不同奶啤風(fēng)味成分分析

劉思琪，王玉超，李 丹，李曉磊，段翠翠

（長(zhǎng)春大學(xué) 農(nóng)產(chǎn)品重點(diǎn)加工實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130022）

奶啤是二次發(fā)酵技術(shù)釀制的一種含適度二氧化碳、低酒精度、營(yíng)養(yǎng)豐富的新型健康乳制飲品[1]。奶啤口感酸甜，酒味柔和，清勻爽口，天然的酸乳香與濃郁的醇香渾然一體，形成了奶啤特有的香氣[2-3]。奶啤中乳酸菌增殖因子及乳酸菌物質(zhì)對(duì)維持腸道內(nèi)菌群平衡，調(diào)整腸道運(yùn)動(dòng)有一定作用[4]。

目前對(duì)奶啤的研究仍集中于工藝方面，郭水連等[5]以酶法輔助乳酸及酒精共同發(fā)酵，并對(duì)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，為一種新型奶啤的開發(fā)和研究提供借鑒和理論依據(jù)；王凌琴等[6]從乳酸菌飲料中分離篩選乳桿菌與啤酒酵母二次發(fā)酵制成新型奶啤并進(jìn)行工藝優(yōu)化及品質(zhì)評(píng)價(jià)，其產(chǎn)品酒香和乳香和諧，風(fēng)味飽滿，口感細(xì)膩、清爽，酸甜適中。也有學(xué)者對(duì)復(fù)合奶啤進(jìn)行研制，如紅棗雪梨復(fù)合奶啤等[7]，豐富奶啤產(chǎn)品風(fēng)味及種類。

現(xiàn)階段對(duì)其風(fēng)味的分析研究較少，不同的原料和產(chǎn)地、加工工藝等使得奶啤的口感、成分組成、風(fēng)味等也有所差異，氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)是氣味分析的高效方法，在食品中應(yīng)用廣泛。張劍林等[13]利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)得牛奶奶啤及兩種驢乳奶啤中分別含有46種、52種及44種香氣成分。本研究以4種奶啤為原料，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法對(duì)奶啤的成分進(jìn)行了分析檢測(cè)，以期為奶啤的釀造及品質(zhì)分析提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

天潤(rùn)奶?。盒陆鞚?rùn)生物科技有限公司；金河奶啤、海倫司奶啤：青島天惠乳業(yè)有限公司；西域春奶?。号_(tái)山市得力道食品有限公司；氯化鈉（化學(xué)純）：美國(guó)Aladdin公司；甲基磺酸（色譜純）：日本Cnw公司；硫酸鈉（色譜純）、草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、丙酸標(biāo)準(zhǔn)品（色譜純）：美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

P 2010 Ultra氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本Shimadzu公司；Centrifuge 5430離心機(jī)：德國(guó)Eppendorf公司；P680A LPJ-4高效液相色譜儀：德國(guó)Dionex公司。

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定[8]

（1）樣品前處理

采用頂空吸附，吸取2 mL奶啤樣品，放入15 mL頂空進(jìn)樣瓶，加入1 g氯化鈉，密封，在磁力加熱攪拌器上60 ℃平衡15 min，推出老化過的萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS），頂空吸附40 min，取出萃取頭進(jìn)樣解吸5 min后拔出。

（2）檢測(cè)條件

色譜條件：色譜柱：DB-WAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：進(jìn)樣口溫度230 ℃，初始溫度50 ℃保持3 min，以1 ℃/min升至70 ℃，以4 ℃升至140 ℃，以7 ℃升至180 ℃，以4 ℃升至230 ℃保留8 min；進(jìn)樣模式：分流進(jìn)樣；分流比：10∶1；載氣：高純氦氣（He）；流速：1.76 mL/min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源；離子源溫度230 ℃；采集方式Scan；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍為35～500 m/z。

（3）香氣成分分析

定性分析：采用保留指數(shù)和譜庫(kù)檢索比對(duì)進(jìn)行定性，譜庫(kù)比對(duì)時(shí)要求與系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）-11）匹配度＞90%。

定量分析：采用氣相色譜峰面積歸一化法定量計(jì)算出各香氣成分相對(duì)含量。

1.3.2 有機(jī)酸的測(cè)定

樣品前處理：準(zhǔn)確吸取2 mL樣品，用流動(dòng)相定容到10 mL，吸取適量溶液，10 000 r/min 高速離心10 min，吸取上清液過0.22 μm微孔濾膜，用于有機(jī)酸分析[9]。

標(biāo)準(zhǔn)品配制：分別準(zhǔn)確稱取一定量的草酸、乳酸、富馬酸、蘋果酸、檸檬酸、丙酸標(biāo)準(zhǔn)品，用流動(dòng)相配制成1 mg/mL、5 mg/mL、1 mg/mL、20 mg/mL、20 mg/mL、99 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再依次稀釋成0.083 mg/mL、0.520 mg/mL、0.083 mg/mL、1.670 mg/mL、1.670 mg/mL、8.250 mg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用于進(jìn)樣分析。

測(cè)定條件：Thermo Acclaim Origanic Acid色譜柱（4 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相：配制100 mmol/L Na2SO4溶液，并用甲基磺酸調(diào)pH至2.65；流速：0.5 mL/min；進(jìn)樣量：5 μL；洗脫方式：等度洗脫；檢測(cè)器：UV檢測(cè)器；檢測(cè)波長(zhǎng)：210 nm；柱溫：30 ℃。

有機(jī)酸結(jié)果計(jì)算：采用單點(diǎn)校正法進(jìn)行定量分析，計(jì)算公式如下：

式中：X為有機(jī)酸樣品的質(zhì)量濃度，g/L；A為測(cè)得有機(jī)酸樣品的峰面積；A0為測(cè)得有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積；c為有機(jī)酸標(biāo)品的質(zhì)量濃度，g/L。

1.3.3 香氣測(cè)定

香氣輪分析：將檢測(cè)到的風(fēng)味化合物進(jìn)行香氣活性值（aroma activity value，OAV）計(jì)算并作雷達(dá)圖。

OAV指香氣化合物質(zhì)量濃度/閾值。本實(shí)驗(yàn)中風(fēng)味化合物的嗅覺閾值及氣味描述引自參考文獻(xiàn)[10-12]。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel 2013對(duì)樣本所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算，利用Origin 2018軟件對(duì)香氣化合物進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 奶啤中揮發(fā)性物質(zhì)分析

香氣成分是衡量奶啤風(fēng)味品質(zhì)的主要指標(biāo)[13]，四種奶啤中各香氣物質(zhì)及含量見表1。

表1 四種奶啤揮發(fā)性物質(zhì)組成及含量Table 1 Composition and content of volatile ingredients of four kinds of milk beer

續(xù)表

結(jié)果表明，奶啤中共鑒定出58種風(fēng)味物質(zhì)，主要是醇、酯、酸和醛類等物質(zhì)。高級(jí)醇是酵母酒精發(fā)酵過程中氨基酸或糖代謝的產(chǎn)物[14-16]，多數(shù)醇類閾值較高，但能夠呈現(xiàn)酒香或植物清香味，同時(shí)與有機(jī)酸類發(fā)生酯化反應(yīng)，產(chǎn)生酯類物質(zhì)的同時(shí)形成極少量的醛、酮等重要的風(fēng)味物質(zhì)，間接對(duì)風(fēng)味產(chǎn)生影響[17-18]。奶啤中均含有的醇類物質(zhì)為苯乙醇和苯甲醇，具有玫瑰、花香、蜂蜜香。天潤(rùn)奶啤中醇類含量最高，為34.92%，其中異戊醇帶有蘋果白蘭地香氣和辛辣味[19]，含量為10.21%，但超過一定指標(biāo)會(huì)有不愉快氣味。其余3種奶啤中醇類含量分別為19.44%、21.94%和20.31%。

4種奶啤中，天潤(rùn)奶啤中含有丁酸、己酸、辛酸和正癸酸，其閾值較低，在低質(zhì)量濃度下均具有較為濃郁的奶香味，尤其是丁酸和己酸，其閾值均小于0.3 mg/L[20]。丁酸具有脂肪腐臭、奶酪、甜味，辛酸具腐臭、澀味、奶油味[21]。山梨酸是作為防腐劑加入，且金河、西域春、海倫司奶啤中含量較高，天潤(rùn)奶啤中較低，無(wú)明顯風(fēng)味。奶啤釀造工藝會(huì)影響酸類物質(zhì)的產(chǎn)生，而導(dǎo)致風(fēng)味有所差異。

酯類風(fēng)味物質(zhì)主要由醇類和有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成[22]，大部分酯類物質(zhì)風(fēng)味閾值較低，但對(duì)風(fēng)味作用很大，多具有水果香味和花香，使整體風(fēng)味清甜[23-25]。4種奶啤中，酯類總含量分別為11.32%、25.39%、23.61%和30.62%。其中天潤(rùn)奶啤中酯類種類與其他3種明顯不同，除乙酸乙酯等共有的6種酯類以外，還含有丁酸異戊酯、癸酸乙酯、己酸烯丙酯、庚酸烯丙酯、丙二酸二乙酯和菠蘿酯，含量分別為0.91%、0.82%、1.43%、0.19%、0.56%、1.46%。

醛類和酮類都是羰基類化合物，醛類風(fēng)味閾值較低，由于醛基的不飽和性，屬于不穩(wěn)定的中間體化合物[26]，其氧化快，在長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)酵過程中，易生成酸類物質(zhì)，或被還原成相應(yīng)的醇[27]，有助于奶啤香氣的形成。天潤(rùn)奶啤中含量較高的醛類物質(zhì)為苯甲醛，具有杏仁味甜香[28]，含量為1.64%，金河奶啤有3種醛類物質(zhì)，含量為3.20%，西域春奶啤中醛類物質(zhì)只有1種，含量約為0.14%，海倫司奶啤中醛類物質(zhì)含量2.74%。酮類物質(zhì)只在西域春和海倫司中有檢出，為香葉基丙酮和甲基壬基甲酮，含量分別為0.17%和0.15%，賦予奶啤奶油香氣，使其整體風(fēng)味更豐滿[18]。

2.2 奶啤揮發(fā)性物質(zhì)主成分分析

將奶啤中共有的苯甲醇、苯乙醇等11種揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表2。

表2 奶啤中11種揮發(fā)性成分解釋的總方差Table 2 Total variance of 11 volatile components in milk beer

通常，主成分方差貢獻(xiàn)率累積超過85%時(shí)，可以用主成分代表原始數(shù)據(jù)[29]，由表2可知，第一主成分和第二主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到99.29%。以PC1為橫坐標(biāo)，PC2為縱坐標(biāo)繪制載荷圖，見圖1。由圖1可知，四種奶啤中11種揮發(fā)性物質(zhì)在PC1正半軸分布較為散亂，在PC2負(fù)半軸分布較為集中，說明四組奶啤揮發(fā)性香氣品質(zhì)存在差異[16]。乙酸乙酯、苯甲醇、丁位癸內(nèi)酯、二甲基鄰苯二甲酸酯、丁位十二內(nèi)酯、乙基麥芽酚等6種揮發(fā)性物質(zhì)分布比較集中，對(duì)奶啤的風(fēng)味有一定的影響。PC1主要與乙醇、苯乙醇、乙酸苯乙酯呈正相關(guān)，苯乙醇對(duì)PC1貢獻(xiàn)較大。PC2主要與乙醇、正癸酸呈正相關(guān)，其中乙醇對(duì)PC2貢獻(xiàn)最大。因此確定主要揮發(fā)性物質(zhì)為乙醇、苯乙醇、乙酸苯乙酯和正癸酸。

圖1 奶啤中11種揮發(fā)性成分的載荷圖Fig.1 Load diagram of 11 volatile components in milk beer

2.3 有機(jī)酸含量測(cè)定結(jié)果與分析

奶啤中各種有機(jī)酸的含量、閾值及風(fēng)味特征描述見表3。

表3 奶啤中有機(jī)酸含量測(cè)定結(jié)果Table 3 Determination results of organic acids content in milk beer

由表3可知，奶啤中有機(jī)酸主要為乳酸和檸檬酸。天潤(rùn)奶啤中乳酸含量最高，為1.850 g/L，乳酸閾值低，是影響奶啤風(fēng)味的主要有機(jī)酸，其他樣品中檸檬酸含量較高，分別為1.849 g/L、1.555 g/L、2.073 g/L。草酸帶澀味，檸檬酸清爽，乳酸酸味柔和，蘋果酸酸味圓潤(rùn)，呈味緩慢持久，多種有機(jī)酸共同作用使奶啤具有豐富飽滿的風(fēng)味特征[12]。

2.4 香氣輪分析

為評(píng)價(jià)有機(jī)酸對(duì)風(fēng)味的影響，OAV＞1的物質(zhì)對(duì)該樣品呈現(xiàn)出的整體香氣有貢獻(xiàn)[31]。因此對(duì)所有OAV＞1的香氣化合物均予以列出并作香氣輪廓圖分析[32]，結(jié)果見表4和圖2。

表4 奶啤中有機(jī)酸的OAVTable 4 OAV of organic acids in milk beer

圖2 奶啤中香氣成分的香氣輪廓圖Fig.2 Aroma profile of aroma components in milk beer

如圖2所示，4種奶啤呈味特征極為相似，但天潤(rùn)奶啤以突出的酸味柔和感為主要特征，氣味強(qiáng)度接近于100，金河奶啤以清爽并帶有新鮮感的酸味為主要特征，氣味強(qiáng)度高于40。這可能與原料、菌種、釀造時(shí)間、加工工藝等不同有關(guān)。

3 結(jié)論

通過GC-MS分析，4種奶啤共鑒定出58種揮發(fā)性物質(zhì)，主要為醇類、酯類、酸類等物質(zhì)，天潤(rùn)奶啤中醇類含量最高，酯類和酸類含量最低，金河、西域春、海倫司奶啤中酯類和酸類含量最高。奶啤中有機(jī)酸主要為乳酸和檸檬酸，經(jīng)香氣輪分析，4種奶啤呈味特征極為相似，但天潤(rùn)與海倫司奶啤酸味柔和感較強(qiáng)，金河與西域春奶啤表現(xiàn)為清爽并帶有新鮮感的酸味。本研究為奶啤制備和風(fēng)味物質(zhì)的分析提供一定依據(jù)。