超高溫瞬時殺菌對蘇派黃酒風味物質的影響

姬中偉，衡洋洋，周志磊，王俊，毛健,5*

1(江南大學,糧食發(fā)酵工藝與技術國家工程實驗室，江蘇 無錫，214122)2(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)3(江南大學 (紹興)產業(yè)技術研究院，浙江 紹興，312000)4(江蘇張家港釀酒有限公司，江蘇 蘇州，215637)5(國家黃酒工程技術研究中心， 浙江 紹興，312000)

黃酒是我國特有的傳統(tǒng)發(fā)酵酒，深受消費者喜愛。黃酒風味主要來源于原料中固有的揮發(fā)性香氣物質、發(fā)酵過程中產生的微生物代謝產物、熱殺菌及陳釀過程中形成的風味物質等[1]。不同地區(qū)黃酒在釀造原料、工藝等方面存在差異較大，因此，各種黃酒的香氣成分、口感均各不相同。地方代表性的黃酒有浙江紹興黃酒、蘇派黃酒(江蘇黃酒)、海派黃酒(上海黃酒)、閩派黃酒(福建黃酒)、廣東黃酒(客家娘酒)等[2]。

風味是影響食品消費者接受性最關鍵的指標之一，一些物理處理技術可以顯著改變食品風味，例如高壓均質、超高溫瞬時殺菌(ultra-high temperature instantaneous sterilization,UHT)等，在釀造食品尤其是飲料酒領域受到廣泛關注。但是，目前這些工藝對黃酒的處理效果鮮有研究報道。

UHT是通過直接蒸汽處理或利用熱交換器間接處理，使流體在高溫條件下(120 ℃以上)熱處理2～20 s，然后迅速冷卻的殺菌方法。瞬時殺菌技術主要應用于牛奶、果酒、豆?jié){等產品中，主要是把流體加熱到一定溫度后進行迅速冷卻，確保產品的營養(yǎng)價值能夠最大限度的保留[3-6]。近年來，隨著對此類研究的不斷深入，UHT技術已被廣泛應用于食品工業(yè)。本文以2種典型蘇派黃酒(甜黃酒、半干黃酒)為研究對象，對其進行UHT處理，探究UHT處理對黃酒中揮發(fā)性風味化合物(香氣成分)和非揮發(fā)性風味化合物(有機酸、游離氨基酸)含量的影響，為將來在實際生產過程中開發(fā)不同風味特征的黃酒提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃酒(甜黃酒、半干黃酒兩種)，江蘇省張家港釀酒有限公司生產；2-辛醇、甲醇、乙腈、有機酸標品，安譜實驗科技股份有限公司；硫酸鋅、亞鐵氰化鉀、三氯乙酸等，國藥集團化學試劑有限公司；氨基酸標準品，美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

AG1100型號高效液相色譜儀，美國安捷倫公司；Waters e2695型HPLC高效液相色譜儀，美國Waters科技有限公司；手動固相微萃取進樣器，德國Gerstel公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS三項萃取頭、Thermo Trace1300-ISQ氣相色譜質譜聯(lián)用儀，美國Thermo Fisher公司；5804R冷凍離心機，德國艾本德公司；FE28型pH計，瑞士Mettler Toledo公司；DSHZ-300A型水浴恒溫振蕩器，太倉市強樂實驗設備有限公司；PT-20C-R型管板式組合式超高溫殺菌機，日本Powerpoint International公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 UHT實驗

考察UHT處理對黃酒風味物質的影響，參照文獻[7-8]，并稍作修改，將2種黃酒分別在120、125、130、135 ℃條件下處理5 s，樣品處理完后備用，測定風味化合物含量，每組測3次平行。

1.3.2 揮發(fā)性風味物質的測定

(1)采用Thermo Trace1300-ISQ氣相色譜質譜聯(lián)用儀進行揮發(fā)性風味物質的測定，具體方法參照文獻[9]。

(2)樣品預處理：取2 mL黃酒樣品于頂空瓶中，加入4 mL超純水，加入2 g氯化鈉后充分搖勻，加入10 μL 2-辛醇溶液(內標)，放入轉子并蓋上蓋子，將萃取頭置于50 ℃恒溫水浴中吸附50 min，270 ℃解吸5 min，用于GC-MS測定。

(3)物質定性和定量分析：采用NIST質譜數(shù)據(jù)庫檢索結合標準物質進行定性分析，采用標樣物質制備的標準曲線進行定量分析。

1.3.3 非揮發(fā)性風味物質的測定

(1)黃酒有機酸含量：采用高相液相色譜法[10]。

(2)黃酒游離氨基酸含量：采用美國安捷倫高效液相色譜儀進行分析。色譜柱250 mm×4.6 mm，5 μm，ODS HYPERSIL；柱溫40 ℃；流速1.0 mL/min[11]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft Office Excel 2010軟件匯總數(shù)據(jù)，SPSS statistics 22.0軟件進行統(tǒng)計學顯著性分析，Origin 2021軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 UHT對黃酒中揮發(fā)性風味物質的影響

UHT處理后甜黃酒、半干黃酒2種黃酒檢測到的揮發(fā)性風味化合物種類與原酒相同，均為40種。其中揮發(fā)性風味化合物組成成分具體為：酯類物質14種、醇類物質8種、醛類物質7種、苯酚類物質5種、酸類物質4種、其他類2種。

2.1.1 UHT對甜黃酒揮發(fā)性風味物質的影響

UHT處理后甜黃酒揮發(fā)性風味物質含量的變化情況如圖1所示，經UHT處理后，隨著溫度從120、125、130、135 ℃逐漸增加，甜黃酒總酚含量平穩(wěn)下降，總醛、總酸、總酯、總醇呈現(xiàn)幅度性變化。120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s處理條件下?lián)]發(fā)性風味化合物總量與對照組相比顯著性降低(P<0.05)，并且呈逐漸降低的趨勢，說明同樣在5 s處理條件下，溫度越高對甜黃酒中揮發(fā)性風味化合物的破壞性越大。這可能是由于高溫所導致的黃酒中部分熱敏性香氣成分的分解和小分子香味物質的逸散[12]，并且溫度越高熱敏性成分的分解和揮發(fā)程度越大，且UHT處理下甜黃酒中乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丁醇、辛酸、丁酸、異戊酸、己酸、苯甲醛等都呈下降的趨勢，這與張麗華等[13]關于UHT對低醇棗酒品質的影響的研究有相似的結論。

圖1 UHT對甜黃酒揮發(fā)性風味物質含量的影響Fig.1 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on the content of volatile flavor substances in sweet Huangjiu 注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 UHT對半干黃酒揮發(fā)性風味物質的影響

由圖2可知經UHT處理后，隨著溫度從120、125、130、135 ℃逐漸增加，半干黃酒總酸含量平穩(wěn)增加，總醛、總酚、總酯、總醇呈現(xiàn)幅度性變化。120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s處理條件下?lián)]發(fā)性風味化合物總量與對照組相比顯著性降低(P<0.05)，并且呈逐漸降低的趨勢。這可能是由于高溫所導致的黃酒中部分熱敏性香氣成分的分解和小分子香味物質的逸散，并且溫度越高熱敏性成分的分解和揮發(fā)程度越大。乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丁醇、己酸、苯甲醛、糠醛等都呈下降的趨勢，推測可能是UHT處理下破壞了酒精水溶液中的各種締合作用，導致酯、醇、酸、酚的締合作用解體，從而引起含量下降[14]。

圖2 UHT對半干黃酒揮發(fā)性風味物質含量的影響Fig.2 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on volatile flavor substance content in semi-dry Huangjiu

2.2 UHT對有機酸含量的影響

俗話說無酸不成酒，可見有機酸在黃酒中起著非常重要的作用，有機酸是黃酒中重要風味物質的前體[15]，是黃酒風味組成中的重要物質，并且同時它還能有效增強黃酒的濃厚感、降低甜度、以及起到協(xié)助和緩沖其他香味成分的作用[16]。

2.2.1 UHT對甜黃酒有機酸含量的影響

高溫處理后甜黃酒共檢測出8種有機酸，按含量高低分別是乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、酮戊二酸、草酸、蘋果酸、丙酮酸。

UHT處理后甜黃酒有機酸含量的變化如圖3所示，120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s與對照組相比有機酸總量分別增加了50.3%、42.8%、39.7%、101.5%，其中135 ℃ 5 s處理后有機酸總量呈顯著性增加(P<0.05)，這可能是由于UHT處理后，酒體溫度增加，從而促進了酯類物質的水解或者酯交換，或者是醇類、醛類物質的氧化而導致部分有機酸含量增高[17]，如乳酸、檸檬酸等，這與UHT處理導致酯類含量的降低相對應。

圖3 UHT對甜黃酒有機酸含量的影響Fig.3 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on organic acid content in sweet Huangjiu

2.2.2 UHT對半干黃酒有機酸含量的影響

高溫處理后半干黃酒中共檢測出8種有機酸，按含量高低分別是乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、草酸、蘋果酸、酒石酸、丙酮酸。

UHT后半干黃酒有機酸含量的變化如圖4所示，120 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s與對照組相比有機酸總量分別增加了39.9%、4.3%、8.5%，其中120 ℃ 5 s處理后有機酸總量呈顯著性增長，(P<0.05)，這可能是由于高溫條件下促進了醇類、醛類物質的氧化，或加劇了酯類物質的水解或酯交換，而導致部分有機酸含量增高，如乙酸、乳酸、檸檬酸；這與乳酸乙酯含量的降低相對應，或高溫促進了部分有機酸與醇類物質發(fā)生酯化反應生成酯類物質，從而導致部分有機酸含量降低[18-19]，如酒石酸、草酸。

圖4 UHT對半干黃酒有機酸含量的影響Fig.4 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on organic acid content of semi-dry Huangjiu

2.3 UHT對游離氨基酸含量的影響

呈味氨基酸具有甜、酸、苦、鮮4 種不同的味感，游離氨基酸的含量及種類對酒類口感有很大的影響[20]，UHT處理后共檢測出6種甜味氨基酸(甘氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、丙氨酸、絲氨酸),7種苦味氨基酸(組氨酸、纈氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、精氨酸),2種酸味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)。

2.3.1 UHT對甜黃酒游離氨基酸含量的影響

對甜黃酒中17種游離氨基酸(甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、胱氨酸、纈氨酸、組氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸)進行分析[21]，由表1可知，與對照組相比甜味氨基酸中甘氨酸、絲氨酸差異顯著(P<0.05)，苦味氨基酸中組氨酸、精氨酸差異顯著(P<0.05)，酸味氨基酸均無顯著性差異(P>0.05)，UHT處理后氨基酸總量在2 202.24～2 245.75 mg/L，沒有明顯差異(P>0.05)，說明UHT不會顯著影響甜黃酒中氨基酸含量[22]。

表1 UHT對甜黃酒游離氨基酸含量的影響 單位：mg/L

2.3.2 UHT對半干黃酒游離氨基酸含量的影響

對半干黃酒中17種必需氨基酸(胱氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸)進行分析，由表2可知，UHT處理后氨基酸總量顯著性下降(P<0.05)，其中125 ℃ 5 s處理條件下，氨基酸含量下降最明顯，總量由2 342.41 mg/L降低為1 931.11 mg/L，降低了17.6%，其中酸味氨基酸含量降低最為明顯，天冬氨酸含量下降了16.0%；谷氨酸含量下降了16.8%，甜味氨基酸和苦味氨基酸也有不同程度的降低。氨基酸含量的增減可能是在UHT的作用下，部分蛋白質和多肽發(fā)生了解離反應，促使了少部分氨基酸和酒中的醇類物質發(fā)生了酯化反應[23]，有一部分氨基酸轉化為其他物質，如纈氨酸轉化為異丁醇，亮氨酸轉化為異戊醇，2-異戊醇，3-異戊醇等[24]，也可能是由于一些非氨基酸類的短鏈肽分解產生部分氨基酸或者一些不穩(wěn)定氨基酸發(fā)生裂解轉化為另一種氨基酸。

表2 UHT對半干黃酒游離氨基酸含量的影響 單位：mg/L

3 結論

本研究發(fā)現(xiàn)采用UHT處理后，2種蘇派黃酒的揮發(fā)性風味化合物含量均顯著降低，且隨著處理溫度的增高，揮發(fā)性香氣成分含量降低幅度越大。與對照組相比，在135 ℃ 5 s處理條件下，甜黃酒揮發(fā)性風味化合物總量降低了17.5%；半干黃酒揮發(fā)性風味化合物總量降低了49.4%。

UHT處理后2種黃酒分別檢測出8種有機酸，甜黃酒的有機酸總量較對照組均有所增加，且135 ℃ 5 s處理后有機酸總量顯著性增加(P<0.05)，這可能是由于UHT處理后，酒體溫度增加，從而促進了酯類物質的水解或者酯交換，或者是醇類、醛類物質的氧化而導致部分有機酸含量增高；半干黃酒經120 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s處理后與對照組相比有機酸總量分別增加了39.9%、4.3%、8.5%，其中120 ℃ 5 s處理后有機酸總量顯著性增加(P<0.05)，這可能是由于UHT處理的高溫作用促進了醇類、醛類物質的氧化，或加劇了酯類物質的水解或酯交換，而導致部分有機酸含量增高，如乙酸、乳酸、檸檬酸；或高溫促進了部分有機酸與醇類物質發(fā)生酯化反應生成酯類物質，從而導致部分有機酸含量降低。

UHT處理后甜黃酒中17種游離氨基酸的含量變化不明顯，UHT處理后氨基酸總量在2 202.24～2 245.75 mg/L，沒有顯著性差異(P>0.05)，說明UHT處理不會對甜黃酒中氨基酸含量造成較大的影響；而半干黃酒的氨基酸總量顯著性下降(P<0.05)，其中125 ℃ 5 s處理條件下，氨基酸含量下降最明顯，其中酸味氨基酸含量降低最為明顯，甜味氨基酸和苦味氨基酸也有不同程度的降低。氨基酸含量的增減可能是在UHT的作用下，部分蛋白質和多肽發(fā)生了解離反應，促使了少部分氨基酸和酒中的醇類物質發(fā)生了酯化反應。