蜂蜜菊芋酒香氣成分分析

王圣開(kāi)，張艷，聶青玉*

（1.重慶市萬(wàn)州食品藥品檢驗(yàn)所，重慶404000；2.重慶三峽職業(yè)學(xué)院農(nóng)林科技系，重慶404155）

蜂蜜菊芋酒香氣成分分析

王圣開(kāi)1，張艷2，聶青玉2*

（1.重慶市萬(wàn)州食品藥品檢驗(yàn)所，重慶404000；2.重慶三峽職業(yè)學(xué)院農(nóng)林科技系，重慶404155）

利用二氯甲烷提取蜂蜜菊芋酒中的香氣成分，采用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明，蜂蜜菊芋酒中共鑒定出53種香氣成分，占總檢出揮發(fā)成分的98.80%，其中包括醇類15種（43.97%）、酯類15種（43.47%）、酸類14種（8.61%）、酮類3種（0.94%）、醛類2種（0.59%）。相對(duì)含量較大的香氣成分有苯乙醇（27.87%）、苯乙酸乙酯（12.54%）、乙酸乙酯（9.65%）、十四酸乙酯（4.73%）、月桂醇（4.70%）、琥珀酸單乙酯（4.25%）、戊酸乙酯（3.86%）、十四酸（3.02%）、3-甲基丁醇（2.28%）、苯基異丁基-氨基甲酸酯（2.05%）。表明蜂蜜菊芋酒中香氣成分豐富，賦予了產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味。

蜂蜜菊芋酒；氣相色譜-質(zhì)譜法；香氣成分

菊芋（Helianthus tuberosus）又名洋姜、鬼子姜，為菊科向日葵屬一年生宿根性草本植物[1]。菊芋可食部分為地下塊莖，其塊莖內(nèi)含豐富的菊糖，具有調(diào)節(jié)腸胃功能、改善脂質(zhì)代謝等功效[2]，目前主要用于藥用原料和保健食品的全新多功能原料。菊芋中菊糖含量可達(dá)濕質(zhì)量的10%～20%，干質(zhì)量的80%，這給發(fā)酵生產(chǎn)菊芋酒提供了可能[2]。蜂蜜主要成分為果糖和葡萄糖，含多種維生素和礦物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有美容養(yǎng)顏、提高免疫力，保護(hù)心血管等功效[3]。瞿文俊[4]研究表明，蜂蜜經(jīng)酵母發(fā)酵后氨基酸含量由2.4 mg/100 mL提高至8.98 mg/100 mL，維生素A、E含量由1.4μg/100mL提高至5.2μg/100mL，微量元素由50μg/100mL提高至248.94 μg/100 mL。因此以菊芋為原料，采用蜂蜜補(bǔ)充糖原，釀造集菊芋和蜂蜜優(yōu)點(diǎn)為一體的復(fù)合型保健酒，具有重要實(shí)用價(jià)值。

香氣成分是構(gòu)成和影響蜂蜜菊芋保健酒質(zhì)量、典型性的主要因素[5]。以菊芋為原料，采用蜂蜜補(bǔ)糖方式發(fā)酵生產(chǎn)的蜂蜜菊芋保健酒，蜜香純正，口感獨(dú)特，酒香濃郁。既具有蜂蜜的香甜，又保存了菊芋在發(fā)酵過(guò)程中的特有風(fēng)味。近幾年對(duì)菊芋發(fā)酵酒精工藝、蜂蜜酒發(fā)酵的相關(guān)研究報(bào)道較多[6-10]，但對(duì)蜂蜜菊芋酒的主要風(fēng)味物質(zhì)的研究較少。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析蜂蜜菊芋酒中的主要香氣成分，以期確定蜂蜜菊芋保健酒的主要風(fēng)味特征成分，初步分析蜂蜜菊芋酒的風(fēng)味構(gòu)成特點(diǎn)，為其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和品質(zhì)分析提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菊芋：重慶市萬(wàn)州區(qū)龍寶農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；油菜花蜜：重慶永川楊氏蜂蜜場(chǎng)；安琪葡萄酒果酒專用酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；菊粉酶（酶活20 000 IU/g）：美國(guó)Sigma公司；二氯甲烷（色譜純）：成都科龍化工試劑廠；無(wú)水硫酸鈉（分析純）：成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent7890B-7000CGC-MS聯(lián)用儀：美國(guó)安捷倫科技公司；R206D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海譜振儀器有限公司；HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋、150A生化恒溫培養(yǎng)箱：江蘇省金壇市富華儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

菊芋酶解液的制備：將1 kg菊芋洗凈，加入0.01%焦亞硫酸鈉護(hù)色，破碎成漿，加入500 mL水于100℃條件下浸提5min，用100目濾布?jí)簽V。濾渣加適量熱水，重復(fù)壓濾，混合濾汁定容至1 000 mL，加0.7%的菊粉酶，在44℃條件下酶解12 h，即為菊芋酶解液。

酵母菌活化：將1g干酵母置于50mL5%葡萄糖水（38℃）中，攪拌溶解，25～30min后冷卻至28～30℃即可使用。

酒精發(fā)酵：用蜂蜜調(diào)整菊芋酶解液初始糖度為20%，酒精發(fā)酵過(guò)程中，當(dāng)初始糖度降低為10%時(shí)，用蜂蜜補(bǔ)糖至15%，酵母菌接種量0.8 g/L，然后放置于26℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，初發(fā)酵結(jié)束后，采用滿容器密閉的方式進(jìn)行后發(fā)酵，5～10℃后發(fā)酵20 d。

澄清、陳釀：發(fā)酵結(jié)束后的蜂蜜菊芋酒添加殼聚糖、皂土等添加劑進(jìn)行澄清處理，封壇陳釀。

1.3.2 香氣成分的提取

取發(fā)酵結(jié)束后陳釀3個(gè)月后的酒樣200 mL，依次用200mL、100mL、50mL二氯甲烷萃取3次，合并有機(jī)相，用無(wú)水硫酸鈉脫水，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至l mL，供GC-MS分析。1.3.3 GC-MS分析條件

色譜條件：DB-5ms色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；起始溫度35℃，保持5min，以5℃/min升至100℃，保持5min，10℃/min升至250℃，保持4 min；進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣氦氣（He），流速：1.2mL/min，進(jìn)樣量為1.0μL，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：GC-MS接口溫度250℃，電子電離（electron ionization，EI）離子源，電子能量70 eV，離子源溫度250℃，掃描模式：全掃描，質(zhì)量范圍50.0～600.0 u，溶劑延遲時(shí)間3.00 min。

2 結(jié)果與分析

圖1為蜂蜜菊芋酒揮發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖。各色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)NIST 14檢索分析，以峰面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量。鑒定出蜂蜜菊芋酒主要香氣成分及相對(duì)含量，結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 蜂蜜菊芋酒香氣成分GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 Total ions chromatogram of aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine analysis by GC-MS

表1 蜂蜜菊芋酒中主要香氣成分Table 1 Main aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine

續(xù)表

由表1可知，蜂蜜菊芋酒中檢測(cè)出53種揮發(fā)成分，占總峰面積的98.80%，包括醇類43.97%、酯類43.47%、酸類8.61%、酮類0.94%、醛類0.59%、烷烴類0.15%、酚類0.35%及未知物質(zhì)0.72%。其中蜂蜜菊芋酒中相對(duì)含量較高的香氣成分有苯乙醇（27.87%）、苯乙酸乙酯（12.54%）、乙酸乙酯（9.65%）、十四酸乙酯（4.73%）、月桂醇（4.70%）、琥珀酸單乙酯（4.25%）、戊酸乙酯（3.86%）、十四酸（3.02%）、3-甲基丁醇（2.28%）、苯基異丁基-氨基甲酸酯（2.05%）。

蜂蜜菊芋酒中相對(duì)含量較高的香氣成分為醇類、酯類和有機(jī)酸類，占總揮發(fā)性成分的96.05%。醇類和酯類種類和相對(duì)含量較高，這與酵母發(fā)酵代謝產(chǎn)生醇和酸酯化產(chǎn)生酯有關(guān)。大多數(shù)酯類物質(zhì)具有花、果香氣，是決定酒類產(chǎn)品酒香和果香特征的重要物質(zhì)[9]。蜂蜜菊芋酒中含有15種酯類物質(zhì)，占總揮發(fā)成分的43.47%，也是酒體香氣成分中種類最多的一類物質(zhì)。酒體中酯類物質(zhì)主要來(lái)源于有機(jī)酸和醇發(fā)生酯化反應(yīng)。蜂蜜菊芋酒中苯乙酸乙酯（12.54%）、苯乙酸甲酯（1.84%）均具有蜂蜜的香甜味；蜂蜜菊芋酒中乙酸乙酯相對(duì)含量達(dá)9.65%，成為酒品主體香氣物質(zhì)。乙酸乙酯賦予酒品果香味和陳酒香氣。因?yàn)榫浦幸宜崤c乙醇酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯。此反應(yīng)是可逆反應(yīng)且反應(yīng)速度慢，需較長(zhǎng)時(shí)間才能積累導(dǎo)致陳酒香氣的乙酸乙酯。十四酸乙酯、戊酸乙酯具有成熟果香和酒香味；琥珀酸二乙酯、油酸乙酯等復(fù)雜酯類是陳釀過(guò)程中酯化作用、酯交換反應(yīng)得到，也是構(gòu)成蜂蜜菊芋酒醇香的成分[11]；其中油酸乙酯的檢出與李成斌等[12]對(duì)油菜蜜中油酸乙酯的檢出結(jié)果相符，這可能與酒品原料帶入有關(guān)。酒體中乳酸乙酯亦可增加酒體香氣，增加酒體醇厚感。高級(jí)醇類是果酒香氣中含量最多的成分，這在本實(shí)驗(yàn)中也得到了進(jìn)一步證實(shí)[13-14]。蜂蜜菊芋酒中醇類物質(zhì)的種類有15種，是總揮發(fā)成分中相對(duì)含量最高的一類物質(zhì)。各種醇類物質(zhì)的相對(duì)含量存在較大差異，其中苯乙醇含量最高，占總揮發(fā)成分的27.87%，也是所有香氣成分中相對(duì)含量最高的組分，這與羅騰等[10]對(duì)菊芋酒中苯乙醇的檢出結(jié)果相符。苯乙醇的香味獨(dú)特，賦予蜂蜜菊芋酒柔和、愉快而持久的玫瑰香氣，其含量增加與菊芋汁發(fā)酵過(guò)程中醛、酮類物質(zhì)經(jīng)過(guò)酵母代謝轉(zhuǎn)化有關(guān)[15]；其次是月桂醇，占香氣成分總含量的4.70%，月桂醇賦予蜂蜜菊芋酒令人愉快的酒香味；3-甲基丁醇（2.28%），又名異戊醇，是發(fā)酵型果酒中普遍存在的一種高級(jí)醇類，適量的異戊醇可使酒體醇厚并具回甜感；丙三醇是能夠賦予果酒甜味和醇味的多元醇類化合物，苯甲醇有芳香味，但其含量均較低。蜂蜜菊芋酒中檢測(cè)出酸類物質(zhì)14種，占總揮發(fā)成分的8.61%。除十四酸（3.02%）外，其他酸類物質(zhì)含量均較低，這與酵母代謝產(chǎn)生有機(jī)酸，有機(jī)酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，以及在酒精發(fā)酵作用下有機(jī)酸降解為小分子物質(zhì)有關(guān)[11]。蜂蜜菊芋酒中醛酮類物質(zhì)、酚類、烴類均含量甚微。檢測(cè)出醛類物質(zhì)2種，相對(duì)含量0.59%；酮類物質(zhì)3種，相對(duì)含量0.94%，這是因?yàn)槿⑼愇镔|(zhì)在發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌麚]發(fā)性成分。酚類、烴類物質(zhì)各1種，相對(duì)含量分別為0.35%、0.15%。這些揮發(fā)性化合物只是對(duì)主要香氣物質(zhì)的修飾和補(bǔ)充。

3結(jié)論

本研究采用二氯甲烷對(duì)蜂蜜菊芋酒香氣成分進(jìn)行提取，結(jié)合GC-MS法對(duì)酒品香氣成分進(jìn)行定性及半定量檢測(cè)，鑒定出53種香氣成分，占總檢測(cè)出揮發(fā)成分的98.80%。包括醇類15種（43.97%）；酯類15種（43.47%）；酸類14種（8.61%）；酮類3種（0.94%）；醛類2種（0.59%）；烷烴類1種（0.15%）；酚類1種（0.35%）及未知物質(zhì)2種（0.72%）。蜂蜜菊芋酒中主要的香氣成分為醇類、酯類和酸類，占總揮發(fā)性成分的96.05%。其中，苯乙醇是含量最高的香氣成分，占總揮發(fā)成分的27.87%，酯類是主體香氣成分中種類最多的一類化合物，其中苯乙酸乙酯占總揮發(fā)成分的12.54%，其次是乙酸乙酯（9.65%）、十四酸乙酯（4.73%）。蜂蜜菊芋酒中香氣成分豐富，賦予了產(chǎn)品蜜香純正，酒香濃郁的獨(dú)特香氣。通過(guò)對(duì)蜂蜜菊芋酒香氣成分分析，建立了酒品揮發(fā)成分GC-MS分析方法，為蜂蜜菊芋酒特征香氣成分研究奠定了基礎(chǔ)，后期著手研究利用固相微萃取提取香氣成分，采用內(nèi)標(biāo)法或外標(biāo)法測(cè)定揮發(fā)性成分絕對(duì)含量，結(jié)合感官閾值，利用氣味活性值（odor activity value，OAV）確定酒體的特征香氣物質(zhì)。

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Analysis of aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine

WANG Shengkai1,ZHANG Yan2,NIE Qingyu2*
(1.Chongqing Wanzhou Institute for Food and Drug Control,Chongqing 404000,China; 2.Department of Agriculture and Forestry Science,Chongqing Three Gorges Vocational College,Chongqing 404155,China)

The aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine were extracted by dichloromethane and then were detected and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).Results showed that 53 aroma components in the wine were identified and occupied 98.80%of the total volatile components.The aroma components included 15 kinds of alcohols(43.97%),15 kinds of esters(43.47%),14 kinds of acids(8.61%),3 kinds of ketones(0.94%),2 kinds of aldehydes(0.59%).The larger relative contents of aroma components were phenylethyl alcohol(27.87%),ethyl phenylacetate(12.54%),ethyl acetate(9.65%),ethyl myristate(4.73%),lauryl alcohol(4.70%),ethyl succinate(4.25%),ethyl valerate(3.86%),myristic acid(3.02%),3-methyl alcohol(2.28%)and isobutyl phenyl carbamate(2.05%),which indicated that aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine were abundant and gave the product a unique flavor.

honey-Jerusalem artichoke wine;gas chromatography-mass spectrometry;aroma component

TS262.7

0254-5071（2017）06-0166-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.06.034

2017-02-19

重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目資助（KJ1503403）

王圣開(kāi)（1982-），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)槭称窓z測(cè)。

*通訊作者：聶青玉（1974-），女，副教授，本科，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工。