(biāo)影響較小。

4）D314陰離子交換樹(shù)脂在240 min時(shí)達(dá)到靜態(tài)吸附平衡狀態(tài)，表觀交換吸附量值為13.02 g/dL。在130 mL/h進(jìn)樣速度下，青梅酒累計(jì)漏出體積為500 mL時(shí)到達(dá)動(dòng)態(tài)吸附平衡狀態(tài)。

實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中影響離子交換樹(shù)脂處理效果的因素很多，試驗(yàn)還需要進(jìn)一步對(duì)D314陰離子交換樹(shù)脂的靜動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程以及樹(shù)脂的再生效率進(jìn)行研究。

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