馬鈴薯米酒營養成分和香氣成分分析

梁 強，姚英政，曾詩琴，熊 偉，董 玲，宣 樸

（四川省農業科學院農產品加工研究所，四川 成都 610066）

米酒，又被稱為醪糟、糯米酒、酒釀，是以糯米為主要原料，經浸泡、蒸煮、拌曲、發酵等工藝制成的低度釀造酒[1-2]。在酒曲中的酵母菌、細菌、霉菌等微生物的共同作用下[2]，蒸煮糊化后糯米中的淀粉、蛋白質、脂肪等大分子物質被降解成單糖（葡萄糖）、低聚糖、肽類、氨基酸、有機酸等小分子物質[1-3]，因此，米酒具有濃甜味、微酸味、乙醇體積分數低等特點[2]。以往研究多以各種形式向米酒中添加粗糧[4]（燕麥）、豆類[5]（紅豆）、薯類[6-7]（紫薯、紫馬鈴薯）、水果[8]（芒果）、花卉[3]（茉莉、桂花、玫瑰）以及食藥兩用材[9-10]（蛹蟲草、沙參），改善和豐富米酒的營養、口感、色澤、香氣以及多樣性。其中，對馬鈴薯米酒的研究主要集中在工藝對品質質量的影響[7,11]，而對馬鈴薯米酒的營養成分和香氣成分的分析鮮有報道。馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）含有豐富均衡的氨基酸、維生素、礦物質、膳食纖維、淀粉等營養元素[12]，將鮮馬鈴薯與糯米相結合釀造馬鈴薯米酒，可以最大限度保留馬鈴薯的營養成分，實現薯類與谷類優勢互補，形成營養更加全面、風味更加獨特的米酒產品。本實驗以不同比例的鮮馬鈴薯與糯米釀造的馬鈴薯米酒為研究對象，分析鮮馬鈴薯對米酒中營養成分和揮發性香氣成分的影響，旨在為篩選比例合適的馬鈴薯米酒配方提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮馬鈴薯（品種：大西洋）、糯米（產地：東北）市售；酒香型甜酒曲 安琪酵母股份有限公司。

2,6-二氯靛酚鈉鹽、L(＋)-抗壞血酸標準品（純度≥99%） 上海源葉生物科技有限公司；氨基酸標準品（AAS18-1 mL）、正烷烴C10～C40（50 mg/L）美國Sigma公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

L-8900型全自動氨基酸分析儀 日本日立公司；Intuvo 9000-5977B GC-MSD氣相色譜-質譜聯用儀（帶自動進樣器PAL RSI 85） 安捷倫科技有限公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國Supelco公司；Scout電子天平 奧克斯公司；DHG-9245A電熱鼓風干燥箱、LRHS-150-II恒溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯米酒釀造工藝流程

圖 1 馬鈴薯米酒釀造工藝流程Fig. 1 Flow chart of potato-rice winemaking

工藝流程如圖1所示，將鮮馬鈴薯洗凈、去皮后切丁約1 cm3，沸水蒸6 min后冷卻備用；糯米浸泡4 h后清洗至無渾濁，沸水蒸20 min后冷卻備用；分別按照0∶100（純米酒，簡寫YP1）、25∶75（25%馬鈴薯米酒，簡寫YP2）、50∶50（50%馬鈴薯米酒，簡寫YP3）、75∶25（75%馬鈴薯米酒，簡寫YP4）、100∶0（純馬鈴薯，簡寫YP5）的比例稱取蒸熟的鮮馬鈴薯和糯米（以1 400 g/份計），糯米飯冷卻到約50 ℃時用210 mL涼開水（室溫）拌散，再與熟馬鈴薯混合；當溫度降至約37 ℃時拌入8 g酒曲，攪拌均勻后搭窩，在發酵容器底部和搭窩后樣品表面撒入0.4 g酒曲，用雙層封口膜密封后放入30 ℃恒溫培養箱中發酵66 h；發酵結束后，將固液混合物灌裝入500 mL帶蓋玻璃瓶中并封蓋，在75 ℃恒溫水浴中滅菌20 min，取出迅速冷卻，并在-80 ℃保存直至分析。

1.3.2 基本營養成分的測定

粗蛋白含量測定：采用凱氏定氮法；粗纖維含量測定：采用酸堿水解法；還原糖含量測定（以葡萄糖計）：采用菲林試劑法；VC含量測定：采用2,6-二氯酚靛酚滴定法；乙醇體積分數測定：采用酒精計法；總酸含量測定（以乳酸計）：采用pH電位法；糖酸比測定：采用還原糖/總酸。具體操作參照AOAC方法[13]。

1.3.3 氨基酸的測定及其評分

采用自動分析儀法，參照Guo Liqiong等[14]的方法，其中，色氨酸樣品處理采用10 mL 2.5 mol/L氫氧化鈉溶液中水解。

根據聯合國糧食與農業組織（Food and Agriculture Organization，FAO）/世界衛生組織（World Health Organization，WHO）氨基酸評分標準模式[15]計算：

式中：aa為實驗樣品中每100 g蛋白質中氨基酸質量/g；AA（FAO/WHO）為FAO/WHO評分標準模式中每100 g蛋白質中同種氨基酸質量/g。

1.3.4 香氣成分的測定

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜方法測定馬鈴薯米酒中揮發性香氣成分，參考Yang Yijin等[16]的方法，并略作修改。

頂空固相微萃取香氣成分：取馬鈴薯米酒均勻混合物5 g加入到20 mL萃取瓶中，加入0.2 g NaCl搖勻，并密封好。采用自動萃取、進樣程序：萃取前萃取針老化2 min，45 ℃保溫，平衡5 min，頂空萃取30 min后進樣，解吸5 min，進樣后萃取針老化5 min。

氣相色譜條件：DB-Wax色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；柱箱溫度40 ℃；進樣口溫度250 ℃；氦氣（He），流速1.00 mL/min；升溫程序為初始柱溫40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升溫至90 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min升溫至130 ℃，保持2 min，最后10 ℃升至230 ℃，保持3 min；不分流。

質譜條件：電子電離源；離子源溫度230 ℃；接口溫度230 ℃；溶劑延長時間3 min；質量掃描范圍m/z35～600；掃描速率781 u/s。

定性和定量分析：通過計算機譜庫（NIST 14）進行初步檢索，再與保留指數、標準質譜相對照并結合參考文獻進行定性分析，運用峰面積歸一法確定各香氣成分的相對含量。

1.4 數據統計分析

每個樣品測試重復3 次，結果表示為 ±s，均以濕質量計。SPSS軟件（Version 18.0）用于不同值之間的方差分析和Tukey值檢驗，P＜0.05，差異顯著。采用XLSTAT2010進行主成分分析[17]。OriginPro軟件（Version 8.5.1）進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 基本營養成分分析

表 1 馬鈴薯米酒的基本營養成分含量Table 1 Proximate chemical composition of potato-rice wines

從表1可知，隨著鮮馬鈴薯占比的增加，米酒中各營養成分含量發生顯著性變化，粗纖維、總酸和VC的含量以及乙醇體積分數均顯著增加，而粗蛋白、還原糖的含量和糖酸比都顯著下降。粗纖維含量最高是純馬鈴薯，達277.83 mg/100 g，接近為純米酒中粗纖維含量的3 倍，表明鮮馬鈴薯與糯米相互搭配，可以有效地彌補傳統米酒中膳食纖維。還原糖和總酸呈現相反的升降趨勢，其中純馬鈴薯中總酸含量最高（880.67 mg/100 g），純米酒中還原糖最高（41.54%），兩者共同使得糖酸比呈現下降趨勢，表明添加鮮馬鈴薯可以改善米酒的酸甜口感。純米酒中未檢出VC，通過添加鮮馬鈴薯，可以顯著增加其含量，其中75%馬鈴薯米酒含量最高，為3.95 mg/100 g。米酒的乙醇體積分數隨馬鈴薯添加量的增加而升高，在75%時達到最高（3.34%），是純米酒的5 倍之多，但遠低于黃酒的乙醇體積分數[16]，這是由于馬鈴薯米酒發酵時間比黃酒短，大量的糖類物質尚未被轉化為乙醇。粗蛋白含量最高（4.13%）為純米酒，其隨馬鈴薯添加量的增加而逐漸降低，這是因為鮮馬鈴薯中粗蛋白遠低于糯米。因此，不同添加量的馬鈴薯米酒，可滿足不同人群對營養素和口感的需求。

2.2 氨基酸分析及評分

表 2 馬鈴薯米酒的氨基酸含量Table 2 Amino acids composition of potato-rice wines mg/100 g

由表2可知，馬鈴薯米酒的氨基酸與粗蛋白質測定結果相吻合，且總體變化趨勢一致，即總必需氨基酸、總非必需氨基酸和總氨基酸的含量均隨馬鈴薯占比的增加而降低，總氨基酸含量最高為純米酒（3 098.58 mg/100 g），最低為純馬鈴薯（1 320.29 mg/100 g）。馬鈴薯米酒中含有8 種人體必需氨基酸，色氨酸隨著鮮馬鈴薯占比的提高而顯著增加，表明鮮馬鈴薯可以有效地補充米酒中色氨酸。然而，其余7 種必需氨基酸含量均隨鮮馬鈴薯占比增加而降低，其中，鮮馬鈴薯添加量在0%～75%范圍內的米酒，含量最高為亮氨酸，其次為纈氨酸，最低為色氨酸；純馬鈴薯中含量最高為纈氨酸（85.70 mg/100 g），其次為賴氨酸，最低為蛋氨酸。同時，還檢測出10 種非必需氨基酸，含量最高為谷氨酸，其次為天冬氨酸，如同其他食物蛋白質的氨基酸[18-19]；除純馬鈴薯中含量最低的為胱氨酸（16.33 mg/100 g）外，其余米酒中含量最低的均為酪氨酸；此外，除純馬鈴薯中酪氨酸最高外，幾乎所有的非必需氨基酸的含量均隨鮮馬鈴薯占比的提高而降低。

表 3 馬鈴薯米酒的氨基酸評分Table 3 Amino acid scores of potato-rice wines

由表3可知，鮮馬鈴薯添加量在0%～75%范圍內的米酒中纈氨酸評分最高，其次是亮氨酸；而純馬鈴薯為色氨酸，其次是纈氨酸；含硫氨基酸（蛋氨酸＋胱氨酸）的評分最低，被定義為限制性氨基酸。雖然鮮馬鈴薯在米酒中占比的增加使氨基酸含量降低，但卻不同程度地提高了氨基酸評分，優化了氨基酸組成比例，使馬鈴薯米酒更加符合人體需求。

2.3 香氣成分分析

表 4 馬鈴薯米酒的主要香氣成分Table 4 Main aroma compounds identified in potato-rice wines

續表4

由表4可知，檢測出馬鈴薯米酒樣品中61 種揮發性香氣成分，其中醇類18 種、酯類23 種、酸類8 種、醛酮類8 種、烯類3 種、其他類1 種，醇類和酯類為馬鈴薯米酒主要的香氣成分類別。所有酒樣中共有香氣成分23 種。

純米酒中共檢測出34 種，其主體香氣成分依次為異戊醇、異丁醇、苯乙醇、棕櫚酸乙酯、正己醇、正己醛、乙酸、2-戊基呋喃，相對含量分別為25.43%、21.80%、9.39%、5.91%、4.88%、4.64%、4.03%、3.28%。25%馬鈴薯米酒中共檢測出36 種，其主體香氣成分依次為異戊醇、異丁醇、苯乙醇、乙酸異戊酯、乙酸、3-羥基-2-丁酮、棕櫚酸乙酯、正己醇，相對含量分別為23.46%、20.02%、17.16%、7.03%、4.77%、3.80%、3.33%、3.26%。50%馬鈴薯米酒中共檢測出36 種，其主體香氣成分依次為異戊醇、異丁醇、乙酸異戊酯、苯乙醇、棕櫚酸乙酯、正己醇、丁酸乙酯，相對含量分別為25.76%、19.91%、13.54%、6.86%、5.55%、4.59%、3.12%。75%馬鈴薯米酒中共檢測出46 種，其主體香氣成分依次為苯乙醇、異戊醇、乙酸異戊酯、異丁醇、辛酸乙酯、正己醇、己酸乙酯、3-羥基-2-丁酮、癸酸乙酯，相對含量分別為16.43%、14.18%、11.70%、9.79%、8.21%、4.86%、4.38%、3.97%、3.38%。純馬鈴薯中共檢測出48 種，其主體香氣成分依次為辛酸乙酯、苯乙醇、乙酸異戊酯、己酸乙酯、異戊醇、異丁醇、正己醇、癸酸乙酯、乙酸己酯，相對含量分別為16.10%、11.20%、10.04%、9.47%、8.47%、7.13%、5.28%、3.65%、3.26%。

2.4 主要香氣物質分類比較分析

由表4可知，醇類物質是馬鈴薯米酒樣品中主要揮發性香氣成分，共檢測到18 種，其中在所有樣品中均檢測到的共有成分9 種。隨著鮮馬鈴薯添加量的增加，米酒中醇類物質的數量先增加后降低，從10 種（純米酒）增加到18 種（75%馬鈴薯米酒）；同樣地，相對含量也先升高后降低，25%馬鈴薯米酒升到最高（68.78%），純馬鈴薯降到最低（41.77%）。鮮馬鈴薯添加量在0%～50%范圍內，米酒中醇類物質的相對含量以異戊醇最高，而75%馬鈴薯米酒和純馬鈴薯為苯乙醇，表明鮮馬鈴薯可提高苯乙醇在醇類物質中的比重，異丁醇和正己醇的含量也較高，說明它們是馬鈴薯米酒的特征香味成分之一，且均屬于飽和脂肪醇[20]，可賦予米酒甜香、水果香、花香、青草香以及玫瑰花香等氣味[16,21-27]。同時，還含有以2,3-丁二醇為代表的酒類中極少數呈香的多元醇[20]，它呈果香和花香[23]。鮮馬鈴薯還為米酒帶來更多的醇類香氣成分，如1-壬醇[28]（青草香）、正癸醇[23]（果香、花香和甜香）、正庚醇[27-29]（芳香、醇香和果香）。

酯類物質是所有香氣成分中最多的種類，共檢測到23 種，其中共有成分7 種。米酒中酯類物質的數量隨著鮮馬鈴薯添加量的提高而增加，從9 種（純米酒）增加到13 種（75%馬鈴薯米酒）；相對含量也具有相同的趨勢，由13.58%（純米酒）提升到36.44%（75%馬鈴薯米酒）。鮮馬鈴薯添加量在25%～75%范圍內，米酒樣品中酯類物質的相對含量以乙酸異戊酯為最高，而純米酒和純馬鈴薯分別為棕櫚酸乙酯和辛酸乙酯。酯類物質以乙酯類和乙酸類的飽和酯類物質[20]為主，乙酸酯類化合物的數量和相對含量都隨鮮馬鈴薯占比的提高而顯著增加，而乙酯類化合物的數量沒有顯著性變化、相對含量卻顯著改變，它們呈現水果香、花香、甜香以及香蕉香、白蘭地香、奶油香、月桂油香和椰子香等[20-27]。

酸類物質的種類和相對含量與醇類和酯類物質相比明顯減少，共檢測到8 種，其中共有成分2 種。鮮馬鈴薯對酸類物質的數量影響較小，但對種類影響較大；對酸類物質的相對含量具有顯著的影響，呈現先降低后升高的趨勢，相對含量從6.18%（純米酒）降低至3.3%（75%馬鈴薯米酒）。酸類物質以揮發性的飽和脂肪酸[20]為主，以乙酸為代表，它是所有樣品中相對含量最高的酸類物質，不僅是香氣物質，也是重要的酸味物質[20-27]，正己酸具有辛辣、腐臭、蠟和苦甜等氣味[23]，丁酸具有奶酪、辛辣、腐臭[23,28-29]。

在所有樣品中共檢測到醛酮類物質8 種，其中共有成分4 種。隨著鮮馬鈴薯添加量的增加，對醛酮類物質的數量和相對含量有明顯的影響，大體呈先降低后升高的趨勢，從種類數量看，純米酒與75%馬鈴薯米酒最多（7 種），50%馬鈴薯米酒最少（5 種）；而就相對含量看，從8.44%（純米酒）減少至3.41%（50%馬鈴薯米酒），再提升至6.22%（75%馬鈴薯米酒）。醛酮類物質相對含量最高的分別為正己醛和3-羥基-2-丁酮，分別呈青草[29-30]和甜香、脂肪（黃油香）[22,24,29]。除此之外，壬醛具有青草、柑橘香和肥皂味[29-30]，苯乙酮具有花香和水果香[28]，它們共同一起賦予米酒特有的香氣。

還檢測到烯類物質3 種、其他物質1 種，其中共有成分1 種。添加鮮馬鈴薯對烯類物質的種類無明顯變化；但相對含量具有顯著性變化，大體呈現先升高后降低的趨勢，相對含量從1.08%（純米酒）提高至2.17%（50%馬鈴薯米酒）。β-石竹烯是所有米酒樣品中唯一共有的且相對含量最高的烯類物質，具有辛香、木香和甜香[31-32]；2-戊基呋喃是唯一的其他物質，且相對含量較高，它隨著鮮馬鈴薯的增加而減少，相對含量從純米酒的3.28%減少至不能檢出（75%馬鈴薯米酒），具有果香、青香[21]，對豐富米酒香氣具有重要的貢獻。

2.5 香氣物質主成分分析

如圖2A所示，第1主成分貢獻率為54.96%，第2主成分貢獻率為22.24%，第3主成分貢獻率為14.07%，前3 個主成分累計貢獻率為91.27%。如圖2B所示，第1主成分貢獻率為56.07%，第2主成分貢獻率為21.59%，第3主成分貢獻率為16.06%，前3 個主成分累計貢獻率為93.72%。從圖2可知，在三維空間中，米酒樣品之間有明顯的區分和分類，說明全部和共有的香氣物質都可用于區分不同馬鈴薯添加量的米酒，它們都具有各自的特征香氣物質組合。第1主成分以添加50%鮮馬鈴薯為界限，添加量低于50%的米酒位于負半軸，高于50%的米酒位于正半軸，表明鮮馬鈴薯添加量對米酒的香氣物質具有較大的影響，且在添加量為50%時對米酒整體香氣具有明顯的分水嶺效應；第2主成分均將馬鈴薯米酒與純米酒、純馬鈴薯很好地區分開，其中純米酒和純馬鈴薯位于負半軸，馬鈴薯米酒位于正半軸，表明鮮馬鈴薯添加與否也對米酒的香氣物質具有較大的影響；第3主成分對5 個樣品有明顯區分，但是未能有效的分類。

圖 2 馬鈴薯米酒中61 種香氣成分（A）和23 種共有香氣成分（B）的主成分分析Fig. 2 PCA of 61 aroma compounds (A) identified in potato-rice wines and 23 aroma compounds common to all wine samples (B)

3 結 論

鮮馬鈴薯可顯著提高米酒中粗纖維、VC、總酸的含量以及乙醇體積分數，并顯著降低粗蛋白、氨基酸、還原糖的含量以及糖酸比。純馬鈴薯中粗纖維含量約是純米酒的3 倍；75%馬鈴薯米酒中VC含量可從0 mg/100 g增加到3.95 mg/100 g，乙醇體積分數可提高至3.34%且是純米酒5 倍之多；25%～50%馬鈴薯米酒的酸甜口感更佳。富含8 種必需氨基酸和10 種非必需氨基酸，鮮馬鈴薯占比在0%～75%范圍內的米酒，非必需氨基酸中谷氨酸含量最高、酪氨酸最低，必需氨基酸中亮氨酸含量最高、色氨酸最低，色氨酸與其他氨基酸不同，其含量顯著增加；纈氨酸評分最高，含硫氨基酸（蛋氨酸＋胱氨酸）為限制性氨基酸；鮮馬鈴薯可不同程度地優化米酒的氨基酸組成比例，使其更加符合人體健康需要。

鮮馬鈴薯可改變米酒中的揮發性香氣物質的種類和相對含量。鑒定出61 種揮發性香氣成分，其中共有成分23 種，主體香氣成分有異戊醇、異丁醇、苯乙醇、正己醇、棕櫚酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、乙酸、正己醛、3-羥基-2-丁酮、β-石竹烯和2-戊基呋喃。純米酒34 種、25%馬鈴薯米酒36 種、50%馬鈴薯米酒36 種、75%馬鈴薯米酒46 種、純馬鈴薯48 種，鮮馬鈴薯添加量在0%～50%范圍內相對含量最高的香氣成分為異戊醇，而75%馬鈴薯米酒為苯乙醇。醇類和酯類物質是香氣成分的主體，它們的種類總數與相對含量總和分別占整體的67%和80%以上，遠超過酸類、醛酮類、烯類及其他類的香氣成分。通過主成分分析，在三維空間中可直觀地將馬鈴薯米酒樣品區分和分類，表明鮮馬鈴薯添加與否及添加量對米酒中揮發性香氣成分的種類和相對含量都有較大的影響，形成特有的香氣物質組合。

綜上，隨著鮮馬鈴薯在米酒中占比的增加，馬鈴薯米酒的營養成分和揮發性香氣成分均發生了顯著性變化。鮮馬鈴薯不僅可均衡米酒的營養成分，也能改善和調節口感，更能豐富香氣成分，所以可根據不同營養素需求、口感和香氣特征，選擇不同添加量的馬鈴薯米酒。但對馬鈴薯米酒的微量元素和功能性成分，以及挖掘更多的香氣成分、定量分析、感覺閾值和各成分之間的相互協調作用，還需要進一步研究。