3-甲硫基丙醛對啤酒麥汁味的影響及其GC/MS定量檢測方法的建立

劉楊，李紅，杜金華，李建飛

1(山東農業大學食品科學與工程學院，山東 泰安，271018)2(中國食品發酵工業研究院，北京，100027)

3-甲硫基丙醛對啤酒麥汁味的影響及其GC/MS定量檢測方法的建立

劉楊1，李紅2，杜金華1，李建飛2

1(山東農業大學食品科學與工程學院，山東 泰安，271018)2(中國食品發酵工業研究院，北京，100027)

對3-甲硫基丙醛在啤酒中的風味特點及對啤酒麥汁味的影響進行了研究，并對其在啤酒中的閾值進行了測定，研究結果表明啤酒中3-甲硫基丙醛具有類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，與麥汁味相近，且其含量的高低與麥汁味成顯著正相關，可以用3-甲硫基丙醛作為表征啤酒麥汁味的指標。經感官品評測定其在啤酒中的差別閾值為5.0μg/L。對樣品進行蒸餾萃取結合GC-MS，建立了一種測定麥汁或啤酒中3-甲硫基丙醛的方法，采用外標法定量，該法的相關系數為0.9952，精密度為4.57%，回收率為83.71% ～92.48%，檢出限為0.015μg/L。應用這一方法檢測了不同啤酒中3-甲硫基丙醛的含量，發現普通啤酒都在50μg/L以下，結合其差別閾值，得到啤酒中3-甲硫基丙醛的控制標準為不超過55μg/L。

啤酒，3-甲硫基丙醛，麥汁味，差別閾值，GC/MS

近年來無醇啤酒在啤酒市場上逐漸走俏，受到消費者的歡迎，研制無醇啤酒也成為熱點課題之一。我國國家標準對無醇啤酒有明確規定:酒精含量低于0.5(%vol)，原麥汁濃度大于等于 3.0°P［1］，因此通過常規工藝是不可能生產出無醇啤酒的，需要采用特殊工藝或措施，例如限制性發酵法等。限制性發酵生產無醇啤酒的基本原理是控制麥汁的發酵程度，使最終成品酒中的酒精含量低于國家標準的限制要求，這種方法具有生產工藝簡單，成本低等優點，是生產無醇啤酒常用方法之一，但是實踐表明，限制性發酵在降低酒精度的同時，也會使麥汁發酵不完全，容易導致最終啤酒具有甜味、麥汁味［2－3］，嚴重影響到無醇啤酒的品質，制約了該方法的應用。要降低或消除無醇啤酒中的甜味可以通過適當降低成品啤酒的原麥汁濃度，再通過調節啤酒的酸味和苦味進行掩蓋。而要降低無醇啤酒的麥汁味，找到引起麥汁味的主體成分或能表征麥汁味的成分，并建立其定量檢測方法是關鍵。文獻報道，3-甲硫基丙醛是麥汁和啤酒中產生麥汁味的主要物質［4－6］，麥汁味強弱與其含量高低有關。本研究對3-甲硫基丙醛在啤酒中的風味特點及對啤酒麥汁味的影響進行了研究，并對其在啤酒中的閾值進行測定，為降低其含量提供標準，建立了從啤酒、麥汁中提取3-甲硫基丙醛的前處理方法，以及GS-MS的檢測方法。

1 材料與試劑

1.1 實驗主要儀器

氣相色譜-質譜聯用儀，7890-5975(安捷倫，美國)，色譜柱型號DB-FFAP，規格60 m×0.25 mm×0.25 μm;Libror AEL-160電子天平(日本島津公司);超純水生成系統(北京湘順源科技有限公司)。

1.2 試劑

無水乙醇(色譜純);氯仿(分析純)。

標準試劑:3-甲硫基丙醛(≥98.0%，Alfa Aesar公司)。

標準儲備液的配制:移取標準試劑0.0200g至100 mL的容量瓶中，配制成200 mg/L的標準溶液。低溫避光處保存待用。

2 試驗條件

2.1 色譜條件

柱溫程序:起始溫度37℃，保留2 min，以0.5℃/min的速率升到 41℃，然后再以 10℃/min升到180℃，然后再以15℃/min升到210℃，保留2 min。

載氣(高純氦氣):1∶1分流進樣。進樣口溫度:260℃。

2.2 質譜條件

離子源溫度:230℃，傳輸線溫度:240℃，四級桿150℃，定性采用全掃描模式(SCAN)，定量采用選擇離子掃描模式(SIM)。

2.3 樣品的前處理

移取100 mL啤酒樣品，用雙乙酰蒸餾裝置蒸出50mL餾出物。加入CHCl3萃取，用旋渦混合器混合3 min，離心力3 000 g離心10 min，取下層有機相1μL，直接進樣［7－8］。

2.4 閾值的測定方法

啤酒開瓶后添加不同體積的3-甲硫基丙醛的儲備液，壓蓋后振蕩混勻，在20℃恒溫培養箱中靜置24h 后進行品評［9］。

由于啤酒本身含有3-甲硫基丙醛，所以本試驗測定閾值的類型為差別閾值。差別閾值的定義為產生可靠的可察覺變化的刺激能量減少或增加的數量，本試驗中3-甲硫基丙醛的差別閾值為添加到啤酒中使得啤酒麥汁味增強的濃度。本試驗采用ASTM679標準方法確定其在啤酒中的個人和小組閾值。啤酒中所添加的濃度按照一固定常數依次增加。－代表不正確選擇，+代表正確選擇。個體閾值是最后一個判斷不正確的濃度值和下一個判斷正確的濃度值的幾何平均數。小組閾值是個體閾值的幾何平均數。

3 結果與討論

3.1 3-甲硫基丙醛的理化性質及在啤酒中的風味特點

3-甲硫基丙醛(3-Methylthiopropionaldehyde)的理化性質見表1。從表1可知，3-甲硫基丙醛是種無色或淡黃色的液體，密度稍大于水，沸點較高，達到165℃，不溶于水，溶于乙醇、丙二醇和油類。具有醇厚的醬香、洋蔥香和紅燒肉香的香氣特征，國標規定其為允許使用的食品用香料。用于烘烤食品、調味品、軟飲料和糖果。然而，3-甲硫基丙醛在啤酒中過多的存在會對啤酒的品質有不利的影響，其產生類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，與麥汁味相近，因此，3-甲硫基丙醛的含量與啤酒的麥汁味有一定的關系。

表1 3-甲硫基丙醛的理化性質

向同一啤酒中添加不同濃度的3-甲硫基丙醛，組織品評員對啤酒中的麥汁味強弱進行打分，由輕到重為0～9分。0分:沒有感覺到;1～3分:能感覺到，但是較弱;4～5分:較明顯;6～7分:較強;8分:很強;9分:極強。從圖1可以看出，隨著啤酒中3-甲硫基丙醛添加濃度的增加，麥汁味的強度分數增加，兩者成明顯的正相關，R2達到0.9835。

圖1 啤酒麥汁味與3-甲硫基丙醛濃度的關系

利用Minitab 15對這種線性關系的顯著性進行分析，分析結果見表2。從表2可以看出P=0.008＜0.01，說明麥汁味與3-甲硫基丙醛濃度的正相關是極顯著的，這意味著3-甲硫基丙醛濃度越大，麥汁味越濃，3-甲硫基丙醛的含量高低可以反映麥汁味的強弱，因此可以將3-甲硫基丙醛作為表征啤酒麥汁味的指標。

表2 3-甲硫基丙醛與麥汁味的回歸分析

3.2 啤酒中3-甲硫基丙醛的閾值

向普通啤酒中添加3-甲硫基丙醛，相鄰兩個梯度的稀釋系數為2，品評測試按濃度遞增進行，結果見表3。通過計算，可以得到每個品評員的個體閾值，從而計算出小組閾值為5.0μg/L，即啤酒中3-甲硫基丙醛的差別閾值為5.0μg/L。

啤酒中風味物質的閾值為啤酒中的含量與差別閾值之和，計算閾值時，應該先檢測啤酒中3－甲硫基丙醛的含量，再測定其差別閾值，從而得出啤酒中3-甲硫基丙醛的識別閾值。

3.3 3-甲硫基丙醛檢測方法的建立

3.3.1 3-甲硫基丙醛的SIM采集參數及定量離子

表3 3-甲硫基丙醛差別閾值的測定

利用GC-MS檢測3-甲硫基丙醛，3-甲硫基丙醛的SIM采集參數及定量特征碎片離子見表4。

表4 3-甲硫基丙醛在GC-MS中的相關采集參數

3.3.2 標準曲線、方法精密度及回收率

首先將濃度為200 mg/L的3-甲硫基丙醛標準儲備液用4%的酒精水溶液稀釋成濃度50、100、250、500、1000、2 500、5 000μg/L 的標準使用液。通過檢測分析，可以得到標準曲線的線性回歸方程，見表5，其中x為3-甲硫基丙醛的濃度，y為其響應值，相關系數r=0.995 2，線性良好。

為了評價試驗的重復性和穩定性，需要對該方法的精密度進行測定，按照2.3對同一啤酒連續前處理了5 次，結果為 29.8、28.4、31.7、27.8、29.1μg/L，計算其精密度為4.57%，精密度較好。

回收率:取4份100 mL的啤酒，1份為空白對照，向其余3份中加入0.025、0.050.125 mL的標準儲備液，使添加的濃度分別為 50、100、250μg/L，按2.3操作測定，回收率見表5。由表5可知，加標50、100、250μg/L 回收率分別為 86.20%、83.71%、92.48%，回收情況良好，測定結果準確。

表5 啤酒中3-甲硫基丙醛檢測方法的性能評價

3.4 樣品的測定

根據3.3建立的檢測方法測定麥汁和啤酒中的3-甲硫基丙醛，數據見表6。通過對麥汁和啤酒樣品的檢測可以看出:10°P麥汁中3-甲硫基丙醛的含量在1 000μg/L左右，而正常啤酒中含量要低得多，在50μg/L以下，不同啤酒的含量也有一定差異。結合3.2測得的啤酒中3-甲硫基丙醛的差別閾值為5.0μg/L，可以得出其閾值不超過55μg/L。而限制性發酵制得的無醇啤酒中3-甲硫基丙醛比普通啤酒高得多，約是普通啤酒的4～20倍，這也是限制性發酵無醇啤酒具有麥汁味的主要原因。因此，采取措施將限制性發酵液中3-甲硫基丙醛的含量降低到55μg/L以下，對于限制性發酵法的應用、發展及無醇啤酒的生產具有重要的意義。

表6 樣品中3-甲硫基丙醛檢測分析結果

4 結論

啤酒中3-甲硫基丙醛具有類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，其含量的高低與麥汁味成顯著正相關，即可以將3-甲硫基丙醛作為麥汁味的表征物質。經感官品評測定其在啤酒中的差別閾值為5.0μg/L。通過蒸餾萃取并結合GC-MS，建立了啤酒中3-甲硫基丙醛的檢測方法，并采用外標法定量。該法的相關系數為0.995 2，精密度為4.57%，回收率在83.71% ～92.48%，檢出限為0.015μg/L，該方法的操作性強，測定結果可靠、準確。應用這一方法檢測了麥汁及不同啤酒中的3-甲硫基丙醛，發現麥汁中的含量較高，限制性發酵制得的無醇啤酒中的含量約是普通啤酒的4～20倍，普通啤酒含量都在50μg/L以下，結合差別閾值，得到了啤酒中3-甲硫基丙醛的控制標準為55μg/L以下，這些數據為降低無醇啤酒的麥汁味，及限制性發酵法生產無醇啤酒的應用與發展提供了參考，有一定的現實意義。

［1］ GB 4927－2008.啤酒［S］．

［2］ 趙文娟．無醇啤酒新型生產方法的研究［D］．濟南:山東輕工業學院，2007.

［3］ Montanari L，Marconi O．Production of alcohol-free Beer［C］．Beer in Health and Disease Prevention，Univted Sateda:Academic Press，2009:61 －75.

［4］ Perpète P，Collin S．Contribution of 3-Methylthiopropionaldehyde to the worty flavor of alcohol-free beers［J］．J Agric Food Chem，1999 ，47(6):2 374－2 378.

［5］ Perpète P，Collin S．Influence of beer ethanol content on the wort flavour perception［J］．Food Chemistry，2000，71(3):379–385.

［6］ Perpète P，Collin S．Fate of the worty flavours in a cold contact fermentation［J］．Food Chemistry，1999，66(3):359－363.

［7］ Ragazzo-Sanchez J A，Chalier P，Chevalier Lucia D，et al．Off-flavours detection in alcoholic beverages by electronic nose coupled to GC［J］．Sensors and Actuators B:Chemical，2009，140(1):29 － 34.

［8］ 江偉．李紅，周梅，等．采用GC-MS同時檢測啤酒中的醛酯類老化物質［J］．食品與發酵工業，2010，36(10):153－158.

［9］ 陳慧，張彥青，張菡，等．未除氣與除氣淡爽型啤酒中9種有機酸的閾值［J］．食品與發酵工業，2011，37(5):175－179.

Effect of 3-Methylthiopropionaldehyde to the Wort Flavor of Beer and Establishment of the Analysis Method by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Liu Yang1，Li Hong2，Du Jin-hua1，Li Jian-fei2
1(College of Food Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Tai’an 271018，China)
2(China National Research Institute of Food＆ Fermentation Industries，Beijing 100027，China)

The flavor characteristic of 3-methylthiopropionaldehyde in beer and its contribution to the beer wort flavor were researched，its threshold in beer was also determined．The results indicated that the flavor of 3-methylthiopropionaldehyde was grist braised．It resembled beer wort flavor and its content is positively correlated with the beer wort flavor．Therefore，3-methylthiopropionaldehyde could manifest the wort flavor of beer．Distinctive threshold in beer was 5．0μg/L．Distillation and liquid/liquid extraction were operated on samples．Following GC/MS quantification，we could obtain its content．The correlation coefficient of 3-methylthiopropionaldehyde by external standard method was 0．9952．The precision was 4．57%．The recoveries were 83．71% ～92．48%，with the limit of detection was 0．015μg/L．Different beers were analyzed with this method and the result showed a below 50μg/L content of 3 －methylthiopropionaldehyde，which should be the upper limit of control standard．

beer，3-methylthiopropionaldehyde，worty flavor，distinction threshold，GC/MS

碩士研究生。

2011－08－16，改回日期:2011－09－06