發酵型與浸泡型楊梅酒的揮發性成分分析

魯金花 謝 定 鮮靈芝

(長沙理工大學食品與生物工程學院， 湖南 長沙 410114)

楊梅不耐儲存和運輸[1]，因此，通常將采摘的楊梅進行深加工避免因腐爛而導致的浪費。常見的楊梅加工產品有楊梅汁飲料、楊梅罐頭、楊梅果脯、楊梅果醋和楊梅酒等。其中楊梅酒按生產方式分為發酵型和浸泡型。

揮發性物質是果酒品質的重要指標[2]，對揮發性物質的檢測有電子鼻、電子舌、氣相色譜—質譜聯用儀(GC-MS)[3]、頂空固相微萃取—氣質聯用技術(HS-SPME-GC-MS)[4]、氣相離子遷移色譜(GC-IMS)等方法，其中，GC-IMS具有更加簡便高效，靈敏度高，不破壞揮發性物質的優良特點。祁興普等[5]利用GC-IMS對不同產地黃酒進行識別研究，建立了一種快速、準確的黃酒產地鑒別方法。黃星奕等[6]采用GC-IMS實現了對黃酒中揮發性物質的快速無損檢測。曹玉璽等[7]利用GC-IMS對儲藏期楊梅發酵酒的揮發性物質進行測定，比較了添加不同酚酸類物質的楊梅酒揮發性物質的差異。研究擬采用GC-IMS技術對發酵型和浸泡型楊梅酒的揮發性物質進行定性和定量分析，找出兩種類型酒揮發性成分的差異，旨在通過揮發成分的種類和含量區分楊梅酒的制作工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荸薺楊梅：購于紹興市上虞區；

白砂糖：市售；

釀酒酵母：安琪酵母股份有限公司；

可食用酒精：酒精度95%，華興食用酒精有限公司。

1.2 儀器與設備

榨汁機：JYL-C93T型，九陽股份有限公司；

恒溫恒濕箱：HWS-150B型，天津市泰斯特儀器有限公司；

恒溫水浴鍋：DZKW-D-1型，北京市永光明醫療儀器廠；

風味分析儀：FlavourSpec?型，德國G.A.S.公司。

1.3 楊梅酒的制作工藝

1.3.1 發酵型楊梅酒(FW) 將荸薺楊梅清洗后放入榨汁機中榨汁，用8層紗布過濾得到楊梅果汁，楊梅果汁的初始糖度為6 °Brix，加入蔗糖將其糖度調至20 °Brix，進行巴氏殺菌，然后采用安琪葡萄酒活性干酵母發酵，酵母添加量為0.3 g/L，發酵溫度為24 ℃，前發酵時間為10 d，糖度降為6 °Brix以下時前發酵結束，將楊梅酒在室溫密閉環境下放置，開始后發酵，后發酵時間為30 d。

1.3.2 浸泡型楊梅酒(SW) 參照呂建垚[8]的方法并稍作修改，將楊梅與可食用酒精(將可食用酒精的酒精度稀釋至25%)按質量比為1∶1混合，使楊梅在密閉的環境中進行避光浸泡，浸泡時間與發酵型楊梅酒的時間相同。

1.4 GC-IMS檢測分析

取200 μL的樣品置于20 mL頂空瓶中， 60 ℃下孵化20 min，頂空進樣進行檢測。GC色譜條件:色譜柱(MXT-WAX 30 m×1 μm，0.53 mm)，色譜柱溫度60 ℃，載氣為氮氣，運行時間為40 min。IMS條件：漂移管溫度45 min，漂移氣為氮氣，漂移氣流速度150 mL/min。使用儀器配套的分析軟件包括VOCal、Reporter插件以及Gallery Plot插件分別從不同角度進行樣品分析，其中VOCal用于查看分析譜圖和數據的定性定量分析，Reporter插件用于直接對比樣品之間的譜圖差異；Gallery Plot插件用于指紋圖譜對比，每種樣品進行3次平行測定

1.5 數據處理

所有試驗均設3次平行，結果取平均值±標準差。采用Excel 2010制作表格, 使用GC-IMS儀配套軟件進行樣品分析。

2 結果與分析

2.1 兩種楊梅酒揮發性物質成分定性分析

在兩種楊梅酒中共檢出并定性了59種揮發性物質，其中醇類有18種，酯類有19種，醛類有9種，酮類有6種，吡嗪類及其衍生物有3種。由表1可知，發酵型楊梅酒(FW)的特征成分為1-丙醇、己醇、(Z)-3-己烯-1-醇、3-甲基-1-戊醇、冰片、甲基吡嗪等，其中1-丙醇具有乙醇的氣味；己醇具有果香，略帶青葉的氣味；(Z)-3-己烯-1-醇具有強烈新鮮的的青葉香氣；甲基吡嗪具有青草的香氣。浸泡型楊梅酒(SW)的特征成分為(E)-3-己烯-1-醇、3-甲基-2-丁醇、1，8-桉樹腦、(E)-2-庚烯醛、2-己烯醛、1-辛烯-3-酮、4-甲基-2-戊酮、巴豆酸乙酯、戊酸乙酯、己酸甲酯、己酸丙酯、對傘花烴等，其中(E)-3-己烯-1-醇具有強烈綠色嫩葉清香的氣味，具有清新濃郁的香氣；1，8-桉樹腦具有清新的薄荷味；(E)-2-庚烯醛具有青草香氣；1-辛烯-3-酮具有菠蘿的香氣；巴豆酸乙酯具有水果和朗姆酒的香氣；戊酸乙酯具有蘋果的香氣；己酸丙酯具有果香味。

表1 發酵型和浸泡型楊梅酒的揮發性物質定性分析?

楊梅果酒主要揮發性物質是醇類和酯類[9]，其中，酯類物質主要是由酵母菌在酒精發酵過程中通過酯酶或醇酰基轉移酶將醇、脂肪酸等物質酯化形成的[10]，也有研究[11]表明酯類物質是貯藏過程中醇類和有機酸發生酯化反應產生的。醇類物質是果酒中的呈味物質也是芳香成分，醇類物質襯托酯類化合物的香氣[12]。醋酸是兩種楊梅酒中主要的揮發性酸類物質，它是由發酵過程中的酵母菌利用葡萄糖生成的[13]，對楊梅酒風味物質的產生具有重要作用，因為它也是與乙醇作用生成乙酸乙酯的原料。

2.2 兩種楊梅酒揮發性物質的定量分析

醇類化合物是構成楊梅酒香氣的主要成分。由表2可知，在兩種楊梅酒中，乙醇D是兩種酒中共有的含量最高的醇類物質，具有令人愉悅的香味；異戊醇D是含量僅次于乙醇D的醇類物質，具有白蘭地的香氣，豐富了酒體的口感[14]。除此之外，發酵型楊梅酒還具有獨特的醇類物質，如1-丙醇、己醇、3-甲基-1-戊醇等，其中1-丙醇具有類似于乙醇的香味，己醇有芬芳的水果香氣。浸泡型楊梅酒特有的醇類物質是3-甲基-2-丁醇。醇類化合物在浸泡型楊梅酒中的含量要高于發酵型楊梅酒，主因是浸泡型楊梅酒制造過程中加入了食用酒精。

酯類化合物一般具有花香果香的特點，在香氣成分中的貢獻較大。由表2可知，兩種酒樣中共有20種酯類物質，發酵型楊梅酒的酯類成分相對含量較高的前5位依次為乙酸乙酯>己酸乙酯>丁酸乙酯>乙酸異戊酯M>乙酸甲酯，浸泡型楊梅酒的酯類成分相對含量較高的前5位依次為己酸乙酯>乙酸乙酯>丁酸乙酯>戊酸乙酯>丙酸乙酯。乙酸乙酯具有令人愉悅的果香的酒香，己酸乙酯具有水果的香味，丁酸乙酯具有清靈強烈的甜果香味，乙酸異戊酯具有香蕉的香味[15]，戊酸乙酯具有蘋果的香氣。在發酵型楊梅酒中，乙酸乙酯為酯類化合物中含量最高的，是由于在酒精發酵過程中，乙醇和乙酸發生了酯化反應。而浸泡型楊梅酒中已經不存在或者極少存在酒精發酵，因此在酯類化合物中，乙酸乙酯含量不是最高的。

表2 發酵型和浸泡型楊梅酒化合物峰體積?

續表2

醛類化合物中，丁醛具有飄逸的清香味，2-己烯醛具有令人愉快的綠葉清香和水果香氣，2-甲基丙醛具有刺激性的氣味。酮類化合物由于其感覺閾值較低[16]，因而對楊梅酒的風味貢獻較大，丙酮和3-戊酮都具有令人愉快的芳香氣味，1-辛烯-3-酮具有蘑菇的香氣。吡嗪類化合物、2，6-二甲基吡嗪具有咖啡和炒花生的香氣，甲基吡嗪具有堅果的香味，但是在兩種酒中，吡嗪類的化合物含量較少。在兩種酒中還檢測出了對傘花烴、1，8-桉樹腦，其中對傘花烴具有芳香的氣味，1，8-桉樹腦具有清新爽朗的香氣。

2.3 兩種楊梅酒揮發性物質的GC-IMS圖譜對比分析

圖1為兩種楊梅酒的二維氣相色譜離子遷移圖譜，圖中不同的顏色代表物質的濃度不同，白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高，顏色越深表示濃度越大。由圖1可知，不同制作工藝的楊梅酒的揮發性物質具有一些相同的和不同的特征物質。將二維圖譜中的每個點對應的物質用虛線框圈起來，用數字表示該點所對應的揮發性物質，得知兩種楊梅酒所含有的一些揮發性物質濃度有所不同，所含有的物質也有所差異。為了更清晰地觀察兩種楊梅酒揮發性物質成分的差異，可以使用差異圖模式進行對比，試驗以發酵型楊梅酒譜圖為背景參照，浸泡型楊梅酒譜圖中既有代表該位置化合物濃度更高的紅色斑點，又有代表該位置化合物濃度較低的藍色斑點，見圖2。

圖1 發酵型和浸泡型楊梅酒樣本的氣相色譜離子遷移譜圖(二維圖)

圖2 發酵型和浸泡型楊梅酒樣本的氣相色譜離子遷移譜差異圖

2.4 兩種楊梅酒揮發性物質的指紋圖譜分析

不同工藝制作的楊梅酒揮發性物質的指紋圖譜如圖3 和圖4所示，圖3是未知揮發性物質的指紋圖譜，圖4 是已知揮發性物質的指紋圖譜，由兩圖可知不同工藝制作的楊梅酒的揮發性物質有很大的差異。從發酵型楊梅酒中檢出1-丙醇、(Z)-3-己烯-1-醇、己醇、2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基丁醇、冰片、乙酸2-甲基丙酯、乙酸異戊酯、己酸丙酯、戊醛、己醛、辛醛、2-戊酮、甲基吡嗪、醋酸等物質的含量比在浸泡型楊梅酒中的高，其中1-丙醇、己醇、(Z)-3-己烯-1-醇、3-甲基-1-戊醇、冰片、甲基吡嗪等物質僅存在于發酵型楊梅酒中，是這種楊梅酒中的特征成分。對于未知揮發物，21、18、6、15、13、16在發酵型楊梅酒中含量更高，4、11、9、5、8、10、23、14、23、20、17、1、2、19在浸泡型楊梅酒中含量更高，其中3、22、24-36、26僅在浸泡型楊梅酒存在。各種揮發物之間的相互作用構成了楊梅酒的不同風味特征，對比兩種不同制作工藝的楊梅酒，浸泡型楊梅酒的揮發性風味物質的種類更多，說明發酵型楊梅酒在發酵的過程中損失了很多揮發性物質，相比發酵型楊梅酒，浸泡型楊梅酒的風味更加濃郁。

圖中每一行代表一個樣品中選取的全部信號峰，圖中每一列代表同一揮發性有機物在不同樣品中的信號峰

圖中每一行代表一個樣品中選取的全部信號峰，圖中每一列代表同一揮發性有機物在不同樣品中的信號峰

3 結論

通過GC-IMS技術檢測兩種楊梅酒中的揮發性物質，最終共檢出并定性了59種揮發性物質，其中醇類18種，酯類19種，醛類9種，酮類6種，吡嗪類及其衍生物3種，酸類1種，其他類3種。經過對檢出的揮發性物質進行分析得知，乙醇為兩種酒中含量最高的醇類物質；酯類物質中，發酵型楊梅酒中乙酸乙酯的含量最高，浸泡型楊梅酒中己酸乙酯的含量最高；醋酸在發酵型楊梅酒中的含量要高于浸泡型楊梅酒；酮類物質在兩種酒中的含量相當；醛類和吡嗪類物質在浸泡型楊梅酒中的含量要高于發酵型楊梅酒。發酵型楊梅酒中的醇類物質種類豐富，浸泡型楊梅酒中的醇類物質在種類上要低于發酵型楊梅酒，但乙醇含量要高于發酵型楊梅酒。浸泡型楊梅酒中的酯類物質在種類和含量上要優于發酵型楊梅酒。綜上，可以通過兩種楊梅酒所含的揮發性物質成分的不同，來區分楊梅酒是哪種工藝制作的，為后續采用電子鼻或電子舌對兩種楊梅酒的揮發性物質成分的測定提供一定的理論依據。研究的不足之處在于氣相離子遷移色譜的數據庫信息還不能完全將所有的揮發性物質檢測出來，因此接下來將借助其他方法來檢測鑒定楊梅酒中的未知揮發性物質，為更加全面的辨別分析兩種工藝制作的楊梅酒的差別進行補充。