頂空-氣質聯用法研究湘西香醋中 特征香味物質

◎ 饒青青

（湘西土家族苗族自治州食品藥品檢驗所，湖南 吉首 416000）

湘西香醋產于吉首市河溪鎮，是地方名優特產，其成品紅棕透明，香氣馥郁，酸味濃厚，爽口不澀回味甘甜[1]。湘西香醋采用優質大米經蒸煮后與當地特有的野生食藥兩用植物辣蓼草、黃荊葉進行人工天然制曲，經二年以上固-液發酵和無鹽陳釀。目前國內食醋在醋酸發酵基本結束后，均需添加約5%的食鹽進入陳釀階段，以抑制醋酸菌活動、有害雜菌繁殖及控制醋酸過氧化，從而導致食醋產品NaCl含量明顯偏高[2]。但是湘西香醋采用無鹽陳釀，使其成為一種不含鹽的符合現代低鹽飲食的優質食醋。但有關湘西香醋的研究過少，目前主要是黃群等[3-4]對于河溪香醋優勢醋酸菌篩選和對其制曲工藝的研究，而對其中特征香味物質等有待進一步研究。

醋的香味是多種揮發性成分共同作用的結果，這些揮發性成分對醋的品質有著重要的影響[5]。頂空是一種常用于復雜樣品揮發性成分定性或定量測定的簡單操作，氣相色譜-質譜聯用技術是目前應用最廣泛的食品揮發物分析技術和方法之一[6]。主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一種無監督的多元變量統計分析方法，通過對多因素數據的降維，構建適當的價值函數，用較少的總和變量盡可能多地反映原來多元變量信息，并重新組合成一組新的互相無關的綜合指標，借以對原有數據進行分析評價及描述數據集內部結構[7]。本文采用頂空-氣質聯用技術對湘西香醋中揮發性風味成分進行測定，同時采用主成分分析法進行分析，以期能夠為提高湘西香醋的品質和對湘西香醋發酵進行調控提供數據支持，也為將湘西的生產由“經驗型”向“科技型”轉變奠定 基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

湘西香醋，市售7種湘西香醋（神秘湘西貢醋、神秘湘西原香醋、1797貢醋、河溪香醋藍標、河溪香醋綠標、河溪香醋5年陳釀及河溪香醋3年陳釀）。

叔戊醇，色譜純，成都HUAXIA Reagent公司；甲醇，色譜純，美國TEDIA公司。

1.2 儀器與設備

7890B-5977A型氣質聯用儀（Aglient公司）；7697A型頂空（Aglient公司）；ML304T型天平（Mettler Toledo公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 試驗條件

（1）氣質聯用條件。HP-INNOWAX色譜柱 （60 m×0.25 mm，0.25 μm）；色譜條件：初始溫度30 ℃， 保持4 min，以1 ℃·min-1升至35℃，保持1 min，再以5 ℃·min-1升到160 ℃保持5 min，再以10 ℃·min-1升 至200 ℃，保 持1 min；柱 流 量 為 1 mL·min-1；進樣口溫度：220 ℃，采用分流進樣，分流比為40∶1；四極桿溫度：230 ℃；SCAN模式掃描范圍： 20～300 amu；離子源溫度：230 ℃。

（2）頂空條件。加熱器：60 ℃；定量環：70 ℃；傳輸線：85 ℃；平衡時間：30 min。

1.3.2 樣品處理

準確稱取0.106 7 g叔戊醇于50 mL容量瓶中，用甲醇定容搖勻，作為內標溶液。準確量取5.0 mL混勻的醋樣于頂空瓶中，加入50 μL內標溶液，搖勻，封蓋。

1.4 數據處理

（1）定性和定量分析。采用標準譜庫NIST14對各個峰進行定性分析，確定成分，以成分峰面積和內標峰面積的比值作為該成分的相對含量 。

（2）結果分析。IBM SPSS Statistics 26軟件用于數據分析處理。

2 結果與分析

2.1 湘西香醋揮發性成分檢測結果

按1.3.2處理樣品上機檢測，湘西香醋揮發性成分的總離子流圖見圖1，譜庫NIST14識別出的成分及其相對含量見表1。從表1中可以看出7種湘西香醋中共檢出27種物質且相對含量有較大差異，其中乙酸、乙醇、乙酸乙酯、2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊環、 2,3-丁二酮、乙偶姻、乙酸甲酯以及2,3-丁二醇和糠醛為湘西香醋中相對含量較高的幾種物質。

圖1 湘西香醋香氣成分的總離子流色譜圖

表1 湘西香醋揮發性成分及其相對含量表

2.2 湘西香醋揮發性成分主成分分析結果

7種湘西香醋共檢出揮發性成分有27種（見表1），為確定湘西香醋的特征性成分，以這7種樣品及27種揮發性物質相對含量構成7×27的矩陣，由軟件分析，表2為特征值與累計貢獻率。由表2可知，第1主成分的貢獻率為45.243%，至第3主成分，其累計貢獻率達到89.561%，保留了原始變量的基本信息，且特征值都大于1，所以取前3個主成分進行分析。前3個主成分特征向量見表3。

表2 相關矩陣的初始特征值表

表3 前3個主成分特征向量表

醋中酸如乙酸，酯如乙酸乙酯、乳酸乙酯，醇類如苯乙醇和異丙醇，酮如2,3-丁二酮等，這些物質是醋中重要的香型物質。孫宗保[8]利用HS-SPME/GCMS/GC-O確定乙酸、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、苯乙醇、2,3-丁二酮、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛以及糠醛等為鎮江香醋的特征香味物質，而鄺格靈[9]在四川保寧醋和山西老陳醋的研究中也檢測出這些物質，且含量差異性能很好地表征不同品種醋的差異性。綜合表2和表3可知，第一主成分（PC 1）特征值為12.216，貢獻率為45.243%，對應的特征向量是2-甲基丁醛、 3-甲基丁醛、仲丁基乙酸、乙偶姻和正丁醛等醛類及酮類物質，說明第一主成分受這些成分的影響較大，而這些成分對于醋中香型的影響較大，因此可作為醋中香型的綜合反映。

醋中豐富的酸、酯、醇、酮及雜環類化合物及其不同的含量組成為醋的香氣成分的復雜性和多樣性提供了可能，其對醋味道的多元性也有一定的影響[10]。第2主成分（PC 2）的特征向量有正向的2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊環、乙醛、乙酸丙酯、苯乙醇、仲丁醇等和負向的乙酸甲酯、乙酸乙酯等，這些向量都是醋中有特征性的香氣物質。假設PC 2為醋中香型的復雜性和味型的評價，在同一種醋中可作為參考對醋齡進行評價，這也和孫宗保發現的雜環化合物是鎮江香醋醋齡變化的重要標志物的研究結果相似[11]。而第3主成分（PC 3）特征向量的兩極分別主要為乙酸和醇醛類物質，有研究發現乙酸和乳酸是四大名醋中含量較高的有機酸，是主要的呈酸物質[12]，因而PC 3擬定為對酸味的評判。

通過綜合得分表結合PC 1和PC 2的得分分析（見表4）可知，湘西貢醋和原香醋的香型和特征性上較近，但和1797貢醋及經過3年和5年陳釀的河溪香醋的香型有較大區別，而河溪香醋藍標和綠標產品則在香型上較為一致，也有別于經過陳釀的河溪香醋。這一點在香味的復雜性區別上就更為明顯，河溪香醋經過陳釀得分上的變化表示其香味的多樣性和味道的層次性在逐步改變。

表4 湘西香醋主成分分析綜合得分表

3 結論

本文采用頂空-氣質聯用的方法對湘西香醋的揮發性風味物質進行測定，檢測到共有的特征性物質27種，對這27種物質進行主成分分析，從而得到對湘西香醋的初步評價。結果表明，湘西貢醋、原香醋和河溪香醋香型特征性都是有區別的，且河溪香醋隨著陳釀時間的延長，其味道和香味也是逐步變化的，綜合主成分分析及含量結果分析，發現乙酸、乙偶姻 （3-羥基-2-丁酮）、糠醛、仲丁酸乙酯、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2,3-丁二酮、乙酸乙酯和乙酸甲酯為湘西香醋主要特征性香味物質。本文只針對湘西香醋中揮發性風味物質用相對含量進行分析，下一步可對其中特征性物質進行定量分析研究。