藏區(qū)傳統(tǒng)青稞發(fā)酵酒的風(fēng)味特征剖析

王雪薇，江偉，孫志偉，欒春光，薛潔，全莉，武運(yùn)，張玉紅

1(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊,830052) 2(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京,100015)3(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院，西藏 拉薩,850032)

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(gas chromatography-mass spectromery,GC-MS)在食品領(lǐng)域多用于白酒風(fēng)味[11-14]、葡萄酒風(fēng)味[15-19]的研究，并取得初步成效。氣相色譜根據(jù)保留時(shí)間來(lái)分離待測(cè)物質(zhì)的不同組分，然后質(zhì)譜作為檢測(cè)器，具有分辨能力強(qiáng)、靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)[20-22]。

由于青稞原料以及高原特有氣候、水源等環(huán)境因素，青稞酒的風(fēng)味、香氣和口感有別于其他發(fā)酵酒[23-27]，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)運(yùn)用其風(fēng)味的研究較少。因此本文主要采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，基于色譜指紋圖譜，對(duì)比分析研究不同品牌的青稞酒風(fēng)味，探索青稞酒中存在的特征香氣物質(zhì)種類(lèi)，揭示不同品牌的青稞酒之間在主要風(fēng)味物質(zhì)上的相對(duì)含量差異。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

從西藏收集了4家青稞酒業(yè)有限公司6款青稞發(fā)酵型酒樣品，其中酒精度在1%～4%vol，易拉罐包裝，包裝凈含量在320～355 mL之間，均采用傳統(tǒng)青稞釀造工藝。

C8～C40正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純)。

1.2 儀器與設(shè)備

ST180-A蘇格電磁爐；7890 A-Sniffer 9000-7000氣相色譜儀、質(zhì)譜儀； DB-WAX ETR(30 m×0.25 mm×0.25 μm)型色譜柱；HH-1數(shù)顯電子恒溫水浴鍋；20 mL萃取瓶；固相微萃取進(jìn)樣器、固相微萃取柱(50/30 μm，DVB-CAR-PDMS)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的前處理方法

稱(chēng)取5 mL青稞酒樣品到20 mL萃取瓶中，加蓋密封置于35 ℃水浴鍋中平衡15 min，固相微萃取吸附40 min后插入氣相色譜進(jìn)樣口,250 ℃條件下解析5 min。

本次研究納入的4100例孕婦中共計(jì)有26例經(jīng)產(chǎn)后或者引產(chǎn)證實(shí)為胎兒肢體缺陷。產(chǎn)前常規(guī)超聲檢出12例，聯(lián)合檢查檢出17例，連續(xù)順序追蹤超聲檢出25例。連續(xù)順序追蹤超聲檢出效果明顯優(yōu)于其他超聲檢查，P＜0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表1。

1.3.2 GC-MS分析條件

氣相色譜柱溫箱程序升溫條件：初始溫度30 ℃，恒溫2 min，以4 ℃/min升至230 ℃，保持7 min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃，載氣為He，流速為1.2 mL/min，不分流。

質(zhì)譜條件：電子轟擊(electron impact, EI)離子源，電子能量70 eV，傳輸線溫度230 ℃，離子源溫度為230℃，質(zhì)量掃描范圍55～500m/z。

1.3.3 化合物定性

化合物在GC-MS上的采集信息通過(guò)質(zhì)譜軟件處理。采用NIST(the national institute of standards and technology, NIST)譜庫(kù)2.0檢索和保留指數(shù)這2種方法共同定性揮發(fā)性香氣成分。

化合物線性保留指數(shù)(LRI)值計(jì)算方法：利用系列正構(gòu)烷烴換算而成。

式中: LIR表示化合物的線性保留指數(shù)；tn+1是碳數(shù)

為n+1的正構(gòu)烷烴保留時(shí)間，tn是碳數(shù)為n的正構(gòu)烷烴保留時(shí)間，t為未知物的氣相保留時(shí)間(tn

2 結(jié)果與討論

2.1 青稞發(fā)酵酒的GC-MS圖譜分析

青稞發(fā)酵酒樣品采用GC-MS檢測(cè)得到總離子流圖，見(jiàn)圖1。通過(guò)NIST譜庫(kù)2.0檢索、保留指數(shù)針對(duì)指紋圖譜進(jìn)行物質(zhì)種類(lèi)的鑒定。由圖2可知，青稞發(fā)酵酒中的香氣主體和微量成分眾多，而且各種香氣物質(zhì)的含量差別非常顯著，因此除了對(duì)酒樣進(jìn)行香氣物質(zhì)的分析鑒定之外，還要針對(duì)所有物質(zhì)的相對(duì)含量進(jìn)行深入地分析和研究。

圖1 六種青稞發(fā)酵酒的質(zhì)譜總離子流圖譜Fig.1 Mass spectrometric total ion flux spectrum of six highland barley fermented wines

2.2 六種青稞發(fā)酵酒的主體風(fēng)味物質(zhì)鑒定結(jié)果

通過(guò)NIST數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比和物質(zhì)保留指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，分析結(jié)果見(jiàn)表1，目前主要鑒定出57種青稞發(fā)酵酒的風(fēng)味物質(zhì)，主要包括了酯類(lèi)、醇類(lèi)、烷烴類(lèi)、芳香類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)，共計(jì)9類(lèi)物質(zhì)。

2.3 六種青稞發(fā)酵酒的各類(lèi)香氣物質(zhì)相對(duì)含量差異對(duì)比分析

基于鑒定出的57種主體風(fēng)味，本部分針對(duì)6種青稞發(fā)酵酒的化合物數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，見(jiàn)圖2。由圖可知，6種青稞酒的主體風(fēng)味化合物的種類(lèi)略有差異，但并不顯著。同時(shí)，6種青稞酒都具有上述的九大類(lèi)物質(zhì)，這也表明青稞發(fā)酵酒類(lèi)在風(fēng)味化合物的種類(lèi)方面具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和一致性。

表1 六種青稞發(fā)酵酒的主體風(fēng)味物質(zhì)鑒定結(jié)果Table 1 Identification results of main flavor compounds in six highland barley fermented wines

圖2 六種青稞發(fā)酵酒中化合物數(shù)量的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.2 Statistical results of the number of compounds in six highland barley fermented wines

盡管6種青稞發(fā)酵酒的化合物種類(lèi)和數(shù)量相近，但這些化合物的相對(duì)含量卻存在顯著不同(見(jiàn)圖3)，這將直接造成酒樣之間的風(fēng)味質(zhì)量差異。根據(jù)6種酒樣的譜圖進(jìn)行積峰得到每種化合物的峰面積，以每種化合物的峰面積在所有化合物的峰面積總和中所占的比例作為該化合物的相對(duì)含量。通過(guò)對(duì)所有化合物的相對(duì)含量統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)6種青稞發(fā)酵酒中，各大類(lèi)的相對(duì)含量的排序由高到低為：醇類(lèi)>酯類(lèi)>酸類(lèi)和醛類(lèi)>芳香類(lèi)、烷烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、酮類(lèi)和酚類(lèi)。其中醇類(lèi)的相對(duì)含量最高，范圍在61%～90%之間；酯類(lèi)其次，相對(duì)含量在4%～24%之間；酸類(lèi)和醛類(lèi)的相對(duì)含量均在1.8%～5%之間。由化合物種類(lèi)的相對(duì)含量可知，6種青稞發(fā)酵酒在風(fēng)味含量上存在著顯著差異，酒樣的品質(zhì)和風(fēng)味存在著不同。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，醇類(lèi)在青稞發(fā)酵酒中占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。由圖4可知，在酒類(lèi)中醇類(lèi)除了乙醇為主外，還有異丁醇、異戊醇、2-壬醇、2-辛烯-1-醇、1-庚醇、2-乙基己醇、3-乙基-3-戊醇、2-辛醇、R-1,3-丁二醇、1-辛醇、1-庚醇、3-甲硫基丙醇、β-苯乙醇等13種主要的高級(jí)醇。適量的高級(jí)醇可賦予酒體特殊的香味，并起著襯托酯香的作用，使酒的香氣更為完滿。這些醇類(lèi)物質(zhì)在酒中既是芳香成分，又是呈味物質(zhì)，氣味持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)6種青稞發(fā)酵酒的醇類(lèi)分析，發(fā)現(xiàn)從整體上青稞發(fā)酵酒的醇類(lèi)在整體酒體中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，不同酒樣的醇類(lèi)略有差異。所有醇類(lèi)中，相對(duì)含量排在前3位的醇類(lèi)物質(zhì)分別為：異戊醇(44%～56%)>β-苯乙醇(10%～20%)>異丁醇(3.5%～8.2%)。

圖4 六種青稞發(fā)酵酒中醇類(lèi)的統(tǒng)計(jì)分類(lèi)結(jié)果Fig.4 Statistical classification results of alcohols in six highland barley fermented wines

除了醇類(lèi)以外，酯類(lèi)也在青稞發(fā)酵酒中的相對(duì)含量也相對(duì)較高。酯類(lèi)在酒體中主要起到呈香顯味的作用，大多數(shù)酯香是具有芳香氣味的揮發(fā)性化合物，是酒體的主要組成成分。各種酯的含量多少和比例關(guān)系是構(gòu)成各種酒體的風(fēng)格和香型的主要因素。由圖5可知，青稞酒中主要含有15種主體酯，包括乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、L-乳酸乙酯、辛酸乙酯、2-氧代十八烷酸甲酯、巴豆酸乙烯酯、2-糠酸乙酯、癸酸乙酯、丁二酸乙酯、乙酸苯乙酯、2-甲基丙酸丁酯、十八酸乙酯。由圖可知，不同品牌的青稞發(fā)酵酒的酯類(lèi)存在著不同，其中4號(hào)樣品的酯類(lèi)最高，其次是5號(hào)樣品，再次是6號(hào)樣品。在所有的青稞酒中排在前3位的酯類(lèi)是乙酸乙酯(2.4%～19%)>L-乳酸乙酯(0.5%～4.1%)>乙酸異戊酯(0.07%～1.3%)。

圖5 六種青稞發(fā)酵酒中酯類(lèi)的統(tǒng)計(jì)分類(lèi)結(jié)果Fig.5 Statistical classification results of esters in six highland barley fermented wines

酸類(lèi)和醛類(lèi)的統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析：酸類(lèi)可以增長(zhǎng)青稞發(fā)酵酒的后味，也是重要的風(fēng)味物質(zhì)之一。如圖6所示，在酒中乙酸(1.0%～3.5%)的含量居于首位，2-甲基丙酸(0.02%～0.09%)、辛酸(0.04%～0.06%)次之。醛類(lèi)和酸類(lèi)的含量基本一致，如圖7所示糠醛(0.5%～3.7%)、辛醛(0.5%～1.3%)、苯甲醛(0.2%～0.3%)的含量位于醛類(lèi)物質(zhì)前三。

圖6 六種青稞發(fā)酵酒中酸類(lèi)的統(tǒng)計(jì)分類(lèi)結(jié)果Fig.6 Statistical classification results of six kinds of highland barley fermented wine

圖7 六種青稞發(fā)酵酒中醛類(lèi)的統(tǒng)計(jì)分類(lèi)結(jié)果Fig.7 Statistical classification results of aldehydes in six kinds of barley fermented wine

3 結(jié)論

本文通過(guò)固相微萃取和氣相色譜--質(zhì)譜聯(lián)用法分析研究了藏區(qū)6種品牌的青稞發(fā)酵酒，通過(guò)譜庫(kù)進(jìn)行檢索和保留指數(shù)驗(yàn)證，共鑒定出60種青稞酒中的主體風(fēng)味，包括了酯類(lèi)、醇類(lèi)、烷烴類(lèi)、芳香類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)，共計(jì)九大類(lèi)物質(zhì)。6種品牌的青稞酒的化合物種類(lèi)差異并不是非常顯著，都具有上述的九大類(lèi)物質(zhì)，這表明青稞發(fā)酵酒類(lèi)在風(fēng)味化合物的種類(lèi)方面具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和一致性。

通過(guò)化合物各大種類(lèi)的相對(duì)含量對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)各大類(lèi)的相對(duì)含量的排序由高到低為：醇類(lèi)>酯類(lèi)>酸類(lèi)和醛類(lèi)>芳香類(lèi)、烷烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、酮類(lèi)和酚類(lèi)。其中醇類(lèi)在整體酒體中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，共鑒定出14種醇類(lèi)物質(zhì)，不同酒樣的醇類(lèi)略有差異，醇類(lèi)的相對(duì)含量范圍在61%～90%之間；其次是酯類(lèi)，共鑒定出15種酯類(lèi)物質(zhì)，酯類(lèi)的相對(duì)含量在4%～24%之間；酸類(lèi)和醛類(lèi)的含量居于第三，共鑒定出酸類(lèi)物質(zhì)8種，相對(duì)含量在1.8%～3.5%之間，醛類(lèi)物質(zhì)6種，相對(duì)含量在2.9%～5%。在這些青稞發(fā)酵酒樣中，相對(duì)含量高的物質(zhì)包括異戊醇(44%～56%)、β-苯乙醇(10%～20%)、異丁醇(3.5%～8.2%)、乙酸乙酯(2.4%～ 19%)、乙酸異戊酯(0.5%～4.1%)、己酸乙酯(0.07%～1.3%)。不同品種的青稞發(fā)酵酒在風(fēng)味含量上存在著顯著差異，酯類(lèi)中4號(hào)樣品的相對(duì)含量最高，其次是5號(hào)樣品，再次是6號(hào)樣品。

目前，對(duì)于青稞發(fā)酵酒的風(fēng)味鑒定分析研究相對(duì)較少，深入研究青稞發(fā)酵酒中的特征香氣成分，對(duì)青稞發(fā)酵酒選擇原料方法的完善和質(zhì)量控制的發(fā)展具有重要的意義。