山西老陳醋熏醅前后香氣成分的變化分析

李江涌，王如福*，焦玉雙

（山西農業大學 食品科學與工程學院，山西 晉中 030800）

山西老陳醋熏醅前后香氣成分的變化分析

李江涌，王如福*，焦玉雙

（山西農業大學 食品科學與工程學院，山西 晉中 030800）

熏醅是形成山西老陳醋獨特風味的關鍵步驟。采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結合氣質聯用（GC-MS）技術分析山西老陳醋熏醅前、后醋醅香氣成分的變化。結果表明，山西老陳醋熏醅前后的香氣成分分別為58種和51種，主要包括醇類、醛類、酸類、酯類和雜環類化合物等；山西老陳醋在熏醅前的主要香氣成分為乙酸（23.16）%、苯乙醇（15.51）%、乙酸苯乙酯（9.76%）、DL-2-羥基-4-甲基戊酸乙酯（4.74%）、3-羥基-2-丁酮（3.83%）、乙酸異戊酯（3.47%）、糠醛（0.75%）等；熏醅后為乙酸（11.42%）、苯乙醇（8.45%）、乙酸苯乙酯（4.56%）、DL-2-羥基-4-甲基戊酸乙酯（1.35%）、2，3，5，6-四甲基吡嗪（2.90%）、糠醛（31.14%）等。初步探明了山西老陳醋熏醅前、后主要香氣成分的變化。

山西老陳醋；熏醅；固相微萃取-氣質聯用；香氣成分

熏醅是山西老陳醋釀制工藝中獨特的核心工序，賦予了老陳醋獨有的風味與色澤［1］。傳統熏醅工藝是用火炕炭火文火加熱，溫度80～90℃，把發酵成熟的白醅放入陶缸中，每天對時倒缸一次，五天后，待醋醅顏色變成紅褐色后出缸，結束熏醅過程［2-3］。李弘文等［1］采用頂空法和氣質聯用-嗅聞（gas chromatography-mass spectrometer-olfactory，GC-O-MS）技術對山西老陳醋的熏醋進行香氣成分分析，得出其主要包括醛、醇、雜環類、酯、酸等揮發性成分。韓慶輝等［4］采用頂空固相微萃取技術結合氣質聯用技術對涼州熏醋熏醅前、后的香氣成分進行了分析，得出熏醅前的揮發性成分有58種，熏醅后有57種。山西老陳醋獨特的熏醅工藝中發生水解反應和美拉德反應能產生大量的吡嗪、醛類等香氣物質［5］，形成老陳醋特有的風味。

目前，國內外對山西老陳醋香氣成分的分析已有一些報道，但是有關山西老陳醋熏醅工藝對其香氣成分形成方面的研究較少。熏醅后醋醅風味是反映熏醅質量好壞的重要指標，因此，對山西老陳醋熏醅前、后的香氣成分進行分析，不僅有利于探明熏醅工藝對山西老陳醋風味形成的機理，也可為優化其熏醅技術提供一定的理論依據，具有重要現實意義［6-8］。本研究采用優化的固相微萃取（solidphase micro-extraction，SPME）結合GC-MS聯用技術分析研究山西老陳醋傳統熏醅前、后（80～90℃，5 d）香氣成分的變化，以期揭示山西老陳醋熏醅前、后香氣成分的變化規律。為山西老陳醋生產企業更好地控制熏醅工藝條件、提高山西老陳醋品質提供一定的理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

山西老陳醋白醅（即完成醋酸發酵后熏醅前的成熟醋醅）和熏醅（傳統熏制5 d后的成熟熏醅）：山西老陳醋集團有限公司；NaCl（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.2儀器與設備

TRACE-ISQ型氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）儀：賽默飛世爾科技有限公司；VF-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm× 0.25 mm）、Varian 8400固相微萃取進樣器、75 μm聚二甲基珪氧烷（product data management system，PDMS）萃取纖維頭、20 μL頂空進樣瓶：美國Supelco公司；FA1204B型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司。

1.3實驗方法

1.3.1香氣成分萃取方法［9］

先將萃取頭在氣相色譜的進樣口老化至無雜峰，老化溫度250℃，時間30 min。將樣品混合均勻，準確稱取3.0 g樣品放入20 mL頂空進樣瓶中，加入6 mL水，再加入3 g NaCl溶解，加蓋密封，將進樣瓶放入孵化爐，孵化爐攪拌速度100 r/min，孵化溫度為45℃保持30 min，將老化的SPME萃取頭插入頂空瓶中，使之與液面保持1.5 cm的距離，推出纖維頭，頂空吸附40 min。萃取后直接進樣，在進樣口溫度250℃解吸5 min。

1.3.2GC-MS參數條件［10-11］

色譜條件：VF-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 mm）；載氣為氦氣（He）；流速：1 mL/min；分流比5∶1；進樣口溫度：250℃；程序升溫：起始溫度40℃保持30 min，以4℃/min升至150℃，保持1 min，再以8℃/min的速度升至250℃保持6 min。

質譜條件：電子電離源（electron ionization，EI）；接口溫度280℃，離子源溫度250℃，溶劑延遲時間1.5 min，電子能量70 eV，掃描質量范圍43～500 amu。

1.3.3定性定量分析

檢索譜庫為Willey譜庫和美國國家標準與技術研究院（national institute of standards and technology，NIST）譜庫，結合相關文獻及化學成分的保留時間、質譜圖譜和匹配度＞60%等進行定性分析。采用面積歸一法確定相對含量。

2　結果與分析

2.1山西老陳醋白醅和熏醅香氣成分變化分析

山西老陳醋白醅和熏醅中揮發性香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖見圖1，經譜庫檢索和其他鑒定方法，鑒定出揮發性香氣成分見表1。

由圖1和表1可知，在白醅和熏醅中檢出的香氣物質包括酸類、醇類、酯類、醛類、酮類和雜環類等揮發性物質。白醅中共檢出58種香氣成分，主要是酯類29種、醛類6種、醇類6種、酸類5種、烴類5種、酮類3種、雜環類1種、酚類1種和其他類2種，其中相對含量較高的是酯類30.87%、酸類23.94%、醇類18.64%、酮類4.64%、醛類2.22%，占總香氣成分含量的80.31%。化合物的種類表明，酯類化合物組分較多；單一香氣成分而言，白醅中相對含量較高的香氣成分為乙酸23.16%、苯乙醇15.51%、乙酸苯乙酯9.76%、DL-2-羥基-4-甲基戊酸乙酯4.74%、乙酸異戊酯3.47%、3-羥基-2-丁酮3.83%這幾種揮發性組分的相對含量達到59.47%。

在熏醅中共檢出51種揮發性成分，主要是酯類18種、醛類12種、醇類6種、雜環類5種、酸類4種、酮類1種、烴類1種、酚類1種和其他類3種，其中相對含量較高的是醛類36.55%、酯類13.64%、酸類12%、醇類11%，占總揮發性物質含量的73.19%。從化合物的種類來看，檢測到的酯類組分種類較多，為18種；就單一揮發性成分而言，熏烤后的醋醅中相對含量較高的揮發性成分為糠醛31.14%、乙酸11.42%、苯乙醇8.45%、2，3，5，6-四甲基吡嗪2.90%，這4個揮發性成分的相對含量達到了53.91%。

圖1　白醅（A）和熏醅（B）中揮發性香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 Total ions chromatogram of volatile aroma components in non-fumigated vinegar grains（A）and fumigated vinegar grains（B）by GC-MS

表1　白醅和熏醅中揮發性香氣成分的GC-MS分析Table 1 Volatile aroma components in non-fumigated vinegar grains and fumigated vinegar grains by GC-MS analysis

續表

續表

2.2山西老陳醋熏醅前后香氣成分的變化分析

2.2.1熏醅前后酸類、醇類化合物的變化分析

由表1可知，山西老陳醋白醅中有5種酸類化合物，總相對含量為23.94%，其中乙酸相對含量最高，為23.16%；成熟熏醅中酸類化合物的種類變成4種，且乙酸相對含量也減少為12%，與白醅中總酸相對含量相比，熏醅5 d后，總酸相對含量減少了49.87%。山西老陳醋熏醅前、后，乙酸相對含量的變化情況和總酸相對含量的變化趨勢一致，基本可以說明酸類化合物整體的變化規律。熏醅后，乙酸減少的原因可能是由于熏醅過程中溫度可達到80～90℃，溫度過高導致乙酸揮發；傳統老陳醋熏醅工藝中每天的倒缸翻醅程序使得酸類化合物揮發較多［10］；還有部分乙酸和醇類會反應生成酯類。酸類化合物是山西老陳醋的呈酸物質，其中，乙酸為揮發性酸，在熏醅過程中，雖然乙酸呈現下降趨勢，但是對山西老陳醋的酯香風味的形成有極大幫助。

白醅中共檢測到6種醇類化合物，且相對含量為18.64%，熏醅結束后，醇類化合物的種類基本沒變，其相對含量卻降低為11%，尤其是苯乙醇相對含量明顯下降，由白醅中的15.51%降低為熏醅中的8.45%。這可能是由于醇類在80～90℃的高溫下揮發，也可能是由于苯乙醇和乙酸等發生了酯化。苯乙醇是苯丙氨酸在酵母作用下經Strecker降解產生醛后進一步還原生成［11-12］，這種化合物目前被鑒定為酒中主要的芳香族化合物［13］。同時，苯乙醇具有玫瑰花香、甜香的風味，是山西老陳醋特征香氣成分中主要的醇類物質［2］。

2.2.2熏醅前后酯類化合物的變化分析

在白醅中，酯類化合物相對含量較多，為30.87%，這些酯類化合物主要是在山西老陳醋醋酸發酵階段產生的，其中主要有乙酸苯乙酯9.76%、DL-2-羥基-4-甲基戊酸乙酯4.74%等。熏醅中酯類化合物的相對含量顯著降低，降低為13.64%，酯類化合物的種類由熏醅前的29種減少為熏醅后的18種。

醋醅中酯類化合物主要是由于發生酯化反應形成的，也有部分酯類可通過微生物的代謝產生。醋醅中的一些酯類由于具有高溫易揮發性，在熏醅過程中其含量容易損失。酯類具有果香、脂肪氣味，短鏈酯主要表現為水果味，長鏈酯則為更多的油脂味；酯類化合物對山西老陳醋香氣成分的形成極為重要。

2.2.3熏醅前后醛類化合物的變化分析

白醅中醛類的相對含量比較少，為2.22%，熏醅后，醛類化合物的相對含量明顯增加，變為36.55%，醛類化合物的種類也增加了，由白醅中的6種變為熏醅中的12種，其中糠醛的相對含量最多，達到了31.14%。

山西老陳醋中的醛類主要是糠醛，糠醛是由五碳糖經微生物發酵生成木糖，木糖再分解為糠醛，也可在高溫下由Strecker降解反應而來［1］，在熏制期間，長時間的高溫有利于糠醛的生成。糠醛是在熏醅過程中產生的一種山西老陳醋特有香氣成分，是美拉德反應主要的副產物，糠醛類物質可以呈現出烤香、焦糖的香氣風味［10］，它是山西老陳醋中重要的香氣成分之一，對山西老陳醋的香氣成分貢獻很大。

2.2.4熏醅前后雜環類化合物的變化分析

熏醅前，白醅中只有1種雜環類化合物，相對含量為0.70%，隨著熏醅的進行，熏醅結束后，雜環類化合物相對含量達到3.97%，而且2，3，5，6-四甲基吡嗪相對含量較多，為2.90%，雜環類化合物的種類增加到5種。

吡嗪類是山西老陳醋熏醅過程中產生的特有香氣物質之一，是山西老陳醋中重要功能性化合物，其含量可作為評價山西老陳醋品質好壞的指標之一［14-15］。吡嗪類化合物是通過發生Strecker降解反應，將氮源（如氨基酸）降解而成的［16］。四甲基吡嗪又稱川芎嗪，是一種重要的功能性物質［17］，它被認為具有降壓活血化瘀、改善冠心病、溶栓抑栓、清除自由基的保健作用，主要在醋醅熏制過程中產生，由3-脫氧葡萄糖醛酮和氨基酸反應形成醛類和烯醇類后，又脫水環合形成吡嗪衍生物［7，18］。

3　結論

本研究采用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術，對山西老陳醋熏醅前、后香氣成分的變化進行了分析。山西老陳醋熏醅前、后的香氣成分分別有58種和51種。主要包括酸類、醇類、酯類、酮類、雜環類等；熏醅前其主體香氣成分包括乙酸（23.16%）、苯乙醇（15.51%）、乙酸苯乙酯（9.76%）、DL-2-羥基-4-甲基戊酸乙酯（4.74%）等；熏醅后為糠醛（31.14%）、乙酸（11.42%）、苯乙醇（8.45%）、乙酸苯乙酯（4.56%）、2，3，5，6-四甲基吡嗪（2.90%）等。

熏醅工藝對山西老陳醋中香氣成分的形成發揮了較大的作用。熏醅后增加了山西老陳醋特有的揮發性物質—糠醛和吡嗪類化合物。它們與其他揮發性成分共同作用，對山西老陳醋的色、香、味、體都有明顯的影響，可使山西老陳醋的酯香、熏香、陳香有機復合，從而決定了山西老陳醋的獨特品質。

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Changes of aroma components in Shanxi aged vinegar during fumigation process

LI Jiangyong，WANG Rufu*，JIAO Yushuang
（College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricultural University，Jinzhong 030800，China）

Fumigation is the key step of Shanxi aged vinegar which forms its unique flavor.The changes of aroma components of Shanxi aged vinegar before and after fumigation were analyzed by headspace solid phase micro-extraction（HS-SPME）and gas chromatography-mass spectrum（GC-MS）. The results showed that 58 and 51 kinds of the aroma components in Shanxi aged vinegar before and after fumigation were identified，respectively，mainly including alcohols，aldehydes，acids，esters and heterocyclic compounds and so on.The main aroma components in the vinegar before fumigation were acetic acid（23.16%），phenethyl alcohol（15.51%），phenethyl acetate（9.76%），ethyl 2-hydroxy-4-methylpentanoate（4.74%），3-hydroxybu-2-tanone（3.83%），isoamyl acetate（3.47%），furfural（0.75%）.The main aroma components in the vinegar after fumigation were acetic acid（11.42%），phenethyl alcohol（8.45%），phenethyl acetate（4.56%），ethyl 2-hydroxy-4-methylpentanoate（1.35%），tetramethylpyrazine（2.90%），furfural（31.14%）.The changes of main aroma components of Shanxi aged vinegar before and after fumigation were revealed preliminarily.

Shanxi aged vinegar；fumigation；SPME-GC-MS；aroma components

TS264.2

0254-5071（2016）09-0047-04doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2016.09.011

2016-05-18

山西省重點研發項目山西老陳醋產業關鍵技術開發與示范（2015-TN-10）

李江涌（1990-），男，碩士研究生，研究方向為農產品加工及貯藏工程。

王如福（1960-），男，教授，博士，研究方向為發酵食品工藝、果蔬采后生理及貯運技術。