固相微萃取/氣相色譜-質譜聯用分析麥芽揮發性風味物質組成

董亮，張笑，樸永哲，侯英敏，史仲平，趙長新

1(江南大學 生物工程學院，江蘇無錫，214122)2(大連工業大學，生物工程學院，遼寧 大連，116034)3(大連甘井子區疾病預防控制中心，理化檢驗科，遼寧大連，116034)4(大連民族學院，生命科學院，遼寧 大連，116600))

啤酒是當今世界上產量最大的飲料酒，其特殊的爽口風味深受廣大消費者的喜愛。啤酒的風味是啤酒重要的品質特征之一，現在的消費者對啤酒的風味的要求越來越高。風味由一些能夠引起人的感官反應的物質所組成，包括能夠引起嗅覺的嗅感物質和能夠引起味覺的味感物質［1］。啤酒的風味多因原料、地域及生產環境而產生差異，即使是同一品牌在相同工藝條件下產出酒體的風味有時也存在較大的差異，因此，啤酒風味的穩定性已經成為啤酒生產企業的首要技術要求。麥芽作為啤酒生產的主要原料，其風味的穩定性直接的影響著最終啤酒的風味，因此現階段啤酒生產企業除了保持生產工藝穩定外，還采取了穩定麥芽的供應鏈以及麥芽的加工工藝等手段來穩定酒體的風味，并取得了良好的效果。而用于食品輔料麥芽的揮發性嗅感物質的測定只見于Beal等［2］和Fickert等［3］人的報道，而專門針對于啤酒釀造使用的麥芽嗅感物質的測定目前報道較少。

固相微萃取技術是近十年來新型的揮發物質檢測方法，由于其具備無需溶劑、快速簡便、環保等優點，已廣泛用于環境土壤、水、谷物、食品、香精香料及煙草等樣品中揮發和半揮發性有機物的分析［4－5］。本文應用固相微萃取/氣相色譜-質譜聯用技術分析鑒定了釀造麥芽的揮發性風味物質的組成，以期為啤酒風味的穩定性研究提供借鑒。另外，本文選用的DVB-CAR-PDMS萃取頭對化合物的極性具有寬廣的吸附范圍，尤其對極性小分子的吸附效果相對更好，被廣泛地用于食品風味分析。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料

麥芽Sabastian，由大連中糧麥芽有限公司饋贈。

1.1.2 實驗儀器

固相微萃取裝置(美國 Supelco公司);復合DVB-CAR-PDMS(divinylbenzene-carboxen-polydimethylsiloxane，二乙烯苯-碳分子篩-聚二甲基硅氧烷共聚物，涂層厚度為50/30 μm)萃取頭;Agilent 6890氣相色譜儀;Agilent 5975質譜儀。HH-8型水浴鍋(國華電器有限公司);FA1004A型分析天平(上海精天科貿有限公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理

精確稱量粉碎后的麥芽3.0 g裝入20 mL萃取瓶中，用聚四氟乙烯襯里的硅橡膠墊密封，然后加入20%NaCl 2 mL與大麥粉末混合均勻后，置于(18±1)℃恒溫水浴鍋平衡30 min，插入裝有纖維頭的手動SPME進樣器進行采樣吸附60 min，采樣完畢立即進入氣相色譜儀在250℃ 解吸5 min進行GC-MS分析。

1.2.2 嗅感物質的GC-MS檢測分析

1.2.2.1 GC-MS色譜條件

30 m×0.25 mm ×0.25 μm HP －5ms彈性石英毛細管柱;載氣He氣，流速2 mL/min;進樣口以及檢測器溫度為250℃ ;程序升溫:起始溫度40℃ ，保持5 min，以2℃ /min升至50℃，后以5℃ /min升至250℃。

1.2.2.2 質譜條件

EI源電子轟擊能量70 eV;離子源溫度230℃;掃描間隔0.25 s;四極桿150℃;掃描范圍40～400 u。

1.2.2.3 化合物的定性

化合物結構采用計算機Nist 08譜庫檢索、色譜保留指數、人工解析鑒定及和標準化合物比對鑒定。各化合物的相對含量用其所占總峰面積的百分比來反映［6－7］。

2 結果與討論

2.1 麥芽Sabastian理化性質檢測結果

麥芽Sabastian的理化檢測結果見表1。如表1所示，根據行業標準QB/T1686－2008對啤酒釀造麥芽質量標準的規定，本文所選麥芽除糖化后麥汁色度指標略高于行業標準對優級大麥的規定外，其它各項理化指標均符合行業對優級淡色麥芽的規定。因此，麥芽Sabastian屬于優級釀造麥芽，完全可以作為優質麥芽的代表用于風味物質的分析。

表1 麥芽Sabastian理化性質檢測結果Table 1 Results of the analysis of physico-chemical property of Sabastian malt

2.2 麥芽Sabastian GC-MS分析檢測結果

由表2所示，應用固相微萃取/氣相色譜-質譜聯用分析麥芽中揮發性嗅感物質取得了良好的效果，總共分析鑒定出31種化合物，其中醛類物質13種，醇類物質7種，酮類物質2種，酸類物質1種，其它類型化合物8種。圖1所示為固相微萃取/氣相色譜-質譜聯用分析麥芽揮發性成分的總離子流圖。

圖1 固相微萃取/氣相色譜-質譜聯用分析麥芽揮發性成分的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram in the analysis of volatiles of malt by SPME/GC-MS

2.2.1 醛類化合物對大麥風味的貢獻

本文共檢出13種醛類物質，為麥芽Sabastian中檢測出的數量最大的一類化合物。這些化合物分別是:乙醛、異丁醛、異戊醛、2-甲基丁醛、戊醛、正己醛、2-己烯醛、正庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、正癸醛、反-2-壬烯醛和反-2-，順6-壬二烯醛。其中以異戊醛的相對含量較高，其峰面積相對百分比達到26.31%，該化合物具有濃厚的麥香氣，是麥芽風味的重要組成物質之一。由表2可知，正己醛和2-甲基丁醛是僅次于異戊醛在麥芽中相對含量較高的兩種醛類物質，其峰面積相對百分比分別達到24.69%和12.87%，正己醛具有淡淡的青草味兒，而異戊醛則同樣具有濃烈的麥香味，這3種醛類同時也是整個麥芽香味組成中相對含量較大的前3種物質。其他的醛類的相對含量較低，根據 Cramer等［8］的報道，異戊醛和2-甲基丁醛也是麥芽的特征風味化合物之一。根據 Schieberle等［9］研究，反-2-壬烯醛是引起啤酒風味老化的重要物質，通常帶來紙張的味道，其在麥芽中的峰面積相對百分比也相對較高，達到了5.07%。

由表2可以看出醛類物質是構成大麥主體風味的重要化合物，其總峰面積相對百分比達到74.65%，接近總峰面積的3/4。醛類通常賦予大麥以新鮮綠色的氣息，而脂肪醛類一般帶來淡淡的青草的香氣。麥芽中醛類物質來源于制麥過程和焙焦過程中不飽和脂肪酸的氧化作用［10］。

表2 固相微萃取/氣-質聯機分析麥芽的揮發性成分結果Table 2 Results of the analysis of volatiles of malt by SPME/GC-MS

續表2

2.2.2 醇類化合物對大麥風味的貢獻

本文所檢測出的醇類物質是僅次于醛類物質的一類化合物，共有7化合物，他們是:乙醇;異丁醇;正戊醇;異戊醇;正己醇;1-辛烯-3醇和1-戊烯-3醇。由表2可知，醇類物質是麥芽中數量僅次于醛類物質的一類化合物，其總峰面積相對百分比達到4.63%。醇類物質如乙醇通常具有微甜的醇香;異丁醇具有淡淡的酒香;1-戊烯-3醇通常帶有刺激性的黃油的味道;異戊醇則帶來焦香麥芽的味道;正戊醇具有濃烈的香脂味兒;正己醇具有植物的清香和花的味道;1-辛烯-3醇是八碳化合物的代表，八碳化合物對食用菌的風味有著直接的影響，這些短鏈的八碳化合物，是制麥過程中綠麥芽中的不飽和脂肪酸，尤以亞油酸及亞麻酸為主，經脂肪氧化酶催化轉變而成的。1-辛烯-3醇具有濃郁的蘑菇風味，素有“蘑菇醇”稱號，它幾乎存在于所有品種的食用菌中。

醇類物質通常也被認為是脂肪酸氧化的產物［10，12］。

2.2.3 酮類和酸類化合物對大麥風味的貢獻

本文共鑒定出兩種酮類和一種酸類化合物。他們是2-庚酮;3，5-二辛烯-2-酮和乙酸。這3種物質的相對含量較小，其峰面積相對百分比分別為0.04%、0.14%和0.62%。他們給大麥帶來了濃烈的溶劑味和酸敗的味道。酮類物質通常也來源于脂肪酸的氧化作用。而乙酸作者認為由綠麥芽表面的微生物作用產生，焙焦后殘留在麥芽中。

2.2.4 其它類化合物對大麥風味的貢獻

本文分析鑒定出兩種芳香醛苯甲醛和苯乙醛，一種酯類乙酸乙酯，兩種呋喃化合物2-戊基-呋喃和糠醛，一種硫化物二甲基硫，一種烯烴物質3-乙基-2-甲基-1，3-己二烯，還有一種稠環芳烴物質萘。這些物質中以苯乙醛的質量分數最高，峰面積相對百分比達到了3.87%，具有花香的味道，但是其來源未見報道;二甲基硫的質量分數為2.04%，這種化合物的存在通常帶來一種生青味，被認為是麥芽和啤酒中不成熟味道的來源之一。苯甲醛其通常帶有一種焦糖的味道，峰面積相對百分比達到1.94%，據Mo等［11］的報道，這種物質來源于米酒曲中微生物對氨基酸的降解。

3 結論

利用固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用分析了麥芽Sabastian中的揮發性風味物質組成。實驗結果表明，固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用技術可以快速準確地分析鑒定麥芽中的揮發性風味物質。結果共分析鑒定出31種揮發性物質，其中對釀造麥芽風味貢獻較大的化合物有:醛類化合物13種占總峰面積的74.65%，醇類化合物7種占總峰面積的4.63%，酮類2種占總峰面積的0.18%，酸類一種占總峰面積的0.62%，其它類化合物8種占總峰面積的11.84%;含量較高的成分為異戊醛、2-甲基丁醛和正己醛，其峰面積相對百分比分別達到26.31%、24.69%和12.87，基本上搞清了釀造麥芽嗅感物質的組成。

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