刺梨干酒与发酵原汁挥发性风味成分分析

姚 敏，谭书明 *，徐素云，李 东，韦广警

（1.贵州农畜产品贮藏加工重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵州 贵阳 550025）

刺梨营养丰富，富含维生素C、超氧化物岐化酶（Superoxide dismutase，SOD）等生物活性成分，药用及保健价值高，具有抗氧化、提高免疫、抗肿瘤等生理功能[1]，是一种珍贵的野生资源，其广泛分布于贵州、云南、四川等地，尤以贵州盛产[2]。利用刺梨原汁发酵生产刺梨干酒，所得的酒具有刺梨风味，醇厚、协调、爽口，在一定程度上解决了刺梨原汁酸、涩、口感差等问题，同时有利于刺梨资源的开发。

刺梨原汁中的风味物质是刺梨干酒特征风味的重要成分，并且在加工过程中产品风味物的种类与含量都有很大的变化。马立志等[3-4]对刺梨干酒、刺梨黑糯米酒等的香气成分作了气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS）分析，分析了其主要的风味成分；马林等[5]用毛细管气相色谱定量分析了刺梨挥发油香气成分；周志等[6-8]研究了不同的萃取方法及酶解、微波等作用对野生刺梨风味成分的影响；付慧晓等[9]对有籽刺梨和无籽刺梨作了挥发性风味物质的比较。但针对刺梨生产加工过程中原料、半成品及成品风味对比方面的研究较少。本研究利用顶空固相微萃取法（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）简便快速、检测组分丰富等特点，对刺梨原汁及刺梨干酒的香气组成进行定性与定量分析，为刺梨干酒风味的改善与强化，生产过程中产品的保值、增值，相关质量与典型性评价体系的建立等提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

刺梨原汁：贵州龙里康源刺梨开发有限公司提供，储藏于1～4 ℃冷库。

刺梨干酒：由贵州大学酿酒与食品工程重点实验室制备。该酒由安琪活性干酵母RW发酵，添加一定量的糖，植酸、氮源及维生素作为发酵助剂，在28 ℃条件下发酵24 d。成品酒酒精度13.31%vol，可溶性固形物4.12 g/100mL，残糖3.9 g/L，可滴定酸量为8.69 g/L。

1.2 仪器与设备

HP6890/5975C GC/MS联用仪：美国安捷伦公司；57348-U手动固相微萃取装置、2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头（StableFlex）：美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理方法

取样品约5 mL，置于10 mL固相微萃取仪采样瓶中，插入装有萃取纤维头的手动进样器，在85 ℃左右顶空萃取30 min取出，快速移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口（温度250 ℃）中，热解析3 min进样。

1.3.2 GC-MS联用仪分析

色谱条件：色谱柱为ZB-5MSI 5%苯基-95%二甲聚硅氧烷（30 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱，柱温40 ℃（保留2 min），以4 ℃/min升温至220 ℃，保持2 min；汽化室温度250 ℃；载气为高纯He（99.999%）；柱前压0.052 55 MPa，载气流量1.0 mL/min；不分流进样；溶剂延迟时间：1.5 min。

质谱条件：离子源为电子电离（electron ionization，EI）源；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；电子能量70 eV；发射电流34.6 μA；倍增器电压1 368 V；接口温度280 ℃；质量范围20～450 amu。

1.3.3 挥发性化合物的鉴定与定量

对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist 2005和Wiley 275标准质谱图，确定刺梨原汁和刺梨干红果酒中的挥发性化学成分，用峰面积归一化法测定各化学成分的相对质量分数。

2 结果与分析

2.1 测定结果

2.1.1 刺梨干酒与刺梨原汁挥发性风味成分气相色谱图

通过HS-SPME法萃取分离出刺梨原汁和刺梨干酒中的可挥发性风味物质总离子流量如图1和图2所示。由图1、图2可知，两者挥发性风味成分变化较明显。刺梨原汁的GC-MS总离子流色谱图中出现的峰相对较多，香气成分多；对比相同流出时间的同种物质峰，在峰高、峰面积上有较大变化，多呈降低趋势；在刺梨干酒色谱图中有些新的小峰型出现，为发酵生成的新物质。

2.1.2 刺梨原汁与刺梨干酒挥发性风味成分GC-MS分析

刺梨原汁和刺梨干酒经GC-MS鉴定出的挥发性风味物的种类、成分及相对质量分数如表1和表2。

图1 刺梨原汁的挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile flavor compounds in RRT-J

图2 刺梨干红果酒挥发性成分总离子流图Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile flavor compounds in RRT-DW

表1 刺梨原汁及干酒中挥发性风味物种类及含量Table 1 Volatile flavor compound types and contents in RRT-J and RRT-DW

由表1可知，经分析，刺梨原汁与刺梨干酒总共鉴定出64种，其中共有的16种；刺梨原汁中分离出挥发性风味化合物44种，质谱鉴定出32种；刺梨干酒中分离出69种，质谱鉴定出48种。刺梨原汁中含酯类19种，醇类9种，酸类3种，酚类4种，炔烯类5种，醛酮类4种，萜类2种，烷类2种，为挥发性总成分的95.000%。刺梨干酒中酯类13种，醇类10种，酸类1种，酚类2种，烯类2种，烷类4种，为挥发性总成分的98.432%。

表2 刺梨原汁与刺梨干酒的挥发性风味物质比较Table 2 Comparison of total volatile flavor compounds in RRT-J and RRT-DW

续表

由表2可知，刺梨原汁的主要呈香物质为3-己烯酸20.432%，乙酸16.099%，乙醇11.822%，4-己酸乙酯10.035%；刺梨干酒的主要呈香物质为乙醇88.697%，戊醇1.404%，2-甲基-丁醇1.383%，3-甲基-丁醇1.148%，辛酸乙酯0.949%，戊酸乙酯0.496%。

2.2 讨论

2.2.1 醇类变化

发酵后醇类物质大量增加，特别是乙醇达到了挥发性物质的88.697%，这取决于刺梨干酒相对较高的酒精度（13.31%vol）——乙醇的高挥发性系数影响其他风味物质的吸收，并且与干酒体系中其他风味物的性质有关。其他醇类物质，如2-甲基-丁醇、戊醇、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇等在刺梨原汁中未检测出，而在刺梨干酒中含量偏高，2-庚醇，2-庚醇，2-壬醇，4-松油烯醇则反之；苯乙醇、3-甲基-丁醇的含量有所增加，（Z）-3-己烯醇大幅度减少，由原汁的2.884%减少为干酒的0.302%。醇类一般有花香味、果味，特别是一些典型的果酒风味物，如苯乙醇，具有玫瑰香、紫罗兰香、果香及茉莉香，它由刺梨原汁的0.253%增加到刺梨干酒的0.479%，它是酵母代谢的产物[11]；10-表-Γ-桉叶油醇在原汁中含量0.083%，干酒中0.093%，两者含量都不高，但对两者的风味有特殊性贡献。

2.2.2 酯类变化

发酵后酯类减少，由19种减少为13种，与一般发酵过程中醇类与酯类均增加的结论不一致。这一方面与固相微萃取中受高比率醇类的竞争性吸附影响，对微量、高沸点的风味物吸收不完全有关；另一方面，原汁冷藏过程中，通过一些残存的酵母菌、细菌等微生物作用及相关化学反应生成了较多的酯，但刺梨干酒采用单一菌种发酵，有些化合物被消耗，且生成的种类相对减少。刺梨原汁与刺梨干酒共有的酯类是7种，乙酸异戊酯、醋酸苯乙酯、3-苯丙酸乙酯、苯乙酸乙酯等减少。刺梨原汁中含量较高的4-己酸乙酯（10.035%）、乙酸乙酯（3.908%）、（Z）-3-乙酸叶醇（1.066%）等12种化合物，在干酒中未检测出；而刺梨干酒中的辛酸乙酯、戊酸乙酯、糠酸乙酯等共7种化合物在原汁中未检测出，其中包括棕榈酸乙酯、月桂酸乙酯、豆蔻酸乙酯等高级脂肪酸酯，癸酸乙酯的含量由刺梨原汁的0.034%增加为干酒的0.27%，是发酵前的7.9倍，9-癸酸乙酯则由0.071%增至0.114%，为发酵前的1.6倍，刺梨干酒的高级脂肪酸酯总含量大于2%，是刺梨原汁的10倍左右，增幅较大，这与王家利等[12]研究红莓果发酵，钟瑞敏等[13]研究岗稔果在果酒风味物质变化等得出的结论一致。酯类大多呈果香和花香气味，为重要的特征性风味物。

2.2.3 酸类变化

酸类物质有呈味和产香等作用，是刺梨的重要特征性风味物质，但经如上检测结果分析，刺梨原汁中含量很高的3-己烯酸（20.432%）、乙酸（16.099%）及乙基-肉桂酸（0.166%），均未在刺梨干酒中检测出，而仅检测出一种2-糠基-甲酸（0.243%）。这是因为刺梨原汁中的酸类与醇类发生酯化反应转化为酯类，如3-己烯酸乙酯、己烯酸乙酯、乙酸异戊酯等，或代谢降解生成其他物质。

2.2.4 萜烯、酚、醛酮类变化

酚类、萜烯类、醛酮类等对刺梨原汁、干酒浓郁的果香风味起着关键性作用。刺梨干酒中表征刺梨果香风味的物质种类和数量明显减少。酚类在刺梨原汁中的含量高，总含量达14.181%，而干酒中仅0.207%，原汁中酚类含量是干酒的68倍；如原汁中的愈创木酚，有特殊芳香，含量为12.436%；丁子香酚有强烈丁香香气，含量0.091%，但干酒中未检测出。一些烯炔类成分在刺梨原汁中含量较高，但多在加工过程中损失，刺梨干酒中含量甚少，原汁中总量为4.125%，是干酒的近10倍。如异松油烯，有温和木香，苯乙烯等常赋予果实浓郁香味。原汁中的醛酮类共4种，即糠醛、癸醛、3-羟基-2-丁酮、2-壬酮等，它们在原汁中有一定含量，而在刺梨干酒中则几乎完全没有，此结果与王家利和黄小红等[12，14]分别采用红树莓果和荔枝发酵的风味物变化规律相符。醛酮类大多呈愉快香气。另外，刺梨原汁中的萘和1-甲基-萘等有一定毒性的化合物并未在刺梨干酒中检测出，说明在一定程度上发酵有利于产品的品质；同时还有一些烷类物质生成如正十四烷、十八烷等，烷类的种类增多，但含量不高。

易挥发损失的风味物与刺梨原料，干酒的发酵条件紧密相关，如温度、pH值、杀菌工艺、原料品种与品质、成熟度、原料的冷藏条件与微生物作用等[16]；另外原料或成品中的风味物常以键合态的形式存在，通过酶解、微生物作用等其中一些风味物将释放出来[17]，故相关操作对产品的风味产生影响。

3 结论

经HS-SPME和GC-MS分离鉴定，刺梨原汁和刺梨干酒分别检出48和32种挥发性风味物（16种共有），分别为自身风味整体的98.432%和95.000%，这些主要风味成分的含量差异很大，特别是乙醇，在刺梨干酒中的含量达到了88.697%，它们赋予了产品独特的风味。

刺梨干酒中总体来说醇类大量积累，且种类增多；酯类的相对减少，但生成的高级脂肪酸酯较多；酸类在干酒中保留不多，多用于酯类生成或代谢等；萜烯类、醛酮类、酚类等表征刺梨果香的风味物质大量减少，生产过程中需要特别注意此类成分的保留，避免破坏；萘、1-甲基-萘等一些有一定毒性的化合物并未在刺梨干酒中检测出。

[1]董李娜，潘苏华.刺梨的研究进展[J].江苏中医药，2007，39（8）：78-80.

[2]敖 芹，谷晓平，孟维亮.贵州刺梨研究进展[J].耕作与栽培，2010（6）：1-3.

[3]马立志，王 瑞，蔡 竹，等.刺梨干酒香气成分的GC-MS 分析[J].酿酒科技，2008（2）：114-115.

[4]马立志，王 瑞.刺梨黑糯米酒香气成分的GC-MS 分析[J].酿酒科技2009（2）：103-104.

[5]马 林，李光照，黄鸿勋，等.刺梨挥发油香味成份毛细管气相色谱法定量分析[J].中国农学通报，2007，23（6）：203-206.

[6]周 志，徐永霞，胡 昊，等.顶空固相微萃取和同时蒸馏萃取应用GC-MS 分析野生刺梨汁挥发性成分的比较研究[J].食品科学，2011，32（16）：279-282.

[7]周 志，汪兴平，罗祖友，等.野生刺梨汁中游离态和O-糖苷键合态挥发性物质的检测[J].食品科学，2012，33（14）：192-197.

[8]周 志，范 刚，王可兴，等.微波辅助酸解释放刺梨汁键合态香气物质的效果[J].食品科学，2012，33（8）：99-103.

[9]付慧晓，王道平，黄丽荣，等.刺梨和无籽刺梨挥发性香气成分分析[J].精细化工，2012，29（9）：875-878.

[10]尚宏芹.苹果酒香气成分研究进展[J].中国酿造，2010，28（7）：20-23.

[11]GONZÁLEZ-ÁLVAREZ M,GONZÁLEZ-BARREIRO C,CANCHOGRANDE B,et al.Relationships between Godello white wine sensory properties and its aromatic fingerprinting obtained by GC-MS[J].Food Chem,2011,129(3):890-898.

[12]王家利，杨晓清，陈 亮，等.红树莓果与发酵酒香气成分变化[J].中国酿造，2013，32（3）：61-66.

[13]钟瑞敏，张振明，刘健南，等.岗稔鲜果、果汁和果酒香味物质的GC-MS初步比较分析[J].食品与机械，2009：29-32.

[14]黄小红，邓开野，缪晓平.荔枝酒酿造过程香气成分变化的研究[J].中国酿造，2011，30（6）：187-192.

[15]宋 柬，李德美，邓小明，等.京白梨酒发酵与香气分析[J].农业机械学报，2012，43（6）：133-138.

[16]任婧楠，潘思轶，王可兴，等.树莓及其加工制品中香气化合物的研究进展[J].食品科学，2013，34（11）：363-368.

[17]范 刚，王可兴，潘思轶.水果中糖苷键合态香气物质的研究进展[J].中国农业科学，2010，43（24）：5100-5111.