HS-SPME-GC-MS測定中國四大名醋的香氣成分

李攀恒,鄭吳偉,汪 超,高 冰,李冬生,徐 寧,祁勇剛,胡 勇*

(湖北工業(yè)大學(xué) 生物工程與食品學(xué)院 工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心 湖北省食品發(fā)酵工程技術(shù)研究中心發(fā)酵工程教育部重點實驗室,湖北 武漢 430068)

“醋”中國古稱“酢”、“醯”、“苦酒”等,是中國古代勞動人民發(fā)明的傳統(tǒng)調(diào)味品。山西老陳醋、江蘇鎮(zhèn)江香醋、福建永春老醋、閬中保寧醋更是名揚四海,被稱為“中國四大名醋”。食醋由于營養(yǎng)豐富、功能性強,是眾多人喜愛的調(diào)味品［1-2］。

山西清徐縣出產(chǎn)的天然陳釀老陳醋作為中國四大名醋之首,色澤黑紫,“綿、酸、甜、醇厚”回味悠長［3］。鎮(zhèn)江香醋,具有“色、香、酸、醇、濃”的特點,“酸而不澀,香而微甜,色濃味鮮”,多次獲得國內(nèi)外的嘉獎［4］。永春老醋又名烏醋或福建紅粬醋,具有色澤棕黑、酸中帶甘、醇香爽口、久藏不腐等特點［5］。保寧醋以多味開胃健脾,促進血液流動的中藥材制曲,是惟一的藥醋、取觀音寺瑩潔甘冽、沸而無沉之唐代古“松華井”的優(yōu)質(zhì)泉水精釀而成［6］。目前,國內(nèi)外很多專家學(xué)者已經(jīng)對食醋香氣成分進行很多研究,他們大多是對食醋有機酸、氨基酸、黃酮、多酚,或者對單一醋樣進行香氣成分分析。很少對中國四大名醋整體的香氣成分進行測定與分析。

本研究采用頂空液相微萃取(headspace liquid phase microextraction,HS-LPME)與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(gaschromatography massspectrometry,GC-MS)儀對中國四大名醋8個樣的香氣成分進行測定與分析,為下一步研究原料、微生物和風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)系打好基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

四大名醋樣品(A：山西老陳醋,B：江蘇鎮(zhèn)江香醋,C：福建永春老醋,D：四川閬中保寧醋)：市售。A1：水塔山西陳醋,兩年陳釀,酸度≥4 g/100 mL；A2：寧華府精釀老醋,五年陳釀,酸度≥6 g/100 mL；B1：恒順鎮(zhèn)江香醋,六年陳釀,酸度≥6.4 g/100 mL；B2：金山寺鎮(zhèn)江陳醋,優(yōu)級,酸度≥5.5～5.9 g/100 mL；C1：桃溪永春老醋,三年陳釀,酸度≥6.5 g/100 mL；C2：桃溪永春老醋,六年陳釀,酸度≥6.5 g/100 mL；D1：一級保寧醋,酸度≥5 g/100 mL；D2：二級保寧醋,酸度≥4 g/100 mL。

2-辛醇(色譜級)、正己酸己酯(色譜級)、乳酸乙酯(色譜級)、戊酸乙酯(色譜級)、2,3,5,6-四甲基吡嗪(色譜級)、苯乙醇(色譜級)、乙酸(色譜級)、2-甲基苯酚(色譜級)、4-乙基-2-甲氧基苯酚(色譜級)、3-羥基-2-丁酮(色譜級)：美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A/5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、DB-WAX毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25μm)：美國安捷倫公司；SPME手動進樣手柄及萃取頭：美國Supelco公司；HH-6數(shù)顯磁力攪拌恒溫水浴鍋：國華電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

先將萃取頭裝入手柄,插入250℃氣相色譜進樣口進行老化40 min至無雜峰［15］。分別將醋樣用無菌蒸餾水稀釋至酸度為4g/100mL,統(tǒng)一酸度。稱取10mL醋樣加入20mL頂空微萃取樣品瓶中,放入轉(zhuǎn)子,加入40μL提前配好的二辛醇稀釋液,蓋上蓋子,插入萃取頭,固定在50℃磁力攪拌恒溫水浴鍋內(nèi),平衡20 min后推下纖維頭繼續(xù)萃取20 min,然后收起纖維頭,拔下萃取頭,插入氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的氣相色譜進樣口,推下纖維頭,于250℃解吸4min,抽回纖維頭后拔出萃取頭,同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)［7-12］。

1.3.2 檢測條件

(1)色譜條件

色譜柱：DB-WAX毛細管色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm)；通入保護氣氦氣(He)；流速：0.9 mL/min；進樣口溫度：250℃,不分流。升溫程序：起始溫度40℃,3min,階段一：以5℃/min升溫至120℃,階段二：以10℃/min升溫至200℃,保持5 min,階段三：以30 ℃/min升溫至260 ℃,保持6 min［8-12］。

(2)質(zhì)譜條件

電子離子(electron ionization,EI)；接口溫度280℃,離子源溫度230℃,四極桿溫度150℃,電子能量70 eV,質(zhì)量掃描范圍33～450 amu［8-12］。

1.3.3 定性分析和定量分析

(1)定性分析

醋樣經(jīng)過頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用分析,得到總離子流色譜圖,根據(jù)出峰時間和質(zhì)荷比進行定性分析,通過外標(biāo)法進行進一步定性分析。

(2)定量分析

正己酸己酯(色譜級)、乳酸乙酯(色譜級)、戊酸乙酯(色譜級)、2,3,5,6-四甲基吡嗪(色譜級)、苯乙醇(色譜級)、乙酸(色譜級)、2-甲基苯酚(色譜級)、4-乙基-2-甲氧基苯酚(色譜級)、3-羥基-2-丁酮(色譜級)是通過相應(yīng)的內(nèi)標(biāo)物來做定量分析,其他物質(zhì)含量利用內(nèi)標(biāo)物2-辛醇計算得出。

2 結(jié)果與分析

2.1 總離子流色譜圖

通過選擇RTE積分器,檢索NIST譜庫,選取匹配度大于70%的化合物,根據(jù)總離子流色譜圖出峰時間和質(zhì)荷比可以做定性分析［8-12］。

圖1 中國四大名醋揮發(fā)性香氣成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of the volatile aroma components of the four Chinese famous vinegars

2.2 定量分析

本實驗采用頂空固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、內(nèi)標(biāo)法對A山西老陳醋、B江蘇鎮(zhèn)江香醋、C福建永春老醋、D閬中保寧醋的揮發(fā)性香氣成分進行定性和部分定量分析,結(jié)果見表1。

由表1可知,四大名醋中含有香氣成分種類頗多,共檢測到香氣成分有：酸類10種、酯類14種、醇類4種、酚類6種、醛類10種、酮類4種、吡嗪類5種、呋喃類4種、其他類11種。其中,山西A1檢測出31種風(fēng)味成分、A2檢測出36種、B1檢測出34種、B2檢測出28種、C1檢測出23種、C2檢測出24種、D1檢測出29種、D2檢測出28種,表明A、B、D三種固態(tài)發(fā)酵的香氣成分種類數(shù)遠遠高于液態(tài)發(fā)酵醋C［13-15］。其中A比C多檢測出10種香氣成分、B比C多檢測出8種香氣成分、D比C多檢測出5種香氣成分［16］。另外,A2比A1多檢測出5種成分、C2比C1多檢測出1種成分,表明食醋發(fā)酵年份越久,香氣成分種類越多［17］。

表1 中國四大名醋揮發(fā)性香氣成分氣相色譜-質(zhì)譜分析結(jié)果Table 1 Results of volatile aroma components in the four Chinese famous vinegars analysis by GC-MS

續(xù)表

就此次研究結(jié)果整體來看,A和D的吡嗪類(分別是8、3種)、酚類(7、3種)物質(zhì)多于B和C(吡嗪類分別是1、2種；酚類4、3種)；B和C的酯類(分別是15、12種)和酮類(5、1種)種類多于A和D(酯類分別是8、11類；酮類2、2種)［18-19］,A和B的醇類(分別是4、4種)和呋喃類(5、3種)種類多于C和D(醇類分別是2、2種；呋喃類3、3種)。

分析各香氣成分結(jié)果表明,川穹嗪(平均含量580.75μg/L［20］)、4-乙基苯酚(平均含量36.65μg/L)、苯甲醛(平均含量738.7μg/L)在山西老陳醋中含量最豐富。江蘇鎮(zhèn)江香醋的3-羥基-2-丁酮(平均503.4 μg/L)含量最高［15］。福建永春老醋的苯乙醇含量最高,平均1 415.8μg/L；乙酸乙酯含量最高,平均3 543.35μg/L。四川閬中保寧醋糠醛含量最高,平均14 600.9μg/L。

在四大名醋中檢測到茴香腦,茴香腦具有升高白細胞和中性粒細胞、促進骨髓細胞成熟和釋放入外周血液中、抗腫瘤的作用。山西老陳醋中茴香腦含量最高,平均727.55μg/L,遠遠高于其他醋品(＜100μg/L)。乙偶姻是一種重要的食用香料,被廣泛應(yīng)用于功能材料、醫(yī)藥生產(chǎn)和化學(xué)合成等領(lǐng)域,鎮(zhèn)江香醋B2的乙偶姻中含量最高(562.6μg/L)。川芎嗪能夠降低血壓,改善腦循環(huán),抗腫瘤等功效,被廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域。本研究表明,川芎嗪在山西老陳醋中含量最高(平均為580.75μg/L)。

此次檢測試驗可得：山西老陳醋中特有的香氣成分有6種：其中A1中為糠醇、苯甲醇、5-甲基-2-乙?；秽?、1,3,3-三甲基-二環(huán)［2.2.1］庚-2-酮；A2中為三甲基-6-乙基吡嗪；A1和A2共有的為2,3-二甲基吡嗪。江蘇鎮(zhèn)江香醋中特有的香氣成分有5種：其中B1中為2,2‘-亞甲基雙呋喃；B2中為2-羥基-4-甲基戊酸乙酯、山梨酸、2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-羧醛；B1和B2共有的為2,3-丁二醇［15］。福建永春老醋中特有的香氣成分有2種：C1和C2共有的為正己酸乙酯、乙酸異丁酯。四川閬中保寧醋中特有的香氣成分有4種：其中D1中為2-甲酚、5-甲基-2-(1-甲基乙基)-2-己烯醛；D2中為戊酸、正丁酸。各類食醋具有獨特香氣成分的原因可能與原料種類、原料預(yù)處理、糖化發(fā)酵劑、微生物群落、糖化工藝、酒精發(fā)酵方式、醋酸發(fā)酵方式、熏醅或煮醋、陳釀時間等相關(guān)［20］。

3 結(jié)論

本實驗采用HS-SPME-GC-MS對四大名醋揮發(fā)性香氣成分進行檢測。對比了四大名醋8個樣品之間的香氣成分。其中山西老陳醋和閬中保寧醋香氣成分種類最多,鎮(zhèn)江香醋次之,液態(tài)發(fā)酵永春醋最少；四大名醋的香氣成分種類繁多且差異明顯,使得具有別于其他醋類獨特的風(fēng)味,其原因與四大名醋樣本陳釀年份、生產(chǎn)工藝、配料、發(fā)酵方式、微生物菌群差異均有關(guān)。由于樣本數(shù)量較少,不能夠完全代表各醋品種香氣特征,這也是文章的局限性。但本實驗對四大名醋釀造工藝的提升有一定的指導(dǎo)意義。為下一步研究原料、微生物和風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)系打下良好基礎(chǔ)。

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