兩種陳釀期山西老陳醋揮發性成分分析

苗志偉，劉玉平*，陳海濤，黃明泉，孫寶國

(北京工商大學化學與環境工程學院，食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048)

兩種陳釀期山西老陳醋揮發性成分分析

苗志偉，劉玉平*，陳海濤，黃明泉，孫寶國

(北京工商大學化學與環境工程學院，食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048)

采用同時蒸餾萃取與GC-MS聯用的方法對兩種陳釀期的山西老陳醋揮發性成分進行提取與分析。結果共鑒定出29種成分，主要是酸、酮、酯、醇、酚和雜環類化合物，這些成分經過相互協調和不斷熟化，共同形成山西老陳醋特有的風味，其中乙酸、糠醛、3-羥基-2-丁酮、丁二酮和四甲基吡嗪的含量較高，大約占總揮發性成分的90%。兩種陳釀期山西老陳醋的揮發性成分有一定的差別，這致使五年和八年陳釀期老陳醋的香氣不同。并經過調香實驗，確認了對山西老陳醋特征香氣起主要作用的香成分。

山西老陳醋；同時蒸餾萃取；分析；調香

山西老陳醋是我國四大名醋之一，始于300年前的清順治年間[1]。由于其獨特的“蒸、酵、熏、淋、曬”的五字工藝，使之具有了色、香、醇、濃、酸五大香氣特征。它不僅是調味品中的佳品，還是具有很高醫用價值的保健品[2]。醋泡食品中的醋泡花生、醋泡大蒜、醋泡紅棗、醋泡雞蛋等更是打造了大眾化的醋療養生理念[3]。

山西老陳醋承啟傳統精釀工藝精，精選優質原料，通過天然生物發酵，歷經數年“冬撈冰、夏伏曬”的陳釀過程釀就而成。香氣是反映醋品質的重要指標之一，不同的陳釀期所形成的香氣有所區別。由于醋水分較多，香氣濃郁，適合用于固相萃取[4-9]和蒸餾萃取[10-12]方法提取其中的揮發性成分。本實驗采用同時蒸餾萃取氣質聯用(SDE-GC-MS)對素有“華夏第一醋”盛譽的“東湖”牌山西老陳醋中不同陳釀期的揮發性成分進行對比研究，分析醋樣的香氣成分并對其形成機理進行簡單闡述。最后經過調配實驗，確認對醋特征香氣起重要作用的香成分。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

“東湖”牌山西老陳醋，生產日期2010年8月9日，購于山西老陳醋集團有限公司，陳釀期分別是五年和八年。

二氯甲烷、無水硫酸鈉均為AR級。

6890N/5973I氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫公司；L-N型同時蒸餾萃取裝置 肯堡博美(北京)實驗器皿有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 河南省予華儀器有限公司；氮吹儀N-Evap系列 上海思伯明儀器設備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 同時蒸餾萃取制備樣品

稱取300g老陳醋，放入500mL圓底燒瓶中，加入少量沸石，置于同時蒸餾裝置的輕相一端，油浴加熱，溫度控制在135℃。同時蒸餾裝置的另一端為盛有50mL重蒸二氯甲烷的100mL圓底燒瓶，恒溫水浴加熱，溫度控制在45℃。連續蒸餾提取3h后，將萃取液用無水硫酸鈉干燥，過濾后在40℃水浴條件下用Vigreux柱濃縮至約10mL，再用氮吹儀進一步濃縮至約1mL(即聞不到二氯甲烷的氣味為止)。以300g去離子水代替老陳醋，重復以上實驗操作，得到空白樣品提取物。

1.2.2 萃取率的計算

式中：m為濃縮液質量/g；α為濃縮液中二氯甲烷的百分含量(用氣相色譜測定)；M為稱取的老陳醋的質量/g。

1.2.3GC-MS分析條件

色譜條件：色譜柱為DB-WAX(30.0m×250μm，0.25μm)；色譜柱起始溫度35℃(保持2min)，以8℃/min的速度升至80℃(保持2min)，再以1℃/min速度升至105℃(保持1min)，再以8℃/min的速度升至220℃(保持10min)；氣化室溫度230℃；傳輸線溫度230℃；進樣量1.0μL；載氣He；載氣流量1.0mL/min；分流比40:1。

質譜條件：EI源；電子能量70eV；離子源溫度230℃；四極桿150℃；溶劑延遲4.3min；掃描模式Scan；掃描質量范圍為33～300u。

1.2.4 定性定量方法

對檢測出的成分采用質譜、保留指數和標準品進行定性，采用面積歸一化法對檢測出的成分進行簡單定量。

1.2.5 香基調配方法

把所選用的香料根據其用量依次加入容器中充分混合，混合均勻后，對所調配的香基的香氣進行品評，根據品評結果調整香料用量，反復實驗，得到較優化的配方，從而使香基的品質得以改進和完善。

2 結果與分析

2.1 萃取產物

表1是不同陳釀期山西老陳醋同時蒸餾萃取所得產物的比較，可知兩種老陳醋樣品均為淡黃色油狀液體，五年老陳醋中揮發性成分的萃取率比八年的高，而八年的香氣比五年的協調。出現這種現象的原因可能是由于八年陳釀期的老陳醋中揮發性成分相對五年的損失較多，部分揮發或參與一系列反應進行熟化形成其他香氣成分；故其較五年的萃取率要低，但整體香氣協調柔和。對空白樣提取物進行分析，沒有檢測到成分。

表1 不同陳釀期山西老陳醋所得萃取產物比較Table 1 Comparison of extraction products from overmature vinegar with different aging periods

2.2 氣質分析結果

取1μL醋樣揮發油，經GC-MS進行分析，總離子流圖如圖1所示。然后通過NIST 08譜庫檢索和人工圖譜解析共同確定，共鑒定出29種物質，占總相對含量的99%以上，各成分的相對含量的確定采用面積歸一化法，結果見表2。

圖1 兩種不同陳釀期山西老陳醋揮發性成分總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in 8-year-old Shanxi overmature vinegar

表2 兩種不同陳釀期山西老陳醋中揮發性成分的氣-質聯用分析結果Table 2 GC-MS analysis results of volatile components in two kinds of Shanxi overmature vinegar during different aging periods

如表2所示，從五年陳釀期山西老陳醋中共鑒定出25種成分即5種酸類、2種酮類、5種酯類、9種雜環類化合物、2種醇類、1種酚類和醋酸酐，在八年陳釀期山西老陳醋中共鑒定出29種物質即包括5種酸類、4種酮類、5種酯類、10種雜環類化合物、2種醇類、2種酚類和醋酸酐。兩種醋中均檢測到且含量較高(相對含量大于1%)的物質是乙酸、糠醛、3-羥基-2-丁酮、丁二酮、四甲基吡嗪、3-甲基丁酸和2-甲基丙酸等。而乙酸糠酯、2,3-戊二酮、3-甲基-2,4-戊二酮和鄰甲氧基苯酚四種物質本實驗只在八年老陳醋中檢出。

酸類化合物在老陳醋中含量豐富，是主要的呈香呈味成分。乙酸占了絕對優勢，主要因為大量乙酸都是醋酸桿菌作用于酒精而產生的，而其他酸則可能是氨基酸降解或飽和脂肪酸氧化等陳釀過程中形成的[13]。與五年陳釀期老陳醋相比，八年陳釀期老陳醋中乙酸含量較低，這是由于隨著陳釀期的延長，乙酸會揮發損失或者是轉化成其他香成分。雜環類化合物主要以吡嗪和糠醛類為主，吡嗪類物質具有烘烤香氣；糠醛類化合物具有甜香、木香和焦糖香氣，它們都是老陳醋香氣的重要組成部分，均可由微生物發酵或者氨基酸降解得到[14]，其中四甲基吡嗪不僅為老陳醋提供了發酵香氣，還是賦予了老陳醋降血壓、活血化瘀和清除自由基的保健價值[15]。酯類是構成醋香的重要成分，在此僅檢出了五種酯類化合物，它們是乳酸乙酯(水果、奶油和朗姆酒香氣)、3-羥基-2-丁酮乙酸酯、乙酸苯乙酯(花香、果香和威士忌酒香氣)、γ-壬內酯(椰子果香和茴香香韻)和鄰苯二甲酸二丁酯，其中鄰苯二甲酸二丁酯是塑料常用的增塑劑[16]，樣品用塑料桶裝，故可能是包裝引進的雜質。醇類和酚類化合物在老陳醋中檢出的成分較少，但它們都能起到呈香和助香的作用。醛酮類化合物主要是由α-酮酸經脫碳酸和脫羥基而生成的[17]，大多都發生在陳釀階段，從兩種醋揮發性成分中鑒定出的酮類數量的對比可簡單體現這點，其中在發酵物中具有令人不愉快的“餿味”丁二酮和3-羥基-2-丁酮含量較高。除了糠醛和5-甲基糠醛之外，其他醛都未能檢出，這可能是由于生成量較少或者是在陳釀過程中轉化成其他香成分。由此也可認為本樣品有可能是配制醋。醋酸酐可能是是由乙酸脫水形成的，它是乙酸苯乙酯等香氣成分形成的中間體，對醋熟化過程中香氣的變化起一定作用。這些成分經過相互協調和不斷熟化，共同形成了山西老陳醋特有的香氣風味。

表3 醋揮發性成分的香氣描述和FEMA號Table 3 Aroma description and FEMA number of volatile compounds identified in overmature vinegar

表4 醋香基配方Table 4 Perfume formulation of vinegar

2.3 醋香基的調配

按照含量高或香氣閾值低的原則，從氣質聯機分析出的成分中，篩選出表3中成分。

為了驗證分析結果，采用上面的香料進行調香實驗。經過多次調香實驗，得到的醋香基配方見表4。調配的醋香基按照香氣評價法(GB/T 14454.3—1993《香料：色澤檢定法》)進行感官評價[18]，具有醋的特征香氣。故乙酸、2-甲基丙酸、己酸、丙酸、丁二酮、3-羥基-2-丁酮、乳酸乙酯、乙酸苯乙酯、β-苯乙醇、5-甲基糠醛、糠醛、四甲基吡嗪等對老陳醋的特征香氣起到了重要作用。

3 結 論

3.1 山西老陳醋的揮發性成分主要包括酸類、酮類、酯類、醇類、酚類和雜環類化合物，其中含量較高的有乙酸、糠醛、3-羥基-2-丁酮、丁二酮和四甲基吡嗪等，它們相互作用構成了山西老陳醋的特征香氣。

3.2 通過對五年和八年兩種陳釀期的山西老陳醋的對比分析，得出不同的陳釀期的老陳醋香氣會有一定的差別，隨著陳釀期的延長，由于部分香成分揮發損失或者熟化轉化成其他香氣成分，導致香氣成分的總量呈減少趨勢，但香氣成分的種類在增多。五年的老陳醋酸香刺激，而八年的則香氣柔和，正是由于陳釀期主香成分醋酸變化導致的。

3.3 通過調香得出乙酸、2-甲基丙酸、己酸、丙酸、丁二酮、3-羥基-2-丁酮、乳酸乙酯、乙酸苯乙酯、β-苯乙醇、5-甲基糠醛、糠醛、四甲基吡嗪等對老陳醋的特征香氣起到了比較重要的作用。

[1]李麗, 路海峰, 梁麗絨, 等. 山西老陳醋香氣成分分析[J]. 山西大學學報: 自然科學版, 2005, 28(2): 209-213.

[2]劉楊岷, 張家驪, 王利平, 等. 食品風味成分比較研究[J]. 食品與機械, 2005, 21(5): 40-42; 59.

[3]楊槐俊, 武潤威, 郭素萍, 等. 醋與人類健康[M]. 北京: 中國農業科學技術出版社, 2005: 83-260.

[4]魏永義, 焦駝文, 崔廣, 等. 食醋特征香氣成分分析研究[J]. 中國調味品, 2010, 35(6): 99-101.

[5]馬永昆, 蔣家奎, 魏永義, 等. 基于GC-MS與嗅覺聯用的鎮江香醋香氣指紋譜圖研究[J]. 食品科學, 2007, 28(9): 496-499.

[6]孫宗保, 趙杰文, 鄒小波, 等. HS-SPME/GC-MS/GC-O對鎮江香醋特征香氣成分的確定[J]. 江蘇大學學報, 2010, 31(2): 139-144.

[7]GUERRERO E D, CHINNICI F, NATALI N, et al. Solid-phase extraction method for determination of volatile compounds in traditional balsamic vinegar[J]. Journal of Separation Science, 2008, 31: 3030-3036.

[8]GUERRERO E D, MARIN R N, MEJIAS R C, et al. Stir bar sorptive extraction of volatile compounds in vinegar: validation study and comparison with solid phase microextraction[J]. Journal of Chromatography A, 2007, 1167(1): 18-26.

[9]PIZARRO C, ESTEBAN-DIEZ I, SAENZ-GONZALEZ C, et al. Vinegar classification based on feature extraction and selection from headspace solid-phase microextraction/gas chromatography volatile analyses: Afeasibility study[J]. Analytica Chimica Acta, 2008, 608(1): 38-47.

[10]袁仲, 楊繼遠. 同時蒸餾萃取法-GC/MS法分析國產食醋的香味成分[J]. 中國釀造, 2009(7): 150-152.

[11]楊繼遠. 同時蒸餾-GC/MS法分析食醋的香味成分[J]. 化學試劑, 2008, 30(9): 685-688.

[12]袁仲, 馬綺云, 楊繼遠, 等. 液液萃取和同時蒸餾萃取與氣質聯用分析國產食醋香味成分[J]. 食品科學, 2010, 31(4): 226-229.

[13]孫宗保, 趙杰文, 鄒小波, 等. 鎮江香醋加工過程中理化指標分析及其與香氣成分關系初探[J]. 食品科學, 2009, 30(9): 59-61.

[14]馬永昆, 魏永義, 蔣家奎, 等. 不同年份鎮江香醋香氣成分分析及其形成機理的研究[J]. 食品科學, 2006, 27(10): 504-507.

[15]黃群, 麻成金, 余佶, 等. 湘西原香醋香氣成分的GC-MS分析[J]. 食品科學, 2009, 30(24): 260-261.

[16]俞善信, 文瑞明, 龍立平, 等. 鄰苯二甲酸二丁酯合成的研究進展[J].應用化工, 2001, 30(2): 7-9.

[17]黃達明, 楊勇, 張志才, 等. 不同發酵期和陳釀期鎮江香醋香氣成分的變化[J]. 中國釀造, 2008(9): 56-59.

[18]GB/T 14454.2—1993 香料: 香氣評定法[S]. 北京: 中國標準出版社, 1993.

Analysis of Volatile Components in Shanxi Overmature Vinegar with Different Aging Periods

MIAO Zhi-wei，LIU Yu-ping*，CHEN Hai-tao，HUANG Ming-quan，SUN Bao-guo
(Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, School of Chemical and Environmental Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Volatile compounds in two kinds of Shanxi overmature vinegar during different aging periods were extracted through simultaneous distillation-extraction (SDE) and analyzed by GC-MS. Twenty-nine volatile compounds were identified to be acids, ketones, esters and herterocylic compounds. Among them, the contents of acetic acid, furfural, 3-hydroxy-2-butanone, 2,3-butanedione and tetramethylpyrazine were approximately 90%. The aging period had a significant effect on the number of volatile components. Therefore, a significant difference in aroma characteristics between 5-year-old vinegar and 8-year-old vinegar was observed. By formulating experiments, the major flavor compounds contributing to aroma characteristics of Shanxi overmature vinegar were confirmed. Key words：Shanxi over mature vinegar；simultaneous distillation-extraction；analysis；formulate

TS207.3

A

1002-6630(2010)24-0380-05

2010-08-30

北京市教育委員會科技計劃面上項目(KM200910011003)

苗志偉(1986—)，男，碩士研究生，研究方向為香料香精。E-mail：mzwtyytc625@163.com

*通信作者：劉玉平(1969—)，男，副教授，碩士，研究方向為香料化學。E-mail：liuyp@th.btbu.edu.cn