啤特果醋香氣成分分析

劉彩云，趙軍霞，魏晉梅

(1.甘肅省科學院生物研究所，蘭州 730000；2.甘肅省科學院，蘭州 730000；3.甘肅農業大學研究測試中心，蘭州 730000)

啤特果，又名酸巴梨，是我國西北地區特有的一種梨屬品種，含有多種維生素、氨基酸和鐵、鈣、鉀等微量元素。具有消渴止咳、軟化血管、養胃潤肺等保健功能，是一種品位極高的綠色水果[1-4]。由于其不易貯藏的特性，需要對果實進行深加工，目前主要的產品是啤特果汁，為了增加其附加值并使其產品多元化，啤特果醋釀造成為另一個發展方向。通過發酵使啤特果醋不僅保持其原有的營養價值，而且增加了食醋的保健功能，隨著人們生活水平的提高和保健意識的增強，對果醋產品的需求逐漸增加，因此啤特果醋開發具有良好的市場前景。

啤特果醋香氣成分不僅是其風味物質重要的組成部分，也是評價其品質的重要指標。目前，對揮發性成分的分析主要采用蒸餾萃取法、固相微萃取法、液液萃取法等不同的方法進行測定[5-9]。其中固相微萃取法由于具有靈敏度高、操作簡單、集萃取和解吸于一體的優點而被廣泛應用在揮發性成分的測定中[10]。本研究采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法對啤特果醋的香氣成分進行了分析測定，以期為其香氣成分的研究提供理論依據，并為啤特果醋產業的發展和啤特果醋品質評價體系的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

成熟啤特果：采自和政縣牙塘村；

醋酸桿菌AS1.41：甘肅省科學院生物研究所菌種保藏中心提供。

1.2 儀器與設備

Agilent 6890N-5973MSD氣相色譜-質譜聯用儀；75 μm CAR/PDMS萃取頭；手動進樣器；水浴鍋。

1.3 方法

1.3.1 啤特果醋制備

將新鮮、成熟的啤特果通過清洗、破碎、酶解、過濾后得到啤特果液，以6∶1的重量比加入純凈水，再加入50%的食用酒精，調整溶液酒精度至8%，然后接入6% 醋酸桿菌種子液， 32～36 ℃進行醋酸發酵，發酵15天即可獲得啤特果醋。

1.3.2 香氣物質的富集

將萃取頭插入GC-MS的進樣口于250 ℃老化30 min備用，準確移取10.0 mL啤特果醋裝入萃取瓶中，再將萃取頭插入萃取瓶中，使其距離液面1 cm，40 ℃水浴萃取40 min。

1.3.3 GC-MS分析條件

色譜條件：OV1701色譜柱；進樣口溫度270 ℃；初始溫度：50 ℃，保持1 min；之后以10 ℃/min升到60 ℃，保持3 min；再以4 ℃/min升到140 ℃，保持8 min；然后以15 ℃/min升到230 ℃，保持5 min，總運行時間44 min；解吸15 min；載氣He，流速為1 mL/min，分流比為20∶1，進樣量為1.0 μL。

質譜條件：電離方式為EI；電子能量70 eV；離子源溫度為230 ℃；傳輸線溫度為230 ℃；四級桿溫度為150 ℃；掃描范圍為30～550 m/z。

1.3.4 香氣成分的定性定量分析

啤特果醋香氣物質經色譜柱分離、質譜儀記錄，然后經解吸質譜圖及計算機檢索譜庫確定其化學結構，并采用色譜峰面積歸一化法計算出各成分相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 萃取條件的優化

2.1.1 固相微萃取頭的選擇

對本實驗所用的3種萃取頭捕集的啤特果醋香氣物質種類(見表1)通過比較分析可以看出：以CAR/PDMS(75 μm)萃取頭捕集的啤特果醋香氣物質種類最多，因此，在啤特果醋香氣捕集時應選用CAR/PDMS固相微萃取頭。

表1 固相微萃取頭吸附的香氣物質數目Table 1 Number of the aroma compounds absorbed by 3 different SPME fibers

2.1.2 萃取溫度的確定

采用CAR/PDMS(75 μm)萃取頭，在30，40，50，60 ℃條件下進行香氣物質的萃取，再經GC-MS分析得到香氣物質的峰面積，結果見圖1。

圖1 萃取溫度對萃取效果的影響Fig.1 Influence of the extraction temperature on the extraction efficiency

由圖1可知，當萃取溫度由30 ℃升至40 ℃期間，啤特果醋香氣物質的色譜峰面積逐漸增加，當溫度達到40 ℃時峰面積最大，之后隨著溫度的升高色譜峰面積逐漸減小，因此，最佳的萃取溫度為40 ℃。

2.1.3 萃取時間的確定

在40 ℃下采用CAR/PDMS(75 μm)萃取頭，分別設置20，30，40，50 min時間條件下進行香氣物質的萃取，再經GC-MS分析得到香氣物質的峰面積，結果見圖2。

圖2 萃取時間對萃取效果的影響Fig.2 Influence of the extraction time on the extraction efficiency

由圖2可知，在40 min前，隨著萃取時間的延長，香氣物質的峰面積逐漸增加，40 min后繼續萃取，峰面積變化不大，因此，選擇40 min為最佳萃取時間。

2.2 啤特果醋香氣成分分析

采用優化的HS-SPME條件對啤特果醋香氣物質進行分析，總離子流圖見圖3，結合標準譜庫質譜數據，對其組分進行確認，最終鑒定出的香氣物質及其相對含量見表2。

圖3 啤特果醋香氣成分GC-MS的總離子流圖Fig.3 Total ion chromatogram of the aromatic composition in piteguo vinegar

表2 啤特果醋香氣成分分析結果Table 2 Analytical result of the aromatic composition in piteguo vinegar

續 表

由表2可知，從啤特果醋中檢測出30種香氣物質。根據官能團對這些香氣物質進行分類，得到酯類化合物15種，占50%；醇類化合物8種，占26.7%；酸類、醛類化合物各2種，分別占6.7%；酚類、酮類化合物各1種，分別占3.3%；其他類1種，占3.3%。

啤特果醋中鑒定出15種酯類化合物，是香氣成分中含量較多的一種，其中乙酸乙酯相對含量最多，占總成分的13.32%，具有很強的果香和酯香[11]，對啤特果醋的特征香氣有很大的貢獻。相對含量較多的是乙酸丁酯，占總成分的3.2%，賦予啤特果醋果香、甜香味；己酸乙酯(1.79%)具有青蘋果味和果香味；丁酸乙酯(1.76%)具有芳香氣味；乙酸異戊酯(1.02%)具有水果香味[12]。這些酯類相互影響、共同作用，對啤特果醋香氣特征的形成有一定的貢獻。

檢測到8種醇類化合物，分別是乙醇、正丙醇、異丁醇、異戊醇、2-甲基丁醇、正己醇、正辛醇、苯乙醇。其中乙醇相對含量最高為13.4%，其次是異戊醇，相對含量為7.15%，這些香氣成分不同程度地影響著啤特果醋的香氣特征。

檢測到2種酸類化合物，分別是乙酸和3-甲基丁酸。其中乙酸的相對含量為38.21%，是啤特果醋主要的酸味物質。

此外，啤特果醋中還檢測到一些酮類、酚類、醛類等物質，如3-羥基-2-丁酮具有奶油香、甜香[13]；乙醛具有甜香味；苯甲醛有杏仁味，這些物質對啤特果醋香氣特征也有一定的貢獻。

3 結果與討論

固相微萃取頭因涂層的極性不同，對香氣物質的吸附能力不同。非極性的PDMS萃取頭對非極性的香氣物質有較強的吸附能力，極性的PA萃取頭對極性的香氣物質有較強的吸附能力，而CAR/PDMS兼有極性和非極性涂層，所以吸附范圍較廣[14-16]。這與啤特果醋香氣組成復雜、各組分之間差異大的特點相適應，因此，啤特果醋頂空固相微萃取采用CAR/PDMS(75 μm)萃取頭，這樣吸附的啤特果醋香氣物質種類較多。

萃取溫度會直接影響固相微萃取的香氣成分及分析結果。在較低的萃取溫度下，啤特果醋香氣的揮發速度較慢，達到香氣平衡所需要的時間較長；相反，在太高的萃取溫度下，可能會使香氣組分發生異構化或者通過裂解途徑產生新的香氣成分，從而影響分析結果的真實性[17-20]。本實驗結果表明：啤特果醋香氣物質的最佳萃取溫度為40 ℃。

萃取時間會影響固相微萃取的吸附量。萃取初期，由于香氣物質揮發量少，萃取頭的吸附量也小，隨著時間的延長，啤特果醋揮發出大量的香氣物質并很快被固定相吸附，但隨著萃取時間的進一步延長，吸附趨于飽和，吸附速度會越來越慢[21-23]，對香氣物質富集的貢獻不大，因此選擇接近平衡的最短時間點為最佳萃取時間。結果表明：啤特果醋香氣物質的最佳萃取時間為40 min。

本實驗用HS-SPME-GC-MS對啤特果醋的香氣成分進行提取、分析，檢測鑒定出30種揮發性成分，其中包括酯類、酸類、酚類、醛類、醇類及少量其他化合物，這些是香氣物質的主體，它們共同組成了啤特果醋所特有的香氣。其中酯類化合物、醇類化合物、酸類化合物相對含量較高。初步確定乙酸乙酯、乙酸、乙酸丁酯、己酸乙酯、乙醇、乙酸異戊酯、異戊醇、丁酸乙酯是啤特果醋的主要香氣成分。本研究為啤特果醋生產中對產品風味的分析提供了重要的理論依據和數據信息。

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