黃精蘋(píng)果酒的研制及揮發(fā)性成分分析

張建萍，蔡望秋，陳尚龍，陳安徽，李超

（1.徐州工程學(xué)院食品（生物）工程學(xué)院，江蘇 徐州 221018；2.徐州工程學(xué)院江蘇省食品資源開(kāi)發(fā)與質(zhì)量安全重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221018）

黃精（Polygonatum sibiricum）為黃精屬植物，含有豐富的多糖、皂苷、木脂素，具有較高的藥用價(jià)值和保健作用。黃精多糖具有抗衰老、抗炎、抗病毒以及增強(qiáng)大腦的學(xué)習(xí)和記憶功能的作用[1]；黃精皂苷具有化痰止咳、抗炎、抗腫瘤、抗真菌等保健作用[2]；黃精木脂素具有較強(qiáng)的生物活性，能抗氧化和清除自由基，還可以增強(qiáng)免疫力、促進(jìn)蛋白質(zhì)和糖類的合成[3]。

蘋(píng)果酒的口感是世界公認(rèn)的，作為第二大果酒，是發(fā)展最快的酒種之一[4]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和健康意識(shí)的提高，市場(chǎng)對(duì)具有保健功效的果酒需求越來(lái)越大[5]。保健營(yíng)養(yǎng)型果酒一般是指在果酒生產(chǎn)過(guò)程中添加一些藥食同源的植物原料、微生物原料、功能性低聚糖、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等經(jīng)調(diào)制或者直接發(fā)酵制成的一類果酒，具有保健、營(yíng)養(yǎng)、預(yù)防疾病、養(yǎng)生等作用。本試驗(yàn)以酒黃精和新鮮蘋(píng)果為原料，釀制黃精蘋(píng)果酒，使之具有較強(qiáng)保健功效，同時(shí)使用氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MC）[6-12]對(duì)酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒揮發(fā)性成分進(jìn)行定性和定量分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒黃精、蘋(píng)果：市售。

酵母（食品級(jí)）：安琪酵母股份有限公司；無(wú)水葡萄糖（分析純）、二氯甲烷（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 方法

1.2.1 黃精蘋(píng)果酒制作工藝流程

酒黃精破碎：首先將酒黃精直接粉碎過(guò)40 目篩，然后稱取一定量酒黃精粉末后加水?dāng)噭?，最后用超聲波?xì)胞粉碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎條件為：超聲功率300 W，超聲時(shí)間 5 s，間隔 5 s，超聲 50 次。

1.2.2 感官評(píng)定方案

根據(jù)李華等[13]對(duì)果酒感官評(píng)定的研究，從外觀（色度、透明度）、香氣和滋味3 個(gè)方面設(shè)計(jì)方案對(duì)黃精蘋(píng)果酒進(jìn)行感官評(píng)定，評(píng)定分為 10、8、6、4、2、0 這 6 個(gè)等級(jí)，總分為30 分。試驗(yàn)邀請(qǐng)20 名本專業(yè)的學(xué)生對(duì)黃精蘋(píng)果酒進(jìn)行品嘗和打分，以去掉最高分和最低分的平均分為黃精蘋(píng)果酒感官評(píng)定得分。感官評(píng)定方案見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)定方案Table 1 Sensory evaluation program

1.2.3 揮發(fā)性成分的提取與測(cè)定

酒黃精和蘋(píng)果揮發(fā)性成分的提取參考文獻(xiàn)[14-17]。

黃精蘋(píng)果酒揮發(fā)性成分的提取[18]：取100 mL 酒樣至250 mL 分液漏斗中，加入50 mL 二氯甲烷進(jìn)行液液萃取（震蕩5 次，每次震蕩1 min，每隔5 min 震蕩1次），靜置分層后，分離有機(jī)相，重復(fù)提取3 次后合并有相機(jī)，加入適量無(wú)水硫酸鈉，置于-18 ℃冰箱中過(guò)夜，冷凍脫水。過(guò)濾除去硫酸鈉的提取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至5 mL，再用氮?dú)獯祾咧?.0 mL，裝入小瓶，密封冷藏備用。

酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒揮發(fā)性成分的測(cè)定參考文獻(xiàn)[14，19-21]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)所得圖譜以計(jì)算機(jī)NIST MS 譜庫(kù)檢索為主，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和人工解析進(jìn)行定性，確定酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒的揮發(fā)性成分，按面積歸一法計(jì)算各組分的百分含量[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃精蘋(píng)果酒制作工藝的優(yōu)化

以酵母添加量、發(fā)酵溫度、酒黃精添加量和含糖量為影響因素，以感官評(píng)定得分為指標(biāo)，選用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[22]，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析見(jiàn)表3。

由表2可知，對(duì)黃精蘋(píng)果酒感官評(píng)定得分影響順序?yàn)镈＞C＞B＞A，即含糖量＞酒黃精添加量＞發(fā)酵溫度＞酵母添加量，分析最佳測(cè)定條件為A1B1C3D2；由表3可知，含糖量和酒黃精添加量對(duì)黃精蘋(píng)果酒感官評(píng)定得分影響顯著（P＜0.05），發(fā)酵溫度和酵母添加量對(duì)黃精蘋(píng)果酒感官評(píng)定得分的影響不顯著。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證正交試驗(yàn)結(jié)果的可靠性與重復(fù)性，在分析最佳測(cè)定條件A1B1C3D2下，重復(fù)制作6 批黃精蘋(píng)果酒，其平均感官評(píng)定得分為27.9（高于試驗(yàn)最佳值26.8）。因此，黃精蘋(píng)果酒最佳制作工藝為A1B1C3D2，即酵母添加量為0.10%、發(fā)酵溫度為26 ℃、酒黃精添加量為2.0%和含糖量為20%。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Design and results of orthogonal experiment

表3 正交試驗(yàn)方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment

2.2 酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒揮發(fā)性成分的測(cè)定與分析

酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒的總離子流色譜圖如圖1～圖3所示，揮發(fā)性成分及相對(duì)含量見(jiàn)表4。

圖1 酒黃精揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compounds from treated polygonatum sibiricum

圖2 蘋(píng)果揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile compounds from fresh apple

圖3 黃精蘋(píng)果酒揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile compounds from cider with treated polygonatum sibiricum

表4 揮發(fā)性成分及其相對(duì)含量Table 4 Volatile compounds and their relative contents

續(xù)表4 揮發(fā)性成分及其相對(duì)含量Continue table 4 Volatile compounds and their relative contents

由表4 可知，酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒檢出揮發(fā)性成分共47 種，它們是黃精蘋(píng)果酒及其原料的重要風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類、酯類、酸類占主要地位。由于氣質(zhì)分析中濃縮步驟采用的是液液萃取，以二氯甲烷為溶劑，所以檢測(cè)出的揮發(fā)性成分中，二氯甲烷不屬于黃精蘋(píng)果酒及其原料的成分，另外二氯甲烷屬于有機(jī)溶劑，對(duì)色譜柱有一定的腐蝕，因而會(huì)有一部分含硅化合物從色譜柱中流出，這里也加以去除。

酒黃精中揮發(fā)性物質(zhì)共17 種，其中酯類3 種、烷類 7 種、烯類 1 種、醛類 3 種、其它物質(zhì) 3 種，5-羥甲基糠醛是黃精中含量最大的一種風(fēng)味物質(zhì)，由于生黃精無(wú)法直接食用，需要用酒蒸或酒燉加以炮制，從而產(chǎn)生的特殊風(fēng)味物質(zhì)。

蘋(píng)果中揮發(fā)性物質(zhì)共12 種，其中醇類1 種、酯類1 種、烷類 5 種、烯類 1 種、醛類 2 種、其它物質(zhì) 2 種，酯類在蘋(píng)果中有較重要的比例。

黃精蘋(píng)果酒中揮發(fā)性物質(zhì)共28 種，其中醇類7種、酯類 4 種、酸類 7 種、烷類 2 種、醛類 1 種、其它物質(zhì)7 種，果酒中占主要比例的揮發(fā)性成分是醇類和酯類，具有獨(dú)特的發(fā)酵醇香和酯香。苯乙醇占揮發(fā)性成分的38.7%，具有獨(dú)特清甜的花香，對(duì)黃精蘋(píng)果酒總體香氣具有不可忽視的作用。脂類具有芳香風(fēng)味，是黃精蘋(píng)果酒總體香氣的重要組成成分。

與原料酒黃精和蘋(píng)果相比，黃精蘋(píng)果酒的風(fēng)味物質(zhì)在種類和含量都有極大的增加，可見(jiàn)發(fā)酵有助于產(chǎn)生大量風(fēng)味物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

3 結(jié)論

通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化得到黃精蘋(píng)果酒最佳制作工藝：酵母添加量為0.10%、發(fā)酵溫度為26 ℃、酒黃精添加量為2.0%和含糖量為20%，經(jīng)方差分析得含糖量和酒黃精添加量對(duì)黃精蘋(píng)果酒制作影響顯著。酒黃精、蘋(píng)果和黃精蘋(píng)果酒檢出揮發(fā)性成分共47 種，其中酒黃精中揮發(fā)性物質(zhì)共17 種，蘋(píng)果中揮發(fā)性物質(zhì)共12 種，黃精蘋(píng)果酒中揮發(fā)性物質(zhì)共28 種。與原料酒黃精和蘋(píng)果相比，黃精蘋(píng)果酒的風(fēng)味物質(zhì)在種類和含量都有極大的增加，可見(jiàn)發(fā)酵有助于產(chǎn)生大量風(fēng)味物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。