野生藍莓果汁及其發(fā)酵果酒揮發(fā)性成分分析

龐惟俏，姜 雪，郭德軍*

(黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319)

野生藍莓果汁及其發(fā)酵果酒揮發(fā)性成分分析

龐惟俏，姜 雪，郭德軍*

(黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319)

利用頂空固相微萃取法并結合氣相色譜-質譜技術，鑒定并分析了野生藍莓果汁及其果酒中揮發(fā)性成分。結果表明，共鑒定出69種揮發(fā)性香氣成分，包括酸（1種）、酯（21種）、醇（7種）、醛酮（11種）、酚（4種）、烷烴（15種）、其他物質（10種）。其中藍莓果酒中檢出45種揮發(fā)性成分，相對含量為86.09%；藍莓果汁中檢出揮發(fā)性成分為28種，相對含量為83.24%，其中4種為共有的揮發(fā)性成分。野生藍莓果酒中主要的揮發(fā)性成分包括9-十六碳烯酸乙酯（13.09%），正己酸乙酯（10.41%），肉豆蔻醛（13.01%）。藍莓果汁中的鄰苯二甲酸二異丁酯（36.49%）、六甲基環(huán)三硅氧烷（11.39%）、十四甲基環(huán)七硅氧烷（3.66%）是主要的揮發(fā)性成分。其中酯類物質是藍莓果酒和藍莓果汁形成獨特香氣的重要組成部分，各組分共同作用豐富其香氣種類，賦予其宜人的香味。

野生藍莓果酒；藍莓果汁；揮發(fā)性成分；頂空固相微萃??；氣相色譜-質譜

野生藍莓（blueberry）果實又稱篤斯越桔、都市、甸果，是我國北方地區(qū)特有的一種營養(yǎng)十分豐富的純天然深藍色漿果。因藍莓賦含多種天然活性成分，其中最具代表的花青素，含量達163 mg[1]；同時其擁有的維生素族物質和微量元素含量更是高于其他類水果；具有清除自由基、抗視力退化、抗癌、增強人機體免疫等功能[2]。近年來，國內外利用藍莓果實開發(fā)出來的產品層出不窮，藍莓果干、藍莓果汁、藍莓果酒、藍莓口服液、藍莓乳制品等[3]。其中，藍莓果酒是以藍莓果為原料，經微生物的作用發(fā)生一系列復雜的反應釀制而成，因其獨特的發(fā)酵風味、酯香醇厚的果酒香氣、顯著的營養(yǎng)保健作用[4]，逐漸成為餐桌上單一葡萄酒的替代品，深受國內外消費者的親睞。由于我國藍莓果酒的釀造工藝和工業(yè)化生產仍存在很多不足，使得其酒香不穩(wěn)定，且不易控制。因此，不斷發(fā)展和完善藍莓果酒加工工藝將成為未來果酒發(fā)展的主趨勢。

頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase microextrac tion，HS-SPME）和氣質聯用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）技術是目前應用于發(fā)酵果酒香氣成分測定分析的主要方法。楊華等[5]利用此技術鑒定出紅豆越橘發(fā)酵果酒中揮發(fā)性香氣成分共57種。尤宏梅等[6]通過該技術在忠芝藍莓酒中檢出65種揮發(fā)性成分，大部分為醇酯類物質。王健美等[7]確定了杜克藍莓果酒中32種揮發(fā)性成分。目前，利用HS-SPME-GC-MS技術鑒定對比分析以我國大興安嶺地區(qū)的藍莓果為原料釀造的發(fā)酵型藍莓果酒和野生藍莓果汁中揮發(fā)性香氣成分進行對比的研究鮮有報道。本實驗將大興安嶺野生藍莓果酒和果汁作為鑒定對象，通過HS-SPME-GC-MS技術檢測二者中的揮發(fā)性香氣成分，為更好地豐富藍莓果酒中的香氣成分，大規(guī)模工業(yè)化和合理化地生產東北地區(qū)藍莓果酒和果汁，完善生產體系和保證產品質量，不斷提高風味的穩(wěn)定性提供客觀的理論性的參考依據，也為合理開發(fā)大興安嶺野生藍莓資源奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生藍莓漿果：大興安嶺超越野生漿果加工有限公司；釀酒活性干酵母D15：黑龍江八一農墾大學食品微生物實驗室保藏；蔗糖、亞硫酸、果膠酶、氫氧化鈉（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

7890A氣相色譜儀、5975質譜儀：美國Agilent公司；DB-5色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm），PDMS/DVB 100 μm萃取頭：美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 野生藍莓果酒的加工工藝

1.3.2 GC-MS條件

采集野生藍莓果酒30 mL，置于50 mL樣品瓶中，70℃水浴，將老化5 min的PDMS固相微萃取頭插在樣品瓶中吸附萃取40 min，進樣分析解析1.5 min，同時啟動儀器采集數據。

氣相色譜分析條件：進樣口溫度250℃，載氣氦氣（He），流速1.0mL/min。程序升溫方式：初始溫度80℃，5℃/min升溫至270℃，保持5min；降溫至80℃；分析總時間為43min，進樣模式為splitless，不分流進樣。

質譜條件：離子源在230℃全掃描，電離方式：電子電離源（electronic ionization，EI），四級桿：150℃，傳輸線溫度230℃，電子能量70 eV；掃描質量范圍：50～550 amu，重復3次。

1.3.3 定性與定量分析

定性分析：檢出的各揮發(fā)性組分通過NIST 02.L圖譜庫檢索、分析。

定量分析：基于峰面積歸一化法計算野生藍莓酒揮發(fā)性成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 野生藍莓發(fā)酵果酒和藍莓果汁揮發(fā)性成分

根據檢測條件，對野生藍莓發(fā)酵果酒和藍莓果汁中發(fā)揮性成分進行GC-MS分析，得到的總離子流色譜圖如圖1所示。各種組分出峰較明顯，表明采用HS-SPME-GCMS分析藍莓果酒中揮發(fā)性成分能滿足分析要求。依據檢索匹配度＞80%的原則[8]，以峰面積歸一法計算的藍莓果酒及藍莓果汁中揮發(fā)性成分的相對含量，所得結果見表1。

圖1 野生藍莓果酒（A）及果汁（B）揮發(fā)性成分GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in wild blueberry wine(A)and juice(B)analysis by GC-MS

由表1可知，利用HS-SPME和GC-MS檢測技術在大興安嶺野生藍莓果酒和果汁中共檢出69種揮發(fā)性成分，包括1種酸類物質、21種酯類物質、7種醇類物質、4種酚類物質、11種醛酮類物質、15種烷烴類物質、10種其他類物質。

在野生藍莓發(fā)酵果酒中，45種揮發(fā)性成分被檢出，占總峰面積的86.09%。其中，酸類和酚類物質各1種，分別占總峰面積的0.48%、0.39%；酯類物質15種，占53.26%；2種醇類物質，占1.49%；7種醛酮類物質，占16.97%；烷烴類物質12種，占9.82%；其他類物質7種，占3.68%。其所含的主要揮發(fā)性香氣成分是正己酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、肉豆蔻醛、辛酸乙酯、十六烷酸乙酯、癸酸乙酯，相對含量分別為10.41%、13.09%、13.01%、6.30%、5.48%、3.48%，共占總揮發(fā)性成分的51.77%，是總峰面積1/2。28種揮發(fā)性成分在野生藍莓果汁中被檢出，占總峰面積的83.64%。酯類物質、醇類物質、烷烴類物質各有6種，相對含量分別為42.41%、7.46%、22.54%；4種醛酮類物質，占5.00%；3種酚類物質，占3.73%；3種其他類物質，占2.50%。主要含有鄰苯二甲酯二異丁酯、六甲基環(huán)三硅氧烷、十四甲基環(huán)七硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、6,6-二甲基二環(huán)[3.1.1]庚-2-烯-2-甲醛、4-甲基-1-（1-甲基乙基）-3-環(huán)己烯-1-醇、鄰苯二甲酸二丁酯，各組分的相對含量為36.49%、11.39%、3.66%、3.55%、2.61%、2.23%、2.09%。野生藍莓果酒和果汁中揮發(fā)性成分之間種類和含量的變化差異，賦予二者獨特的香氣和風味，這些成分可為建立特有的藍莓發(fā)酵酒標準提高參考。

表1 野生藍莓果酒及果汁中主要的揮發(fā)性成分Table 1 Main volatile components in wild blueberry wine and juice

續(xù)表

2.2 醇類揮發(fā)性成分的比較

藍莓果酒和藍莓果汁中檢出的相同醇類物質是松油醇，但二者的相對含量相差2倍多，分別為0.55%、1.35%。具有紫丁香味的單環(huán)單萜類化合物松油醇，常用于香精的制備，是藍莓果酒呈香的主要成分[9]。研究表明藍莓酒發(fā)酵過程中產生的萜類化合物能使得藍莓香氣更加沉穩(wěn)，且其香氣的不同與原料藍莓的品種有直接的關系。藍莓果汁中檢出的醇的種類較藍莓果酒中的多，其主要包括叔丁基二甲基硅烷醇、4-甲基-1-（1-甲基乙基）-3-環(huán)己烯-1-醇、柏木醇，含量分別為1.70%、2.23%、1.00%。其中柏木醇具有一定程度的藥理作用[10]，如抗炎、抗菌；同時也有抗心血管疾病、抗衰老及抗腫瘤等功能性作用，更充分地說明了野生藍莓的保健價值。4-乙氧基-3-甲氧基苯甲醇僅在藍莓果酒中被檢出，其與藍莓果汁中檢出的醇均屬于高級醇，是葡萄糖和果糖的次級代謝產物，其在藍莓酒中的相對含量為0.94%。這與曹雪丹等[11]在藍莓果酒中檢出的醇類物質種類有所不同，其主要包括玫瑰香的苯乙醇、水果香的正己醇等。這可能是因為所使用的酵母菌種類及原料果實的含糖量不同，代謝終產物的種類也有所不同。高級醇代謝形成的機理主要有2種，一種是藍莓果實中氨基酸在轉氨酶和脫羧酶的作用下生成酸和醛，再經過還原生成高級醇；另一種是酵母菌作用于糖代謝的中間產物酮酸經脫氫酶作用形成高級醇[12]。4-乙氧基-3-甲氧基苯甲醇又稱香蘭醇、香茅醇、香草醇，具有香草的香氣，可賦予藍莓果酒獨特的香氣。高級醇也是某些酯類物質的前體成分[13]，增加了藍莓果酒后酵時期形成的酯香種類，對其呈香具有重要的作用。與此同時，如果藍莓果酒中的高級醇含量過高，不但對酒香沒有促進作用，反而會影響果酒的品質。李天元等[14]利用GC-MS技術檢測出藍莓果汁中主要的揮發(fā)性物質為抗氧化活性的高級醇，包括芳樟醇、橙花醇、4-三甲基-3-環(huán)己烯-1-甲醇。

2.3 酯類揮發(fā)性成分的比較

酯類物質是大興安嶺野生藍莓果酒和藍莓果汁中組分最豐富及相對含量最多的重要成分，使得其果香濃郁宜人，酯的相對總含量分別為53.26%、42.41%。但本實驗中未在二者中檢出共有的酯類成分，且前者檢出的酯的種類較多于后者，這可能是因為藍莓果酒中的某些形成酯的前體組分在微生物的發(fā)酵作用下，生成酯類物質較多。野生藍莓果酒中，相對含量最高的酯是9-十六碳烯酸乙酯（13.09%），是經過酸和醇的酯化作用生成的，這種酯香令人愉悅和舒心。其次是正己酸乙酯（10.41%），具有曲香、菠蘿香型的香氣，可用于配制食用香精以及酒曲調香，貢獻于藍莓果酒香氣成分的形成。這與董瑩璨等[15]在傳統(tǒng)法釀造的藍莓酒中檢出相對含量最高的酯的種類相一致。辛酸乙酯、十六烷酸乙酯、癸酸乙酯、肌醇六酸酯、磷酸三丁酯、硬脂酸乙酯的相對含量相對較小，分別為6.30%，5.48%、3.48%、2.49%、2.46%、2.14%，但這些酯因為自身具有的特殊香氣，豐富了藍莓果酒的酒香。肌醇六酸酯因其特殊的生理功能和化學性質，可促進藍莓果酒的發(fā)酵，并且可抑制其中不良微生物的繁殖。略帶有蠟香的硬脂酸乙酯天然存在于藍莓果酒和葡萄酒中[16]，賦予其宜人的果香和葡萄香味。具有淡淡芳香味的鄰苯二甲酸二異丁酯僅藍莓果汁中被檢出，且相對含量較多，為36.49%，對果汁香氣成分的形成貢獻較大；相對含量較少的3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-丁酸酯，具有新鮮蘋果香和玫瑰花香味，大部分分布在天然植物中；丁酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯基酯，具有蜂蜜和梨似風味；盡管這些酯類物質的含量較少，但都使得藍莓果汁呈現出特別的風味。

2.4 醛酮類揮發(fā)性成分的比較

在野生藍莓果酒及藍莓果汁中所檢測到的羰基化合物的總相對含量差異較大，為16.97%、5.00%，相差3倍。醛酮類成分有利于發(fā)酵果酒的保存，但其含量并不是越多越有利于其呈香，如果含量超過閾值，就會使其具有強烈的刺激性氣味。其中，13.01%的肉豆蔻醛為主要成分，賦予藍莓果酒奶油香、蠟香和果香[16]。同時，其中檢出的醛類成分均為多于9個碳的脂肪醛，都具有花果的香味。除此之外，如癸醛和壬醛等都是形成酯類物質的重要成分，因此，對藍莓果酒香氣成分的形成提供很好的輔助作用。根據已報道的文獻可知，藍莓果酒中檢出的醛酮類化合物的含量及種類均不多，這可能是因為其隨著發(fā)酵的不斷進行，可與其他成分之間不斷發(fā)生反應，從而含量減少。藍莓果汁中的酮醛物質包括玫瑰香味的（E）-1-（2,6,6-三甲基-1,3-環(huán)己二烯-1-基）-2-丁烯-1-酮；3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲醛也具有一定的清除自由基的功效。

2.5 酸酚類揮發(fā)性成分的比較

藍莓果汁中未檢出酸類揮發(fā)性成分，但檢出的酚類物質的種類和相對含量多于藍莓果酒中的。在藍莓果汁中檢出的揮發(fā)性酚類物質為2-硝基-4-三氟甲基苯酚、2,5-二叔丁基酚、4,6-二叔丁基間苯二酚，相對含量分別為1.09%、1.13%、1.51%。其中具有烷基酚氣味的2,5-二叔丁基酚，能起到殺菌作用，因其隨著溫度的升高，揮發(fā)性增加，因此，在加工藍莓果汁時應注意殺菌處理時間。藍莓果酒中分別獲得0.48%的3-羥基丙酸和0.39%的2,6-二叔丁基對甲酚。但這對發(fā)酵成熟的藍莓果酒并不是有害的，因其對果酒的香氣作用較小，且含量過多也會使得果酒酸澀從而影響口感。有機酸3-羥基丙酸是藍莓果酒中豐富的微生物以甘油、葡萄糖等碳源進行發(fā)酵的代謝產物，可作為食品的添加劑和防腐劑。2,6-二叔丁基對甲酚，較強的抗氧化和抑菌作用可以延長果酒酸敗保質期，并且具有美容養(yǎng)顏的功效；同時，其對熱相當穩(wěn)定，盡管高溫滅菌處理之后，仍可保持果酒的顏色和香氣。陳祖滿[17]鑒定藍莓果酒發(fā)酵過程中主要的酸成分是醋酸，此差異的原因可能是藍莓果酒發(fā)酵過程中需定時攪酒、倒桶、過濾，會使得乙醇部分揮發(fā)，生成的醋酸含量也會下降，繼而在發(fā)酵后期檢不出。

2.6 烷烴類揮發(fā)性成分的比較

在藍莓果酒和藍莓果汁中共得到15種烷烴類物質，共有成分為3種，分別為十四甲基環(huán)七硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷、（4-異丙基苯氧基）乙酰氯，相對含量相差較大，分別為1.05%、0.75%、0.47%；3.66%、0.46%、11.39%。盡管二者中被檢出的烷烴類成分種類較多，但是每種烷烴的相對含量均較低，對藍莓果酒和果汁的香氣成分的組成貢獻不明顯。其中，十二甲基環(huán)六硅氧烷，十四甲基環(huán)七硅氧烷，六甲基環(huán)三硅氧烷都是一種揮發(fā)性的環(huán)氧烷混合物，其特殊的物理化學性質可使藍莓果酒質地均勻，口感綿柔絲滑。尤宏梅等[6]在忠芝藍莓酒也檢測出類似十六烷、十八烷等多于10個碳的烷烴成分，這些成分大多可形成酯類，但單獨存在的它們對藍莓果酒和果汁香氣的形成作用不大。

2.7 其他類揮發(fā)性成分的比較

野生藍莓果酒中鑒定出的其他類揮發(fā)性成分，大部分屬于芳香類物質，如1,4-二甲基萘（0.4%），2,6-二甲基萘(0.69%)，3-氨基-9-乙基咔唑(0.60%)等；野生藍莓果汁中僅檢出3種其他類物質，總相對含量為2.50%。其含量適中可豐富果酒的香氣組分，如果含量大于閾值范圍，不但會影響酒的品質，也可能會帶來一些食品安全問題。因此，在藍莓果酒和藍莓果汁的加工釀造過程中應合理監(jiān)測其香氣成分的變化，避免產生不良的揮發(fā)性成分。

3 結論

采用HS-SPME-GC-MS技術在大興安嶺野生藍莓果酒和果汁中共鑒定出69種揮發(fā)性成分，其中二者共有的揮發(fā)性成分種類較少，共有4種，包括松油醇（0.55%、1.35%）；十四甲基環(huán)七硅氧烷（1.05%、3.66%）；六甲基環(huán)三硅氧烷（0.75%、11.39%）；4-（乙酰苯基）苯甲烷（0.47%、0.46%）。在野生藍莓發(fā)酵果酒中共檢出45種揮發(fā)性物質，而28種揮發(fā)性成分在野生藍莓果汁中被鑒定出，微生物發(fā)酵造成發(fā)酵前后揮發(fā)性成分明顯的不同，發(fā)酵中的微生物菌相是影響藍莓酒風味的一個主要因素。野生漿果藍莓中的揮發(fā)性成分主要是醇、酯和萜類物質，這也與本研究結果不謀而合。

兩個樣品中酯類成分的相對含量最多，分別為53.26%、42.41%。其中，野生藍莓果酒中的主要成分為鄰苯二甲酸二異丁酯（36.49%），9-十六碳烯酸乙酯（13.09%），正己酸乙酯（10.41%），辛酸乙酯（3.48%），十六烷酸乙酯（5.48%）對藍莓果酒的香氣成分貢獻較大，使其醇酯香厚重，酒香宜人。與現有研究結果進行對比，藍莓果酒的揮發(fā)性香氣特征及差異與香氣成分的種類、數量、感覺閾值、各成分之間的相互協(xié)調作用、原料、發(fā)酵工藝及微生物代謝等因素均有密不可分的關系，其相互之間的作用及影響機理有待進一步研究。

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Analysis of volatile components in wild blueberry juice and the fermented blueberry wine

PANG Weiqiao,JIANG Xue,GUO Dejun*(School of Food Science,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319)

The volatile components in wild blueberry juice and the fermented blueberry wine were analyzed by headspace solid-phase microextraction (HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The results showed that the 69 kinds of volatile aroma components were detected,including acids(1 kind),esters(21 kinds),alcohols(7 kinds),aldehydes and ketones(11 kinds),phenol(4 kinds),alkanes(15 kinds) and other substances(10 kinds).45 kinds of volatile components were detected in the blueberry wine and the relative content of volatile components was 86.09%.28 kinds of volatile components were detected in blueberry juice and the relative content of volatile components was 83.24%,and there were 4 kinds of common volatile components.The main volatile components in blueberry wine were ethyl 9-hexadecenoate(13.09%),ethyl hexanoate(10.41%),tetradecanal(13.01%).The main volatile components in blueberry juice were diisobutyl phthalate(36.49%),hexamethyl cyclotrisiloxane(11.39%),tetradecamethyl cycloheptasiloxane(3.66%).The important components of unique aroma in blueberry wine and blueberry juice were esters,and the interaction of each component enriched their aroma type and gave their pleasant fragrance.

wild blueberry wine;blueberry juice;volatile components;HS-SPME;GC-MS

O657.7

0254-5071（2017）01-0180-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.038

2016-07-15

龐惟俏（1992-），女，碩士研究生，研究方向為食品微生物。

*通訊作者：郭德軍（1968-），男，教授，博士，研究方向為食品微生物。