谷胱甘肽添加對(duì)貯藏獼猴桃酒香氣成分的影響

戚一曼,程拯艮,樊明濤

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,陜西楊凌 712100)

谷胱甘肽添加對(duì)貯藏獼猴桃酒香氣成分的影響

戚一曼,程拯艮,樊明濤*

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,陜西楊凌 712100)

在以徐香獼猴桃為原料釀造得到的獼猴桃酒中,分別添加25 mg/L和50 mg/L的谷胱甘肽,以不添加谷胱甘肽的獼猴桃酒為對(duì)照組,4 ℃條件下密封貯藏6個(gè)月后取樣測(cè)定各樣品的香氣成分,分析貯藏后獼猴桃酒香氣成分的變化以及添加谷胱甘肽對(duì)貯藏獼猴桃酒香氣成分的影響。采用頂空固相微萃取(SPME)法進(jìn)行獼猴桃酒香氣成分提取,通過氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)進(jìn)行獼猴桃酒香氣成分分析。結(jié)果表明:從獼猴桃酒中共檢測(cè)出42種香氣成分,主要包括醇類、酯類、酸類以及萜烯類和C13-降異戊二烯衍生物。貯藏6個(gè)月后獼猴桃各類香氣總量均產(chǎn)生逸散,然而與貯藏后的對(duì)照組樣品相比,谷胱甘肽添加處理的獼猴桃酒特征香氣保持效果更好,香氣物質(zhì)總量更高,25 mg/L和50 mg/L的谷胱甘肽的添加分別可以降低6.68%和46.24%的香氣損失,說明谷胱甘肽在獼猴桃酒貯藏階段的添加更有益于獼猴桃酒的貯藏。

獼猴桃酒,谷胱甘肽,香氣,影響

谷胱甘肽是一類由L-谷氨酸、L-半胱氨酸和甘氨酸三種氨基酸經(jīng)肽鍵縮合而成的一種三肽物質(zhì)[1-2],具有γ-谷氨酰基和巰基兩種活性基團(tuán)。果汁和酒里面的谷胱甘肽對(duì)很多愉悅的香氣成分具有保護(hù)作用,并且在一定程度上阻止了一些不好的香氣成分的形成以及酒顏色發(fā)生褐變[3-6]。還原性谷胱甘肽(GSH)表示,GSH是目前硫醇中含巰基最豐富的小分子化合物[7],在清除自由基或解毒后會(huì)被氧化成沒有生理活性的GSSH[8]。谷胱甘肽在酒里面的含量受到發(fā)酵過程中釀酒酵母代謝的影響,作為一種通過酵母自溶釋放的細(xì)胞內(nèi)化合物,同時(shí)也可以從細(xì)胞外環(huán)境中吸收進(jìn)細(xì)胞內(nèi),另外,谷胱甘肽也是發(fā)酵中非常具有潛力的氮源和硫源[9]。

香氣成分是酒品質(zhì)以及消費(fèi)者接受度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)[10]。香氣成分種類繁多復(fù)雜,果酒的香氣成分不僅受到原料本身以及釀造工藝的影響,而且還會(huì)在酒精發(fā)酵過程中釀酒酵母的初級(jí)和次級(jí)代謝時(shí)形成[11]。自從三肽化合物防止果汁褐變的作用被突出之后,谷胱甘肽作為一種果酒的抗氧化劑在果酒中添加成為可能[12],另外還有報(bào)道稱谷胱甘肽的添加對(duì)于酒的顏色和香氣都有積極的作用[13-14]。

獼猴桃(ActinidiachinensisPlanch)是獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(Actinidia)植物的果實(shí)。獼猴桃含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),如多種氨基酸、礦物質(zhì)和微量元素,而且獼猴桃還含有大量的天然抗氧化物質(zhì),如多酚、維生素C、生育酚等[15],另外,它還具有一定的醫(yī)療保健作用,如治療燒傷[16]、降血脂、降血壓、預(yù)防癌癥等[17]。果酒貯藏過程中香氣成分受到酒中成分以及貯藏條件影響而發(fā)生很多復(fù)雜化學(xué)變化,尤其是氧氣的存在會(huì)使氧化還原電位升高,并且引起早熟,產(chǎn)生不愉悅的氧化味道[18]。近年來,獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,越來越多的學(xué)者對(duì)獼猴桃酒進(jìn)行了研究,但是針對(duì)貯藏后獼猴桃酒香氣成分的變化以及香氣成分的改良尚未有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)研究了添加谷胱甘肽對(duì)貯藏獼猴桃酒香氣成分的影響,為保持貯藏獼猴桃酒的香氣化合物提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

獼猴桃 品種是徐香,采于陜西省楊凌區(qū)獼猴桃種植基地;WLP775釀酒酵母 美國常用釀酒酵母,由西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院提供;3-辛醇(GC,標(biāo)準(zhǔn)品>98%)、亞硫酸(分析純)、果膠酶(分析純,純度>20 U/mg)、還原型谷胱甘肽(分析純,純度>98%) 所有試劑均購買于楊凌鑫方試劑公司。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo Fisher Scientific公司;Milli-Q超純水儀 美國Millipore公司;HH-S6電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興生物科技;50/30 μm PDMS/DVB自動(dòng)固相微萃取進(jìn)樣器 Supelco公司生產(chǎn);DB-1701毛細(xì)管柱 北京飛美斯分析科技有限公司;DH-420A電熱恒溫培養(yǎng)箱 北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 獼猴桃酒的釀造和貯藏 獼猴桃酒釀造工藝:獼猴桃→挑選、清洗→破碎榨汁→果汁處理(60 mg/L SO2,150 mg/L果膠酶)→裝罐→接種(5%釀酒酵母)→發(fā)酵→過濾→獼猴桃果酒。

選擇成熟度較好,無腐爛發(fā)霉的獼猴桃,利用榨汁機(jī)打漿;打漿后的果汁經(jīng)過果膠酶16 ℃處理24 h,以備接入活化后的釀酒酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵;將保存于甘油管的酵母菌種以2%接種在YPD液體培養(yǎng)基,28 ℃培養(yǎng)至渾濁后,進(jìn)行平板劃線,于28 ℃下培養(yǎng)至菌落清晰可見,挑取單菌落到Y(jié)PD液體培養(yǎng)基中進(jìn)行活化,于28 ℃下靜置培養(yǎng)18 h,將活化好的酵母菌按照5%的比例接種于獼猴桃果汁中,攪拌后發(fā)酵;發(fā)酵溫度控制在16 ℃,發(fā)酵時(shí)間8 d,當(dāng)可溶性固形物含量基本不變、還原糖含量低于4 g/L時(shí)完成酒精發(fā)酵;將酒精發(fā)酵后的得到的獼猴桃果酒均分并裝在不同絲口瓶中,添加谷胱甘肽后密封,以不添加谷胱甘肽的樣品作為對(duì)照,之后放在4 ℃冷庫中貯藏,待6個(gè)月后取樣檢測(cè)。XX表示酒精發(fā)酵后獼猴桃酒樣品,XX0-BS、XX25-BS、XX50-BS分別代表不添加谷胱甘肽,添加25 mg/L和50 mg/L谷胱甘肽處理的獼猴桃酒6個(gè)月貯藏后樣品。

1) 浙江段“十三五”期計(jì)劃建設(shè)三級(jí)航道整治工程，其中杭州段“四改三”34 km和二通道新開挖段26.4 km，航道整治后全線達(dá)到三級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 獼猴桃酒香氣成分萃取 參考葉萌祺[19]測(cè)定方法,略有改進(jìn)。采用頂空固相微萃取法。取5 mL獼猴桃酒樣品放于15 mL頂空瓶中,加入1.0 g NaCl,5 μL 163 μg/L的3-辛醇作為內(nèi)標(biāo)物,在電子恒溫水浴鍋中加熱60 ℃平衡5 min后,插入已活化好的固相微萃取器60 ℃頂空吸附25 min,氣相色譜進(jìn)樣口解析溫度250 ℃,解析時(shí)間5 min,進(jìn)行香氣成分分析。

1.2.3 氣相與質(zhì)譜(GC-MS)分析條件

1.2.3.1 氣相色譜條件 色譜柱:DB-1701中極性毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);不分流進(jìn)樣;柱溫:40 ℃保持3 min,以8 ℃/min的升溫速度升至80 ℃,再以10 ℃/min的升溫速度升至250 ℃;載氣為He,流量為1 mL/min;進(jìn)樣口溫度為260 ℃;檢測(cè)器溫度為230 ℃。

1.2.3.2 質(zhì)譜條件 電子電離源(Electron ionization,EI),電子能量70 eV;檢測(cè)器電壓為350 V;離子源溫度為230 ℃;掃描范圍為33～450 amu。

1.2.3.3 香氣成分的定性定量 利用隨機(jī)Xcalibur工作站NIST2002標(biāo)準(zhǔn)譜庫自動(dòng)檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù),進(jìn)行定性分析。各成分的含量采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行半定量分析,待測(cè)成分的質(zhì)量濃度等于待測(cè)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物3-辛醇峰面積之比乘以內(nèi)標(biāo)物3-辛醇的質(zhì)量濃度。

1.2.4 香氣貢獻(xiàn)評(píng)價(jià) 各香氣物質(zhì)對(duì)獼猴桃酒整體的香氣貢獻(xiàn)采用氣味活性值(odor activity value,OAV)進(jìn)行評(píng)價(jià),OAV值是揮發(fā)性成分含量與其對(duì)應(yīng)的香氣閾值(odor activity threshold,OAT)之比。一般認(rèn)為,OAV大于1的成分為樣品的主體呈香化合物,確定為特征香氣[20]。各種香氣成分的香氣閾值,香氣貢獻(xiàn)以及香氣成分的特征描述見表2。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 獼猴桃酒香氣成分分析

經(jīng)過GC-MS分析,所有獼猴桃酒樣品共檢測(cè)出42種香氣化合物(表1),這些香氣成分主要包括醇類9種、酯類21種、萜烯類和C13-降異戊二烯類3種,脂肪酸類5種,其他化合物4種。XX原酒香氣化合物總量是9512.42 μg/L,貯藏后XX0-BS、XX25-BS、XX50-BS的香氣化合物總量分別是5397.89、5758.42和7893.89 μg/L。貯藏后,與原酒相比,獼猴桃酒香氣化合物總量均降低;但是,與貯藏后的對(duì)照酒樣相比,添加谷胱甘肽的酒樣香氣總量更高一些,25 mg/L和50 mg/L的谷胱甘肽的添加分別可以降低6.68%和46.24%香氣的損失。

表1 徐香獼猴桃酒香氣成分含量Table 1 Volatile compounds identified in Xuxiang kiwi wine

注:nd表示酒樣中未檢測(cè)到該香氣成分;同一行中標(biāo)有不同字母,表示有顯著性差異(p<0.05)。

2.1.1 醇類化合物 醇類化合物是獼猴桃酒中主要的香氣成分,醇類化合物是酒精發(fā)酵過程中酵母的重要次級(jí)代謝產(chǎn)物,主要是由糖代謝、氨基酸脫羧和脫氫產(chǎn)生[21]。相比于原酒,獼猴桃酒醇類香氣化合物總量在貯藏6個(gè)月后發(fā)生一定程度的降低,但是添加谷胱甘肽的獼猴桃酒醇類香氣損失更少。各酒樣中相對(duì)含量較高的3種為苯乙醇、異戊醇和正己醇。異丁醇、異戊醇、苯乙醇和正丙醇,這些化合物是由酵母通過葡萄糖合成代謝途徑及其對(duì)應(yīng)的氨基酸(纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和異亮氨酸)的分解代謝途徑產(chǎn)生[22]。苯乙醇具有玫瑰香、蜂蜜香,異戊醇具有辛辣味、溶劑味,異丁醇具有酒精味、葡萄酒香,與貯藏后的對(duì)照酒樣相比,谷胱甘肽添加對(duì)這3種香氣化合物含量均有較好的保持效果。XX50-BS酒樣中異丁醇和苯乙醇的含量與XX酒樣中均無顯著性差異,說明谷胱甘肽的添加在一定程度上減弱了貯藏帶來的香氣成分損失。谷胱甘肽對(duì)苯乙醇的保持效果可能是由于其的存在使酒的還原能力增強(qiáng),大量的苯乙醛在乙醇脫氫酶的作用下形成了苯乙醇[23],此結(jié)果與Webber等人研究結(jié)果一致[9]。谷胱甘肽的添加對(duì)于正己醇,(Z)-3-己烯醇影響不大,可能是由于它們的前體化合物乙酸己酯受到谷胱甘肽影響較小的原因。

2.1.2 酯類化合物 酯類化合物是獼猴桃酒中另外一類重要的香氣成分,脂肪酸乙酯和乙酸酯是兩類重要的酯類化合物,脂肪酸乙酯是酵母發(fā)酵過程中通過醇解?；o酶A,脂肪酸合成或者降解形成的;乙酸酯類化合物是乙酰輔酶A和高級(jí)醇反應(yīng),氨基酸或者碳水化合物降解形成的[24]。如表1所示,共檢測(cè)到5種乙酸酯類化合物和9種乙酯類化合物。乙酸乙酯可以指示乳酸菌和醋酸菌的反應(yīng),當(dāng)它的含量超過180 mg/L時(shí),會(huì)給果酒帶來醋酸味影響酒的品質(zhì)[9]。酒中溶解氧是影響酯水解速度的關(guān)鍵性因素,溶解氧可以加速酒內(nèi)酯類的水解速度導(dǎo)致了酯類含量下降,降低酒品質(zhì)[25],添加谷胱甘肽對(duì)于獼猴桃酒貯藏階段的酯類香氣能起到一定的保護(hù)作用。添加谷胱甘肽對(duì)于獼猴桃酒中乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、正己酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯、苯甲酸甲酯這些香氣化合物有較為顯著的保護(hù)作用,其中50 mg/L谷胱甘肽添加的酒樣效果更為明顯。

2.1.3 萜烯及C13-降異戊二烯類化合物 萜烯及降異戊二烯類具有較濃郁的香氣,較低的香氣閾值,盡管這類香氣化合物在酒中往往含量較低,但是它們能夠?qū)葡銡馄鸬胶艽蟮呢暙I(xiàn)作用。4-萜烯醇、α-松油醇、β-大馬士酮這三種化合物在獼猴桃樣中檢出,貯藏過程中谷胱甘肽添加對(duì)其均有保護(hù)作用,但是未達(dá)到顯著性差異。

2.1.4 脂肪酸類化合物 貯藏后脂肪酸類化合物也產(chǎn)生逸散,但是,與對(duì)照酒樣相比,經(jīng)過貯藏后,谷胱甘肽添加使得獼猴桃酒樣品中丁酸、己酸含量升高,其中50 mg/L谷胱甘肽的添加量對(duì)于己酸影響更為顯著,另外,谷胱甘肽添加使得獼猴桃酒樣品中辛酸含量降低,己酸具有奶酪香,辛酸具有腐敗味,可見,谷胱甘肽添加對(duì)于獼猴桃酒的良好風(fēng)味具有一定的保護(hù)作用。谷胱甘肽的添加可能影響了酒精發(fā)酵的過程,因?yàn)閾]發(fā)性脂肪酸主要來源于酒精發(fā)酵過程,在酵母代謝過程中,丙二酰輔酶A與乙酰輔酶A發(fā)生反應(yīng),主要生成含有4～18個(gè)碳原子的偶數(shù)直鏈飽和脂肪酸類化合物,而另外一些含量較少的不飽和脂肪酸和奇數(shù)碳原子的脂肪酸的合成與否與發(fā)酵條件相關(guān)[26]。

2.1.5 各類化合物總量 如表1所示,獼猴桃酒中各類香氣化合物含量從高到低依次為:酯類、醇類、脂肪酸類、其他類化合物(包括揮發(fā)性酚類、醛類和呋喃類化合物),萜烯類和C13-降異戊二烯衍生物。貯藏后獼猴桃酒樣品XX0-BS相比于原酒樣品XX的各類香氣化合物均發(fā)生降低,然而,與貯藏后對(duì)照組的獼猴桃酒樣(XX0-BS)相比,除了脂肪酸類化合物,添加谷胱甘肽的貯藏酒樣(XX25-BS和XX50-BS)各類化合物總量更高,說明谷胱甘肽的添加在一定程度上減弱了貯藏帶來的各類香氣總量的損失。貯藏6個(gè)月后XX50-BS酒樣品中總酯含量與剛剛發(fā)酵完得到的獼猴桃酒樣品XX中總酯含量并無顯著性差異,說明50 mg/L谷胱甘肽添加對(duì)于總酯類化合物的保護(hù)作用最為顯著。

2.2 香氣貢獻(xiàn)評(píng)價(jià)

根據(jù)已報(bào)道的香氣物質(zhì)的描述,并結(jié)合該物質(zhì)的OAV得到每一種香氣化合物對(duì)于酒樣香氣的貢獻(xiàn)見表2。每一種香氣化合物對(duì)于酒香氣都有貢獻(xiàn)作用,有的盡管OAV值小于1,但是也會(huì)對(duì)整體香氣產(chǎn)生一定的影響[27]。在鑒定出的42種香氣化合物中,有9種香氣化合物OAV值大于1,它們分別是正己醇、苯乙醇、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、丁酸乙酯、β-大馬士酮、癸酸、對(duì)乙烯基愈瘡木酚、壬醛,這些化合物均是構(gòu)成獼猴桃酒香氣的特征香氣成分。β-大馬士酮的OAV值顯著大于其他化合物,它具有的水果香、花香、甜香對(duì)獼猴桃酒酒香具有重要貢獻(xiàn)。與貯藏后對(duì)照組獼猴桃酒樣相比,50 mg/L谷胱甘肽添加的酒樣效果更好,它對(duì)于每一種特征香氣化合物都有較好的保持效果。說明谷胱甘肽添加有利于貯藏獼猴桃酒中的特征香氣化合物,一定程度減少了由于貯藏引起的特征香氣化合物含量的降低。

表2 徐香獼猴桃酒香氣成分香氣活性值(OAVs)及特征描述Table 2 Odor activity values(OAVs)and odor description of Xuxiang kiwi wine

注:Nf表示未查找到香氣的閾值,“”表示未得到OAV值。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取法,通過GC-MS分析,采取定性和定量相結(jié)合的方法分析了谷胱甘肽添加對(duì)貯藏獼猴桃酒香氣成分的影響。通過OAV值可以知道,正己醇、苯乙醇、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、丁酸乙酯、β-大馬士酮、癸酸、對(duì)乙烯基愈瘡木酚、壬醛是構(gòu)成獼猴桃酒主體香氣的重要化合物。貯藏會(huì)使得獼猴桃酒香氣發(fā)生逸散,而谷胱甘肽在貯藏過程中的添加可以減少香氣化合物降低的程度,其對(duì)于酯類、醇類、其他化合物(包括揮發(fā)性酚類、醛類和呋喃類化合物)以及萜烯類和C13-降異戊二烯衍生物均有一定的保護(hù)作用,其中50 mg/L谷胱甘肽在獼猴桃酒中的添加對(duì)于酯類化合物的保護(hù)最為顯著?？傮w來說,谷胱甘肽添加在獼猴桃酒貯藏過程中對(duì)于香氣化合物起到積極的保護(hù)作用,較好的保持了果酒的特征香氣成分,有益于獼猴桃酒的貯藏,在獼猴桃酒貯藏方面的應(yīng)用具有一定潛力。

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Effect of glutathione addition on the aroma components of stored kiwi fruit wine

QI Yi-man,CHENG Zheng-gen,FAN Ming-tao*

(College of Food Science and Engineering,Northwest A & F University,Yangling 712100,China)

Kiwi wine was elaborated with Xuxiang variety and added 25 mg/L and 50 mg/L glutathione into the wine samples separately,among them wine samples without glutathione addition were used as a control. To analyse aroma changes and influence of glutathione addition in kiwi wine,all the samples were bottled and sealed storing at 4 ℃ condition,which were taken out 6 months later for aroma analysis.The aroma components were extracted by headspace solid phase micro-extraction(SPME)method and determined using gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). Results showed that totally 42 individual aroma compounds were identified in kiwi wine samples,which were mainly classified as alcohols,esters,acids,terpenes and C13-norisoprenoids. Aroma of all kiwi wine samples were decreased after bottled 6 months.However,compared with the controlled stored kiwi wine,samples with glutathione treatment were superior to holding the typical aromatic compositions and total aroma contents,protecting 6.68% and 46.24% aroma substances from disappearing when adding 25 mg/L and 50 mg/L glutathione respectively,indicating that glutathione addition was beneficial to kiwi wine during storage.

kiwi wine;glutathione;aroma;effect

2016-10-18

戚一曼(1991-)，女，博士研究生，研究方向：微生物發(fā)酵，E-mail：qiyiman@nwsuaf.edu.cn。

*通訊作者:樊明濤(1963-)，男，教授，研究方向：食品生物技術(shù)，E-mail：fanmt@nwsuaf.edu.cn。

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(xiàng)(201503142-10)。

TS262.7

A

1002-0306(2017)08-0183-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.027