超高溫瞬時殺菌對蘇派黃酒風(fēng)味物質(zhì)的影響

姬中偉，衡洋洋，周志磊，王俊，毛健,5*

1(江南大學(xué),糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫，214122)2(江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫，214122)3(江南大學(xué) (紹興)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，浙江 紹興，312000)4(江蘇張家港釀酒有限公司，江蘇 蘇州，215637)5(國家黃酒工程技術(shù)研究中心， 浙江 紹興，312000)

黃酒是我國特有的傳統(tǒng)發(fā)酵酒，深受消費(fèi)者喜愛。黃酒風(fēng)味主要來源于原料中固有的揮發(fā)性香氣物質(zhì)、發(fā)酵過程中產(chǎn)生的微生物代謝產(chǎn)物、熱殺菌及陳釀過程中形成的風(fēng)味物質(zhì)等[1]。不同地區(qū)黃酒在釀造原料、工藝等方面存在差異較大，因此，各種黃酒的香氣成分、口感均各不相同。地方代表性的黃酒有浙江紹興黃酒、蘇派黃酒(江蘇黃酒)、海派黃酒(上海黃酒)、閩派黃酒(福建黃酒)、廣東黃酒(客家娘酒)等[2]。

風(fēng)味是影響食品消費(fèi)者接受性最關(guān)鍵的指標(biāo)之一，一些物理處理技術(shù)可以顯著改變食品風(fēng)味，例如高壓均質(zhì)、超高溫瞬時殺菌(ultra-high temperature instantaneous sterilization,UHT)等，在釀造食品尤其是飲料酒領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。但是，目前這些工藝對黃酒的處理效果鮮有研究報道。

UHT是通過直接蒸汽處理或利用熱交換器間接處理，使流體在高溫條件下(120 ℃以上)熱處理2～20 s，然后迅速冷卻的殺菌方法。瞬時殺菌技術(shù)主要應(yīng)用于牛奶、果酒、豆?jié){等產(chǎn)品中，主要是把流體加熱到一定溫度后進(jìn)行迅速冷卻，確保產(chǎn)品的營養(yǎng)價值能夠最大限度的保留[3-6]。近年來，隨著對此類研究的不斷深入，UHT技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。本文以2種典型蘇派黃酒(甜黃酒、半干黃酒)為研究對象，對其進(jìn)行UHT處理，探究UHT處理對黃酒中揮發(fā)性風(fēng)味化合物(香氣成分)和非揮發(fā)性風(fēng)味化合物(有機(jī)酸、游離氨基酸)含量的影響，為將來在實(shí)際生產(chǎn)過程中開發(fā)不同風(fēng)味特征的黃酒提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃酒(甜黃酒、半干黃酒兩種)，江蘇省張家港釀酒有限公司生產(chǎn)；2-辛醇、甲醇、乙腈、有機(jī)酸標(biāo)品，安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；硫酸鋅、亞鐵氰化鉀、三氯乙酸等，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AG1100型號高效液相色譜儀，美國安捷倫公司；Waters e2695型HPLC高效液相色譜儀，美國Waters科技有限公司；手動固相微萃取進(jìn)樣器，德國Gerstel公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS三項萃取頭、Thermo Trace1300-ISQ氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Thermo Fisher公司；5804R冷凍離心機(jī)，德國艾本德公司；FE28型pH計，瑞士Mettler Toledo公司；DSHZ-300A型水浴恒溫振蕩器，太倉市強(qiáng)樂實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；PT-20C-R型管板式組合式超高溫殺菌機(jī)，日本Powerpoint International公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 UHT實(shí)驗(yàn)

考察UHT處理對黃酒風(fēng)味物質(zhì)的影響，參照文獻(xiàn)[7-8]，并稍作修改，將2種黃酒分別在120、125、130、135 ℃條件下處理5 s，樣品處理完后備用，測定風(fēng)味化合物含量，每組測3次平行。

1.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

(1)采用Thermo Trace1300-ISQ氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定，具體方法參照文獻(xiàn)[9]。

(2)樣品預(yù)處理：取2 mL黃酒樣品于頂空瓶中，加入4 mL超純水，加入2 g氯化鈉后充分搖勻，加入10 μL 2-辛醇溶液(內(nèi)標(biāo))，放入轉(zhuǎn)子并蓋上蓋子，將萃取頭置于50 ℃恒溫水浴中吸附50 min，270 ℃解吸5 min，用于GC-MS測定。

(3)物質(zhì)定性和定量分析：采用NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定性分析，采用標(biāo)樣物質(zhì)制備的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。

1.3.3 非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

(1)黃酒有機(jī)酸含量：采用高相液相色譜法[10]。

(2)黃酒游離氨基酸含量：采用美國安捷倫高效液相色譜儀進(jìn)行分析。色譜柱250 mm×4.6 mm，5 μm，ODS HYPERSIL；柱溫40 ℃；流速1.0 mL/min[11]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft Office Excel 2010軟件匯總數(shù)據(jù)，SPSS statistics 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)顯著性分析，Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 UHT對黃酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

UHT處理后甜黃酒、半干黃酒2種黃酒檢測到的揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類與原酒相同，均為40種。其中揮發(fā)性風(fēng)味化合物組成成分具體為：酯類物質(zhì)14種、醇類物質(zhì)8種、醛類物質(zhì)7種、苯酚類物質(zhì)5種、酸類物質(zhì)4種、其他類2種。

2.1.1 UHT對甜黃酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

UHT處理后甜黃酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的變化情況如圖1所示，經(jīng)UHT處理后，隨著溫度從120、125、130、135 ℃逐漸增加，甜黃酒總酚含量平穩(wěn)下降，總?cè)⒖偹?、總酯、總醇呈現(xiàn)幅度性變化。120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s處理條件下?lián)]發(fā)性風(fēng)味化合物總量與對照組相比顯著性降低(P<0.05)，并且呈逐漸降低的趨勢，說明同樣在5 s處理條件下，溫度越高對甜黃酒中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的破壞性越大。這可能是由于高溫所導(dǎo)致的黃酒中部分熱敏性香氣成分的分解和小分子香味物質(zhì)的逸散[12]，并且溫度越高熱敏性成分的分解和揮發(fā)程度越大，且UHT處理下甜黃酒中乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丁醇、辛酸、丁酸、異戊酸、己酸、苯甲醛等都呈下降的趨勢，這與張麗華等[13]關(guān)于UHT對低醇棗酒品質(zhì)的影響的研究有相似的結(jié)論。

圖1 UHT對甜黃酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Fig.1 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on the content of volatile flavor substances in sweet Huangjiu 注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 UHT對半干黃酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

由圖2可知經(jīng)UHT處理后，隨著溫度從120、125、130、135 ℃逐漸增加，半干黃酒總酸含量平穩(wěn)增加，總?cè)⒖偡?、總酯、總醇呈現(xiàn)幅度性變化。120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s處理條件下?lián)]發(fā)性風(fēng)味化合物總量與對照組相比顯著性降低(P<0.05)，并且呈逐漸降低的趨勢。這可能是由于高溫所導(dǎo)致的黃酒中部分熱敏性香氣成分的分解和小分子香味物質(zhì)的逸散，并且溫度越高熱敏性成分的分解和揮發(fā)程度越大。乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丁醇、己酸、苯甲醛、糠醛等都呈下降的趨勢，推測可能是UHT處理下破壞了酒精水溶液中的各種締合作用，導(dǎo)致酯、醇、酸、酚的締合作用解體，從而引起含量下降[14]。

圖2 UHT對半干黃酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的影響Fig.2 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on volatile flavor substance content in semi-dry Huangjiu

2.2 UHT對有機(jī)酸含量的影響

俗話說無酸不成酒，可見有機(jī)酸在黃酒中起著非常重要的作用，有機(jī)酸是黃酒中重要風(fēng)味物質(zhì)的前體[15]，是黃酒風(fēng)味組成中的重要物質(zhì)，并且同時它還能有效增強(qiáng)黃酒的濃厚感、降低甜度、以及起到協(xié)助和緩沖其他香味成分的作用[16]。

2.2.1 UHT對甜黃酒有機(jī)酸含量的影響

高溫處理后甜黃酒共檢測出8種有機(jī)酸，按含量高低分別是乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、酮戊二酸、草酸、蘋果酸、丙酮酸。

UHT處理后甜黃酒有機(jī)酸含量的變化如圖3所示，120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s與對照組相比有機(jī)酸總量分別增加了50.3%、42.8%、39.7%、101.5%，其中135 ℃ 5 s處理后有機(jī)酸總量呈顯著性增加(P<0.05)，這可能是由于UHT處理后，酒體溫度增加，從而促進(jìn)了酯類物質(zhì)的水解或者酯交換，或者是醇類、醛類物質(zhì)的氧化而導(dǎo)致部分有機(jī)酸含量增高[17]，如乳酸、檸檬酸等，這與UHT處理導(dǎo)致酯類含量的降低相對應(yīng)。

圖3 UHT對甜黃酒有機(jī)酸含量的影響Fig.3 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on organic acid content in sweet Huangjiu

2.2.2 UHT對半干黃酒有機(jī)酸含量的影響

高溫處理后半干黃酒中共檢測出8種有機(jī)酸，按含量高低分別是乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、草酸、蘋果酸、酒石酸、丙酮酸。

UHT后半干黃酒有機(jī)酸含量的變化如圖4所示，120 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s與對照組相比有機(jī)酸總量分別增加了39.9%、4.3%、8.5%，其中120 ℃ 5 s處理后有機(jī)酸總量呈顯著性增長，(P<0.05)，這可能是由于高溫條件下促進(jìn)了醇類、醛類物質(zhì)的氧化，或加劇了酯類物質(zhì)的水解或酯交換，而導(dǎo)致部分有機(jī)酸含量增高，如乙酸、乳酸、檸檬酸；這與乳酸乙酯含量的降低相對應(yīng)，或高溫促進(jìn)了部分有機(jī)酸與醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯類物質(zhì)，從而導(dǎo)致部分有機(jī)酸含量降低[18-19]，如酒石酸、草酸。

圖4 UHT對半干黃酒有機(jī)酸含量的影響Fig.4 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on organic acid content of semi-dry Huangjiu

2.3 UHT對游離氨基酸含量的影響

呈味氨基酸具有甜、酸、苦、鮮4 種不同的味感，游離氨基酸的含量及種類對酒類口感有很大的影響[20]，UHT處理后共檢測出6種甜味氨基酸(甘氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、丙氨酸、絲氨酸),7種苦味氨基酸(組氨酸、纈氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、精氨酸),2種酸味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)。

2.3.1 UHT對甜黃酒游離氨基酸含量的影響

對甜黃酒中17種游離氨基酸(甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、胱氨酸、纈氨酸、組氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸)進(jìn)行分析[21]，由表1可知，與對照組相比甜味氨基酸中甘氨酸、絲氨酸差異顯著(P<0.05)，苦味氨基酸中組氨酸、精氨酸差異顯著(P<0.05)，酸味氨基酸均無顯著性差異(P>0.05)，UHT處理后氨基酸總量在2 202.24～2 245.75 mg/L，沒有明顯差異(P>0.05)，說明UHT不會顯著影響甜黃酒中氨基酸含量[22]。

表1 UHT對甜黃酒游離氨基酸含量的影響 單位：mg/L

2.3.2 UHT對半干黃酒游離氨基酸含量的影響

對半干黃酒中17種必需氨基酸(胱氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸)進(jìn)行分析，由表2可知，UHT處理后氨基酸總量顯著性下降(P<0.05)，其中125 ℃ 5 s處理條件下，氨基酸含量下降最明顯，總量由2 342.41 mg/L降低為1 931.11 mg/L，降低了17.6%，其中酸味氨基酸含量降低最為明顯，天冬氨酸含量下降了16.0%；谷氨酸含量下降了16.8%，甜味氨基酸和苦味氨基酸也有不同程度的降低。氨基酸含量的增減可能是在UHT的作用下，部分蛋白質(zhì)和多肽發(fā)生了解離反應(yīng)，促使了少部分氨基酸和酒中的醇類物質(zhì)發(fā)生了酯化反應(yīng)[23]，有一部分氨基酸轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，如纈氨酸轉(zhuǎn)化為異丁醇，亮氨酸轉(zhuǎn)化為異戊醇，2-異戊醇，3-異戊醇等[24]，也可能是由于一些非氨基酸類的短鏈肽分解產(chǎn)生部分氨基酸或者一些不穩(wěn)定氨基酸發(fā)生裂解轉(zhuǎn)化為另一種氨基酸。

表2 UHT對半干黃酒游離氨基酸含量的影響 單位：mg/L

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)采用UHT處理后，2種蘇派黃酒的揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量均顯著降低，且隨著處理溫度的增高，揮發(fā)性香氣成分含量降低幅度越大。與對照組相比，在135 ℃ 5 s處理條件下，甜黃酒揮發(fā)性風(fēng)味化合物總量降低了17.5%；半干黃酒揮發(fā)性風(fēng)味化合物總量降低了49.4%。

UHT處理后2種黃酒分別檢測出8種有機(jī)酸，甜黃酒的有機(jī)酸總量較對照組均有所增加，且135 ℃ 5 s處理后有機(jī)酸總量顯著性增加(P<0.05)，這可能是由于UHT處理后，酒體溫度增加，從而促進(jìn)了酯類物質(zhì)的水解或者酯交換，或者是醇類、醛類物質(zhì)的氧化而導(dǎo)致部分有機(jī)酸含量增高；半干黃酒經(jīng)120 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s處理后與對照組相比有機(jī)酸總量分別增加了39.9%、4.3%、8.5%，其中120 ℃ 5 s處理后有機(jī)酸總量顯著性增加(P<0.05)，這可能是由于UHT處理的高溫作用促進(jìn)了醇類、醛類物質(zhì)的氧化，或加劇了酯類物質(zhì)的水解或酯交換，而導(dǎo)致部分有機(jī)酸含量增高，如乙酸、乳酸、檸檬酸；或高溫促進(jìn)了部分有機(jī)酸與醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯類物質(zhì)，從而導(dǎo)致部分有機(jī)酸含量降低。

UHT處理后甜黃酒中17種游離氨基酸的含量變化不明顯，UHT處理后氨基酸總量在2 202.24～2 245.75 mg/L，沒有顯著性差異(P>0.05)，說明UHT處理不會對甜黃酒中氨基酸含量造成較大的影響；而半干黃酒的氨基酸總量顯著性下降(P<0.05)，其中125 ℃ 5 s處理條件下，氨基酸含量下降最明顯，其中酸味氨基酸含量降低最為明顯，甜味氨基酸和苦味氨基酸也有不同程度的降低。氨基酸含量的增減可能是在UHT的作用下，部分蛋白質(zhì)和多肽發(fā)生了解離反應(yīng)，促使了少部分氨基酸和酒中的醇類物質(zhì)發(fā)生了酯化反應(yīng)。