頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法分析山楂果醋易揮發成分

郝紅梅，張生萬，郭彩霞，李美萍

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法分析山楂果醋易揮發成分

郝紅梅，張生萬，郭彩霞*，李美萍

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用法對山楂果醋易揮發性成分進行提取分析，通過與NIST 05 a.L譜庫比對，鑒定得到各個組分，應用峰面積歸一化法測定各成分的相對含量。共分離得到49 種化合物，結構鑒定出36 種化合物，占總易揮發成分總量的98.91%，對山楂果醋易揮發性成分貢獻較大的依次是：酯類化合物11 種，占40.12%；酸類化合物6 種，占33.63%；醇類化合物11 種，占21.79%。此外，醛類化合物1 種，占0.05%；酮類化合物2 種，占0.57%；其他類5 種，占1.55%。初步確定乙酸、乙酸乙酯、乙醇、乙酸-3-甲基丁酯、苯甲酸乙酯、3-甲基丁醇、己酸乙酯、己酸、苯甲酸、乙酸-1-甲基丙酯、2-丁醇、苯乙醇、辛酸、2-甲氧基-4-甲基苯酚是山楂果醋的主要香氣成分。以期為山楂果醋的香氣特征研究提供科學依據，為山楂果醋品質感官評價體系的建立和山楂果醋產業發展提供參考。

山楂果醋；易揮發成分；頂空固相微萃?。粴庀嗌V-質譜聯用法

山楂，俗稱紅果、山里紅，富含VC、果膠、氨基酸、黃酮類物質和多種有機酸[1]。山楂不僅酸甜可口，老少皆宜，且它的營養價值非常高，自古就被稱作“果子藥”，具有開胃、健腦、養顏、補腎、降血脂等功效。目前山楂的加工產品主要有山楂片、山楂糕、山楂果脯、山楂汁、山楂酒、山楂果醋等[2]，其中山楂果醋通過發酵加工不僅保持了山楂原有的果香氣味和營養價值，而且具有食醋的保健功能，得到廣大消費者的青睞。

山楂果醋易揮發成分不僅是評價山楂果醋品質的重要指標，也是山楂果醋風味物質的重要組成部分。目前，對于易揮發成分定性、定量分析主要采用諸如液液萃取法[3-4]、蒸餾萃取法[5-6]、固相微萃取法[7-8]等不同的萃取方法對揮發性的香氣成分進行提取富集，并結合氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用分析技術進行分析測定。固相微萃取技術由于其操作簡單，靈敏度高，無二次污染，集萃取、濃縮、解析于一體等優點被廣泛應用于易揮發性成分的分析中[9-10]，其中頂空固相微萃?。╤ead space solid-phase microextractions，HS-SPME）法適用于提取含有一定揮發性成分的待測組分，特別是含有高分子質量干擾物的樣品[11]。目前，該技術已廣泛應用于白酒[12-14]、果酒[15-16]、果醋[17-19]等產品易揮發成分的分析，然而迄今為止關于山楂果醋的研究多集中在釀造工藝及飲料研制上[20-23]，對于山楂其他產品的易揮發成分測定有山楂汁及山楂紅酒。研究發現，山楂汁的主要易揮發成分有：順3-己烯醇、α-萜品醇、順-乙酸-3-己烯酯、順-丁酸-3-己烯酯、苯甲醇、甲酸己酯等[24]；山楂紅酒的主要香氣成分有：丁二酸乙酯、苯乙醇、丁二酸二乙酯、甲氧基乙酸己酯、酒石酸二乙酯、2,3-丁二醇、乳酸乙酯等[25]；但是關于山楂果醋易揮發成分的研究還鮮見有報道。本實驗采用HS-SPMEGC-MS法對山楂果醋易揮發成分進行了分離及結構鑒定，以期為山楂果醋的香氣特征研究提供科學依據，為山楂果醋品質感官評價體系的建立和山楂果醋產業發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山楂產地為山西省運城市絳縣。

山楂果醋由山西省運城市某山楂生產企業提供，總酸（以乙酸計）為3.68 g/100 mL；不揮發物（以乳酸計）：0.56 g/100 mL；可溶性無鹽固形物：1.00（+）g/100 mL。

1.2 儀器與設備

50/30 μm聚二乙烯苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）SPME萃取頭及萃取手柄 美國Supelco公司；6890A-5975C GC-MS聯用儀 美國Agilent公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鄭州長城科工貿有限公司。

1.3 方法

1.3.1 山楂醋的制備

以山楂為原料，通過選料、清洗、榨漿、預煮得到山楂液，選用新缸或浸泡過醋的缸進行發酵。第1次發酵，將預煮好的山楂液倒入選好的缸中，將山楂液糖度調整為15°Brix、加山楂液質量1/1 000干酵母和1%的食鹽，在20～25 ℃條件下進行密閉發酵，7 d后取出缸中的上清液備用。第2次發酵，在留下的渣中再加糖液調整糖度為15°Brix，再加入山楂液質量0.5/1 000干酵母和1%的食鹽，進行二次密閉發酵，7 d后取出缸中的上清液備用。第3次發酵，合并2 次上清液，裝缸、密封，在30 ℃條件下，發酵90 d，即得到山楂醋成品。

1.3.2 揮發性成分風味物質的提取

采樣前先將萃取頭插入GC-MS的進樣口中，于250 ℃老化并進行空白實驗，直至無色譜峰出現。準確移取8.0 mL山楂醋樣置于20 mL頂空瓶中，再按0.20 g/mL的質量濃度加入NaCl，然后用帶有硅橡膠隔墊的瓶蓋密封，放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，在40 ℃條件下攪拌平衡30 min，然后將50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭插入頂空瓶中距離液面1 cm處，在40 ℃條件下萃取30 min。

1.3.3 GC-MS聯用分析條件

G C條件：R T X-W A X彈性石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；載氣為He；流速1.0 mL/min；不分流進樣。程序升溫：40 ℃保持10 min，以5 ℃/min升至140 ℃，保持5 min，然后以10 ℃/min升至230 ℃，保持15 min。

MS條件：電子電離源；電子電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質量掃描范圍為m/z 25～500；質譜譜庫為NIST 05 a.L。

1.3.4 定性與定量分析

按照1.3.3節GC-MS聯用條件，將HS-SPME后的萃取頭插入進樣口，在GC進樣口250 ℃條件下解吸5 min，隨后進行色譜掃描，通過質譜解析以及與NIST 05 a.L譜庫進行比對，確定各易揮發成分的結構，并采用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。

2 結果與分析

應用HS-SPEM-GC-MS技術對山楂果醋的易揮發成分進行分析，結果見圖1。通過MS解析以及與NIST 05 a.L譜庫進行比對，鑒定得到各個組分，并經面積歸一化法計算各成分的相對含量，具體分析結果見表1。

圖1 山楂果醋易揮發成分GC-MS的總離子色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram of the volatile composition of hawthorn vinegar

表1 山楂果醋揮發成分HS-SPME-GC-MS分析結果Table 1 HS-SPME-GC-MS analytical results of the volatilecomposition of hawthorn vinegar

HS-SPME-GC-MS方法分析山楂果醋易揮發性香氣成分得到的GC-MS的總離子色譜圖包含49 個吸收峰，其中包含有一些匹配度較小并且含量微量的成分，結合NIST 05 a.L譜庫及相關文獻進行比對最終共鑒定出36 種化合物，采用峰面積歸一化法可知鑒定出的化合物占總易揮發成分總量的98.92%，對山楂果醋易揮發性成分貢獻較大的依次是：酯類化合物11 種，占40.12%；酸類化合物6 種，占33.63%；醇類化合物11 種，占21.79%。此外，醛類化合物1 種，占0.05%；酮類化合物2 種，占0.57%；其他類5 種，占1.55%。

酸味是果醋的主要呈香和呈味物質，是直接影響果醋風味和品質的一類化合物。山楂果醋中共檢測到酸類化合物6 種，從表1可以看出，乙酸是山楂果醋所有揮發性成分中含量最高的一種化合物，相對含量為27.93%，具有強烈的醋香味，是山楂果醋的主要酸味物質；除山楂醋主要的呈香、呈味物質乙酸外，其他檢出的酸類化合物相對含量較小，依次為己酸（2.82%）、苯甲酸（1.70%）、辛酸（1.07%）、癸酸（0.08%）、丁酸（0.03%），其中己酸具有干酪味、少許酸臭味；辛酸具有奶酪味、少許的澀味，而癸酸則帶有令人不愉快的脂肪味[16]。低濃度的酸會賦予果醋清淡的、令人愉快的香味，但濃度過高時會對果醋香氣品質產生消極的影響。

酯類在果醋的香氣貢獻中起著重要的作用，賦予果醋果香和花香的感官特性，是評價果醋品質的一個主要指標。山楂果醋共鑒定出11 種酯類化合物，是所有鑒別出的化合物中含量最多的一種，其中相對含量最多酯類化合物是乙酸乙酯，占總成分的23.04%，乙酸乙酯具有很強的酯香和果香[26]，對山楂果醋的特征香氣具有較大的貢獻；相對含量僅次于乙酸乙酯的酯類化合物是乙酸-3-甲基丁酯，相對含量為7.20%，賦予果香、香蕉味、甜香；因此，乙酸乙酯和乙酸-3-甲基丁酯是山楂果醋極為重要的2 種酯類物質。另外，還檢測出：苯甲酸乙酯（4.07%），具有芳香氣味；己酸乙酯（2.92%），具有青蘋果味、草莓香味、果香和茴香味；乙酸-1-甲基丙酯（1.65%），具有水果香味；苯乙酸乙酯（0.07%），具有甜蜜的玫瑰花香。其中乙酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯作為山楂汁的主要香氣成分在醋酸發酵后有保留[24]，但是分析未發現山楂汁中的其他酯類物質，可能與山楂的種類及發酵有關。這些酯類共同作用、相互影響對山楂果醋香氣特征的構成起著一定貢獻。

檢測到的醇類化合物共11 種，分別是：乙醇、2-丁醇、3-甲基丁醇、環己醇、2-乙基己醇、2,3-丁二醇、2,6-二甲基-4-庚醇、2-甲基丙醇、松油醇、苯甲醇、苯乙醇。其中乙醇相對含量最高為14.87%，其次是3-甲基丁醇，相對含量為3.25%。乙醇和3-甲基丁醇是山楂果醋經酒精發酵產生的主要醇類化合物，作為醋酸發酵過程中的底物，發酵結束后有一定的殘留。此外，苯甲醇具有花香味；苯乙醇的香味較為獨特，具有玫瑰香、紫羅蘭香、茉莉花香等多種愉快的花香和果香等[27]。其中松油醇存在于山楂汁中[24]，乙醇、苯甲醇、苯乙醇、2,3-丁二醇同時也存在于山楂紅酒香氣成分中[25]，是山楂果醋酒精發酵的產物。山楂果醋中的其他類醇類物質均未在山楂汁、山楂紅酒中檢出，這與果醋特殊的發酵工藝密切相關。這些醇類物質對于山楂果醋的香氣特征具有一定的影響。

除酸類、酯類、醇類這些主要化合物外，山楂果醋中還含有一些酚類、醛類、酮類等物質，如3-羥基-2-丁酮具有奶油香、甜香；壬醛具有玫瑰花香[28]，但是這些物質相對含量較低，對于山楂果醋香氣特征相對影響不大。

山楂果醋與其他類型的果醋相比，例如蘋果果醋、荔枝果醋、桑葚果醋、黑加侖果醋、沙棘果醋等，相同的易揮發成分很少，這與果醋的種類、發酵工藝有關，因此山楂果醋的風味與其他果醋相差較大。山楂果醋與山西老陳醋[29]相比，相同的易揮發成分有乙酸、己酸、丁酸、苯甲酸、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二醇。山楂果醋與鎮江香醋[30]相比，相同的易揮發成分有乙酸、己酸、乙酸-3-甲基丁酯、丁二酸二乙酯、苯乙酸乙酯、乙醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、3-羥基-2-丁酮、2-甲氧基-4-甲基苯酚。由此可見山楂果醋中的酸味物質與山西老陳醋類似，但是酯類、醇類主要呈香類物質與鎮江香醋相似，這與山楂果醋的原料、發酵工藝、檢測方法都有關，需要有待采用相同的分析檢測方法進行詳細的比較。

3 結 論

本實驗采用HS-SPME-GC-MS對山楂果醋易揮發性成分進行提取分析，共檢測出49 種易揮發性成分，鑒定出36 種化合物，包括酸類、酯類、醇類、醛類、酮類、酚類及少量其他化合物，它們是揮發性物質的主體，共同構成了山楂果醋的香氣。其中酸類化合物、酯類化合物、醇類化合物相對含量較高，初步確定乙酸、乙酸乙酯、乙醇、乙酸-3-甲基丁酯、苯甲酸乙酯、3-甲基丁醇、己酸乙酯、己酸、乙酸-2-甲基丙酯及2-丁醇是山楂果醋的主要香氣成分。該研究為山楂果醋實際生產中產品風味的分析提供了重要的數據信息和理論依據。

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Analysis of Volatile Components in Hawthorn Vinegar by Headspace Solid-Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (HS-SPME-GC-MS)

HAO Hongmei, ZHANG Shengwan, GUO Caixia*, LI Meiping
(College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

The volatile compounds of hawthorn vinegar were extracted by headspace solid-phase microextraction (HSSPME), identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and finally quantified by using peak area normalization method. A total of 49 compounds were isolated, 36 of which were structurally identified, accounting for 98.91% of the total volatile substances. These volatile compounds included 11 esters, 6 acids, 11 alcohols, 1 aldehyde, 2 ketones, and 5 other components. The order of volatile compounds that contributed to the flavor of hawthorn vinegar was esters (40.12%), acids (33.63%), alcohols (21.79%), aldehydes (0.05%), ketenes (0.57%), and other components (1.55%). The main flavor components of hawthorn vinegar were acetic acid, ethyl acetate, ethyl alcohol, acetate -3-methyl-1-butanol, benzoic acid-ethyl ester, 3-methyl-1-butanol, hexanoic acid-ethyl ester, hexanoic acid, benzenecarboxylic acid, acetic acid-1-methypropyl ester, 2-butanol, phenylethyl alcohol, octanoic acid, and 2-methoxy-4-methy-phenol, which were jointly responsible for the unique aroma characteristics of hawthorn vinegar. This study provides a scientific basis and theoretical reference for establishing an evaluation system for aroma characteristics of hawthorn vinegar.

hawthorn vinegar; volatile compounds; headspace solid-phase microextraction (HS-SPME); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

10.7506/spkx1002-6630-201602024

TS264.22

A

1002-6630（2016）02-0138-04

郝紅梅, 張生萬, 郭彩霞, 等. 頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法分析山楂果醋易揮發成分[J]. 食品科學, 2016, 37(2): 138-141. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602024. http://www.spkx.net.cn

HAO Hongmei, ZHANG Shengwan, GUO Caixia, et al. Analysis of volatile components in hawthorn vinegar by headspace solidphase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS)[J]. Food Science, 2016, 37(2): 138-141. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602024. http://www.spkx.net.cn

2015-04-20

山西大學引進人才建設項目（011351801001）

郝紅梅（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品安全與生物技術。E-mail：18735129584@163.com

*通信作者：郭彩霞（1984—），女，講師，博士，研究方向為食品安全與生物技術、食品化學與分析。E-mail：guocx@sxu.edu.cn