棗醋香氣成分的分析

王潔茹，朱星宇，郭東起

(塔里木大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300)

棗醋香氣濃郁、色澤誘人，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分與多酚、環(huán)磷酸腺苷、生物堿等活性物質(zhì)[1]。棗醋作為一種時(shí)尚的保健品，具有預(yù)防感冒、開胃消食、消除疲勞、降低血脂含量、提高免疫力、延緩衰老、防治高血壓及動(dòng)脈硬化等功效[2]。紅棗果醋易揮發(fā)成分不僅是紅棗果醋風(fēng)味物質(zhì)的重要組成部分，同時(shí)也為評(píng)價(jià)紅棗果醋的品質(zhì)情況提供了重要的參考。通過查閱易揮發(fā)性成分分析的相關(guān)研究文獻(xiàn)，最近幾年，固相微萃取技術(shù)應(yīng)用比較廣泛[3,4]，該方法具有操作簡(jiǎn)單、解吸、萃取、濃縮一體化和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于那些干擾物分子質(zhì)量比較高的樣品，進(jìn)行提取揮發(fā)性成分的待測(cè)組分時(shí)，因?yàn)轫斂展滔辔⑤腿5](headspace solid-phase microextraction，HS-SPME)法操作簡(jiǎn)單、方便，并且不需要有機(jī)溶劑、成本消耗低，能快速且較真實(shí)地反映樣品的風(fēng)味組成，較適合應(yīng)用于果醋分析。

目前，在頂空固相微萃取方法的基礎(chǔ)上聯(lián)用其他方法一同進(jìn)行分析非常普遍，例如，張富縣等[6]利用熱脫附法和 GC-MS分析，測(cè)定了3種紅棗的揮發(fā)性成分并對(duì)其進(jìn)行了分析，由分析結(jié)果可知，在香氣成分方面，駿棗和灰棗均不如金絲小棗。崔璨[7]通過其提出的GC定量分析法實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅棗茶烘焙所需條件及其烘焙后特征香氣的制備分離，結(jié)果表明：香氣成分一般是多種物質(zhì)定量配比而成，組成比較復(fù)雜。李群等[8]學(xué)者在HS-SPME方法的基礎(chǔ)上聯(lián)合采用氣相色譜-質(zhì)譜方法(GC-MS)，分析了棗的酒香成分，棗酒中的香味物質(zhì)比較豐富，有33種。程亞運(yùn)[9]通過SPME和GC-MS技術(shù)聯(lián)用，萃取并分析鑒定紅曲棗酒中的香氣物質(zhì)，其中有效的化學(xué)組成達(dá)到49種。但是關(guān)于紅棗果醋易揮發(fā)成分的研究報(bào)道卻相對(duì)較少。劉禹彤[10]同樣聯(lián)用GC-MS、HS-SPME方法，對(duì)紅棗在發(fā)酵前的香氣和發(fā)酵后的香氣進(jìn)行了成分萃取與鑒定分析，結(jié)果表明：山棗果汁的香氣有32種，而山棗果醋的香氣有41種。曹淼等[11]采用HS-SPME、GC-MS法，對(duì)紅棗果醋易揮發(fā)成分進(jìn)行了分離和鑒定，結(jié)果表明：酯類和酸類等化學(xué)成分是紅棗醋香氣的主要組成部分，同時(shí)在香氣中還鑒定到了較少的醛酮類、醇類和烴類等成分。為了分析新疆紅棗醋中揮發(fā)性香氣組分，本試驗(yàn)主要采用氣相色譜-質(zhì)譜與頂空固相微萃取聯(lián)用的方法，對(duì)其進(jìn)行成分萃取與鑒定，以期為新疆紅棗醋的品質(zhì)調(diào)控和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

駿棗：新疆葉河源果業(yè)股份有限公司提供；安琪果酒專用酵母(SY)：購(gòu)于安琪酵母股份有限公司；釀造酶制劑：購(gòu)于上海佳民釀造食品有限公司；乳酸菌：購(gòu)于北京川秀科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

50/30 μm DVB/CAR PDMS萃取頭及SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；Agilent 7000D GC-MS Triple Quad 安捷倫科技(中國(guó))有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅棗果醋的制備

以紅棗為原料，通過熬煮、破碎、濃縮提糖、酶解、調(diào)酸、殺菌得到紅棗原汁，用響應(yīng)面法優(yōu)化果醋的發(fā)酵工藝[12]，首先進(jìn)行第一階段的發(fā)酵，將糖度調(diào)整為22%，在28 ℃條件下加入10%的酵母菌，5 d后酒精發(fā)酵完成；接下來進(jìn)行第二階段的發(fā)酵，加入5%的醋酸菌，溫度為34 ℃，發(fā)酵10 d；最后在殺菌后加入2%的食鹽，經(jīng)過濾、裝瓶、滅菌，即可得到紅棗果醋成品。

1.3.2 揮發(fā)性成分風(fēng)味物質(zhì)的提取前處理

在40 ℃平衡40 min(共45 min，5 min達(dá)到40 ℃，加熱板顯示60 ℃)。取1.0 g NaCl放入10 mL頂空瓶中，加入3 mL樣品和15 μL濃度為2 μL/mL的環(huán)己酮內(nèi)標(biāo)液。取50/30 μm DVB/CAR/PDMS，將萃取頭置入距離頂空瓶液面20 mm的頂空空間內(nèi)，設(shè)置儀器轉(zhuǎn)速為300 r/min，進(jìn)行20 min的萃取操作后進(jìn)行GC-MS分析，解吸時(shí)間為3 min。

1.3.3 GC-MS聯(lián)用分析條件

GC條件：VF-WAXms(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；載氣為He；流速為1.2 mL/min；不分流進(jìn)樣。

程序升溫：初始溫度60 ℃，以5 ℃/min升至110 ℃；再以3 ℃/min升至215 ℃，保持3 min，然后以5 ℃/min升到240 ℃，穩(wěn)定10 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子電離能量70 eV；電絲流量0.20 mA；質(zhì)量掃描范圍為50～550 amu；質(zhì)譜譜庫(kù)為NIST 17.L。

1.3.4 定性與定量分析

按照1.3.3節(jié)GC-MS聯(lián)用條件，通過質(zhì)譜解析以及與NIST 17.L譜庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)易揮發(fā)物質(zhì)中的各類成分組成進(jìn)行鑒定，之后利用峰面積歸一化法對(duì)各類成分的具體含量進(jìn)行確定。

2 結(jié)果與分析

應(yīng)用GC-MS技術(shù)分析紅棗果醋的易揮發(fā)成分，見圖1。與NIST 17.L譜庫(kù)進(jìn)行對(duì)比鑒定，分離出各個(gè)組分的相對(duì)含量，采用面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，具體分析結(jié)果見表1。

圖1 紅棗果醋中易揮發(fā)成分GC-MS的總離子色譜圖

表1 紅棗醋揮發(fā)性成分GC-MS分析結(jié)果

續(xù) 表

續(xù) 表

續(xù) 表

采用GC-MS法對(duì)棗醋香氣成分進(jìn)行分析，通過與NIST 17.L譜庫(kù)及相關(guān)文獻(xiàn)比對(duì)，檢測(cè)出酸類、酯類、醇類、醛類、酮類、酚類、醚類等化合物，分別達(dá)到17種、27種、14種、8種、6種、6種、2種，以及其他化合物17種，最后總計(jì)鑒定出各類化合物97種。其中，25種物質(zhì)的OAV 值≥1。因此說明紅棗果醋比單一原料的醋檢測(cè)出的特殊風(fēng)味物質(zhì)更加豐富，為研究棗醋的特征香味成分以及加工工藝優(yōu)化提供了一定的理論參考。

對(duì)于紅棗果醋而言，其酸類作為主要的物質(zhì)，對(duì)于果醋品質(zhì)影響極大。由表1可知，棗醋中乙酸的含量居首(7.04E-05 μg/L)，乙酸的含量是評(píng)價(jià)果醋品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)之一，帶有使人愉悅的香氣，乙酸的含量越高說明發(fā)酵效果越好[13]。此外，還有16種酸類物質(zhì)。含量第二的是正癸酸，為2.77E-05 μg/L，其他酸含量依次為丙氨酸(0.0145 μg/L)、苯甲酸(0.0182 μg/L)、肉桂酸(0.0087 μg/L)、山梨酸(0.0010 μg/L)、辛酸(0.0003 μg/L)、丁酸(0.0003 μg/L)，其中丙氨酸呈現(xiàn)鮮味和甜味[14]，而癸酸的脂肪味讓人感到厭惡。對(duì)果醋而言，適當(dāng)濃度的酸類物質(zhì)能夠使其清新淡雅，香味宜人，從而提高果醋的品質(zhì)，但是當(dāng)果醋中酸類含量偏高時(shí)不利于其品質(zhì)。

在揮發(fā)性成分中，酯類成分是不可或缺的。由于大多數(shù)酯類化合物都具有蜜香、花香等不同的香氣，因此酯類成分是評(píng)估紅棗果醋香氣的重要參考因素之一。由表1可知，紅棗果醋中酯類共計(jì)27種，其中相對(duì)含量最多的是乙酸苯乙酯(8.57E-05 μg/L)，乙酸苯乙酯具有香甜味[15]，是玫瑰、茉莉及風(fēng)信子香精的主要成分。接下來是乙酸苯甲酯(6.54E-05 μg/L)、烯丙基丙二酸二乙酯(2.07E-08 μg/L)、癸酸乙酯(5.77E-05 μg/L)、甲酸烯丙酯(5.14E-06 μg/L)、1,3-苯二酚單苯甲酸酯(3.60E-05 μg/L)等。這些酯類相互影響、共同作用，形成了獨(dú)具特色的紅棗果香，

在醇類物質(zhì)中含量最高的是蘇合香醇(6.61E-08 μg/L)，蘇合香醇香氣風(fēng)味獨(dú)特，有玫瑰花的清香。其次是1-辛烯-3-醇(5.82E-08 μg/L)，丙三醇(5.08E-08 μg/L)和2-丙基-1-戊醇(1.82E-05 μg/L)含量也較高。1-辛烯-3-醇主要有蘑菇、薰衣草等風(fēng)味[16]，丙三醇對(duì)于酒品質(zhì)量和口感的提升、苦澀味的緩解有很大的作用，同時(shí)對(duì)于分解果酒中的單寧也有一定的幫助。這些醇類物質(zhì)賦予棗醋濃郁的花香、果香和甜香，提升棗醋的口感。

另外，棗醋中還含有醛類、酮類、酚類、醚類和吡嗪類[17]等化合物。其中2,5-呋喃二甲醛(4.58E-05 μg/L)、大馬士酮(5.01E-05 μg/L)、鄰甲氧基苯酚(5.07E-08 μg/L)、吡嗪三甲基(3.63E-05 μg/L)含量較高。在物質(zhì)合成的過程中，2,5-呋喃二甲醛起到銜接作用，合成的物質(zhì)豐富，價(jià)值比較高，大馬士酮的玫瑰花香比較強(qiáng)烈[18]，鄰甲氧基苯酚和吡嗪三甲基有芳香性氣味。因此，這些物質(zhì)對(duì)棗醋風(fēng)味的呈現(xiàn)起到了很大的作用。

棗醋的特征香氣主要是這些揮發(fā)性物質(zhì)，所以進(jìn)一步研究調(diào)控這些揮發(fā)性成分，使其在果醋發(fā)酵過程中被最大限度地保留下來是一個(gè)重要的課題。

3 結(jié)論

頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是測(cè)定新疆紅棗果醋中香氣揮發(fā)性成分組成及其含量的一種有效方法，結(jié)果表明棗醋中香氣揮發(fā)性成分豐富，多達(dá)97種，其中，25種物質(zhì)的OAV值≥1，這些物質(zhì)對(duì)紅棗果醋的特殊氣味都有重要貢獻(xiàn)，這些呈香物質(zhì)為研究棗醋的特征香味成分以及加工工藝的優(yōu)化提供了一定的理論參考，促進(jìn)了棗醋的產(chǎn)業(yè)化。