紅樹(shù)莓發(fā)酵前后香氣成分變化分析

王麗霞,劉 瑩,高 涵,何俊萍

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,河北保定 071000)

紅樹(shù)莓是山莓的一種,又叫覆盆子,是一種薔薇科懸勾子屬的木本植物[1]。果實(shí)酸甜,柔嫩多汁,芳香味濃,營(yíng)養(yǎng)豐富,是一種重要的商業(yè)水果作物[2]。富含維生素、花青素、鞣花酸、維生素、黃酮、超氧化物歧化酶等多種抗癌、抗疲勞等物質(zhì),紅樹(shù)莓的攝入也可以降低糖尿病誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)[35]。因此,人們對(duì)紅樹(shù)莓的需求正在上升[6],紅樹(shù)莓在食品、藥品及營(yíng)養(yǎng)保健品方面均具有較高的開(kāi)發(fā)價(jià)值,是一種天然保健食品,被譽(yù)為第三代水果[7]。而且紅樹(shù)莓果酒具有酒精度低、營(yíng)養(yǎng)高、益腦健身等優(yōu)點(diǎn),能促進(jìn)新陳代謝、改善心腦血管、抗氧化、抗衰老的功效[8],紅樹(shù)莓果酒會(huì)有很好的市場(chǎng)。目前,對(duì)于紅樹(shù)莓的研究,國(guó)內(nèi)外主要集中于鞣花酸、樹(shù)莓酮[9],對(duì)紅樹(shù)莓香氣成分的研究較少,張強(qiáng)等[10]研究了紅樹(shù)莓果醋的香氣成分,發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵和純種發(fā)酵兩種工藝生產(chǎn)的紅樹(shù)莓果醋主要香氣成分種類相同,但含量有差異,純種發(fā)酵的果醋優(yōu)于自然發(fā)酵,更具紅樹(shù)莓果醋典型性風(fēng)味,王家利等[11]研究了不同酵母發(fā)酵紅樹(shù)莓果酒的香氣成分,發(fā)現(xiàn)不同酵母發(fā)酵生產(chǎn)的紅樹(shù)莓酒香氣差別較大。本文對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵前后香氣成分變化進(jìn)行分析,以期為紅樹(shù)莓及紅樹(shù)莓果酒香氣成分的確定提供數(shù)據(jù)參考,對(duì)紅樹(shù)莓的開(kāi)發(fā)利用有重要實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅樹(shù)莓凍果 張家口市海爾特茲;果膠酶 10萬(wàn)U/g,法國(guó)DSM公司;法國(guó)F15活性干酵母 法國(guó)拉曼德公司。

HwSY11型電熱恒溫水浴鍋 北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司;Agilent 7890A5975C GC/MS氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司;SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄及萃取頭 美國(guó)Angilent公司;色譜柱:HP-INNOWax(60 m×250 μm×0.25 μm) 美國(guó)Angilent公司;50/30 μm(DVB/CAR/PDMS)碳分子篩/聚二乙烯苯/聚二甲硅氧烷微萃取頭 美國(guó)Supelco公司;15 mL頂空瓶 上海安譜科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紅樹(shù)莓發(fā)酵酒的制備

操作要點(diǎn):紅樹(shù)莓酒的制備:將破碎的紅樹(shù)莓用200目紗布過(guò)濾取汁,以5 μm/L添加果膠酶,51 ℃恒溫發(fā)酵1 h,添加20%的綿白糖,以0.1 g/L添加亞硫酸鹽;取1 g干酵母,置于10 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的蔗糖溶液中混勻,37 ℃恒溫靜置30 min活化備用;將活化后的酵母按質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%接種量接種于紅樹(shù)莓果汁中,28 ℃恒溫發(fā)酵7 d。

1.2.2 香氣成分檢測(cè)

1.2.2.1 紅樹(shù)莓香味物質(zhì)的萃取 采用HS/SPME對(duì)紅樹(shù)莓香味物質(zhì)進(jìn)行萃取,將紅樹(shù)莓原汁、果膠酶酶解汁、紅樹(shù)莓發(fā)酵酒置于頂空瓶中。分別取7.5 mL樣品于15 mL頂空瓶中,加0.3 g NaCl,密封,混勻,將萃取頭插入頂空瓶,在45 ℃頂空萃取30 min[12]。

1.2.2.2 紅樹(shù)莓香味物質(zhì)的分離鑒定 采用GC/MS對(duì)紅樹(shù)莓香味物質(zhì)進(jìn)行分離鑒定。將萃取頭插入氣相色譜進(jìn)樣口,解析6 min。氣相色譜條件:采用升溫程序,起始溫度為40 ℃,保持2 min,以1 ℃/min升溫速率升至100 ℃,再以4.5 ℃/min升溫速率升到240 ℃,保持4 min,進(jìn)樣口溫度250 ℃,載氣為He,流速為1 mL/min,進(jìn)樣量1 mL(SPME進(jìn)樣),不分流進(jìn)樣[13]。質(zhì)譜條件:電子電離(electron ionization,EI)源,電子能量為70 eV,離子源溫度230 ℃,四極桿溫度150 ℃。溶劑延遲1 min,質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍45～650 m/z。各成分組分通過(guò)NIST05.L圖譜庫(kù)檢索、分析,用面積歸一化法計(jì)算各香氣成分的相對(duì)百分含量,待測(cè)物質(zhì)的含量=待測(cè)物質(zhì)的峰面積/總峰面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種樣品的總離子流色譜圖

圖1～圖3分別是紅樹(shù)莓原汁、果膠酶酶解汁、紅樹(shù)莓發(fā)酵酒香氣成分的總離子流色譜圖。

圖1 紅樹(shù)莓原汁香氣成分總離子流程圖Fig.1 Total ion flow char of aroma components of red raspberry juice

圖2 果膠酶處理果汁香氣成分總離子流程圖Fig.2 Total ion flow chart of pectinase juice aroma components

圖3 酵母菌發(fā)酵酒香氣成分的總離子流色譜圖Fig.3 Chromatogram of aroma components of yeast fermented wine

2.2 香氣成分分析

對(duì)紅樹(shù)莓原汁、紅樹(shù)莓酶解汁、紅樹(shù)莓發(fā)酵酒香氣成分進(jìn)行定性和定量結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 紅樹(shù)莓原汁、經(jīng)果膠酶處理果汁、酵母菌發(fā)酵酒的香氣成分Table 1 Aroma components of red raspberry juice,pectinase juice,aroma yeast fermented wine

續(xù)表

續(xù)表

在紅樹(shù)莓原汁共鑒定出21種香氣成分,其中包括:醛酮類5種,醇類3種,烷烴、烯烴類3種,苯、酚類2種,酸類1種,其他7種,主要香氣成分有beta-紫羅酮(24.34%)、甲氧基苯基肟(37.12%)、alpha紫羅酮(14.74%)、2庚醇(4.48%)、異丙腎上腺素三TMS衍生物(5.58%)等,其中beta紫羅酮具有柏木、覆盆子等香型香氣;果膠酶酶解樹(shù)莓汁中鑒定出31種成分,其中包括:醛酮類9種,醇類5種,烷烴、烯烴類4種,苯、酚類2種,酯類3種,酸類1種,主要香氣成分有6甲基5庚烯2醇(2.54%)、2庚醇(9.71%)、甲氧基苯基肟(22.83%)、alpha紫羅酮(17.15%)、beta紫羅蘭酮(24.30%)等;在樹(shù)莓發(fā)酵酒中鑒定出41種成分,其中包括:醛酮類4種,醇類10種,烷烴、烯烴類5種,苯、酚類3種,酯類11種,酸類2種,主要香氣成分為乙酸異戊酯(55.01%)、異戊醇(11.14%)、甲氧基苯基肟(8.03%)、苯乙醇(1.22%)、乙酸苯乙酯(0.58%)、苯甲酸乙酯(1.80%)、芳樟醇(1.62%)、辛酸乙酯(4.80%)、正己酸乙酯(1.66%),其中芳樟醇具有鈴蘭香氣,苯甲酸乙酯具有濃烈的花香,并帶有水果的清香氣味,辛酸乙酯略帶有玫瑰、橙子的花果香氣,是白蘭地酒特有的香味[14]。樹(shù)莓發(fā)酵酒中特有的苯乙醇不僅有殺菌作用,而且有茉莉花香,給人愉悅的感覺(jué)。

3組樣品中共有成分為2庚醇、乙酸、二氫β-紫羅蘭酮、alpha紫羅酮、芐醇、甲氧基苯基肟等六種。其中alpha紫羅酮具紫羅蘭型香氣,而二氫-β紫羅蘭酮具有木香、花香、果香香氣,是合成茶螺烷、茶螺烷酮及其類似物的重要中間體,也是一種常用的食品添加劑[15]。

經(jīng)果膠酶酶解前后樹(shù)莓汁相同成分有己醛、環(huán)戊基乙炔、乙酸、2庚醇、二氫β紫羅蘭酮、alpha-紫羅酮、芐醇、甲氧基苯基肟等8種,醛酮類增加4種,酯類產(chǎn)生3種,微量香氣成分增加,但主要香氣成分變化不大;樹(shù)莓發(fā)酵酒與原汁共有成分有二TMS4羥基扁桃酸乙酯、2甲基6庚烯1醇、異丙腎上腺素三TMS衍生物、2庚醇、乙酸、二氫β紫羅蘭酮、alpha紫羅酮、芐醇、甲氧基苯基肟等,其醇類與酯類物質(zhì)明顯增加,酮類物質(zhì)減少;經(jīng)果膠酶處理的紅樹(shù)莓酶解汁與發(fā)酵酒中共有成分有紫羅蘭醇、beta紫羅蘭酮、2庚醇、乙酸、二氫β紫羅蘭酮、alpha紫羅酮、芐醇、甲氧基苯基肟等,發(fā)酵酒中酯類和醇類物質(zhì)明顯增加。果膠酶酶解前后樹(shù)莓汁的主要香氣成分為酮類(分別是40.65%、47.86%),而發(fā)酵酒中主要香氣成分為酯類(68.65%)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)紅樹(shù)莓原汁、果膠酶酶解汁及紅樹(shù)莓發(fā)酵酒中揮發(fā)性成分變化的比較分析發(fā)現(xiàn):紅樹(shù)莓原汁中共檢測(cè)出21種揮發(fā)性物質(zhì),以甲氧基苯基肟(37.12%)、beta紫羅酮(24.34%)、alpha紫羅酮(14.74%)、異丙腎上腺素三TMS衍生物(5.58%)、2庚醇(4.48%)為主要呈香物質(zhì),它們的相對(duì)含量共占86.26%,提供了紅樹(shù)莓的果香、植物香。原汁經(jīng)果膠酶酶解后共檢測(cè)出31種揮發(fā)性成分,主要以beta紫羅蘭酮(24.30%)、甲氧基苯基肟(22.83%)、alpha紫羅酮(17.15%)、2庚醇(9.71%)為主要呈香物質(zhì),微量香氣成分種類有所增加,但相對(duì)含量很少,主要香氣成分變化不大。表明本實(shí)驗(yàn)所用果膠酶對(duì)紅樹(shù)莓的香氣成分影響很小。紅樹(shù)莓汁發(fā)酵后,產(chǎn)生大量新的香氣成分。本研究共檢出41種揮發(fā)性物質(zhì),其中30種(84.11%)是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的,主要是醇類和酯類物質(zhì):在樹(shù)莓發(fā)酵酒中,含量最高的香氣成分是乙酸異戊酯(55.01%)、異戊醇(11.14%)、甲氧基苯基肟(8.03%)、辛酸乙酯(4.80%),其中乙酸異戊酯具有多種果香,可調(diào)配香蕉、蘋果、草莓等多種果香型香精。紅樹(shù)莓發(fā)酵酒中特有的苯乙醇,不僅有殺菌作用,而且香味獨(dú)特,會(huì)產(chǎn)生玫瑰和茉莉花香,給人以柔和和愉悅的感覺(jué)。本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為樹(shù)莓發(fā)酵前后呈香物質(zhì)變化提供了參考數(shù)據(jù),對(duì)樹(shù)莓酒的開(kāi)發(fā)利用及質(zhì)量評(píng)價(jià)有最重要的實(shí)際意義。

[1]張志敏. 不同樹(shù)莓品系果實(shí)特性評(píng)價(jià)及采后兩種處理方法對(duì)果實(shí)特性的影響[D]. 楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2013.

[2]Aadit Shrestha,Manoj Karkee,Qin Zhang. Mechanism for bundling and tying of red raspberry primocanes[J].IFAC Papersonline,2016,49(16):166.

[3]呂長(zhǎng)鑫,李萌萌,梁潔玉,等. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化紅樹(shù)莓酸性乳飲料復(fù)合穩(wěn)定劑[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2014,14(10):149156.

[4]Giuliana D Noratto,Boon P Chew,Liezl M Atienza. Red raspberry(RubusidaeusL.)intake decreases oxidative stress in obese diabetic(db/db)mice[J]. Food Chemistry,2017,227:305.

[5]Judit R Homoki,Andrea Nemes,Erika Fazekas,et al. Anthocyanin composition,antioxidant efficiency,and aamylase inhibitor activity of different Hungarian sour cherry varieties(PrunuscerasusL.)[J].Food Chemistry,2016,194:229.

[6]Marta Kula,Magdalena Majdan,Daniel Gód,et al. Phenolic composition of fruits from different cultivars of red and black raspberries grown in Poland[J]. Journal of Food Composition and Analysis,2016,52:74.

[7]辛秀蘭,張強(qiáng),楊富民,等. 紅樹(shù)莓果醋釀造過(guò)程中抗氧化性能的變化[J].食品科學(xué),2016,37(3):611.

[8]陳亮,李健,劉冉,等. 果膠酶澄清紅樹(shù)莓果酒的研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2013,35(7):59.

[9]曠慧,遲超,王萍,等. 醇法提取紅樹(shù)莓多酚的工藝優(yōu)化[J]. 食品科學(xué),2016,37(10):88.

[10]張強(qiáng),于雪蓮,陳亮,等. 紅樹(shù)莓果醋自然發(fā)酵和純種發(fā)酵的香氣成分分析[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2017,38(21):116123.

[11]王家利,辛秀蘭,陳亮,等. 氣相色譜質(zhì)譜法分析比較不同酵母發(fā)酵紅樹(shù)莓果酒的香氣成分[J]. 食品科學(xué),2014,1(6):107112.

[12]蓋禹含,辛秀蘭,楊國(guó)偉. 不同酵母發(fā)酵的藍(lán)莓酒香氣成分GCMS分析[J].食品科學(xué),2010,31(4):172.

[13]甘秀海,梁志遠(yuǎn),王道平,等. 3種山茶屬花香氣成分的HSSPMEGCMS分析[J]. 食品科學(xué),2013,34(6):204207.

[14]曹慧,李祖光,沈德隆. 桂花品種香氣成分的GC/MS指紋圖譜研究[J]. 園藝學(xué)報(bào),2009,36(3):391398.

[15]劉長(zhǎng)輝,龍立平. 超聲輻射選擇性還原β紫羅蘭酮工藝[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào),2011,42(1):33.