固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成

董亮，張笑，樸永哲，侯英敏，史仲平，趙長新

1(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，江蘇無錫，214122)2(大連工業(yè)大學(xué)，生物工程學(xué)院，遼寧 大連，116034)3(大連甘井子區(qū)疾病預(yù)防控制中心，理化檢驗科，遼寧大連，116034)4(大連民族學(xué)院，生命科學(xué)院，遼寧 大連，116600))

啤酒是當(dāng)今世界上產(chǎn)量最大的飲料酒，其特殊的爽口風(fēng)味深受廣大消費(fèi)者的喜愛。啤酒的風(fēng)味是啤酒重要的品質(zhì)特征之一，現(xiàn)在的消費(fèi)者對啤酒的風(fēng)味的要求越來越高。風(fēng)味由一些能夠引起人的感官反應(yīng)的物質(zhì)所組成，包括能夠引起嗅覺的嗅感物質(zhì)和能夠引起味覺的味感物質(zhì)［1］。啤酒的風(fēng)味多因原料、地域及生產(chǎn)環(huán)境而產(chǎn)生差異，即使是同一品牌在相同工藝條件下產(chǎn)出酒體的風(fēng)味有時也存在較大的差異，因此，啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定性已經(jīng)成為啤酒生產(chǎn)企業(yè)的首要技術(shù)要求。麥芽作為啤酒生產(chǎn)的主要原料，其風(fēng)味的穩(wěn)定性直接的影響著最終啤酒的風(fēng)味，因此現(xiàn)階段啤酒生產(chǎn)企業(yè)除了保持生產(chǎn)工藝穩(wěn)定外，還采取了穩(wěn)定麥芽的供應(yīng)鏈以及麥芽的加工工藝等手段來穩(wěn)定酒體的風(fēng)味，并取得了良好的效果。而用于食品輔料麥芽的揮發(fā)性嗅感物質(zhì)的測定只見于Beal等［2］和Fickert等［3］人的報道，而專門針對于啤酒釀造使用的麥芽嗅感物質(zhì)的測定目前報道較少。

固相微萃取技術(shù)是近十年來新型的揮發(fā)物質(zhì)檢測方法，由于其具備無需溶劑、快速簡便、環(huán)保等優(yōu)點，已廣泛用于環(huán)境土壤、水、谷物、食品、香精香料及煙草等樣品中揮發(fā)和半揮發(fā)性有機(jī)物的分析［4－5］。本文應(yīng)用固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析鑒定了釀造麥芽的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成，以期為啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定性研究提供借鑒。另外，本文選用的DVB-CAR-PDMS萃取頭對化合物的極性具有寬廣的吸附范圍，尤其對極性小分子的吸附效果相對更好，被廣泛地用于食品風(fēng)味分析。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料

麥芽Sabastian，由大連中糧麥芽有限公司饋贈。

1.1.2 實驗儀器

固相微萃取裝置(美國 Supelco公司);復(fù)合DVB-CAR-PDMS(divinylbenzene-carboxen-polydimethylsiloxane，二乙烯苯-碳分子篩-聚二甲基硅氧烷共聚物，涂層厚度為50/30 μm)萃取頭;Agilent 6890氣相色譜儀;Agilent 5975質(zhì)譜儀。HH-8型水浴鍋(國華電器有限公司);FA1004A型分析天平(上海精天科貿(mào)有限公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

精確稱量粉碎后的麥芽3.0 g裝入20 mL萃取瓶中，用聚四氟乙烯襯里的硅橡膠墊密封，然后加入20%NaCl 2 mL與大麥粉末混合均勻后，置于(18±1)℃恒溫水浴鍋平衡30 min，插入裝有纖維頭的手動SPME進(jìn)樣器進(jìn)行采樣吸附60 min，采樣完畢立即進(jìn)入氣相色譜儀在250℃ 解吸5 min進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.2 嗅感物質(zhì)的GC-MS檢測分析

1.2.2.1 GC-MS色譜條件

30 m×0.25 mm ×0.25 μm HP －5ms彈性石英毛細(xì)管柱;載氣He氣，流速2 mL/min;進(jìn)樣口以及檢測器溫度為250℃ ;程序升溫:起始溫度40℃ ，保持5 min，以2℃ /min升至50℃，后以5℃ /min升至250℃。

1.2.2.2 質(zhì)譜條件

EI源電子轟擊能量70 eV;離子源溫度230℃;掃描間隔0.25 s;四極桿150℃;掃描范圍40～400 u。

1.2.2.3 化合物的定性

化合物結(jié)構(gòu)采用計算機(jī)Nist 08譜庫檢索、色譜保留指數(shù)、人工解析鑒定及和標(biāo)準(zhǔn)化合物比對鑒定。各化合物的相對含量用其所占總峰面積的百分比來反映［6－7］。

2 結(jié)果與討論

2.1 麥芽Sabastian理化性質(zhì)檢測結(jié)果

麥芽Sabastian的理化檢測結(jié)果見表1。如表1所示，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T1686－2008對啤酒釀造麥芽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，本文所選麥芽除糖化后麥汁色度指標(biāo)略高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對優(yōu)級大麥的規(guī)定外，其它各項理化指標(biāo)均符合行業(yè)對優(yōu)級淡色麥芽的規(guī)定。因此，麥芽Sabastian屬于優(yōu)級釀造麥芽，完全可以作為優(yōu)質(zhì)麥芽的代表用于風(fēng)味物質(zhì)的分析。

表1 麥芽Sabastian理化性質(zhì)檢測結(jié)果Table 1 Results of the analysis of physico-chemical property of Sabastian malt

2.2 麥芽Sabastian GC-MS分析檢測結(jié)果

由表2所示，應(yīng)用固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽中揮發(fā)性嗅感物質(zhì)取得了良好的效果，總共分析鑒定出31種化合物，其中醛類物質(zhì)13種，醇類物質(zhì)7種，酮類物質(zhì)2種，酸類物質(zhì)1種，其它類型化合物8種。圖1所示為固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽揮發(fā)性成分的總離子流圖。

圖1 固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram in the analysis of volatiles of malt by SPME/GC-MS

2.2.1 醛類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

本文共檢出13種醛類物質(zhì)，為麥芽Sabastian中檢測出的數(shù)量最大的一類化合物。這些化合物分別是:乙醛、異丁醛、異戊醛、2-甲基丁醛、戊醛、正己醛、2-己烯醛、正庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、正癸醛、反-2-壬烯醛和反-2-，順6-壬二烯醛。其中以異戊醛的相對含量較高，其峰面積相對百分比達(dá)到26.31%，該化合物具有濃厚的麥香氣，是麥芽風(fēng)味的重要組成物質(zhì)之一。由表2可知，正己醛和2-甲基丁醛是僅次于異戊醛在麥芽中相對含量較高的兩種醛類物質(zhì)，其峰面積相對百分比分別達(dá)到24.69%和12.87%，正己醛具有淡淡的青草味兒，而異戊醛則同樣具有濃烈的麥香味，這3種醛類同時也是整個麥芽香味組成中相對含量較大的前3種物質(zhì)。其他的醛類的相對含量較低，根據(jù) Cramer等［8］的報道，異戊醛和2-甲基丁醛也是麥芽的特征風(fēng)味化合物之一。根據(jù) Schieberle等［9］研究，反-2-壬烯醛是引起啤酒風(fēng)味老化的重要物質(zhì)，通常帶來紙張的味道，其在麥芽中的峰面積相對百分比也相對較高，達(dá)到了5.07%。

由表2可以看出醛類物質(zhì)是構(gòu)成大麥主體風(fēng)味的重要化合物，其總峰面積相對百分比達(dá)到74.65%，接近總峰面積的3/4。醛類通常賦予大麥以新鮮綠色的氣息，而脂肪醛類一般帶來淡淡的青草的香氣。麥芽中醛類物質(zhì)來源于制麥過程和焙焦過程中不飽和脂肪酸的氧化作用［10］。

表2 固相微萃取/氣-質(zhì)聯(lián)機(jī)分析麥芽的揮發(fā)性成分結(jié)果Table 2 Results of the analysis of volatiles of malt by SPME/GC-MS

續(xù)表2

2.2.2 醇類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

本文所檢測出的醇類物質(zhì)是僅次于醛類物質(zhì)的一類化合物，共有7化合物，他們是:乙醇;異丁醇;正戊醇;異戊醇;正己醇;1-辛烯-3醇和1-戊烯-3醇。由表2可知，醇類物質(zhì)是麥芽中數(shù)量僅次于醛類物質(zhì)的一類化合物，其總峰面積相對百分比達(dá)到4.63%。醇類物質(zhì)如乙醇通常具有微甜的醇香;異丁醇具有淡淡的酒香;1-戊烯-3醇通常帶有刺激性的黃油的味道;異戊醇則帶來焦香麥芽的味道;正戊醇具有濃烈的香脂味兒;正己醇具有植物的清香和花的味道;1-辛烯-3醇是八碳化合物的代表，八碳化合物對食用菌的風(fēng)味有著直接的影響，這些短鏈的八碳化合物，是制麥過程中綠麥芽中的不飽和脂肪酸，尤以亞油酸及亞麻酸為主，經(jīng)脂肪氧化酶催化轉(zhuǎn)變而成的。1-辛烯-3醇具有濃郁的蘑菇風(fēng)味，素有“蘑菇醇”稱號，它幾乎存在于所有品種的食用菌中。

醇類物質(zhì)通常也被認(rèn)為是脂肪酸氧化的產(chǎn)物［10，12］。

2.2.3 酮類和酸類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

本文共鑒定出兩種酮類和一種酸類化合物。他們是2-庚酮;3，5-二辛烯-2-酮和乙酸。這3種物質(zhì)的相對含量較小，其峰面積相對百分比分別為0.04%、0.14%和0.62%。他們給大麥帶來了濃烈的溶劑味和酸敗的味道。酮類物質(zhì)通常也來源于脂肪酸的氧化作用。而乙酸作者認(rèn)為由綠麥芽表面的微生物作用產(chǎn)生，焙焦后殘留在麥芽中。

2.2.4 其它類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

本文分析鑒定出兩種芳香醛苯甲醛和苯乙醛，一種酯類乙酸乙酯，兩種呋喃化合物2-戊基-呋喃和糠醛，一種硫化物二甲基硫，一種烯烴物質(zhì)3-乙基-2-甲基-1，3-己二烯，還有一種稠環(huán)芳烴物質(zhì)萘。這些物質(zhì)中以苯乙醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，峰面積相對百分比達(dá)到了3.87%，具有花香的味道，但是其來源未見報道;二甲基硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.04%，這種化合物的存在通常帶來一種生青味，被認(rèn)為是麥芽和啤酒中不成熟味道的來源之一。苯甲醛其通常帶有一種焦糖的味道，峰面積相對百分比達(dá)到1.94%，據(jù)Mo等［11］的報道，這種物質(zhì)來源于米酒曲中微生物對氨基酸的降解。

3 結(jié)論

利用固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析了麥芽Sabastian中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成。實驗結(jié)果表明，固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地分析鑒定麥芽中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果共分析鑒定出31種揮發(fā)性物質(zhì)，其中對釀造麥芽風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的化合物有:醛類化合物13種占總峰面積的74.65%，醇類化合物7種占總峰面積的4.63%，酮類2種占總峰面積的0.18%，酸類一種占總峰面積的0.62%，其它類化合物8種占總峰面積的11.84%;含量較高的成分為異戊醛、2-甲基丁醛和正己醛，其峰面積相對百分比分別達(dá)到26.31%、24.69%和12.87，基本上搞清了釀造麥芽嗅感物質(zhì)的組成。

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