黑加侖果與果酒香氣成分的GC-MS分析

賈青青，邵威平*，辛秀蘭，陳亮

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730070；2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，北京100029）

黑加侖果與果酒香氣成分的GC-MS分析

賈青青1，邵威平1*，辛秀蘭2，陳亮2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730070；2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，北京100029）

采用頂空-固相微萃取法（HS-SPME）和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）萃取檢測(cè)鑒定黑加侖果實(shí)和果酒酵母1399釀造的黑加侖果酒芳香物質(zhì)的成分和含量，對(duì)比黑加侖果實(shí)和黑加侖果酒的香氣成分變化。從果實(shí)中鑒定出50種成分，占峰面積的84.22%，香氣成分主要為2-甲基-3-丁烯-2-醇、4-甲基-1-戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、正戊烯、正辛醛、壬醛、己醛、戊醛等；從果酒中鑒定出48種成分，占峰面積的92.65%，主要香氣成分為苯乙醇、3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、苯乙醛等。

黑加侖；頂空-固相微萃取法；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；香氣成分

黑加侖（Ribes nigrumL.）又名黑穗醋栗、黑豆果，為小灌木。黑加侖果實(shí)為紫黑色小漿果，有光澤，近球形。果實(shí)中含有紫紅色色素，果肉一般沒有光澤，略呈淡綠色。果汁呈透明的深寶石紅色或紫紅色，其果實(shí)含有對(duì)人體健康有益的多種氨基酸、抗氧化物質(zhì)礦物質(zhì)和維生素[1]。同時(shí)，具有提高機(jī)體免疫力等功能[2]和降酶保肝、降血脂、降血壓抗衰老的保健作用[3]。由于黑加侖具有獨(dú)特的風(fēng)味，所以加工的產(chǎn)品口味也很有特點(diǎn)。近幾年，越來(lái)越多的人開始對(duì)小漿果產(chǎn)品的深加工工藝進(jìn)行研究，香氣成分是構(gòu)成和影響果實(shí)與果酒質(zhì)量、典型性的主要因素[4]，所以采用頂空-固相微萃取法（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）和質(zhì)譜-氣相色譜聯(lián)用儀（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）法測(cè)定黑加侖果實(shí)和果酒中的香氣種類和含量變化，旨在為黑加侖及黑加侖果酒香氣組分的確定和黑加侖酒質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建提供一定的科學(xué)依據(jù)，在黑加侖其他深加工產(chǎn)品中也會(huì)有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑加侖：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)站；果酒酵母1399：中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究所；果膠酶（3 000U/g）：諾維信生物科技有限公司；其他試劑均為分析純：天津市華東試劑廠。

HZ200LB恒溫?fù)u床：上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SPX-250恒溫培養(yǎng)箱：上海夕徽實(shí)驗(yàn)儀器廠；TM3H附溫比重計(jì)：安徽省鳳陽(yáng)縣玻璃廠生產(chǎn)；雷磁PHS-3C酸度計(jì)：上海楚柏儀器有限公司；AR2140電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；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50/30μM DVB/CAR/ PDMS萃取頭：上海安譜科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑加侖果酒制作工藝流程[5]

選用酵母1399在斜面培養(yǎng)條件下發(fā)酵黑加侖果酒，由于果實(shí)中膠黏性物質(zhì)含量比較高，所以添加0.55%的果膠酶，以提高出汁率，酶解溫度采用45℃保持2h；SO2按40mg/L的量添加，由于酵母菌在強(qiáng)酸條件下不容易生長(zhǎng)甚至?xí)劳?，故調(diào)整果汁的酸度，使果汁的pH在3.3左右，將黑加侖清液加糖至20°Bx左右，酵母活化3代后接種（接種量為5%），主發(fā)酵28℃發(fā)酵8d，后發(fā)酵20℃陳釀22d。

1.3.2 香氣物質(zhì)的提取

取25mL的黑加侖果酒樣品置于50mL的錐形瓶中，加入0.3g/mL NaCl，于40℃水浴中頂空萃取40min后，將萃取針插入氣相色譜進(jìn)樣口，將萃取針頭解析5min。取5g黑加侖果實(shí)用研缽搗碎，加入5g NaCl，其余操作同果酒提取方法[6]。

1.3.3 質(zhì)譜-氣相色譜聯(lián)用儀（GC-MS）條件

黑加侖果酒香氣成分測(cè)定氣相-質(zhì)譜條件[7]：色譜柱DB-5MS（30m×0.25mm，0.25μm）；氣化溫度：250℃；柱溫以40℃保持5min，以5℃/min升至250℃，保持1min；氣化溫度250℃；載氣：高純He（99.999%）；載體流速1.0mL/min；MS四級(jí)桿溫度150℃；離子源溫度240℃；離子源為電子電離（electron ionization，EI）源；掃描范圍：35～625m/z；電子能量：70ev；對(duì)采集到的質(zhì)譜圖利用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）08.L譜庫(kù)進(jìn)行檢索。

這十年的時(shí)間里，王寶生因?yàn)殚L(zhǎng)期居住在這種潮濕環(huán)境當(dāng)中，他患上了風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和腰間盤突出，但他并沒有因此放棄也沒有因此偷懶，清理防火線的雜草和落葉也是王寶生的一項(xiàng)重要工作，幾乎每隔幾天他就會(huì)拿起掃把沿著近兩公里的防火線進(jìn)行清掃。在中軍帳景區(qū)內(nèi)有七棵古樹是“文物級(jí)”的寶貝，一旦下雪，王寶生也會(huì)下山及時(shí)清理松枝上的積雪。

黑加侖果實(shí)香氣成分測(cè)定氣相-質(zhì)譜條件：柱溫以50℃保持1min，以5℃/min升至280℃，保持10min，其他條件同黑加侖酒的測(cè)定參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑加侖果實(shí)的香氣成分

圖1為黑加侖果實(shí)香氣成分的GC-MS總離子流圖，表1為黑加侖果實(shí)香氣成分的GC-MS分析結(jié)果。各色譜峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖通過NIST08.L譜庫(kù)檢索并通過分析，采用面積歸一化法計(jì)算出各成分的相對(duì)含量。

圖1 黑加侖果實(shí)香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms of aroma components in blackcurrant fruit

表1 黑加侖果實(shí)香氣成分GC-MS分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis results of aroma components in black currant fruit

續(xù)表

由表1可知，黑加侖果實(shí)共鑒定出50種香氣成分，其相對(duì)含量占總量的84.66%。包括醇類7種（合計(jì)占19.83%），醛類9種（合計(jì)占12.33%），酮類3種（合計(jì)占9.52%），酯類9種（合計(jì)占6.61%），烷烴、烯烴類10種（合計(jì)占19.22%），醛酮、其他類11種（合計(jì)占17.15%）；其主要成分為3-甲基-4-壬酮（9.08%）、2-甲基-3-丁烯-2-醇（7.25%）、雙戊烯（6.07%）、4-甲基-1-戊醇（5.58%）、2-氨基丁烷（5.25%）、N-甲基-1，3-丙二胺（4.5%）、壬醛（3.86%）。由此可見，醇類、醛類是果實(shí)香氣成分中含量最多的化合物。

2.2 黑加侖果酒的香氣成分

圖2為黑加侖果酒香氣成分的GC-MS總離子流圖，表2為黑加侖果酒香氣成分的GC-MS分析結(jié)果。各色譜峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖通過NIST 08.L譜庫(kù)檢索并通過分析，采用面積歸一化法計(jì)算出各成分的相對(duì)含量。

圖2 黑加侖果酒香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.2 GC-MS total ion current chromatograms of aroma components in black currant wine

表2 黑加侖果酒香氣成分GC-MS分析結(jié)果Table 2 GC-MS analysis results of aroma components in black currant wine

續(xù)表

由表2可知，黑加侖果酒共檢測(cè)出49種芳香物質(zhì)，其中相對(duì)含量占總含量的92.98%。包括醇類8種（合計(jì)占28.55%），酯類19種（合計(jì)占55.7%），醛類3種（合計(jì)占0.94%），烷烴、烯烴類10種（合計(jì)占4.23%），其他類8種（合計(jì)占3.56%）；其主要成分為苯乙醇（19.96%）、乙酸乙酯（15.15%）、辛酸乙酯（19.03%）、正己酸乙酯（4.53%）、癸酸乙酯（4.22%）、乙酸苯乙酯（3.42%）、2，4-二甲基苯乙烯（2.57%）、4-甲基-1-（1-甲基乙基）-3-環(huán)己烯-1-醇（2.03%）、3-甲基-1-丁醇（1.86%）。由此可見，酯類化合物是果酒香氣成分中含量最多的一類，醇類含量其次，醛類和烷類、烯烴類的含量較少。

2.3 黑加侖果實(shí)與果酒香氣成分比較

一般來(lái)說，果實(shí)大都是具有天然的香味物質(zhì)，略帶有果香或是花香。果酒的香味物質(zhì)一部分來(lái)自果實(shí)的特征香味，一部分是由酵母發(fā)酵過程中產(chǎn)生的芳香物質(zhì)。香氣成分是決定果酒風(fēng)味、品質(zhì)和特征性的主要因素[8-9]。典型的果香由幾百種揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生，包括酯類、醇類、醛類、酮類和醚類，其中酯類和醇類是其最主要的成分。據(jù)PAILLARDNNM[10]報(bào)道，蘋果酒香氣中酯類占78%～92%，高級(jí)醇類占6%～16%。發(fā)酵過程中，酵母菌代謝糖類除了生成乙醇和二氧化碳外，并有很多副產(chǎn)物產(chǎn)生。這些副產(chǎn)物在果酒的感官質(zhì)量方面具有重要的作用，構(gòu)成了果酒的發(fā)酵香氣。

2.3.1 醇類物質(zhì)比較

黑加侖果實(shí)中醇類含量為19.83%，主要為2-甲基-3-丁烯-2-醇和4-甲基-1-戊醇，含量分別為7.25%和5.58%；其中2-甲基-3-丁烯-2-醇有特殊刺激性氣味，4-甲基-1-戊醇具有特殊氣味；黑加侖果酒中醇類含量為28.55%，其主要為苯乙醇，含量為19.96%；在黑加侖果酒中苯乙醇為主要呈香物質(zhì)，其他少量化合物影響特征香氣。苯乙醇是酵母在有氧條件下，經(jīng)磷酸-戊糖途徑生成赤蘚糖后形成的[11]，具有清甜的玫瑰花香、薔薇香、紫羅蘭香、茉莉花香、香料辛辣味等多種風(fēng)味[12]。此外，黑加侖果中含有4-萜烯醇，呈暖的胡椒香、較淡的泥土香和陳腐的木材氣息。黑加侖果酒中含有3-甲基-1-丁醇，在許多果酒香氣成分檢測(cè)中均被認(rèn)為是呈香物質(zhì)。

2.3.2 酯類物質(zhì)比較

黑加侖果實(shí)中酯類相對(duì)含量為6.61%，主要為辛酸乙酯和癸酸乙酯，含量分別為1.97%和1.49%；黑加侖果酒中酯類含量為55.7%，主要為乙酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯，含量分別為15.15%、19.03%和4.22%；酯類是構(gòu)成酒香的重要物質(zhì)，主要來(lái)源于原料中、發(fā)酵過程中酵母菌和細(xì)菌活動(dòng)形成以及貯存過程中的酯化反應(yīng)。乙酯類物質(zhì)是黑加侖酒中重要的酯類物質(zhì)，其中辛酸乙酯具有白蘭地酒的香味，還有橙子和玫瑰花的花果香[13]，其含量從果實(shí)中1.97%升高到果酒中19.03%；癸酸乙酯具有葡萄酒香氣，含量從1.49%升高到4.22%；乙酸乙酯具有強(qiáng)烈醚似氣味和果香，是果酒中產(chǎn)生的特有的香氣成分，其含量達(dá)到15.15%；乙酸異戊酯具有香蕉香味；果酒的種類和數(shù)量不同也決定了酒的香味和風(fēng)格[14]，酯的種類從9種升高到19種，含量從6.61%升高到55.7%；當(dāng)然，一些相對(duì)含量較低、閾值較低（香氣值較高）的物質(zhì)在黑加侖酒總體香氣構(gòu)成中也有不可忽視的作用。VAKYANTS A S P[15]研究表明，果酒香氣的基本成分與揮發(fā)性物質(zhì)中的4大酯類（乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯和辛酸乙酯）基本一致。

2.3.3 醛酮苯酚類物質(zhì)比較

黑加侖果實(shí)中醛、酮、苯酚類物質(zhì)含量分別為12.33%、9.52%和2.55%；黑加侖果酒中醛類僅占0.94%，酮和苯酚類物質(zhì)含量分別為0.45%、0.20%。由于在發(fā)酵過程中被分解、轉(zhuǎn)化成其他香氣物質(zhì)，因此與果實(shí)相比較，醛、酮、苯酚類物質(zhì)含量均有降低。黑加侖果實(shí)香氣成分中含有己醛（青草氣）[16]、癸醛（具有甜香、柑橘香、蠟香、花香）、壬醛（有玫瑰香氣）、正辛醛（少量時(shí)具有類似玫瑰和橙皮的香氣）；經(jīng)發(fā)酵后黑加侖果酒香氣成分中含有壬醛和苯乙醛（濃郁的玉簪花香氣），苯乙酮（山楂氣味），但主要以芳香醇和芳香酯類為主，醛類、酮類物質(zhì)發(fā)揮的作用相對(duì)較小。2.3.4烷烯烴類物質(zhì)比較

黑加侖果實(shí)中烷烯烴類物質(zhì)含量分別為8.58%和10.64%，其中以2-氨基丁烷（5.25%）和雙戊烯（6.07%）為主，其中雙戊烯有很好聞的檸檬香味；黑加侖果酒中烷烴、烯烴類物質(zhì)含量分別為0.53%和3.70%。由于在發(fā)酵過程中烷烴烯烴類物質(zhì)在酶的作用下轉(zhuǎn)化為其他香氣物質(zhì)，黑加侖果酒中的烷烯烴類物質(zhì)的含量比果實(shí)的含量要少很多。其中硫化丙烯能夠抗寒殺菌，抵御流感等。

2.3.5 胺類及其他物質(zhì)的比較

芳香胺具有特殊的氣味，可與酸類物質(zhì)作用生成鹽，屬于極性化合物，低級(jí)胺易溶于水，可溶于醇、苯酚類。果實(shí)中胺類物質(zhì)占4.5%，其他占9.40%；果酒中胺類物質(zhì)有明顯的變化，從4.5%降低至0.07%，其他物質(zhì)從9.40%降低至1.13%。由于胺類親合作用強(qiáng)，其含量通常會(huì)隨著堿性的強(qiáng)弱而異，在發(fā)酵過程中酸性增強(qiáng)，堿性減弱，所以胺類物質(zhì)顯著下降。早在20世紀(jì)初，科學(xué)家通過人體解剖發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人的情緒發(fā)生變化時(shí)，人大腦中的間腦底部會(huì)分泌一系列化合物，這類化學(xué)分子有苯乙胺，內(nèi)啡肽等，科學(xué)家稱之為“情緒激素”。所以產(chǎn)生的胺類物質(zhì)會(huì)提高人的情緒[17]。

3 結(jié)論

對(duì)比黑加侖果實(shí)和果酒的香氣種類和含量結(jié)果表明，發(fā)酵后的果酒不僅保持原果中的部分香氣成分，而且通過酵母發(fā)酵后產(chǎn)生了更多的香氣成分，使果酒散發(fā)出愉快的花果香味。本實(shí)驗(yàn)采用頂空-固相微萃取法（HS-SPME）提取黑加侖果實(shí)、果酒中的香氣成分，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）分析，在黑加侖果實(shí)中檢測(cè)出了50種揮發(fā)性成分，含量為84.22%；在果酒中檢測(cè)出了48種成分，含量為92.65%；果實(shí)、果酒共同的香氣物質(zhì)為辛酸乙酯、癸酸乙酯、正己酸乙酯、壬醛，這些物質(zhì)除此之外果酒中含有苯乙醇、乙酸乙酯、苯乙醛、苯乙酮、乙酸異戊酯等，賦予了果酒特殊的香味。醇類、醛類和酯類是果實(shí)主要香氣成分，而醇、酯、烯烴類是果酒的主要香氣成分，這些物質(zhì)通過數(shù)量、種類、感覺閾值及相互之間的協(xié)調(diào)作用使果實(shí)、果酒體現(xiàn)出特有的果香和酒香。

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Aroma components analysis in blackcurrant fruit and fruit wine by GC-MS

JIA Qingqing1,SHAO Weiping1*,XIN Xiulan2,CHEN Liang2
(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.College of Bioengineering,Beijing Polytechnic,Beijing 100029,China)

Aromatic composition and content in blackcurrant fruit and blackcurrant fruit wine fermented with fruit wine yeast 1399 were identified by HS-SPME and GC-MS.The change of aroma components in black currant fruit and the fruit wine was compared.50 components were identified in the black currant fruit,accounting for 84.22%of the peak area.The main aroma components in fruit were 2-methyl-3-butene-2-alcohol,4-methyl-1-amyl alcohol,ethyl caprylate,ethyl caprate,amylene normal,n-octanal,nonanal,hexanal,pentanal and so on.48 components were identified in fruit wine,accounting for 92.65%of the peak area.The main aroma compounds in fruit wine were benzene ethanol,3-methyl-1-butanol,ethyl acetate, ethyl caprylate,ethyl caproate,ethyl caprate,phenethyl acetate,benzeneacetaldehyde,and so on.

blackcurrant fruit;HS-SPME;GC-MS;aroma components

TS207.3

A

0254-5071（2014）03-0141-06

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.034

2014-01-06

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201103037）；北京市屬高等學(xué)校人才強(qiáng)教深化計(jì)劃資助項(xiàng)目（PHR201107151）；科研基地建設(shè)-科技創(chuàng)新與轉(zhuǎn)化（改革試點(diǎn)）-小漿果產(chǎn)品加工應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)（PXM2013_014306_000113）；青年科技創(chuàng)新教育行動(dòng)計(jì)劃（PXM2013_014306_000056）

賈青青（1988-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樾{果深加工。

*通訊作者：邵威平（1969-），男，副教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與儲(chǔ)藏。