不同奶啤風味成分分析

劉思琪，王玉超，李 丹，李曉磊，段翠翠

（長春大學 農產品重點加工實驗室，吉林 長春 130022）

奶啤是二次發酵技術釀制的一種含適度二氧化碳、低酒精度、營養豐富的新型健康乳制飲品[1]。奶啤口感酸甜，酒味柔和，清勻爽口，天然的酸乳香與濃郁的醇香渾然一體，形成了奶啤特有的香氣[2-3]。奶啤中乳酸菌增殖因子及乳酸菌物質對維持腸道內菌群平衡，調整腸道運動有一定作用[4]。

目前對奶啤的研究仍集中于工藝方面，郭水連等[5]以酶法輔助乳酸及酒精共同發酵，并對工藝條件進行了優化，為一種新型奶啤的開發和研究提供借鑒和理論依據；王凌琴等[6]從乳酸菌飲料中分離篩選乳桿菌與啤酒酵母二次發酵制成新型奶啤并進行工藝優化及品質評價，其產品酒香和乳香和諧，風味飽滿，口感細膩、清爽，酸甜適中。也有學者對復合奶啤進行研制，如紅棗雪梨復合奶啤等[7]，豐富奶啤產品風味及種類。

現階段對其風味的分析研究較少，不同的原料和產地、加工工藝等使得奶啤的口感、成分組成、風味等也有所差異，氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用技術是氣味分析的高效方法，在食品中應用廣泛。張劍林等[13]利用氣相色譜-質譜聯用技術測得牛奶奶啤及兩種驢乳奶啤中分別含有46種、52種及44種香氣成分。本研究以4種奶啤為原料，通過氣相色譜-質譜聯用技術和高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法對奶啤的成分進行了分析檢測，以期為奶啤的釀造及品質分析提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

天潤奶啤：新疆天潤生物科技有限公司；金河奶啤、海倫司奶?。呵鄭u天惠乳業有限公司；西域春奶啤：臺山市得力道食品有限公司；氯化鈉（化學純）：美國Aladdin公司；甲基磺酸（色譜純）：日本Cnw公司；硫酸鈉（色譜純）、草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、丙酸標準品（色譜純）：美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

P 2010 Ultra氣相色譜-質譜聯用儀：日本Shimadzu公司；Centrifuge 5430離心機：德國Eppendorf公司；P680A LPJ-4高效液相色譜儀：德國Dionex公司。

1.3 方法

1.3.1 揮發性物質測定[8]

（1）樣品前處理

采用頂空吸附，吸取2 mL奶啤樣品，放入15 mL頂空進樣瓶，加入1 g氯化鈉，密封，在磁力加熱攪拌器上60 ℃平衡15 min，推出老化過的萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS），頂空吸附40 min，取出萃取頭進樣解吸5 min后拔出。

（2）檢測條件

色譜條件：色譜柱：DB-WAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：進樣口溫度230 ℃，初始溫度50 ℃保持3 min，以1 ℃/min升至70 ℃，以4 ℃升至140 ℃，以7 ℃升至180 ℃，以4 ℃升至230 ℃保留8 min；進樣模式：分流進樣；分流比：10∶1；載氣：高純氦氣（He）；流速：1.76 mL/min。

質譜條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源；離子源溫度230 ℃；采集方式Scan；電子能量70 eV；質量掃描范圍為35～500 m/z。

（3）香氣成分分析

定性分析：采用保留指數和譜庫檢索比對進行定性，譜庫比對時要求與系統自帶的標準質譜庫（美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）-11）匹配度＞90%。

定量分析：采用氣相色譜峰面積歸一化法定量計算出各香氣成分相對含量。

1.3.2 有機酸的測定

樣品前處理：準確吸取2 mL樣品，用流動相定容到10 mL，吸取適量溶液，10 000 r/min 高速離心10 min，吸取上清液過0.22 μm微孔濾膜，用于有機酸分析[9]。

標準品配制：分別準確稱取一定量的草酸、乳酸、富馬酸、蘋果酸、檸檬酸、丙酸標準品，用流動相配制成1 mg/mL、5 mg/mL、1 mg/mL、20 mg/mL、20 mg/mL、99 mg/mL的標準溶液，再依次稀釋成0.083 mg/mL、0.520 mg/mL、0.083 mg/mL、1.670 mg/mL、1.670 mg/mL、8.250 mg/mL的混合標準溶液，用于進樣分析。

測定條件：Thermo Acclaim Origanic Acid色譜柱（4 mm×250 mm，5 μm）；流動相：配制100 mmol/L Na2SO4溶液，并用甲基磺酸調pH至2.65；流速：0.5 mL/min；進樣量：5 μL；洗脫方式：等度洗脫；檢測器：UV檢測器；檢測波長：210 nm；柱溫：30 ℃。

有機酸結果計算：采用單點校正法進行定量分析，計算公式如下：

式中：X為有機酸樣品的質量濃度，g/L；A為測得有機酸樣品的峰面積；A0為測得有機酸標準品的峰面積；c為有機酸標品的質量濃度，g/L。

1.3.3 香氣測定

香氣輪分析：將檢測到的風味化合物進行香氣活性值（aroma activity value，OAV）計算并作雷達圖。

OAV指香氣化合物質量濃度/閾值。本實驗中風味化合物的嗅覺閾值及氣味描述引自參考文獻[10-12]。

1.3.4 數據處理

利用Microsoft Office Excel 2013對樣本所得數據進行整理計算，利用Origin 2018軟件對香氣化合物進行主成分分析（principal component analysis，PCA）并作圖。

2 結果與分析

2.1 奶啤中揮發性物質分析

香氣成分是衡量奶啤風味品質的主要指標[13]，四種奶啤中各香氣物質及含量見表1。

表1 四種奶啤揮發性物質組成及含量Table 1 Composition and content of volatile ingredients of four kinds of milk beer

續表

結果表明，奶啤中共鑒定出58種風味物質，主要是醇、酯、酸和醛類等物質。高級醇是酵母酒精發酵過程中氨基酸或糖代謝的產物[14-16]，多數醇類閾值較高，但能夠呈現酒香或植物清香味，同時與有機酸類發生酯化反應，產生酯類物質的同時形成極少量的醛、酮等重要的風味物質，間接對風味產生影響[17-18]。奶啤中均含有的醇類物質為苯乙醇和苯甲醇，具有玫瑰、花香、蜂蜜香。天潤奶啤中醇類含量最高，為34.92%，其中異戊醇帶有蘋果白蘭地香氣和辛辣味[19]，含量為10.21%，但超過一定指標會有不愉快氣味。其余3種奶啤中醇類含量分別為19.44%、21.94%和20.31%。

4種奶啤中，天潤奶啤中含有丁酸、己酸、辛酸和正癸酸，其閾值較低，在低質量濃度下均具有較為濃郁的奶香味，尤其是丁酸和己酸，其閾值均小于0.3 mg/L[20]。丁酸具有脂肪腐臭、奶酪、甜味，辛酸具腐臭、澀味、奶油味[21]。山梨酸是作為防腐劑加入，且金河、西域春、海倫司奶啤中含量較高，天潤奶啤中較低，無明顯風味。奶啤釀造工藝會影響酸類物質的產生，而導致風味有所差異。

酯類風味物質主要由醇類和有機酸發生酯化反應生成[22]，大部分酯類物質風味閾值較低，但對風味作用很大，多具有水果香味和花香，使整體風味清甜[23-25]。4種奶啤中，酯類總含量分別為11.32%、25.39%、23.61%和30.62%。其中天潤奶啤中酯類種類與其他3種明顯不同，除乙酸乙酯等共有的6種酯類以外，還含有丁酸異戊酯、癸酸乙酯、己酸烯丙酯、庚酸烯丙酯、丙二酸二乙酯和菠蘿酯，含量分別為0.91%、0.82%、1.43%、0.19%、0.56%、1.46%。

醛類和酮類都是羰基類化合物，醛類風味閾值較低，由于醛基的不飽和性，屬于不穩定的中間體化合物[26]，其氧化快，在長時間的發酵過程中，易生成酸類物質，或被還原成相應的醇[27]，有助于奶啤香氣的形成。天潤奶啤中含量較高的醛類物質為苯甲醛，具有杏仁味甜香[28]，含量為1.64%，金河奶啤有3種醛類物質，含量為3.20%，西域春奶啤中醛類物質只有1種，含量約為0.14%，海倫司奶啤中醛類物質含量2.74%。酮類物質只在西域春和海倫司中有檢出，為香葉基丙酮和甲基壬基甲酮，含量分別為0.17%和0.15%，賦予奶啤奶油香氣，使其整體風味更豐滿[18]。

2.2 奶啤揮發性物質主成分分析

將奶啤中共有的苯甲醇、苯乙醇等11種揮發性物質進行主成分分析，結果見表2。

表2 奶啤中11種揮發性成分解釋的總方差Table 2 Total variance of 11 volatile components in milk beer

通常，主成分方差貢獻率累積超過85%時，可以用主成分代表原始數據[29]，由表2可知，第一主成分和第二主成分的累積貢獻率達到99.29%。以PC1為橫坐標，PC2為縱坐標繪制載荷圖，見圖1。由圖1可知，四種奶啤中11種揮發性物質在PC1正半軸分布較為散亂，在PC2負半軸分布較為集中，說明四組奶啤揮發性香氣品質存在差異[16]。乙酸乙酯、苯甲醇、丁位癸內酯、二甲基鄰苯二甲酸酯、丁位十二內酯、乙基麥芽酚等6種揮發性物質分布比較集中，對奶啤的風味有一定的影響。PC1主要與乙醇、苯乙醇、乙酸苯乙酯呈正相關，苯乙醇對PC1貢獻較大。PC2主要與乙醇、正癸酸呈正相關，其中乙醇對PC2貢獻最大。因此確定主要揮發性物質為乙醇、苯乙醇、乙酸苯乙酯和正癸酸。

圖1 奶啤中11種揮發性成分的載荷圖Fig.1 Load diagram of 11 volatile components in milk beer

2.3 有機酸含量測定結果與分析

奶啤中各種有機酸的含量、閾值及風味特征描述見表3。

表3 奶啤中有機酸含量測定結果Table 3 Determination results of organic acids content in milk beer

由表3可知，奶啤中有機酸主要為乳酸和檸檬酸。天潤奶啤中乳酸含量最高，為1.850 g/L，乳酸閾值低，是影響奶啤風味的主要有機酸，其他樣品中檸檬酸含量較高，分別為1.849 g/L、1.555 g/L、2.073 g/L。草酸帶澀味，檸檬酸清爽，乳酸酸味柔和，蘋果酸酸味圓潤，呈味緩慢持久，多種有機酸共同作用使奶啤具有豐富飽滿的風味特征[12]。

2.4 香氣輪分析

為評價有機酸對風味的影響，OAV＞1的物質對該樣品呈現出的整體香氣有貢獻[31]。因此對所有OAV＞1的香氣化合物均予以列出并作香氣輪廓圖分析[32]，結果見表4和圖2。

表4 奶啤中有機酸的OAVTable 4 OAV of organic acids in milk beer

圖2 奶啤中香氣成分的香氣輪廓圖Fig.2 Aroma profile of aroma components in milk beer

如圖2所示，4種奶啤呈味特征極為相似，但天潤奶啤以突出的酸味柔和感為主要特征，氣味強度接近于100，金河奶啤以清爽并帶有新鮮感的酸味為主要特征，氣味強度高于40。這可能與原料、菌種、釀造時間、加工工藝等不同有關。

3 結論

通過GC-MS分析，4種奶啤共鑒定出58種揮發性物質，主要為醇類、酯類、酸類等物質，天潤奶啤中醇類含量最高，酯類和酸類含量最低，金河、西域春、海倫司奶啤中酯類和酸類含量最高。奶啤中有機酸主要為乳酸和檸檬酸，經香氣輪分析，4種奶啤呈味特征極為相似，但天潤與海倫司奶啤酸味柔和感較強，金河與西域春奶啤表現為清爽并帶有新鮮感的酸味。本研究為奶啤制備和風味物質的分析提供一定依據。