紅豆越橘果汁及發(fā)酵果酒香氣成分的GC-MS分析

楊 華，劉亞娜，郭德軍*

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

紅豆越橘（Vaccinium vitis-idaea）果實(shí)是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的天然野生漿果，主要產(chǎn)自我國(guó)的大興安嶺地區(qū)；富含多種具有生物活性的天然成分（如單寧、花色苷、黃酮、VC、VE等）；具有抗氧化[1]、抗衰老、抗癌、抗輻射、抗菌、明目、治療糖尿病等多種功效[2]。紅豆越橘漿果不僅有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3-5]。利用紅豆越橘發(fā)酵生產(chǎn)的紅豆越橘果酒，色澤鮮艷，呈絳紅色、口感醇厚、果味香濃、體態(tài)豐盈，是一種具有很高保健價(jià)值的果酒。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）是目前國(guó)際上運(yùn)用較多的揮發(fā)性香氣成分的檢測(cè)方法，被運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域[6-8]。吳繼軍等[9]采用吹掃捕集-氣質(zhì)聯(lián)用方法對(duì)樹莓蒸餾酒進(jìn)行揮發(fā)性香氣成分分析，確定了29種揮發(fā)性風(fēng)味成分。蓋禹含等[10]對(duì)3種不同酵母發(fā)酵生產(chǎn)的藍(lán)莓果酒進(jìn)行香氣成分分析，共鑒定出76 種香氣成分。但目前鮮見對(duì)紅豆越橘及紅豆越橘果酒進(jìn)行揮發(fā)性香氣成分檢測(cè)的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）和氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分析紅豆越橘原汁和紅豆越橘果酒中的揮發(fā)性香氣成分，希望為紅豆越橘果酒的開發(fā)和進(jìn)一步更好的利用紅豆越橘資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅豆越橘漿果（含糖量為53.15 g/L，含酸量為15.52 g/L（以酒石酸計(jì)））：大興安嶺超越野生漿果加工有限公司；釀酒酵母D15：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室保藏；紅豆越橘果酒：實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A 氣相色譜儀、5975 質(zhì)譜儀：美國(guó)Agilent 公司；固相微萃取裝置及PDMS/DVB 100 μm萃取頭：美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

分別取紅豆越橘果汁和主發(fā)酵結(jié)束后的紅豆越橘果酒30 mL加入50 mL樣品瓶中，在70 ℃水浴條件下萃取40 min，進(jìn)樣分析解析1.5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

1.3.1 氣相色譜條件

程序升溫條件：初始溫度80 ℃，保持5 min；以5 ℃/min，升溫至270 ℃。分析總時(shí)間43 min；色譜柱：DB-5（60 m×0.25 mm×0.25 μm）。

1.3.2 質(zhì)譜條件

進(jìn)樣口：250 ℃；離子源為電子電離（electron ionization，EI）；四級(jí)桿：150 ℃；傳輸線：230 ℃；載氣：He；進(jìn)樣模式：splitless；流速：1 mL/min；電離方式：EI，70 eV；質(zhì)量掃描范圍：50～550 amu。將得到的質(zhì)譜圖利用NIST08.L 譜庫(kù)進(jìn)行檢索，并用氣相色譜峰面積歸一化定量計(jì)算出紅豆越橘原汁及紅豆越橘果酒中的揮發(fā)性香氣成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅豆越橘果汁及發(fā)酵果酒的香氣成分GC-MS 分析

紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖見圖1，各組分的鑒定結(jié)果見表1。

圖1 紅豆越橘果汁(A)及紅豆越橘果酒(B)香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatograms of Vaccinium vitis-idaea juice (A) and its fermented wine (B) for aromatic composition analysis by GC-MS

表1 紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒主要香氣成分Table1 Aromatic composition of Vaccinium vitis-idaea juice and its fermented wine

續(xù)表

續(xù)表

由表1可知，采用HP-SPME 和GC-MS 技術(shù)來鑒定紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒，共檢測(cè)出80 種香氣成分，這些成分主要是醇類3種、酯類17種、酸類6種、醛酮類7種、烯類4種、酚類5種、苯環(huán)類5種、烷烴類15種、其他類18種。

在紅豆越橘果汁中，共檢測(cè)出41種香氣成分，占總峰面積的95.84%。其中，醇類4.08%、酯類39.26%、酸類5.23%、醛酮類7.23%、烯類1.13%、酚類3.45%、苯環(huán)類1.87%、烷烴類17.54%、其他類16.05%。其主要香氣成分為鄰苯二甲酸二異丁酯、癸酸乙酯、1-氯-2-溴丙烷、鄰苯二甲酸二丁酯、三甲基胺氧化物、2-甲基-1-（1,1-二甲基乙基）-2-甲基-1,3-丙二基酯丙酸、α-松油醇、2,6-二異丙基萘、1,2,3-三甲基-4-親丙烯基-（E）-萘，相對(duì)含量分別為17.96%、9.02%、7.58%、3.98%、3.56%、3.44%、3.28%、3.18%、3.03%。

在紅豆越橘果酒中，共檢測(cè)出57種香氣成分，占總峰面積的84.01%。其中，醇類12.12%、酯類20.10%、酸類4.72%、醛酮類2.04%、烯類2.1%、酚類3.77%、苯環(huán)類7.82%、烷烴類15.73%、其他類15.61%。其主要香氣成分為3-甲基-1-丁醇、八甲基環(huán)四硅氧烷、1,3-二（三甲基甲硅烷基）苯、1,2,4-苯三甲酸-2,2-二甲基壬酯、六甲基環(huán)三硅氧烷、α,3,4-三[（三甲基甲硅烷基）氧基]-甲基酯苯乙酸、1-甲基-2-苯基吲哚，相對(duì)含量分別為11.47%、6.84%、4.85%、4.09%、3.41%、3.18%、3.13%。

2.2 紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒主要香氣成分比較

在紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒有18種相同的揮發(fā)性香氣成分。在這18種相同成分中，有些成分的含量差距很大，比如α-松油醇在紅豆越橘果汁中的含量達(dá)3.28%，而在紅豆越橘果酒中的含量卻降至0.65%；癸酸乙酯的含量由紅豆越橘果汁中的9.02%降至紅豆越橘果酒中的0.49%；而鄰苯二甲酸二異丁酯的含量更是由紅豆越橘果汁中的17.96%降至紅豆越橘果酒中的1.01%。在成酒過程中，某些相同成分的含量是有所增加的，如紅豆越橘果酒中八甲基環(huán)四硅氧烷的含量為0.45%，而在紅豆越橘果酒中其含量增加為6.84%。這些相同成分含量的減少或增加，也許就導(dǎo)致了紅豆越橘果汁、果酒風(fēng)味的大不相同。

在將紅豆越橘果汁發(fā)酵成紅豆越橘果酒的過程中，其香氣成分減少了23種，同時(shí)也新增加了39種不同的香氣成分，使得紅豆越橘果酒的香氣成分組成更加復(fù)雜，導(dǎo)致形成了紅豆越橘發(fā)酵果酒特有的香氣，但是同時(shí)由于紅豆越橘果汁中減少了23種香氣成分，則會(huì)導(dǎo)致紅豆越橘果酒中不能最大程度地保留紅豆越橘原果的香氣。

2.2.1 醇類組分的比較

在紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中共檢測(cè)出3種醇類物質(zhì)，其中α-松油醇是兩者所共有的成分，在紅豆越橘果汁中的相對(duì)含量為3.28%，在紅豆越橘果酒中的相對(duì)含量為0.65%，兩者的含量差異較大。在紅豆越橘果汁中檢測(cè)出2,6,6,8-四甲基三環(huán)[5.3.1.0]十一烷-8-醇，相對(duì)含量為0.80%，而在紅豆越橘果酒中沒有檢測(cè)出該物質(zhì)。在紅豆越橘果酒中檢測(cè)出的3-甲基-1-丁醇的相對(duì)含量高達(dá)11.47%，在紅豆越橘果汁中沒有檢測(cè)出該物質(zhì)。說明紅豆越橘果酒中的主要醇類物質(zhì)就是3-甲基-1-丁醇。一般的醇類物質(zhì)呈現(xiàn)令人不愉快的氣味，對(duì)果酒的香氣質(zhì)量呈負(fù)向貢獻(xiàn)，但3-甲基-1-丁醇具有青草、植物香氣，為紅豆越橘果酒的酒香品質(zhì)呈現(xiàn)正向貢獻(xiàn)[11-12]，這很可能是紅豆越橘果酒喝起來略帶青草芬芳的主要原因。藍(lán)莓果酒中的主要醇類物質(zhì)也是3-甲基-1-丁醇，而李雙石等[13]對(duì)幾種葡萄酒的檢測(cè)分析表明其主要醇類物質(zhì)都是異戊醇，異戊醇則具有青草或香蕉的香氣，可使葡萄酒具有白蘭地的香型。這很可能導(dǎo)致紅豆越橘果酒和藍(lán)莓果酒喝起來比葡萄酒更具風(fēng)味。

2.2.2 酯類組分的比較

在紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中共檢測(cè)出17種酯類物質(zhì)，在紅豆越橘果汁中酯類物質(zhì)總的相對(duì)含量高達(dá)39.26%，其中相對(duì)含量最高的兩種酯類物質(zhì)為鄰苯二甲酸二異丁酯和癸酸乙酯，它們的相對(duì)含量分別為17.96%和9.02%。而在紅豆越橘果酒中酯類物質(zhì)總的相對(duì)含量為20.10%，其中相對(duì)含量最高的兩種酯類物質(zhì)為1,2,4-苯三甲酸-2,2-二甲基壬酯和丙酸三甲基硅酯，它們的相對(duì)含量分別為4.09%和2.97%。紅豆越橘果酒中的酯類物質(zhì)的相對(duì)含量都比較少，但是與紅豆越橘果汁相比，其種類較多。大多數(shù)酯類具有花、果香氣[10，14]。在藍(lán)莓果酒中主要的酯類成分是辛酸乙酯，辛酸乙酯具有令人愉快的花果香氣、杏子香氣，在葡萄酒中主要的酯類成分是乙酸乙酯，具有果香和奶油味。紅豆越橘果酒中的酯類成分和藍(lán)莓果酒及葡萄酒中的酯類成分具有較大的不同，這可能是紅豆越橘果酒具有特殊風(fēng)味的主要原因。此外，紅豆越橘果汁的化學(xué)組成和所采用的釀造工藝，是影響紅豆越橘果酒中酯類組成和含量的主要因素[15]。

2.2.3 酸類組分的比較

紅豆越橘果汁中的主要酸類組分是2-甲基-1-（1,1-二甲基乙基）-2-甲基-1,3-丙二基酯丙酸，相對(duì)含量達(dá)到3.44%，這也可能是紅豆果汁特酸的一個(gè)主要原因，其pH值為2.2。紅豆越橘果酒中的主要酸類組分是α,3,4-三[（三甲基甲硅烷基）氧基]-甲基酯苯乙酸，相對(duì)含量為3.18%，其他酸類組分的含量都比較少。在紅豆越橘果酒的釀造的過程中有部分酸被轉(zhuǎn)化，這對(duì)紅豆越橘果酒的品質(zhì)有積極的貢獻(xiàn)。紅豆越橘果汁因?yàn)楹崃勘容^大，口感比較酸澀，釀造過程中酸含量的減少，會(huì)降低這種酸澀的口感。有機(jī)酸是保持果酒中酒體平衡和口感清爽特性的主要物質(zhì)，如適宜的含酸量能使果酒帶有新鮮的水果香，能修飾果酒的滋味和口感，并且有利于形成瓶貯酒香[16]。不同釀酒酵母釀出的藍(lán)莓酒，酸類成分的種類也不同，主要為辛酸和癸酸。辛酸具有果味、桃子味、草莓味、菠蘿味、糖果味、焦糖味、香水味等多種風(fēng)味；癸酸具有愉快的脂肪氣味。而葡萄酒中主要酸類成分是醋酸。紅豆越橘果酒中的酸類成分和藍(lán)莓、葡萄酒中的酸類成分都有很大區(qū)別。這可使得紅豆越橘果酒別具風(fēng)味。

2.2.4 醛酮類組分的比較

在紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中所檢測(cè)到的醛酮類組分差異比較大，在紅豆越橘果汁中檢測(cè)出的醛酮類組分總的相對(duì)含量為7.23%，在紅豆越橘果酒中為2.04%。紅豆越橘果汁中主要的醛酮類組分是2-溴-2,4,6-環(huán)庚三烯-1-酮，紅豆越橘果酒中主要的醛酮類組分是2′-（三甲基硅氧基）-苯基乙基酮。醛酮類組分含量超過閾值水平時(shí)會(huì)產(chǎn)生不良?xì)馕叮c其他的氧化物結(jié)合時(shí)，它會(huì)增強(qiáng)酒的發(fā)酵香氣。成為紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒香氣的重要組成部分[17]。

2.2.5 烯類組分的比較

紅豆越橘果汁中只檢測(cè)到一種烯類組分是萜品油烯，其相對(duì)含量為1.13%。在紅豆越橘果酒中檢測(cè)到4種烯類組分，其中相對(duì)含量最高的是1,2-二氯丙烯，相對(duì)含量為0.78%。這些烯類組分的感官閾值非常低，雖然其含量低，但其香氣值很高，香味獨(dú)特，對(duì)紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒的香氣組成起著不可忽視的作用。

2.2.6 其他類組分的比較

在紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中酚類組分的含量也有所不同，紅豆越橘果汁中主要的酚類物質(zhì)是3,5-二叔丁基苯酚，紅豆越橘果酒中主要的酚類物質(zhì)是3,5-二叔丁基鄰苯二酚。二者均檢測(cè)到較多的烷烴類物質(zhì)，紅豆越橘果汁中檢測(cè)到的苯環(huán)類總的相對(duì)含量為1.87%，紅豆越橘果酒中檢測(cè)到的苯環(huán)類總的相對(duì)含量為7.82%，差異較大。在紅豆越橘果汁中檢測(cè)到其他物質(zhì)7種，相對(duì)含量為16.05%，在紅豆越橘果酒中檢測(cè)到其他物質(zhì)12種，相對(duì)含量為15.61%。這些組分均對(duì)紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒的香氣組成有很大影響。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取法，通過GC-MS 分析紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中的香氣成分，共檢測(cè)出80種香氣成分。在紅豆越橘果汁中檢測(cè)出41種香氣成分，在紅豆越橘果酒中檢測(cè)出57種香氣成分；其中18種香氣成分是紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中所共有的；并用氣相色譜峰面積歸一化定量計(jì)算出各香氣成分在紅豆越橘果汁及果酒中的相對(duì)含量，兩者之間的香氣組分及含量差別均較大。紅豆越橘果汁中的主要香氣成分是鄰苯二甲酸二異丁酯，相對(duì)含量為17.96%。紅豆越橘果酒中的主要香氣成分是3-甲基-1-丁醇，相對(duì)含量為11.47%。研究結(jié)果表明，紅豆越橘果汁及其果酒香氣成分差異顯著。由于紅豆越橘果汁及紅豆越橘果酒中的各種香氣成分的含量、感官閾值以及相互作用決定其最終的香氣特征，所以紅豆越橘果汁及果酒中的某些特征組分的鑒定還需有人體嗅覺感官分析的參與才能夠完成[18]。如何將人體嗅覺感官分析運(yùn)用到某些香氣成分的鑒定上，是一個(gè)值得研究的問題。

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