發(fā)酵型與浸泡型楊梅酒的揮發(fā)性成分分析

魯金花 謝 定 鮮靈芝

(長沙理工大學(xué)食品與生物工程學(xué)院， 湖南 長沙 410114)

楊梅不耐儲存和運(yùn)輸[1]，因此，通常將采摘的楊梅進(jìn)行深加工避免因腐爛而導(dǎo)致的浪費(fèi)。常見的楊梅加工產(chǎn)品有楊梅汁飲料、楊梅罐頭、楊梅果脯、楊梅果醋和楊梅酒等。其中楊梅酒按生產(chǎn)方式分為發(fā)酵型和浸泡型。

揮發(fā)性物質(zhì)是果酒品質(zhì)的重要指標(biāo)[2]，對揮發(fā)性物質(zhì)的檢測有電子鼻、電子舌、氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)[3]、頂空固相微萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME-GC-MS)[4]、氣相離子遷移色譜(GC-IMS)等方法，其中，GC-IMS具有更加簡便高效，靈敏度高，不破壞揮發(fā)性物質(zhì)的優(yōu)良特點(diǎn)。祁興普等[5]利用GC-IMS對不同產(chǎn)地黃酒進(jìn)行識別研究，建立了一種快速、準(zhǔn)確的黃酒產(chǎn)地鑒別方法。黃星奕等[6]采用GC-IMS實(shí)現(xiàn)了對黃酒中揮發(fā)性物質(zhì)的快速無損檢測。曹玉璽等[7]利用GC-IMS對儲藏期楊梅發(fā)酵酒的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行測定，比較了添加不同酚酸類物質(zhì)的楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)的差異。研究擬采用GC-IMS技術(shù)對發(fā)酵型和浸泡型楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析，找出兩種類型酒揮發(fā)性成分的差異，旨在通過揮發(fā)成分的種類和含量區(qū)分楊梅酒的制作工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荸薺楊梅：購于紹興市上虞區(qū)；

白砂糖：市售；

釀酒酵母：安琪酵母股份有限公司；

可食用酒精：酒精度95%，華興食用酒精有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

榨汁機(jī)：JYL-C93T型，九陽股份有限公司；

恒溫恒濕箱：HWS-150B型，天津市泰斯特儀器有限公司；

恒溫水浴鍋：DZKW-D-1型，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；

風(fēng)味分析儀：FlavourSpec?型，德國G.A.S.公司。

1.3 楊梅酒的制作工藝

1.3.1 發(fā)酵型楊梅酒(FW) 將荸薺楊梅清洗后放入榨汁機(jī)中榨汁，用8層紗布過濾得到楊梅果汁，楊梅果汁的初始糖度為6 °Brix，加入蔗糖將其糖度調(diào)至20 °Brix，進(jìn)行巴氏殺菌，然后采用安琪葡萄酒活性干酵母發(fā)酵，酵母添加量為0.3 g/L，發(fā)酵溫度為24 ℃，前發(fā)酵時(shí)間為10 d，糖度降為6 °Brix以下時(shí)前發(fā)酵結(jié)束，將楊梅酒在室溫密閉環(huán)境下放置，開始后發(fā)酵，后發(fā)酵時(shí)間為30 d。

1.3.2 浸泡型楊梅酒(SW) 參照呂建垚[8]的方法并稍作修改，將楊梅與可食用酒精(將可食用酒精的酒精度稀釋至25%)按質(zhì)量比為1∶1混合，使楊梅在密閉的環(huán)境中進(jìn)行避光浸泡，浸泡時(shí)間與發(fā)酵型楊梅酒的時(shí)間相同。

1.4 GC-IMS檢測分析

取200 μL的樣品置于20 mL頂空瓶中， 60 ℃下孵化20 min，頂空進(jìn)樣進(jìn)行檢測。GC色譜條件:色譜柱(MXT-WAX 30 m×1 μm，0.53 mm)，色譜柱溫度60 ℃，載氣為氮?dú)猓\(yùn)行時(shí)間為40 min。IMS條件：漂移管溫度45 min，漂移氣為氮?dú)猓茪饬魉俣?50 mL/min。使用儀器配套的分析軟件包括VOCal、Reporter插件以及Gallery Plot插件分別從不同角度進(jìn)行樣品分析，其中VOCal用于查看分析譜圖和數(shù)據(jù)的定性定量分析，Reporter插件用于直接對比樣品之間的譜圖差異；Gallery Plot插件用于指紋圖譜對比，每種樣品進(jìn)行3次平行測定

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均設(shè)3次平行，結(jié)果取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用Excel 2010制作表格, 使用GC-IMS儀配套軟件進(jìn)行樣品分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)成分定性分析

在兩種楊梅酒中共檢出并定性了59種揮發(fā)性物質(zhì)，其中醇類有18種，酯類有19種，醛類有9種，酮類有6種，吡嗪類及其衍生物有3種。由表1可知，發(fā)酵型楊梅酒(FW)的特征成分為1-丙醇、己醇、(Z)-3-己烯-1-醇、3-甲基-1-戊醇、冰片、甲基吡嗪等，其中1-丙醇具有乙醇的氣味；己醇具有果香，略帶青葉的氣味；(Z)-3-己烯-1-醇具有強(qiáng)烈新鮮的的青葉香氣；甲基吡嗪具有青草的香氣。浸泡型楊梅酒(SW)的特征成分為(E)-3-己烯-1-醇、3-甲基-2-丁醇、1，8-桉樹腦、(E)-2-庚烯醛、2-己烯醛、1-辛烯-3-酮、4-甲基-2-戊酮、巴豆酸乙酯、戊酸乙酯、己酸甲酯、己酸丙酯、對傘花烴等，其中(E)-3-己烯-1-醇具有強(qiáng)烈綠色嫩葉清香的氣味，具有清新濃郁的香氣；1，8-桉樹腦具有清新的薄荷味；(E)-2-庚烯醛具有青草香氣；1-辛烯-3-酮具有菠蘿的香氣；巴豆酸乙酯具有水果和朗姆酒的香氣；戊酸乙酯具有蘋果的香氣；己酸丙酯具有果香味。

表1 發(fā)酵型和浸泡型楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)定性分析?

楊梅果酒主要揮發(fā)性物質(zhì)是醇類和酯類[9]，其中，酯類物質(zhì)主要是由酵母菌在酒精發(fā)酵過程中通過酯酶或醇?；D(zhuǎn)移酶將醇、脂肪酸等物質(zhì)酯化形成的[10]，也有研究[11]表明酯類物質(zhì)是貯藏過程中醇類和有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)產(chǎn)生的。醇類物質(zhì)是果酒中的呈味物質(zhì)也是芳香成分，醇類物質(zhì)襯托酯類化合物的香氣[12]。醋酸是兩種楊梅酒中主要的揮發(fā)性酸類物質(zhì)，它是由發(fā)酵過程中的酵母菌利用葡萄糖生成的[13]，對楊梅酒風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生具有重要作用，因?yàn)樗彩桥c乙醇作用生成乙酸乙酯的原料。

2.2 兩種楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)的定量分析

醇類化合物是構(gòu)成楊梅酒香氣的主要成分。由表2可知，在兩種楊梅酒中，乙醇D是兩種酒中共有的含量最高的醇類物質(zhì)，具有令人愉悅的香味；異戊醇D是含量僅次于乙醇D的醇類物質(zhì)，具有白蘭地的香氣，豐富了酒體的口感[14]。除此之外，發(fā)酵型楊梅酒還具有獨(dú)特的醇類物質(zhì)，如1-丙醇、己醇、3-甲基-1-戊醇等，其中1-丙醇具有類似于乙醇的香味，己醇有芬芳的水果香氣。浸泡型楊梅酒特有的醇類物質(zhì)是3-甲基-2-丁醇。醇類化合物在浸泡型楊梅酒中的含量要高于發(fā)酵型楊梅酒，主因是浸泡型楊梅酒制造過程中加入了食用酒精。

酯類化合物一般具有花香果香的特點(diǎn)，在香氣成分中的貢獻(xiàn)較大。由表2可知，兩種酒樣中共有20種酯類物質(zhì)，發(fā)酵型楊梅酒的酯類成分相對含量較高的前5位依次為乙酸乙酯>己酸乙酯>丁酸乙酯>乙酸異戊酯M>乙酸甲酯，浸泡型楊梅酒的酯類成分相對含量較高的前5位依次為己酸乙酯>乙酸乙酯>丁酸乙酯>戊酸乙酯>丙酸乙酯。乙酸乙酯具有令人愉悅的果香的酒香，己酸乙酯具有水果的香味，丁酸乙酯具有清靈強(qiáng)烈的甜果香味，乙酸異戊酯具有香蕉的香味[15]，戊酸乙酯具有蘋果的香氣。在發(fā)酵型楊梅酒中，乙酸乙酯為酯類化合物中含量最高的，是由于在酒精發(fā)酵過程中，乙醇和乙酸發(fā)生了酯化反應(yīng)。而浸泡型楊梅酒中已經(jīng)不存在或者極少存在酒精發(fā)酵，因此在酯類化合物中，乙酸乙酯含量不是最高的。

表2 發(fā)酵型和浸泡型楊梅酒化合物峰體積?

續(xù)表2

醛類化合物中，丁醛具有飄逸的清香味，2-己烯醛具有令人愉快的綠葉清香和水果香氣，2-甲基丙醛具有刺激性的氣味。酮類化合物由于其感覺閾值較低[16]，因而對楊梅酒的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，丙酮和3-戊酮都具有令人愉快的芳香氣味，1-辛烯-3-酮具有蘑菇的香氣。吡嗪類化合物、2，6-二甲基吡嗪具有咖啡和炒花生的香氣，甲基吡嗪具有堅(jiān)果的香味，但是在兩種酒中，吡嗪類的化合物含量較少。在兩種酒中還檢測出了對傘花烴、1，8-桉樹腦，其中對傘花烴具有芳香的氣味，1，8-桉樹腦具有清新爽朗的香氣。

2.3 兩種楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)的GC-IMS圖譜對比分析

圖1為兩種楊梅酒的二維氣相色譜離子遷移圖譜，圖中不同的顏色代表物質(zhì)的濃度不同，白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高，顏色越深表示濃度越大。由圖1可知，不同制作工藝的楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)具有一些相同的和不同的特征物質(zhì)。將二維圖譜中的每個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的物質(zhì)用虛線框圈起來，用數(shù)字表示該點(diǎn)所對應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)，得知兩種楊梅酒所含有的一些揮發(fā)性物質(zhì)濃度有所不同，所含有的物質(zhì)也有所差異。為了更清晰地觀察兩種楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)成分的差異，可以使用差異圖模式進(jìn)行對比，試驗(yàn)以發(fā)酵型楊梅酒譜圖為背景參照，浸泡型楊梅酒譜圖中既有代表該位置化合物濃度更高的紅色斑點(diǎn)，又有代表該位置化合物濃度較低的藍(lán)色斑點(diǎn)，見圖2。

圖1 發(fā)酵型和浸泡型楊梅酒樣本的氣相色譜離子遷移譜圖(二維圖)

圖2 發(fā)酵型和浸泡型楊梅酒樣本的氣相色譜離子遷移譜差異圖

2.4 兩種楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜分析

不同工藝制作的楊梅酒揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜如圖3 和圖4所示，圖3是未知揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜，圖4 是已知揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜，由兩圖可知不同工藝制作的楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)有很大的差異。從發(fā)酵型楊梅酒中檢出1-丙醇、(Z)-3-己烯-1-醇、己醇、2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基丁醇、冰片、乙酸2-甲基丙酯、乙酸異戊酯、己酸丙酯、戊醛、己醛、辛醛、2-戊酮、甲基吡嗪、醋酸等物質(zhì)的含量比在浸泡型楊梅酒中的高，其中1-丙醇、己醇、(Z)-3-己烯-1-醇、3-甲基-1-戊醇、冰片、甲基吡嗪等物質(zhì)僅存在于發(fā)酵型楊梅酒中，是這種楊梅酒中的特征成分。對于未知揮發(fā)物，21、18、6、15、13、16在發(fā)酵型楊梅酒中含量更高，4、11、9、5、8、10、23、14、23、20、17、1、2、19在浸泡型楊梅酒中含量更高，其中3、22、24-36、26僅在浸泡型楊梅酒存在。各種揮發(fā)物之間的相互作用構(gòu)成了楊梅酒的不同風(fēng)味特征，對比兩種不同制作工藝的楊梅酒，浸泡型楊梅酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類更多，說明發(fā)酵型楊梅酒在發(fā)酵的過程中損失了很多揮發(fā)性物質(zhì)，相比發(fā)酵型楊梅酒，浸泡型楊梅酒的風(fēng)味更加濃郁。

圖中每一行代表一個(gè)樣品中選取的全部信號峰，圖中每一列代表同一揮發(fā)性有機(jī)物在不同樣品中的信號峰

圖中每一行代表一個(gè)樣品中選取的全部信號峰，圖中每一列代表同一揮發(fā)性有機(jī)物在不同樣品中的信號峰

3 結(jié)論

通過GC-IMS技術(shù)檢測兩種楊梅酒中的揮發(fā)性物質(zhì)，最終共檢出并定性了59種揮發(fā)性物質(zhì)，其中醇類18種，酯類19種，醛類9種，酮類6種，吡嗪類及其衍生物3種，酸類1種，其他類3種。經(jīng)過對檢出的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析得知，乙醇為兩種酒中含量最高的醇類物質(zhì)；酯類物質(zhì)中，發(fā)酵型楊梅酒中乙酸乙酯的含量最高，浸泡型楊梅酒中己酸乙酯的含量最高；醋酸在發(fā)酵型楊梅酒中的含量要高于浸泡型楊梅酒；酮類物質(zhì)在兩種酒中的含量相當(dāng)；醛類和吡嗪類物質(zhì)在浸泡型楊梅酒中的含量要高于發(fā)酵型楊梅酒。發(fā)酵型楊梅酒中的醇類物質(zhì)種類豐富，浸泡型楊梅酒中的醇類物質(zhì)在種類上要低于發(fā)酵型楊梅酒，但乙醇含量要高于發(fā)酵型楊梅酒。浸泡型楊梅酒中的酯類物質(zhì)在種類和含量上要優(yōu)于發(fā)酵型楊梅酒。綜上，可以通過兩種楊梅酒所含的揮發(fā)性物質(zhì)成分的不同，來區(qū)分楊梅酒是哪種工藝制作的，為后續(xù)采用電子鼻或電子舌對兩種楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)成分的測定提供一定的理論依據(jù)。研究的不足之處在于氣相離子遷移色譜的數(shù)據(jù)庫信息還不能完全將所有的揮發(fā)性物質(zhì)檢測出來，因此接下來將借助其他方法來檢測鑒定楊梅酒中的未知揮發(fā)性物質(zhì)，為更加全面的辨別分析兩種工藝制作的楊梅酒的差別進(jìn)行補(bǔ)充。