不同工藝生產多醋齡鎮江香醋揮發性成分比較

劉源，李君奎，孫宗保*，尹俊玲，陳波

1. 鎮江市食品藥品監督檢驗中心（鎮江 212000）；2. 江蘇大學食品與生物工程學院（鎮江 212013）

鎮江香醋作為中國四大名醋之一，至今已有1 400余年歷史，其擁有酸而不澀、香而微甜、色濃味鮮、愈存愈香的特點。食醋原料及工藝的差異造就不同風味，傳統手工鎮江香醋最大的工藝特點在于麥曲的使用，麥曲中主要成分是霉菌，另外還有酵母菌和其他細菌，多菌種的共同作用為食醋色、香、味、體的協調奠定良好基礎。但生產周期長、麥曲易霉變，且醋品質好壞主要依靠工作人員的經驗。傳統手工與現代工業生產的鎮江香醋最大的區別在于酒精發酵，現代工藝鎮江香醋加入糖化酶、液化酶處理后，再加入已經純化的釀酒酵母進行單菌種發酵。傳統手工鎮江香醋醋相對現代工業鎮江香醋來說雖然工序繁瑣、生產周期長，但不同于現代工業的酒精發酵方式也使得傳統手工鎮江醋具有獨特風味，擁有較高市場價值，深得消費者喜愛[1]。

食醋中的揮發性成分不僅決定芳香特性，并且揮發性成分對特征風味起到重要作用，風味的來源主要是發酵和陳化。目前，已有研究者對醋的揮發性成分做了初步研究，如金鴻娟[2]利用揮發性成分判別醋齡，孫宗保等[3]對幾種傳統名醋的揮發性成分進行比較，王大紅等[4]、郝紅梅等[5]分別對山楂醋、板栗紅棗醋揮發性成分進行研究。國外對于醋的揮發性成分也有相應研究，Jo等[6]使用SPME/GC-MS電子鼻結合感官分析探究商業蘋果醋的香氣化合物；Xiong等[7]使用頂空固相微萃取結合GC-MS對鎮江香醋和山西老陳醋的揮發性成分進行多變量統計分析；Xing等[8]使用基于代謝指紋法的GC-MS比較生醋和焙烤醋揮發性成分的差異；Jo等[9]應用電子鼻、電子舌、MS-電子鼻檢測味道和香味，以此來鑒別陳醋；Ishihara等[10]使用核磁共振結合GC-MS研究卷心菜醋水溶性和揮發性成分的代謝特性。雖然國內外對于醋的揮發性成分研究的文獻很多，但是對于不同醋齡傳統手工鎮江香醋和現代工業生產鎮江香醋揮發性成分區別進行探究的鮮見報道。頂空固相微萃取適用于提取待測組分含有一定的揮發性，此技術目前已經廣泛的應用于酒[11]、自來水[12]、食用油[13]、中藥[14]等多種物質中的揮發性物質的檢測與研究。

試驗通過頂空固相微萃取提取技術結合GC-MS分析技術對不同醋齡的傳統手工和現代工業生產的鎮江香醋的揮發性成分進行研究，旨在探究其中的變化規律，為傳統手工及現代工藝鎮江香醋生產相結合并探究合適的陳釀時間提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與主要試劑

鎮江香醋（傳統手工鎮江香醋、現代工業生產鎮江香醋，鎮江市某醋業有限公司），醋齡分別為新醋、半年、2年、3年、4年。

C6～C25正構烷烴（Accu Standard Inc，USA）；乙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、3-甲基丁酸、2-甲基丙酸、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、苯乙酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸2-甲基丙酯、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、1-己醇、1-庚醇、異丙醇、苯乙醇、3-甲基-1-丁醇、2, 3-丁二醇、2-甲基-1-丁醇、2-乙基-1-己醇、苯甲醇、丙酮、2,3-丁二酮、2, 3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮、乙醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、2-甲基丙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基-2-丁烯醛、吡嗪、2, 5-二甲基吡嗪、乙基吡嗪、2, 3-二甲基吡嗪、6-甲基-2-乙基-吡嗪、三甲基吡嗪、四甲基吡嗪、糠醛、三甲基惡唑、4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-甲基-2-戊醇（內標），含量均≥98%，Sigma-Aldrich。

1.2 儀器與設備

HP 6890-5973氣相色譜-質譜聯用儀（美國Agilent公司）、手動固相微萃取SPME進橡膠墊的樣品瓶、75 μm CAR-PDMS萃取頭（上海安譜公司）、手動固相微萃取SPME進樣器（美國Supelco公司）；PC-420磁力恒溫攪拌器（美國Corning公司）；BS 224 S型精密電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

15 mL樣品瓶加入8 mL醋樣，加入2.5 g氯化鈉和轉子，蓋上樣品蓋，放入50 ℃的恒溫水浴中10 min，樣品瓶頂空部分插入SPME萃取頭，吸附時間40 min，以250 r/min的轉速攪拌。后將萃取頭插入GC-MS進樣口，解析溫度280 ℃，時間5 min。

1.3.2 儀器條件

色譜條件：DB-WAX色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣He進樣模式不分流，進樣口溫度280℃，流速1.1 mL/min。變溫程序：初溫35 ℃，持續時間5 min，5 ℃/min升溫至100 ℃，3 ℃/min至200 ℃，10 ℃/min升至220 ℃，保持15 min。

質譜條件：230 ℃ HP-Chemstation System工作站采集和處理數據。范圍33～400 amu的掃描質量數，250 ℃接口溫度，230 ℃離子源溫度，70 eV電子能量，EI+為電離方式。

1.3.3 揮發性成分分析

質譜鑒定：將GC-MS檢測得到的揮發性成分與NIST05譜庫進行對比，正反匹配度都大于800的條件下才可對該物質進行確認。保留指數鑒定：作為判別化合物結構的重要指標，試驗以C6～C25的正構烷烴作為標準，采用與上述相同的升溫程序，將保留時間用于計算待測化合物的保留指數。并查閱文獻中相關物質的保留指數或將其純凈物計算相同條件下的保留指數進行比較確認。

揮發性成分量的分析：采用內標法對成分進行定量分析，經查閱文獻，采用濃度6.06 mg/L的4-甲基-2-戊醇作為醋樣中的內標物。通過測定出內標物與待測組分的峰面積與其相對響應值，則可求出待測物的百分含量。

2 結果與分析

2.1 不同醋齡的傳統手工鎮江香醋和現代工業鎮江香醋中揮發性成分比較

圖1 手工新醋中揮發性成分總離子流圖

圖2可看出除了醋齡為4年，其他醋齡的現代工業鎮江香醋中的揮發性成分含量都要高于傳統手工鎮江香醋。現代工業生產鎮江香醋中揮發性成分含量隨醋齡時升高時降低，傳統手工鎮江香醋揮發性成分含量先降低，到醋齡為2年時又增加。雖然不同醋齡傳統手工鎮江香醋和現代工業鎮江香醋中揮發性成分都有一定變化，但范圍小、不顯著，故可得到無論是現代工業鎮江香醋還是傳統手工鎮江香醋，揮發性成分含量與醋齡無明顯關系。將檢測到的揮發性成分分為酸類、醇類、酯類、醛類、酮類、雜環類及其他類。

圖2 不同醋齡鎮江香醋中揮發性成分的含量變化

5個醋齡的傳統手工鎮江香醋、現代工業鎮江香醋揮發性成分具體變化為：

1) 酸

酸不僅是重要的呈味物質，而且是呈香物質，對食醋的整體風味有實質性的貢獻。由圖3可知，2種醋酸類物質隨醋齡增加相對含量均呈下降趨勢，酸類物質相對含量減少，刺激性口味變弱，更加圓潤。除醋齡4年外，現代工業鎮江香醋酸類物質總含量都要高于傳統手工鎮江香醋，現代工業鎮江香醋酸類物質總量呈波浪狀變化，傳統手工鎮江香醋則先降低后增加。

試驗檢測出的酸類物質共7種，乙酸最高，3-甲基丁酸次之，除醋齡4年以外，現代工業生產鎮江香醋中乙酸的總含量都要高于傳統手工鎮江香醋，但是2種醋乙酸的總含量隨醋齡的變化均為波浪狀。傳統手工鎮江香醋中3-甲基丁酸、2-甲基丙酸的含量均高于對應醋齡的現代工業鎮江香醋，變化情況均與乙酸相同。丁酸和4-甲基戊酸只在傳統手工鎮江香醋中檢測到。

圖3 不同醋齡鎮江香醋中酸類物質總含量及相對含量對比

2) 醇類

醇類具有果實的香味，能與酸發生酯化，是醋中重要的物質之一。由圖4可得到，現代工業鎮江香醋中醇類物質總含量要高于傳統手工鎮江香醋，并且新醋差值最大。隨著醋齡變化，2種醋中醇類物質總含量變化情況相同，陳釀前2年內，總含量減少，后又逐漸上升。總相對含量也都是呈先下降后又緩慢上升狀態。

試驗檢測到的醇類共9種，2, 3-丁二醇、苯乙醇和乙醇含量較高。苯乙醇具有典型的玫瑰花香味和蜂蜜味，是苯丙氨酸經Strecker降解產生醛后進一步還原后生成。已被鑒定為酒中主要的芳香族化合物[15]。相同醋齡的現代工業鎮江香醋中苯乙醇和乙醇的含量要高于傳統手工鎮江香醋。2種醋中乙醇含量在陳釀的前2年下降，之后逐漸上升，乙基苯乙醇只在傳統手工鎮江香醋里面發現，2-甲基丙醇和正己醇只在現代工業鎮江香醋中出現，而2-甲基丙醇在馬鈴薯醋和沙棘果醋中存在[16]。

圖4 不同醋齡鎮江香醋中醇類物質總含量及相對含量對比

3) 酯類

酯類賦予醋特殊的香味，是評價醋品質的一個重要指標。由圖5可知現代工業生產鎮江香醋中酯類物質總量與相對含量始終比傳統手工鎮江香醋高，2種醋中酯類物質總量隨陳釀時間均是波浪狀變化，并在陳釀兩年后各自達到最小值。

試驗得到檢測到的酯類共14種，丁二酸二乙酯、乙酸苯乙酯、乙酸乙酯和乙酸3-甲基丁酯含量較高，這與鎮江香醋醋齡識別的研究一致[2]。乙酸丁酯和丁二酸二丙酯只在現代工業鎮江香醋中檢測出，鄰苯二甲酸二甲酯只在傳統手工鎮江香醋中檢測出。相同醋齡的現代工業鎮江香醋中的乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸3-甲基丁酯、2, 3-丁二醇二乙酸酯、苯乙酸乙酯和乙酸苯乙酯的含量均比傳統手工鎮江香醋中的含量多。傳統手工鎮江香醋和現代工業生產鎮江香醋中的苯乙酸乙酯在陳釀過程中逐漸減少。乙酸乙酯具有香蕉、梨的香味[6]。

4) 醛類

由圖6可知，除醋齡半年外，其他醋齡的傳統手工鎮江香醋中醛類總含量和相對含量都要高于現代工業鎮江香醋，傳統手工鎮江香醋醛類含量總量隨陳釀時間先下降后上升，而現代工業鎮江香醋呈波浪狀變化。

試驗檢測到的醛類共7種，醛類閾值低，但能夠較好調和鎮江香醋中各種風味成分，使風味協調、平和。苯甲醛、3-甲基丁醛和亞乙基苯乙醛在鎮江香醋中含量都較高，苯乙醛、2-吡咯甲醛和5-羥甲基-2-呋喃甲醛只在現代工業鎮江香醋中檢測到。在傳統手工鎮江香醋中，隨著醋齡的變化，乙醛、苯甲醛和亞乙基苯乙醛含量先增加后降低。3-甲基丁醛含量隨醋齡變化呈波浪形；而現代工業鎮江香醋中，乙醛、苯甲醛、亞乙基苯乙醛和3-甲基丁醛含量變化均呈波浪形。

圖5 不同醋齡鎮江香醋中酯類物質總含量及相對含量對比

5) 酮類

由圖7可知，現代工業鎮江香醋的酮類總含量與相對含量都比同醋齡傳統手工鎮江香醋高，并且兩者隨陳釀時間含量變化都是呈波浪形。

樣本中檢測到的酮類共13種，其中2, 3-丁二酮和3-羥基-2-丁酮含量較高。荔枝醋中也是3-羥基-2-丁酮含量最高[17]。3-戊烯-2-酮、1-苯基-1-丙酮、1-（3, 5-二甲基）-乙酮只在傳統手工鎮江香醋的醋樣中找到，2, 3-戊二酮、1-（2, 4-二甲基-呋喃-3-基）-乙酮只在現代工業鎮江香醋的醋樣中找到。相同醋齡的現代工業鎮江香醋中丙酮、2, 3-丁二酮、3-羥基-2-丁酮的含量比對應的傳統手工鎮江香醋含量高。3-羥基-2-丁酮具有強烈奶香，常作為香料用于奶制品和酒類中，該成分天然存在于可可、奶油、葡萄酒或者煙葉中[18]。

圖7 不同醋齡鎮江香醋中酮類物質總含量及相對含量對比

6) 雜環類

由圖8可知，現代工業鎮江香醋雜環類化合物總量與相對含量均在新醋時值最小，陳釀半年達最大值；而傳統手工鎮江香醋雜環類化合物總量與相對含量在陳釀半年時值最小，4年時達最大值。

試驗得到醋樣中檢測到的雜環類化合物一共有18種。其中吡嗪類有9種，還包括呋喃、糠醛、吡咯和惡唑類。2, 6-二甲基吡嗪和6-甲基-2-乙基吡嗪只在傳統手工鎮江香醋中檢測到，2, 3, 5-三甲基-6-異戊基吡嗪和2, 3-二甲基-5-（1-丙烯基）-吡嗪只在現代工業鎮江香醋中得到。在吡嗪類中4-甲基吡嗪的含量相對較高，且在兩種醋中都隨醋齡的升高而升高，該物質在其他名醋如山西老陳醋（20.84%）和保寧醋（15.88%）中都有檢測出，說明吡嗪類是醋的香氣成分的重要貢獻者之一[19]。糠醛在雜環類中含量最高，主要由戊糖褐變而來，有焦糖和藥味，對陳釀風味有很大貢獻。

圖8 不同醋齡鎮江香醋中雜環類物質總含量及相對含量對比

7) 其他類

由圖9可知，傳統手工鎮江香醋和現代工業鎮江香醋中其他物質總含量在在前2年類變化較小，增加到第4年又有所減少。但是傳統手工鎮江香醋的相對含量要高于現代工業鎮江香醋。

從鎮江香醋醋樣中檢測到的其他類物質共10種，包括醚類、苯酚和苯胺類。二甲基硫醚和2, 4-二叔丁基苯酚含量相對較高。2, 5-二甲基-1, 4-苯二酚和4-甲基-1-甲氧基苯只在現代工業鎮江香醋中檢測到，3-甲基-4-甲氧基苯酚和4-乙基-2-甲氧基苯酚只存在于傳統手工鎮江香醋中。相同醋齡的傳統手工鎮江香醋中二甲基硫醚含量高于現代工業鎮江香醋，而2,4-二叔丁基苯酚的含量卻少于相同醋齡的現代工業鎮江香醋。

圖9 不同醋齡鎮江香醋中其他類物質總含量及相對含量對比

3 結論與討論

除醋齡為4年外，其他年份的現代工業鎮江香醋的揮發性成分比對應的傳統手工鎮江香醋高，由于現代工業鎮江香醋用釀酒酵母進行純種發酵，其發酵效率比傳統手工鎮江香醋的多菌種混合發酵的效率高，使得現代工業鎮江香醋中酸類、醇類和酯類的含量幾乎都比傳統手工鎮江香醋高。而雜環類物質占揮發性物質總含量的百分比幾乎都隨醋齡的增加而逐漸升高。

總的來說，傳統手工鎮江香醋具有更加柔和、溫潤的酸味、醇香、果香味，更加濃厚的焦糖味、杏仁味，而現代工業鎮江香醋的酸味、醇香、果香味更濃郁，焦糖味、杏仁味更圓潤，二者的酯香、花香味類似。

鎮江香醋中乙酸、3-甲基丁酸、2, 3-丁二醇、苯乙醇、乙醇、丁二酸二乙酯、乙酸乙酯、苯甲醛、2, 3-丁二酮、3-羥基-2丁酮、四甲基吡嗪和糠醛等含量很高，對鎮江香醋的特征風味有重要作用，其他物質含量雖然較低，但不同物質之間感覺閾值差別大，它們的共同存在造就了協調和多元化的食醋。