氣相色譜-質譜聯用法分析不同品種蘋果釀造蒸餾酒中香氣成分及特征

張志兵，連 琛，詹瑞玲，劉美玉，安貴陽*

（西北農林科技大學 園藝學院，陜西 楊凌 712100）

蘋果蒸餾酒是指蘋果原漿經接種酵母發酵后，再經過蒸餾、除雜以及陳釀等操作后得到的酒精度為35%vol～50%vol的蒸餾酒[1-2]，它是市場發展前景良好的飲品，由于其獨特的香氣和風味在世界范圍內的消費量和產量都在不斷增加[3-4]。蘋果蒸餾酒中獨特的香氣和風味，在其他類型的蒸餾酒中是難以找到的，但目前我國蘋果蒸餾酒的發展比較滯后，生產力低下，經濟效益不高，生產技術的發展面臨著嚴峻的挑戰[5]。

由于采用不同的原料、生產工藝和貯存條件生產蒸餾酒，其所含化合物可能有所不同[6]。近年來，我國關于對現有蘋果品種的釀酒特性評價的研究報道較少[7]，而釀酒原材料的種類和品質又對蘋果蒸餾酒的風味和質量起著決定性的作用[8-10]。因此，本實驗分別以延長紅、澳洲青萍、長富2號3個品種蘋果為原料釀造蘋果蒸餾酒，采用頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）結合氣相色譜-質譜聯用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）技術的方法分析3種蘋果酒中的揮發性香氣成分，旨在為釀造蘋果蒸餾酒的原料選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

延長紅（紅富士片紅型芽變品種，可溶性固形物含量為17%）、澳洲青萍（歐洲栽培品種，可溶性固形物為12%）、長富2號蘋果（紅富士品種，可溶性固形物含量為15%）：由西北農林科技大學洛川蘋果試驗站生產；釀酒酵母（Saccha-romyces cerevisiae）：深圳麥上生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

ISQ&TRACEISQ 氣相色譜-質譜聯用儀：美國賽默飛科技有限公司；HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）毛細管色譜柱：美國Agilent公司；Uni Bloc電子天平：日本Shmadzu公司；SPME手柄、57329-U DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭：美國Supelco公司；304無磁密封罐：佛山市煜興順不銹鋼制品有限公司；RDN-1000D-4型人工氣候箱：寧波東南儀器有限公司；304不銹鋼蒸酒器：徐州升達廚具有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蘋果蒸餾酒釀造工藝流程及操作要點[11-12]

蘋果→清洗→去核→破碎→酵母活化、接種→發酵→過濾→常壓蒸餾→酒樣→陳釀→蘋果蒸餾酒

操作要點：

原料預處理：分別選擇品種為延長紅、澳洲青萍、長富2號色澤鮮艷，達到食用成熟度的蘋果，每個蘋果品種單個處理為10 kg。首先用水清洗，除去表面雜質、蟲卵、細菌以及腐爛部分，再去皮、去核、在打漿機里破碎至勻漿狀。每個品種蘋果設置3次重復。

酵母活化、接種：每個處理分別稱取5 g活性干酵母酒曲于35 ℃、100 mL 2%的葡萄糖水中活化1 h，備用。將活化好的酵母中倒入破碎后的果漿中，攪拌均勻。

發酵：將各個處理組蘋果分別裝入14 L密閉發酵桶中，然后將發酵桶放入恒溫氣候箱中，于25 ℃條件下發酵，當發酵液可溶性固形物降至5%時結束發酵。

過濾：將發酵完成后的產物放入過濾網中進行過濾，去除濾渣，取發酵液。

常壓蒸餾：將發酵液置于蒸餾鍋桶中，連接好冷凝裝置后，于95 ℃加熱。當餾出液的酒精含量降至20%vol時停止加熱。

陳釀：將蒸餾液陳釀3個月，即獲得蘋果蒸餾酒，其中延長紅蘋果蒸餾酒、澳洲青萍蘋果蒸餾酒和長富2號蘋果蒸餾的酒精度分別為36%vol、37%vol、35%vol。

1.3.2 香氣成分HS-SPME-GC-MS檢測[13]

香氣成分萃取：準確吸取各酒樣5 mL至15 mL的固相微萃取專用萃取瓶中，密封后于40 ℃平衡15 min，插入已老化的萃取頭萃取30 min。萃取完畢后，迅速取下萃取器，插入氣相色譜儀進樣口于260 ℃條件下解吸3 min。

GC條件：程序升溫至40 ℃，保持3 min，以8 ℃/min速率升溫至80 ℃，再按10 ℃/min升至250 ℃；進樣口溫度260 ℃，載氣為純度99.999%的氦氣（He），流速1 mL/min；不分流進樣。MS條件：離子源溫度為230 ℃，掃描范圍是35～400 amu，電子電離（electronic ionization，EI）源，電子能量70 eV。

1.3.3 香氣物質的定性與定量分析[14-16]

根據分析檢測出的未知化合物的圖譜與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）譜庫中的標準圖譜相匹配，選擇匹配度＞85%的物質作為有效香氣成分，結合文獻中的保留指數進行香氣物質的定性。采用峰面積歸一化法計算各組成分相對含量。

1.3.4 數據分析

實驗采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種蘋果蒸餾酒揮發性香氣成分分析

3種蘋果蒸餾酒揮發性香氣成分的SPME-GC-MS總離子流色譜圖見圖1，揮發性香氣成分檢測結果見表1，香氣成分種類及含量見表2。

表1 3種蘋果蒸餾酒中揮發性香氣成分測定結果Table 1 Determination results of volatile aroma components in 3 kinds of apple distilleations

續表

圖1 延長紅（a）、澳洲青萍（b）、長富2號（c）蘋果釀造蒸餾酒揮發性香氣成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile aroma components apple distillations brewed by Yanchanghong (a),Aozhouqingping (b)and Changfu No.2 (c) apple

由圖1和表1可知，在延長紅、澳洲青萍、長富2號3種蘋果蒸餾酒中共檢測出50種揮發性物質，包括酯類28種、醇類8種、酸類4種、醛類3種、烷烴類7種。由表2可知，延長紅、澳洲青萍、長富2號3種蘋果蒸餾酒共檢出香氣物質分別為41種、34種、30種，其中酯類和醇類化合物含量較高。延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中酯類化合物分別為22種、21種、15種，相對含量分別為39.43%、38.44%、40.90%；醇類化合物分別為7種、6種、8種，相對含量分別為42.90%、42.42%、37.01%。

表2 3種蘋果蒸餾酒揮發性香氣成分種類及含量Table 2 Types and contents of volatile aroma components in 3 kinds of apple distillations

2.2 不同品種蘋果蒸餾酒中揮發性香氣成分比較

2.2.1 酯類物質

酯類物質是一類具有芳香性氣味的化合物，是蒸餾酒中重要的芳香物質，含量與比例影響酒體的風格，富含花香、果香和酒香，可決定蒸餾酒的品質[17-18]。3種蘋果蒸餾酒中共檢測出酯類物質28種，延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中酯類物質分別為22種、21種、15種，共有酯類物質13種。

酯類物質可使蒸餾酒散發濃郁的香氣。其中乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基戊酸乙酯、辛酸乙酯、異戊酸己酯、癸酸乙酯在蘋果蒸餾酒中具有較高的相對含量，賦予了酒體甜果香、草莓香、菠蘿香、花香、蘋果香、脂肪香等香氣[19]。延長紅蘋果蒸餾酒中酯類物質相對含量排序為：辛酸乙酯（9.24%）＞癸酸乙酯（7.12%）＞異戊酸己酯（5.57%）＞乙酸乙酯（4.34%）＞3-甲基戊酸乙酯（4.22%）＞2-甲基丁酸乙酯（1.29%）；澳洲青萍蘋果蒸餾酒中酯類物質相對含量排序為：辛酸乙酯（10.99%）＞癸酸乙酯（8.53%）＞乙酸乙酯（5.14%）＞3-甲基戊酸乙酯（4.51%）＞異戊酸己酯（4.41%）＞2-甲基丁酸乙酯（0.40%）；長富2號蘋果蒸餾酒中酯類物質相對含量排序為：辛酸乙酯（11.11%）＞癸酸乙酯（7.71%）＞異戊酸己酯（7.36%）＞3-甲基戊酸乙酯（5.63%）＞乙酸乙酯（4.63%）＞2-甲基丁酸乙酯（0.64%）。

2.2.2 醇類物質

醇類物質是形成酒風味的主要成分，多由氨基酸或糖類經酵母代謝產生[20]。3種蘋果蒸餾酒中共檢測出醇類物質8種，延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中共檢出醇類物質分別為7種、6種、8種，共有醇類物質6種。

高級醇不僅使蒸餾酒呈現香氣，還是醇甜和助香的主要物質來源[21]。此外，隨蒸餾酒陳釀年份增加，蒸餾酒中累積的高級醇可使酒體飽滿醇厚[4]。3種蘋果蒸餾酒中異丁醇、異戊醇、1-戊醇、2-甲基-1-丁醇、正己醇、苯乙醇具有較高的相對含量，可賦予蘋果蒸餾酒醇香、苦杏仁香、清香、青草味、玫瑰花香、蜂蜜味。異戊醇在醇類物質中相對含量最高，延長紅、澳洲青萍、長富2號3種酒中異戊醇的相對含量分別為16.30%、23.10%、23.79%。異戊醇是酒中主要的醇類物質和助香劑[22]。正己醇作為濃香型白酒中的重要香氣化合物，貢獻花香及果香[24]，苯乙醇具有柔和、愉快而持久的香氣，貢獻梔子、紫丁香樣香氣[25]。在3種蘋果蒸餾酒中，延長紅蘋果蒸餾酒中的正己醇相對含量（5.80%）和苯乙醇相對含量（6.61%）顯著高于澳洲青萍蘋果蒸餾酒（相對含量分別為0.75%、1.77%）和長富2號蘋果蒸餾酒（相對含量分別為2.19%、1.02%）（P＜0.05）。

2.2.3 酸類物質

酸類物質是大量微生物在發酵過程中共同作用的產物，能夠賦予蘋果蒸餾酒愉快的香氣，同時也可生成對應的酯類香氣成分和重要的協調成分，適量的有機酸能夠增強蘋果蒸餾酒的口感和味道[26]。3種蘋果蒸餾酒中共檢測出酸類物質4種，延長紅蘋果蒸餾酒、長富2號蘋果蒸餾酒檢測出酸類物質分別為4種、1種，共有酸類1種，澳洲青萍蘋果蒸餾酒未檢測出酸類物質。

2.2.4 醛類及烷烴類物質

醛類物質可使酒的香氣飄逸，延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中共檢出醛類物質3種，共有醛類1種，其中乙縮醛相對含量較高，三種蒸餾酒中相對含量分別為9.24%、9.98%、14.32%。長富2號蘋果蒸餾酒中的乙縮醛相對含量顯著高于延長紅和澳洲青萍蘋果蒸餾酒中的含量（P＜0.05），乙縮醛能增加蘋果蒸餾酒清香感，并利于酒的放香和陳香，可保持酒香的均勻持久性[27-28]。這使得蘋果蒸餾酒酒香氣濃郁，綿甜爽凈，余味悠長。延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中共檢出烷烴類物質分別為5種、6種、5種，共有烷烴類物質4種，相對含量分別為4.01%、4.39%、3.81%。

3 結論

以延長紅、澳洲青萍、長富2號3種蘋果為原料釀造蘋果蒸餾酒，并采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（HS-SPMEGC-MS）技術分析3種蘋果蒸餾酒的香氣成分。結果表明，HS-SPME-GC-MS共檢測出50種揮發性香氣成分，包括酯類28種、醇類8種、酸類4種、醛類3種、烷烴類7種；延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中揮發性化合物分別為41種、34種、30種。延長紅、澳洲青萍、長富2號蘋果蒸餾酒中酯類物質分別為22種、21種、15種，共有13種，相對含量分別為39.43%、38.44%、46.28%；醇類物質分別為7種、6種、8種，相對含量分別為42.90%、42.42%、37.11%；酸類物質分別為4種、0種、1種，相對含量分別為、1.65%、0、0.27%；醛類物質分別為3種、1種、1種，相對含量分別為9.58%、9.98%、14.32%；烷烴類物質分別為5種、6種、5種，相對含量分別為4.01%、4.39%、3.81%。綜合對比，延長紅蘋果為原料釀造蒸餾酒的酸類、酯類化合物豐富、正己醇和苯乙醇相對含量高，風味最佳，是釀造蘋果蒸餾酒的良好原料。