不同果酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)比分析

柯旭清

（貴州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 輕工化工系，貴州 貴陽 550025）

果酒是指以新鮮水果為原料，經(jīng)破碎或壓榨取汁，通過全部或部分發(fā)酵釀制而成的低度發(fā)酵酒，酒精含量一般在7%vol～18%vol[1-2]。果酒具有酒精度低[3]、營養(yǎng)豐富[4]、果香濃郁[5]、柔和協(xié)調(diào)等特點(diǎn)[6]，深受消費(fèi)者喜愛，也是近年來學(xué)者的研究熱點(diǎn)[7-8]。我國水果資源豐富，但大部分以鮮食為主，深加工方面仍存在較大缺口，隨著果酒行業(yè)的不斷發(fā)展，果酒釀造逐漸興起，一方面避免了鮮果成熟期的堆積，另一方面豐富了我國低度健康酒的產(chǎn)品種類，提高了原有水果的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[9]。相較于國外果酒如日本梅子酒、法國蘋果酒、以色列石榴酒等行業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，我國果酒整體行業(yè)的發(fā)展仍處在萌芽期[10]。目前，我國市場(chǎng)上主要果酒有青梅酒、楊梅酒、桑葚酒等，其與日本梅子酒、法國蘋果酒、以色列石榴酒在釀制工藝及品質(zhì)上存在一定差距。

香氣是影響果酒感官品質(zhì)的重要組成部分[11-14]，是影響消費(fèi)者是否購買的重要因素之一[15]。對(duì)生產(chǎn)商而言，果酒的風(fēng)味和品質(zhì)直接影響其經(jīng)濟(jì)效益，因此研究果酒香氣成分是很有必要的[16]。目前，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)提取方法有頂空-固相微萃取[17]（headspace-solidphase microextraction，HS-SPME）、頂空捕集法[18]，溶劑萃取法[19]、同時(shí)蒸餾萃取法[20]（simultaneous distillation extraction，SDE）等。在食品風(fēng)味研究中，廣泛采用頂空-固相微萃?。╤eadspace-solidphase microextraction，HS-SPME）技術(shù)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用法等[21-22]。近年來，關(guān)于果酒風(fēng)味物質(zhì)的研究報(bào)道較多[23-24]，NIU Y W等[25]通過固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，從櫻桃酒中檢出24種成分；結(jié)合氣相色譜-嗅聞技術(shù)，確定了7種主要揮發(fā)性成分。SUN S Y等[26]利用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，從藍(lán)莓酒中檢出21種揮發(fā)性成分，包括6種酯類、2種醇類、6種萜類和1種酚類物質(zhì)等。董賽君等[27]利用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（HS-SPME-GC-MS）技術(shù)分析最佳發(fā)酵工藝釀制枸杞果酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及相對(duì)含量。目前，國內(nèi)果酒研究大多都集中于果酒工藝的研發(fā)及風(fēng)味物質(zhì)分析，而缺乏對(duì)不同果酒間揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)比分析研究。

本試驗(yàn)采用頂空-固相微萃取（HS-SPME）結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（GC-MS/MS）對(duì)不同果酒（青梅酒、桃花酒、楊梅酒、桑葚酒）的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析，并對(duì)其揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行主主成分分析（principal components analysis，PCA），以期探討不同果酒香氣物質(zhì)之間的差異性和相關(guān)性，以期探索4種果酒的風(fēng)味特征，為不同種類果酒的品質(zhì)提升提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青梅酒（酒精度為12%vol，干型）、桃花酒（酒精度為8.8%vol，干型）、楊梅酒（酒精度為16.5%vol，干型）、桑葚酒（酒精度為10.5%vol，干型）：瀘州相思引酒業(yè)有限公司。

氯化鈉（分析純）：山東源海膜結(jié)構(gòu)工程有限公司；環(huán)己酮（色譜純）：沈陽依萊普克斯化工有限公司；乙腈（色譜純）、碳酸鈣、磷酸氫二鉀、硫酸鎂等（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；正己烷（色譜純）：滁州市潤(rùn)達(dá)溶劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

6890氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀：美國安捷倫公司；AOC-500多功能自動(dòng)進(jìn)樣器（配備50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex萃取頭）：日本島津公司；GT300振動(dòng)球磨儀：北京盛世致遠(yuǎn)科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取

精確吸取5 mL果酒樣品至20 mL頂空瓶中，加蓋密封，采用AOC-500多功能自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣。DVB/CAR/PDMS StableFlex萃取頭（50/30 μm）；老化溫度為240 ℃；萃取前老化時(shí)間為20 min；平衡時(shí)間為10 min；萃取時(shí)間為20 min；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；解吸時(shí)間為2 min；老化時(shí)間為5 min。

1.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

氣相色譜條件：色譜柱為InerCap5MS/SiL（30m×0.32mm（0.50μm）；升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，保留5min，以10℃/min升溫至250℃，保留15min；載氣為氦氣（He）（純度≥99.999%）；載氣壓力為44.5 kPa；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣；分流比為5∶1；載氣控制方式為恒線速度；線速度為47.6 cm/s；溶劑延遲時(shí)間為3 min；柱流量為1.05 mL/min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI）源；離子源溫度為200 ℃；碰撞誘導(dǎo)解離氣為高純氬氣（Ar）（純度≥99.999%）；色譜質(zhì)譜接口溫度為250 ℃；電離能量為70 eV；檢測(cè)器電壓（相對(duì)于調(diào)諧電壓）為0.5 kV；采集方式為SCAN/多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（multiple reaction monitoring，MRM）；掃描質(zhì)量范圍為25～500 amu。

1.3.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的定性定量分析

對(duì)分析所測(cè)總離子流色譜圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索對(duì)比Wiley275和美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）2017s標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，通過檢索相似度匹配值（相似度值≥90.0%）確定其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的化學(xué)成分，用峰面積歸一化法計(jì)算各化學(xué)成分的相對(duì)含量。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel2016、SPSS20.0及Origin2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、主成分分析[28]和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同果酒揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

采用HS-SPME-GC-MS/MS技術(shù)對(duì)不同果酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。

表1 4種果酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)GC-MS/MS分析結(jié)果Table 1 Results of volatile flavor components in 4 kinds of fruit wines analysis by GC-MS/MS

續(xù)表

續(xù)表

由表1可知，4種果酒中共檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)79種，其中醇類17種、醛類16種、酮類8種、酯類18種、脂肪酸類5種、萜烯類11種及其他類4種。影響不同果酒香氣品質(zhì)的主要風(fēng)味物質(zhì)為酯類、醇類、醛類、萜烯類與酮類，醇類物質(zhì)相對(duì)含量最高，青梅酒、桃花酒、楊梅酒、桑葚酒的醇類相對(duì)含量分別為30.17%、25.15%、28.08%、28.41%。青梅酒、桃花酒中均共檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)55種；楊梅酒、桑葚酒中均共檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)53種。由表1亦可知，青梅酒各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對(duì)含量分別為：醇類12種、30.17%；醛類11種、20.69%、酮類6種、10.09%；酯類12種、24.01%；脂肪酸類3種、0.81%；萜烯類9種、13.92%；其他類2種、0.31%；桃花酒各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對(duì)含量分別為：醇類10種、25.15%；醛類10種、22.04%；酮類6種、17.49%；酯類11種、15.39%；脂肪酸類4種、1.60%；萜烯類10種、16.01%；其他類4種、2.32%；楊梅酒各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對(duì)含量分別為：醇類10種、28.08%；醛類11種、21.97%；酮類8種、16.84%；酯類11種、17.37%；脂肪酸類3種、1.35%；萜烯類7種、11.96%；其他類3種、2.43%；桑葚酒各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對(duì)含量分別為：醇類11種、26.41%；醛類11種、28.41%；酮類7種、14.36%；酯類11種、16.22%；脂肪酸類4種、1.03%、萜烯類7種、11.21%；其他類2種、2.36%。4種不同果酒中醇類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共有成分為苯乙醇及D-松醇；醛類共有成分為鈴蘭醛；酮類共有成分有4種，分別為甲基庚烯酮、N-乙基-4-哌啶酮、呋喃并色酮、D-香芹酮；酯類共有成分為異戊酸松油酯、丁酸橙花酯；萜烯類共有成分有3種，分別為萘并乙烯、正癸烯、正戊基乙烯；其他類共有成分為二羥基呋喃。其他揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)在4種不同果酒中均存在一定差異。

2.2 不同果酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主成分分析

以不同果酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析[31]，結(jié)果見表2。由表2可知，取特征值＞1的成分為主成分，可得到3個(gè)主成分PC1、PC2、PC3；青梅酒的3個(gè)主成分PC1、PC2、PC3的方差貢獻(xiàn)率分別為46.87%、33.88%、16.58%；桃花酒的3個(gè)主成分PC1、PC2、PC3的方差貢獻(xiàn)率分別為56.48%、26.45%、14.89%；楊梅酒的3個(gè)主成分PC1、PC2、PC3的方差貢獻(xiàn)率分別為45.25%、26.25%、25.77%；桑葚酒的3個(gè)主成分PC1、PC2、PC3的方差貢獻(xiàn)率分別為36.77%、35.46%、26.54%；各果酒前3個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率均＞95.0%，說明前3個(gè)主成分能較客觀的反映樣品揮發(fā)性物質(zhì)絕大部分信息。

表2 不同果酒揮發(fā)性風(fēng)味成分的主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalues and variance contribution rates of principal components of volatile flavor substances in different fruit wines

2.2.1 不同果酒主成分特征向量分析

選用前3個(gè)主成分已經(jīng)足夠描述果酒種風(fēng)味物質(zhì)的總體水平，以7種風(fēng)味物質(zhì)為初始自變量，經(jīng)主成分分析，最終得出3個(gè)主成分因子的方程表達(dá)式。

不同果酒的特征向量矩陣見表3。由表3可知，青梅酒第1主成分F1=0.454X1-0.345X2+0.451X3+0.547X4-0.121X5-0.325X6+0.214X7，第2主成分F2=0.245X1+0.141X2-0.354X3+0.457X4-0.314X5+0.241X6-0.345X7，第3主成分F3=-0.235X1-0.451X2+0.345X3+0.451X4+0.122X5+0.341X6+0.211X7。青梅酒第1主成分與醇類、酮類、酯類及其他類物質(zhì)呈正相關(guān)，與醛類、脂肪酸類及萜烯類物質(zhì)呈負(fù)相關(guān)；酮類和酯類、醛類與酯類分別是第2主成分、第3主成分特征貢獻(xiàn)因子。因此，醇類、酮類、酯類、醛類及萜烯類是影響青梅酒香氣品質(zhì)的主要成分。

表3 不同果酒揮發(fā)性風(fēng)味成分的特征向量載荷矩陣Table 3 Eigenvector matrix of volatile flavor components in different fruit wines

桃花酒第1主成分F1=0.358X1-0.415X2+0.236X3+0.347X4+0.214X5-0.354X6+0.109X7，第2主成分F2=0.254X1-0.451X2+0.235X3+0.512X4+0.241X5-0.314X6-0.235X7，第3主成分F3=-0.321X1+0.231X2-0.241X3+0.411X4+0.109X5+0.345X6+0.241X7。桃花酒第1主成分與醇類、酮類、酯類、脂肪酸類及其他類物質(zhì)呈正相關(guān)，與萜烯類及醛類物質(zhì)呈負(fù)相關(guān)；酯類和醛類、酯類和萜烯類物質(zhì)分別是第2主成分、第3主成分特征貢獻(xiàn)因子。因此，醇類、酯類、醛類及萜烯類物質(zhì)是影響桃花酒香氣品質(zhì)的主要成分。

楊梅酒第1主成分F1=0.415X1-0.214X2+0.239X3+0.415X4-0.214X5+0.451X6+0.141X7，第2主成分F2=0.324X1+0.234X2-0.451X3+0.365X4-0.154X5+0.148X6+0.214X7，第3主成分F3=0.387X1-0.384X2+0.481X3+0.456X4+0.142X5-0.451X6+0.321X7。楊梅酒第1主成分與醇類、酮類、酯類、萜烯類及其他類物質(zhì)呈正相關(guān)，與醛類及脂肪酸類呈負(fù)相關(guān)；醇類和酯類均是第2主成分、第3主成分特征貢獻(xiàn)因子。因此，醇類、酯類、萜烯類、醛類及脂肪酸類是楊梅酒香氣品質(zhì)的主要成分。

桑葚酒第1主成分F1=0.451X1+0.234X2-0.451X3+0.451X4-0.365X5+0.341X6+0.265X7，第2主成分F2=0.421X1-0.365X2+0.254X3+0.395X4-0.201X5+0.451X6+0.211X7，第3主成分F3=0.345X1+0.301X2+0.416X3+0.465X4-0.414X5+0.102X6+0.133X7。桑葚酒第1主成分與醇類、醛類、酯類、萜烯類及其他類物質(zhì)呈正相關(guān)，與酮類及脂肪酸類呈負(fù)相關(guān)；萜烯類及醇類、酯類及酮類分別是第2主成分、第3主成分特征貢獻(xiàn)因子。因此，醇類、酯類、酮類、脂肪酸類及萜烯類是桑葚酒香氣品質(zhì)的主要成分。

2.2.2 不同果酒標(biāo)準(zhǔn)化主成分得分

以第1主成分、第2主成分、第3主成分的方差貢獻(xiàn)率大小為分配系數(shù)，計(jì)算不同果酒主成分的綜合得分模型。青梅酒綜合得分F=46.87F1+33.88F2+16.58F3，桃花酒綜合得分F=56.48F1+26.45F2+14.89F3，楊梅酒綜合得分F=45.25F1+26.25F2+25.77F3，桑葚酒綜合得分F=36.77F1+35.46F2+26.54F3。標(biāo)準(zhǔn)化后主成分綜合得分及排名見表4。由表4可知，4種果酒綜合得分按高低順序依次為青梅酒＞桑葚酒＞楊梅酒＞桃花酒。

表4 不同果酒主成分得分及排名Table 4 Score and ranking of main components of different fruit wines

3 結(jié)論

采用SPME-GC-MS/MS對(duì)4種果酒揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，4種果酒中共檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)79種，其中醇類17種、醛類16種、酮類8種、酯類18種、脂肪酸類5種、萜烯類11種及其他類4種，影響不同果酒香氣品質(zhì)的主要風(fēng)味物質(zhì)為酯類、醇類、醛類、萜烯類與酮類，醇類物質(zhì)相對(duì)含量最高，青梅酒、桃花酒、楊梅酒、桑葚酒的醇類相對(duì)含量分別為30.17%、25.15%、28.08%、28.41%。青梅酒、桃花酒均共檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)55種；楊梅酒、桑葚酒均共檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)53種，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類基本相同。根據(jù)主成分分析的綜合得分及排名得出4種不同果酒香氣品質(zhì)綜合排名為青梅酒＞桑葚酒＞楊梅酒＞桃花酒。通過探索4種果酒的風(fēng)味特征，為不同種類果酒的品質(zhì)提升提供理論依據(jù)。