啤特果醋香氣成分分析

劉彩云，趙軍霞，魏晉梅

(1.甘肅省科學(xué)院生物研究所，蘭州 730000；2.甘肅省科學(xué)院，蘭州 730000；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研究測(cè)試中心，蘭州 730000)

啤特果，又名酸巴梨，是我國(guó)西北地區(qū)特有的一種梨屬品種，含有多種維生素、氨基酸和鐵、鈣、鉀等微量元素。具有消渴止咳、軟化血管、養(yǎng)胃潤(rùn)肺等保健功能，是一種品位極高的綠色水果[1-4]。由于其不易貯藏的特性，需要對(duì)果實(shí)進(jìn)行深加工，目前主要的產(chǎn)品是啤特果汁，為了增加其附加值并使其產(chǎn)品多元化，啤特果醋釀造成為另一個(gè)發(fā)展方向。通過(guò)發(fā)酵使啤特果醋不僅保持其原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且增加了食醋的保健功能，隨著人們生活水平的提高和保健意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)果醋產(chǎn)品的需求逐漸增加，因此啤特果醋開(kāi)發(fā)具有良好的市場(chǎng)前景。

啤特果醋香氣成分不僅是其風(fēng)味物質(zhì)重要的組成部分，也是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的重要指標(biāo)。目前，對(duì)揮發(fā)性成分的分析主要采用蒸餾萃取法、固相微萃取法、液液萃取法等不同的方法進(jìn)行測(cè)定[5-9]。其中固相微萃取法由于具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、集萃取和解吸于一體的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在揮發(fā)性成分的測(cè)定中[10]。本研究采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)啤特果醋的香氣成分進(jìn)行了分析測(cè)定，以期為其香氣成分的研究提供理論依據(jù)，并為啤特果醋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和啤特果醋品質(zhì)評(píng)價(jià)體系的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

成熟啤特果：采自和政縣牙塘村；

醋酸桿菌AS1.41：甘肅省科學(xué)院生物研究所菌種保藏中心提供。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 6890N-5973MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；75 μm CAR/PDMS萃取頭；手動(dòng)進(jìn)樣器；水浴鍋。

1.3 方法

1.3.1 啤特果醋制備

將新鮮、成熟的啤特果通過(guò)清洗、破碎、酶解、過(guò)濾后得到啤特果液，以6∶1的重量比加入純凈水，再加入50%的食用酒精，調(diào)整溶液酒精度至8%，然后接入6% 醋酸桿菌種子液， 32～36 ℃進(jìn)行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵15天即可獲得啤特果醋。

1.3.2 香氣物質(zhì)的富集

將萃取頭插入GC-MS的進(jìn)樣口于250 ℃老化30 min備用，準(zhǔn)確移取10.0 mL啤特果醋裝入萃取瓶中，再將萃取頭插入萃取瓶中，使其距離液面1 cm，40 ℃水浴萃取40 min。

1.3.3 GC-MS分析條件

色譜條件：OV1701色譜柱；進(jìn)樣口溫度270 ℃；初始溫度：50 ℃，保持1 min；之后以10 ℃/min升到60 ℃，保持3 min；再以4 ℃/min升到140 ℃，保持8 min；然后以15 ℃/min升到230 ℃，保持5 min，總運(yùn)行時(shí)間44 min；解吸15 min；載氣He，流速為1 mL/min，分流比為20∶1，進(jìn)樣量為1.0 μL。

質(zhì)譜條件：電離方式為EI；電子能量70 eV；離子源溫度為230 ℃；傳輸線溫度為230 ℃；四級(jí)桿溫度為150 ℃；掃描范圍為30～550 m/z。

1.3.4 香氣成分的定性定量分析

啤特果醋香氣物質(zhì)經(jīng)色譜柱分離、質(zhì)譜儀記錄，然后經(jīng)解吸質(zhì)譜圖及計(jì)算機(jī)檢索譜庫(kù)確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)，并采用色譜峰面積歸一化法計(jì)算出各成分相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取條件的優(yōu)化

2.1.1 固相微萃取頭的選擇

對(duì)本實(shí)驗(yàn)所用的3種萃取頭捕集的啤特果醋香氣物質(zhì)種類(lèi)(見(jiàn)表1)通過(guò)比較分析可以看出：以CAR/PDMS(75 μm)萃取頭捕集的啤特果醋香氣物質(zhì)種類(lèi)最多，因此，在啤特果醋香氣捕集時(shí)應(yīng)選用CAR/PDMS固相微萃取頭。

表1 固相微萃取頭吸附的香氣物質(zhì)數(shù)目Table 1 Number of the aroma compounds absorbed by 3 different SPME fibers

2.1.2 萃取溫度的確定

采用CAR/PDMS(75 μm)萃取頭，在30，40，50，60 ℃條件下進(jìn)行香氣物質(zhì)的萃取，再經(jīng)GC-MS分析得到香氣物質(zhì)的峰面積，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 萃取溫度對(duì)萃取效果的影響Fig.1 Influence of the extraction temperature on the extraction efficiency

由圖1可知，當(dāng)萃取溫度由30 ℃升至40 ℃期間，啤特果醋香氣物質(zhì)的色譜峰面積逐漸增加，當(dāng)溫度達(dá)到40 ℃時(shí)峰面積最大，之后隨著溫度的升高色譜峰面積逐漸減小，因此，最佳的萃取溫度為40 ℃。

2.1.3 萃取時(shí)間的確定

在40 ℃下采用CAR/PDMS(75 μm)萃取頭，分別設(shè)置20，30，40，50 min時(shí)間條件下進(jìn)行香氣物質(zhì)的萃取，再經(jīng)GC-MS分析得到香氣物質(zhì)的峰面積，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 萃取時(shí)間對(duì)萃取效果的影響Fig.2 Influence of the extraction time on the extraction efficiency

由圖2可知，在40 min前，隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，香氣物質(zhì)的峰面積逐漸增加，40 min后繼續(xù)萃取，峰面積變化不大，因此，選擇40 min為最佳萃取時(shí)間。

2.2 啤特果醋香氣成分分析

采用優(yōu)化的HS-SPME條件對(duì)啤特果醋香氣物質(zhì)進(jìn)行分析，總離子流圖見(jiàn)圖3，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)質(zhì)譜數(shù)據(jù)，對(duì)其組分進(jìn)行確認(rèn)，最終鑒定出的香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量見(jiàn)表2。

圖3 啤特果醋香氣成分GC-MS的總離子流圖Fig.3 Total ion chromatogram of the aromatic composition in piteguo vinegar

表2 啤特果醋香氣成分分析結(jié)果Table 2 Analytical result of the aromatic composition in piteguo vinegar

續(xù) 表

由表2可知，從啤特果醋中檢測(cè)出30種香氣物質(zhì)。根據(jù)官能團(tuán)對(duì)這些香氣物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，得到酯類(lèi)化合物15種，占50%；醇類(lèi)化合物8種，占26.7%；酸類(lèi)、醛類(lèi)化合物各2種，分別占6.7%；酚類(lèi)、酮類(lèi)化合物各1種，分別占3.3%；其他類(lèi)1種，占3.3%。

啤特果醋中鑒定出15種酯類(lèi)化合物，是香氣成分中含量較多的一種，其中乙酸乙酯相對(duì)含量最多，占總成分的13.32%，具有很強(qiáng)的果香和酯香[11]，對(duì)啤特果醋的特征香氣有很大的貢獻(xiàn)。相對(duì)含量較多的是乙酸丁酯，占總成分的3.2%，賦予啤特果醋果香、甜香味；己酸乙酯(1.79%)具有青蘋(píng)果味和果香味；丁酸乙酯(1.76%)具有芳香氣味；乙酸異戊酯(1.02%)具有水果香味[12]。這些酯類(lèi)相互影響、共同作用，對(duì)啤特果醋香氣特征的形成有一定的貢獻(xiàn)。

檢測(cè)到8種醇類(lèi)化合物，分別是乙醇、正丙醇、異丁醇、異戊醇、2-甲基丁醇、正己醇、正辛醇、苯乙醇。其中乙醇相對(duì)含量最高為13.4%，其次是異戊醇，相對(duì)含量為7.15%，這些香氣成分不同程度地影響著啤特果醋的香氣特征。

檢測(cè)到2種酸類(lèi)化合物，分別是乙酸和3-甲基丁酸。其中乙酸的相對(duì)含量為38.21%，是啤特果醋主要的酸味物質(zhì)。

此外，啤特果醋中還檢測(cè)到一些酮類(lèi)、酚類(lèi)、醛類(lèi)等物質(zhì)，如3-羥基-2-丁酮具有奶油香、甜香[13]；乙醛具有甜香味；苯甲醛有杏仁味，這些物質(zhì)對(duì)啤特果醋香氣特征也有一定的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)果與討論

固相微萃取頭因涂層的極性不同，對(duì)香氣物質(zhì)的吸附能力不同。非極性的PDMS萃取頭對(duì)非極性的香氣物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力，極性的PA萃取頭對(duì)極性的香氣物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力，而CAR/PDMS兼有極性和非極性涂層，所以吸附范圍較廣[14-16]。這與啤特果醋香氣組成復(fù)雜、各組分之間差異大的特點(diǎn)相適應(yīng)，因此，啤特果醋頂空固相微萃取采用CAR/PDMS(75 μm)萃取頭，這樣吸附的啤特果醋香氣物質(zhì)種類(lèi)較多。

萃取溫度會(huì)直接影響固相微萃取的香氣成分及分析結(jié)果。在較低的萃取溫度下，啤特果醋香氣的揮發(fā)速度較慢，達(dá)到香氣平衡所需要的時(shí)間較長(zhǎng)；相反，在太高的萃取溫度下，可能會(huì)使香氣組分發(fā)生異構(gòu)化或者通過(guò)裂解途徑產(chǎn)生新的香氣成分，從而影響分析結(jié)果的真實(shí)性[17-20]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：啤特果醋香氣物質(zhì)的最佳萃取溫度為40 ℃。

萃取時(shí)間會(huì)影響固相微萃取的吸附量。萃取初期，由于香氣物質(zhì)揮發(fā)量少，萃取頭的吸附量也小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，啤特果醋揮發(fā)出大量的香氣物質(zhì)并很快被固定相吸附，但隨著萃取時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，吸附趨于飽和，吸附速度會(huì)越來(lái)越慢[21-23]，對(duì)香氣物質(zhì)富集的貢獻(xiàn)不大，因此選擇接近平衡的最短時(shí)間點(diǎn)為最佳萃取時(shí)間。結(jié)果表明：啤特果醋香氣物質(zhì)的最佳萃取時(shí)間為40 min。

本實(shí)驗(yàn)用HS-SPME-GC-MS對(duì)啤特果醋的香氣成分進(jìn)行提取、分析，檢測(cè)鑒定出30種揮發(fā)性成分，其中包括酯類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)及少量其他化合物，這些是香氣物質(zhì)的主體，它們共同組成了啤特果醋所特有的香氣。其中酯類(lèi)化合物、醇類(lèi)化合物、酸類(lèi)化合物相對(duì)含量較高。初步確定乙酸乙酯、乙酸、乙酸丁酯、己酸乙酯、乙醇、乙酸異戊酯、異戊醇、丁酸乙酯是啤特果醋的主要香氣成分。本研究為啤特果醋生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味的分析提供了重要的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)信息。

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