葡萄糖氧化酶對藍莓酒貯藏過程中香氣成分的影響

蘭蓉，李雙石，辛秀蘭

（北京電子科技職業(yè)學院，北京100029）

葡萄糖氧化酶對藍莓酒貯藏過程中香氣成分的影響

蘭蓉，李雙石，辛秀蘭*

（北京電子科技職業(yè)學院，北京100029）

以樹莓酒為試材，分別以3種方式（葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理、葡萄糖氧化酶單獨處理、葡萄糖氧化酶和焦亞硫酸鈉聯(lián)合處理）處理，以無菌蒸餾水處理為對照，4℃下貯藏6個月后，采用頂空固相微萃取（SPME）結合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析了藍莓酒香氣成分的變化。結果表明：3種不同方式處理的藍莓酒，在香氣物質(zhì)總量、酯類成分含量、對果酒香氣質(zhì)量呈正向貢獻的典型香氣成分的保持效果方面均優(yōu)于對照組，其中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒保持效果最好，更有益于藍莓酒的貯藏。

葡萄糖氧化酶；藍莓酒；香氣成分；氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）

藍莓（Semen Trigonellae）屬于杜鵑花科越橘屬，為多年生落葉或常綠灌木或小灌木樹種。藍莓果實含有花青素、黃酮等多種多酚類生理活性成分，使藍莓果實具有很強的抗氧化性，具有促視紅素再合成、改善循環(huán)、抗?jié)?、抗炎癥、提高免疫力、增強心臟功能、抗心血管疾病、抗衰老、抗癌及抗突變等多種生理活性功能。因此，國際糧農(nóng)組織將其列為人類五大健康食品之一[1]。近年來，大量學者對藍莓酒的研制和有效成分分析做了諸多研究[2-5]，對藍莓果酒香氣成分的研究也有少量的研究報道[6]，但對藍莓酒貯藏過程中香氣成分的變化和改良至今少見有研究報道。

果酒是一個復雜的體系，在貯藏過程中其香氣成分受酒中成分和貯藏條件等因素的影響可能會發(fā)生許多復雜的化學變化。其中氧氣是導致果酒在貯藏過程中風味發(fā)生顯著改變的主要原因之一，氧的存在不會促進陳釀，反而會使氧化還原電位升高，并引起早熟，產(chǎn)生氧化味[7]。

葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase，簡稱GOD）是一種天然的食品添加劑，對人體無毒、無副作用，它能夠利用氧氣將葡萄糖氧化成葡萄糖酸而有效除氧，因而可作為生物去氧劑應用于酒類產(chǎn)品的風味改良[8-11]。本論文采用頂空固相微萃?。⊿PME）結合氣相質(zhì)譜（GCMS）檢測分析葡萄糖氧化酶對藍莓果酒貯藏過程中香氣物質(zhì)組成的影響，探討葡萄糖氧化酶對保持藍莓酒香氣及延長保存期的作用，為藍莓酒的科學貯藏提供理論依據(jù)和科學指導，這方面的研究未見有報道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍莓酒：伊春市忠芝大山王酒業(yè)有限公司產(chǎn)品；葡萄糖氧化酶：2 000U/g，北京衛(wèi)諾恩生物技術有限公司；過氧化氫酶：20萬U/mL，棗莊市杰諾生物酶有限公司；焦亞硫酸鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；氯化鈉：分析純，天津市華東試劑廠。

1.2 設備

氣質(zhì)聯(lián)用儀：7890A氣相色譜儀、5975質(zhì)譜儀，Agilent公司；手動固相微萃?。⊿PME）進樣器及100μm PDMS萃取頭，美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 藍莓酒貯藏前處理

本試驗設計了1個對照組和3個實驗組，每個組別各取藍莓酒樣150m L進行處理，具體處理方式見表1。對照組和各實驗組4℃貯藏6個月后取樣進行測定。

1.3.2 藍莓酒香氣成分的頂空固相微萃取

量取藍莓酒樣品15mL置于25mL頂空瓶中，加入2 gNaCl，加蓋密封，于45℃水浴中平衡10min；然后將在氣相色譜儀的進樣口250℃老化1 h后的固相微萃取器插在頂空瓶上，吸附40min后拔出，插入氣相色譜儀進樣口，于250℃解析5min，同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)。

1.3.3 GC-MS分析條件

1.3.3.1 氣相色譜條件

DB-Wax彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm× 0.25μm）；程序升溫：初始溫度60℃，保持5min，以5℃/min升至200℃，再以10℃/min升至250℃，保持5 min；進樣口250℃；傳輸線250℃；載氣：高純He（99.999%）；載氣流速1.0mL/min；不分流進樣。

1.3.3.2 質(zhì)譜條件

電離方式EI，70 eV；離子源溫度230℃，質(zhì)量掃描范圍30 amu～500 amu。

2 結果與討論

2.1 藍莓酒香氣成分的GC-MS分析

采用頂空固相微萃取（SPME）結合氣相質(zhì)譜（GCMS）檢測分析了藍莓原酒和采用3種不同方式處理并貯藏6個月的藍莓酒香氣成分，通過GC-MS自帶的NIST08.L庫自動檢索獲得目標組分的初步鑒定結果，再結合相關專業(yè)知識和有關文獻資料進行人工譜圖解析，最終確定各組分的化學名稱，采用峰面積歸一法對各組分進行定量分析，分析鑒定結果見表2。

從表2可知，藍莓原酒中共檢測出40種香氣成分，占總峰面積的97.96%。其中，酯類20種，醇類2種，醛酮類3種，萜烯類5種，烷類4種，萘類4種，其它類2種，分別占香氣總量的64.98%、9.89%、10.61%、5.04%、1.3%、3.31%、2.83%。其中檸檬烯為藍莓原酒中獨有的香氣成分，在3種貯藏半年的藍莓酒中均有未檢出。有研究認為檸檬烯含量下降，主要是由于在酸性條件下部分檸檬烯通過水合、水解等反應生成α-、β-松油醇[12]。

對照組的藍莓酒貯藏半年后共檢測出40種香氣成分，占總峰面積的84.69%，與其他3種處理過的藍莓酒相比，香氣物質(zhì)總含量最低。其中，酯類18種，醇類4種，醛酮類4種，萜烯類4種，烷類4種，萘類4種，其它類2種，分別占香氣總量的56.54%、8.68%、8.93%、2.11%、2.46%、3.17%、2.8%。與原酒相比，不加酶處理的藍莓酒貯藏6個月后香氣物質(zhì)總量降低了13.27%，其中酯類成分含量下降了8.44%。李建東[13]研究報道，酒中溶解氧是影響酯水解速度的關鍵性因素，溶解氧加快了酒內(nèi)酯類的水解速度，從而導致了酯類成分含量的下降，降低了成品酒的品質(zhì)。

葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒

貯藏半年后共檢測出43種香氣成分，占總峰面積的94.76%，與其他3種處理藍莓酒的方法相比，香氣物質(zhì)種類和總含量最高。其中，酯類20種，醇類4種，醛酮類4種，萜烯類4種，烷類4種，萘類4種，其它類3種，分別占香氣總量的69.18%、8.3%、8.26%、3.50%、1.47%、1.75%、2.3%。與原酒相比，香氣物質(zhì)總量僅降低了3.2%，而酯類成分含量卻增加了4.2%。上述結果與葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的作用機理有關。葡萄糖氧化酶在分子氧存在下能氧化葡萄糖生成D-葡萄糖酸內(nèi)酯，同時消耗氧生成過氧化氫，而產(chǎn)生的過氧化氫是強氧化劑，能使酒中不飽和脂肪酸、酚類物質(zhì)、高級醇等香氣物質(zhì)在酒的貯存過程中發(fā)生氧化和降解，產(chǎn)生羰基化合物和揮發(fā)性醛類化合物，造成酒風味的老化。而當使用葡萄糖氧化酶與過氧化氫酶的復合酶時，加入的過氧化氫酶能夠?qū)⑵咸烟茄趸冈谘趸^程中產(chǎn)生的過氧化氫分解生成水和1/2氧，而后水又與葡萄糖酸內(nèi)酯結合產(chǎn)生葡萄糖酸，該反應直到葡萄糖或氧消耗盡而終止，從而保護酒中易被氧化的物質(zhì)，同時由于降低了酒中的氧的濃度，抑制了酯類等香氣成分的降解[10]。

葡萄糖氧化酶單獨處理的藍莓酒貯藏6個月后共檢測出41種香氣成分，占總峰面積的86.69%。其中，酯類19種，醇類3種，醛酮類3種，萜烯類4種，烷類4種，萘類5種，其它類3種，分別占香氣總量的58.92%、8.04%、9.03%、2.12%、2.62%、2.98%、2.98%。與原酒相比，香氣物質(zhì)總量降低了11.27%，其中酯類成分含量下降了6.06%。原因如前所述，就是盡管利用葡萄糖氧化酶，可以有效地除去酒中的溶氧，但是同時也會產(chǎn)生過氧化氫，過氧化氫是產(chǎn)生羥基自由基的前體物質(zhì)，容易造成一些香氣成分的降解和氧化，這可能就是為什么用葡萄糖氧化酶單獨處理藍莓酒后，沒有較好的保持藍莓酒香氣成分的原因之一。

葡萄糖氧化酶和焦亞硫酸鈉聯(lián)合處理的藍莓酒貯藏6個月后共檢測出40種香氣成分，占總峰面積的89.58%。其中，酯類19種，醇類4種，醛酮類4種，萜烯類2種，烷類4種，萘類4種，其它類3種，分別占香氣總量的60.71%、6.6%、10.4%、2.34%、2.74%、3.16%、3.63%。與原酒相比，香氣物質(zhì)總量降低了8.65%，其中酯類成分含量下降了4.27%。亞硫酸鹽產(chǎn)生的二氧化硫具有去除自由基的作用，可以改善葡萄糖氧化酶脫氧所造成的缺陷[10]。黃惠芝等[11]的試驗證明，葡萄糖氧化酶與亞硫酸鹽聯(lián)合使用，去氧效果更好。因此，加葡萄糖氧化酶和焦亞硫酸鈉聯(lián)合處理的藍莓酒貯藏6個月后，酯類成分總量的下降低于只加葡萄糖氧化酶處理的藍莓酒。但加葡萄糖氧化酶和焦亞硫酸鈉聯(lián)合處理的藍莓酒在香氣成分總量、種類和酯類物質(zhì)總量的保持上，效果不如加葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒，可能是由于過氧化氫酶能專一性的分解過氧化氫，從而更好地保護酒中的香氣成分。

2.2 藍莓酒貯藏期間典型香氣成分的分析

酯類物質(zhì)可以產(chǎn)生明顯的香氣。果酒在品嘗時，幾乎所有的香氣都是由酯類物質(zhì)產(chǎn)生的[14]。本研究中，酯類物質(zhì)是藍莓酒中組成種類最多且含量最高的物質(zhì)。5個藍莓酒樣品中平均含量最高的酯類都是丁二酸二乙酯、辛酸乙酯和己酸乙酯。丁二酸二乙酯具有淡而舒適的葡萄香氣；辛酸乙酯具有令人愉快的花果香氣、杏子香氣；癸酸乙酯具有葡萄的水果香氣；己酸乙酯具有強烈的水果香氣，并有蘋果、菠蘿、香蕉樣的香氣[6]。葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒貯藏6個月后3種主要酯類成分都高于其他2種方法處理的藍莓酒。特別是呈果香型的香氣物質(zhì)己酸乙酯的平均含量是對照組，即不加酶處理的藍莓酒的1.3倍并略高于藍莓原酒。

多數(shù)醇類具有不愉快的香氣，如：α-松油醇等，對果酒的香氣質(zhì)量呈負向貢獻。但苯乙醇的香味獨特，具有玫瑰香、紫羅蘭香、茉莉花香等多樣風味[15-16]。本研究結果表明，葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒貯藏6個月后苯乙醇平均含量是對照組和其他2種方法處理的藍莓酒的1.55倍以上，而α-松油醇的平均含量則低于對照組和其他2種方法處理的藍莓酒以及藍莓原酒，說明葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合除氧有利于提高藍莓酒的品質(zhì)。

萜烯類是果酒中的重要的香氣物質(zhì)。這類化合物具有令人愉悅的芳香氣味和極低的閾值[17]。有研究[18]認為，由于烯類化合物分子中存在雙鍵，具有不飽和性，容易發(fā)生氧化、聚合、異構化和分子重排等反應；隨著酒液發(fā)酵程度的增強，二氧化碳氣體呈沸騰狀沖出發(fā)酵液面，極易帶走揮發(fā)性低閃點物質(zhì)。因而造成萜烯類香味成分在果酒發(fā)酵過程中容易喪失或發(fā)生變化。本實驗也表明，萜烯類香氣成分在藍莓酒貯藏過程中喪失較多，但葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒對萜烯類化合物的保持明顯優(yōu)于對照組和其他2種方法處理的的藍莓酒，其萜烯類化合物的平均含量是對照組和其他2種方法處理的藍莓酒的1.5倍以上。

3 結論

采用頂空固相微萃取法，通過GC-MS分析，比較了不加葡萄糖氧化酶處理、葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理、葡萄糖氧化酶單獨處理、葡萄糖氧化酶和焦亞硫酸鈉聯(lián)合處理并貯藏6個月的藍莓酒香氣成分。研究結果表明，葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒中檢測到43種香氣成分，在4種貯藏6個月的藍莓酒中，香氣物質(zhì)總量最高，最接近藍莓原酒，其中酯類成分含量比原酒增加了4.2%，較好地保持了一些對果酒香氣質(zhì)量呈正向貢獻的典型香氣成分，有益于藍莓酒的貯藏。葡萄糖氧化酶和焦亞硫酸鈉聯(lián)合處理的藍莓酒在香氣物質(zhì)總量、酯類成分含量、對果酒香氣質(zhì)量呈正向貢獻的典型香氣成分3個方面的保持效果不及葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶聯(lián)合處理的藍莓酒，但優(yōu)于葡萄糖氧化酶單獨處理的藍莓酒，對照組即不加葡萄糖氧化酶處理的藍莓酒在這3個方面的保持效果最差。

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Effectiveness of Glucose Oxidase on the Aromatic Composition of Blueberry Wine during Storage

LANRong，LIShuang-shi，XINXiu-lan*
（Beijing Polytechnic，Beijing 100029，China）

Using blueberry wine as samples，we tested several different glucose oxidase treatment methods fortheir effectiveness on aromatic compositions.Blueberry wines were treated with three kinds of treatment methodsincluding combined treatment of glucose oxidase and catalase，single treatment of glucose oxidase， combinedtreatment of glucose oxidase and sodium pyrosulfite，and treatment of sterile distilled water as a control. Allgroups were preserved at 4 ℃ .Using the method of SPME coupled with GC -MS， changes in aromaticcompositions were determined after six months' storage. We report here that three kinds of blueberry winestreated with different methods were superior to the control group at the keeping of the contents of total aromaticcompositions， esters， typical aromatic compositions having positive contribution to the aroma of fruit wine andthat combined treatment of glucose oxidase and catalase is the best choice and more favorable for the storage ofblueberry wine.

glucose oxidase；blueberry wine；aromatic composition；gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.07.030

2014-11-17

北京市高等學校教學名師資助項目（PXM2014-014306-000075）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201103037）；科技創(chuàng)新平臺項目-酶制劑研發(fā)基地建設（PXM2014_014306_000064）

蘭蓉（1974—），女（漢），副教授，碩士，研究方向：酶制劑的應用研究。

*通信作者：辛秀蘭（1968—），女（漢），教授，博士，研究方向：天然產(chǎn)物的分離鑒定研究。