基于氣相色譜—離子遷移譜分析楊梅酒和糯米楊梅酒的風味特征

鮮靈芝 劉金陽 魯金花 謝 定

(長沙理工大學化學與食品工程學院，湖南 長沙 410114)

楊梅，屬于楊梅科，主要生長中國長江以南，是亞洲重要的經濟水果作物[1]。楊梅含有碳水化合物、氨基酸、有機酸、一定量的蛋白質、多種維生素以及鈣、鐵、磷等礦物質等豐富的營養成分，具有較高經濟價值和藥用價值[2-4]。但楊梅的成熟期正值高溫多雨季節，其果實極易受到機械損傷和微生物降解，采摘后呼吸作用增強，貯藏時間較短，一般在4 ℃下僅能貯藏9～12 d[5-6]。目前，楊梅酒是主要的加工方式，中國對楊梅酒的研究主要集中在對楊梅酒工藝優化和品質改善方面[7-8]。國外對楊梅酒的報道較少，主要集中在石榴、芒果和葡萄等其他果酒上[9-11]。

糯米富含淀粉，其中支鏈淀粉占98%～99%，也因其易吸水糊化、易糖化的特點，常被用來釀造米酒[12]。由于淀粉酶不完全分解支鏈淀粉，形成的糊精和低聚糖會增加米酒的黏稠度，使得米酒柔和不刺激。也因其易吸水糊化、易糖化的特點，常被用來釀造米酒[12]。由于淀粉酶不完全分解支鏈淀粉，形成的糊精和低聚糖會增加米酒的黏稠度，使得米酒柔和不刺激。目前，有關黑豆和桑葚等[13-14]原料與糯米相結合來釀酒的報道，但未見與楊梅相結合的報道。

目前，對果酒的香氣成分檢測方法主要有電子鼻[15]、頂空固相微萃取氣相色譜質譜法[16]等其他方法，這些方法存在一定的缺陷：樣品被破壞，靈敏度較低，前處理復雜等[17]。氣相離子遷移譜技術(Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS)結合了氣相色譜和離子遷移譜的檢測手段，兩種技術手段的優勢結合使GC-IMS具有靈敏度高，適合痕量物質的檢測；快速方便，操作簡單；無需前處理；在大氣壓下可進行檢測，無需真空環境[18-20]。目前GC-IMS檢測手段在楊梅酒香氣成分分析方面尚未報道。

試驗擬以楊梅汁和米酒糖化液為原料，結合兩者特點來釀造出一種營養豐富、口感舒適的復合果酒產品。采用GC-IMS分析測定糯米楊梅酒(glutinous rice bayberry wine，GBW)與楊梅酒(bayberry wine，BW)的香氣成分，結合感官評定作對比，以期為楊梅酒的新產品開發提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

楊梅汁、楊梅和中山酵母菌：靖州縣中山楊梅科技有限責任公司；

白砂糖、糯米：市售；

甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；

殼聚糖：國藥集團化學試劑有限公司；

無水碳酸鉀、酒石酸鉀：AR級，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

電熱鼓風干燥箱：101-2AB型，北京中興偉業儀器有限公司；

恒溫恒濕箱：HWS-150B型，天津市泰斯特儀器有限公司；

氣相色譜—離子遷移譜儀：FlavourSpec?型，德國G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

(糯米糖化液)→楊梅汁→巴氏殺菌→酵母活化、接種→恒溫發酵→過濾→4 ℃冷藏7 d→澄清→降酸→成品酒

1.3.2 操作要點

(1) 糖化液制備：將糯米浸泡10 h，清洗、瀝干，蒸40 min，蒸熟后淋飯冷卻至35 ℃左右，接種酒曲。其添加量是糯米質量的0.4%。將糯米倒至發酵瓶，于恒溫箱30 ℃發酵3 d，發酵結束后將酒渣過濾，留下糖化液。

(2) 發酵條件：參照葉林林等[16]修改如下：SO2(按偏重亞硫酸鉀160 mg/L) 80 mg/L添加至楊梅汁，糯米糖化液與楊梅汁配比(V糯米糖化液∶V楊梅汁)為1∶3；初始糖度為20 °Brix；酵母菌接種量為0.3 g/L；發酵溫度為26 ℃；定期檢測發酵果酒的含糖量和酒精度，當酒精度不再變化則發酵結束。

(3) 澄清：添加100 mg/L的殼聚糖于楊梅酒中，攪拌后常溫放置5 d。

(4) 降酸：添加1.6 g/L酒石酸鉀和0.8 g/L碳酸鉀于楊梅酒中，攪拌后常溫放置3 d。

1.3.3 氣相色譜條件 分析時間40 min，色譜柱類型RTX-wax 30 m 0.53 mm，柱溫60 ℃，采用自動頂空進樣，進樣體積100 μL，孵育時間15 min，孵育溫度60 ℃，進樣針溫度85 ℃，孵化轉速500 r/min，載氣/漂移氣為N2。

1.3.4 感官分析 組建專業感官評定組，成員20人。參照GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒通用試驗方法》和李文輝等[4]加以修改來制定感官評價標準(見表1)，根據該標準對兩種果酒進行感官評價。

1.4 數據處理

儀器配套的分析軟件包括VOCal和三款插件，Reporter插件可直接對比樣品之間的譜圖差異(二維俯視圖、三維譜圖和差異譜圖)；Gallery Plot插件用于指紋圖譜對比，直觀且定量地比較不同樣品之間的揮發性有機物差異；Dynamic PCA插件用于動態主成分分析和相似度分析圖分析。

2 結果與分析

2.1 楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發性物質差異對比

在圖1氣相色譜離子遷移譜譜圖中的綠色區域內，對比BW樣品組和GBW樣品組，糯米楊梅酒的揮發性物質含量比楊梅酒組高。

為了更加清晰地凸顯楊梅酒與糯米楊梅酒的差異，可通過差異圖來進行對比。以BW組的譜圖為參照，GBW組的譜圖中濃度相同的物質顏色抵消為白色；GBW樣品中的藍色區域表示該物質濃度低于BW組，藍色越深，表示GBW組該物質的濃度越低；GBW樣品中的紅色區域表示該物質濃度高于BW組，紅色越深，表示GBW組該物質的濃度越高。如圖2所示，糯米楊梅酒中乙醇出峰位置(紅色箭頭處)呈現紅色，即糯米楊梅酒中乙醇含量高于楊梅酒；糯米楊梅酒譜圖中出現大量紅色斑點，即大量揮發性物質在糯米楊梅酒中含量明顯高于楊梅酒。

表1 楊梅酒的感官評價標準

圖1 楊梅酒和糯米楊梅酒的氣相色譜離子遷移譜譜圖

圖2 楊梅酒和糯米楊梅酒的氣相色譜離子遷移譜差異圖

2.2 揮發性成分

由表2可知，經過軟件 GC-IMS Library Search(內置 NIST2014、IMS 數據庫)分析，對楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發性物質定性分析，共得到35種物質，其中包括3種物質的單體與二聚體。揮發性物質主要分為：醇類、醛類、酮類、吡嗪和酯類，其香味主要有菠蘿、香蕉、蘋果、梨香等果香，淡淡的花香，朗姆酒、白蘭地酒等酒香及其他香味。

圖3為楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發性物質指紋圖譜。楊梅酒和糯米楊梅酒樣品均做3組平行試驗。由圖3可知，每種樣品的完整揮發性有機物信息以及樣品之間揮發性有機物的差異。在橙色長方形區域內，揮發性物質酯類：丁酸乙酯、異丁酸乙酯、正己酸乙酯、丙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和乙酸丙酯；揮發性物質醛類：戊醛和2-甲基丁醛；揮發性物質醇類：異戊醇單體和丙醇，這些物質在楊梅酒中的濃度高于糯米楊梅酒。楊梅酒的揮發性物質主要為酯類。在綠色長方形區域內，正丁醇、異丁醇、乙酸異戊酯和異戊醇二聚體這些物質在兩種酒內含量相當。在紅色長方形區域內，揮發性物質酯類：異戊酸乙酯、乙酸異戊酯二聚體、戊酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸葉醇酯和乳酸乙酯；揮發性物質醇類：異丁醇、乙二醇、正己醇和正丁醇二聚體；揮發性物質醛類：丙醛、辛醛、反式-2-己烯醛和丁醛；揮發性物質酮類：3-羥基-2-丁酮、二異丁基酮和丙酮；揮發性物質酸類：異戊酸和乙酸；揮發性物質吡嗪類：2-甲基吡嗪，這些物質在糯米楊梅酒中含量較高，這些物質中除了有大量酯類物質，還有醇類、醛類、酮類和有機酸等物質，糯米楊梅酒中揮發性物質多于楊梅酒。

2.3 PCA分析

由圖4、5可知，BW和GBW組之間的距離相距較遠，則兩組樣品的揮發性物質成分差別較大。結合表3可知樣品間相似度的歐氏距離越大，其相似度越低。因此，楊梅酒和糯米楊梅酒兩種樣品差異明顯。

圖4 楊梅酒和糯米楊梅酒的PCA分析圖

2.4 糯米楊梅酒和楊梅酒的感官分析

經過20位專業評委對兩種酒進行感官評價，結果見表4。在酒香、果香、花香和滋味方面，糯米楊梅酒均優于楊梅酒。色澤方面，兩種果酒酒體澄清，透明，無明顯懸浮物。因糯米楊梅酒原料中含少量米白色的糖化液，導致楊梅酒色澤更紅。香氣方面，糯米楊梅酒的香氣更加豐富和濃郁，具有純正、優雅、愉悅和和諧的果香、花香和酒香。楊梅酒香味純正，果香和酒香較好，無其他異味。滋味方面，相比于楊梅酒，糯米楊梅酒的酒體更加飽滿、醇厚協調、酸甜適口。綜上所述，糯米楊梅酒比楊梅酒更甚一籌。

圖5 楊梅酒和糯米楊梅酒的相似度圖

表3 樣品間歐氏距離

表4 糯米楊梅酒和楊梅酒的感官評價結果

3 結論

經過GC-IMS分析楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發性物質，共鑒定出35種物質，主要包括酯類、醇類、醛類、酮類和吡嗪。結合氣相色譜離子遷移譜圖、差異圖、指紋圖和PCA分析等，糯米楊梅酒的揮發性物質比楊梅酒樣品更豐富，且差別明顯。在感官評價中，通過色澤、香味、滋味的比較，糯米楊梅酒香味更加濃郁，滋味飽滿，酒體透明，更受專家評委的喜愛。糯米楊梅酒復合酒結合了米酒和楊梅酒兩者的優勢，酒精度更高，易貯存，延長貨架期，為市場提供新產品。后續可考慮不同品種楊梅與米酒糖化液混合后發酵，比較揮發性物質成分和進行感官評定，進而優化糯米楊梅酒的品質。