基于HS-SPME-GC-MS和PCA分析陳釀條件對藍(lán)莓酒品質(zhì)的影響

郭營營，韓焱，張彥聰，孫藝，張軍*

1(天津農(nóng)學(xué)院 食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津，300384)2(江蘇省射陽縣市場監(jiān)督管理局，江蘇 鹽城，224300)

藍(lán)莓又被稱作越橘，屬于杜鵑花科越橘屬的一類植物[1-3]。藍(lán)莓中除了含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和碳水化合物之外，還含有大量的維生素、礦物元素、黃酮類化合物、有機(jī)酸等功能活性成分[4]，因此具有“漿果之王”的美譽(yù)[5]。藍(lán)莓上市時(shí)間集中，不易貯藏，因此利用熟果釀造藍(lán)莓酒解決產(chǎn)品積壓問題，有利于提升藍(lán)莓的利用價(jià)值[6]。

香氣成分是構(gòu)成藍(lán)莓酒品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，香氣物質(zhì)的種類、濃度及和諧程度決定了酒體本身的風(fēng)味特征[7]。對于發(fā)酵剛結(jié)束的果酒，酒體不成熟，需要一段時(shí)間讓酒體自身進(jìn)行一系列縮合、聚合及氧化還原等反應(yīng)使酒體香氣品質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)[8-10]。目前對于藍(lán)莓酒及藍(lán)莓酒不同加工工藝的香氣成分已有報(bào)道[7,11-13]，但是對貯藏期藍(lán)莓酒中香氣成分差異與藍(lán)莓酒感官品評之間聯(lián)系的報(bào)道比較少[14]。

本實(shí)驗(yàn)通過對不同貯藏溫度下的藍(lán)莓酒進(jìn)行感官品評和理化指標(biāo)分析，同時(shí)利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用(headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)對藍(lán)莓酒的香氣物質(zhì)進(jìn)行檢測，探究不同藍(lán)莓酒陳釀條件對藍(lán)莓酒品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)室自制藍(lán)莓酒，原料為長白山藍(lán)莓，分別為2017年生產(chǎn)于8～10 ℃貯藏、2017年生產(chǎn)于18～20 ℃貯藏和2018年生產(chǎn)于18～20 ℃貯藏。后統(tǒng)稱為2017年低溫貯藏藍(lán)莓酒、2017年常溫貯藏藍(lán)莓酒和2018年常溫貯藏藍(lán)莓酒；2-辛醇(純度>99%)，上海泰坦科技股份有限公司；GC-7890氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀，Agilent；恒溫磁力攪拌器，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；722可見分光光度計(jì)，上海欣茂儀器有限公司；雷磁pHS-25 pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；電子天平，天津天馬衡基有限公司。

1.2 藍(lán)莓酒理化指標(biāo)檢測

藍(lán)莓酒樣品中酒精度、總滴定酸、揮發(fā)酸、還原糖、檸檬酸、二氧化碳等檢測參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》方法[14]；甲醇含量檢測參照GB 5009.266—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中甲醇的測定》；樣品中多酚檢測利用福林肖卡法[15]。

1.3 香氣成分檢測

香氣成分萃取：分別吸取10 mL不同酒樣放于頂空瓶中，加入2 g NaCl，將頂空瓶置于恒溫磁力攪拌器上，在45 ℃下預(yù)熱10 min。待頂空瓶中樣品達(dá)到飽和之后，將固相微萃取頭插入頂空部分，45 ℃下吸附40 min，插入氣相色譜進(jìn)樣口，230 ℃熱解析3 min，啟動(dòng)儀器搜集數(shù)據(jù)。

色譜條件：色譜柱為DB-WAX毛細(xì)管色譜柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度為230 ℃；升溫程序：起始柱溫35 ℃(3 min)，以6 ℃/min 的速率升至150 ℃，保持1 min，再以12 ℃/min升至230 ℃，保持3 min；載氣：高純度He(純度為99.999%)；流速為1 mL/min，分流比為20∶1；手動(dòng)進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；掃描范圍20～550 amu；接口溫度230 ℃。

定性定量方法:將質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(National Institute of Standards and Technology，NIST)譜庫檢索并結(jié)合各類文獻(xiàn)資料對香氣成分進(jìn)行定性分析，以2-辛醇(500 μg/L)進(jìn)行定量分析。

1.4 感官品評

隨機(jī)抽取不同年齡段專業(yè)品酒師各3名，共計(jì)9位。參照農(nóng)業(yè)部頒布標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1508—2017《綠色食品果酒》，請9位專業(yè)品酒師進(jìn)行小組內(nèi)打分，結(jié)果取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Office Excel 2010錄入數(shù)據(jù)和整理，利用IBM SPSS Statistics 25.0和Origin 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對3種藍(lán)莓酒的理化指標(biāo)分析與評價(jià)

本實(shí)驗(yàn)對3種藍(lán)莓酒的基本理化指標(biāo)檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 藍(lán)莓酒中理化指標(biāo)Table 1 Physical and chemical indexes in blueberry wine

對2017年生產(chǎn)藍(lán)莓酒比較分析發(fā)現(xiàn)，常溫貯藏的酒樣中還原糖含量、多酚指數(shù)和酒精度均高于低溫貯藏酒樣，這使2017年常溫貯藏藍(lán)莓酒的酒體內(nèi)斂性更強(qiáng)，口感更圓潤、清爽。2018年常溫貯藏藍(lán)莓酒酒樣中有機(jī)酸、總滴定酸和甘油含量高于2017年酒樣中含量，使酒體口感整體偏酸。圖1為3種酒樣中關(guān)鍵性理化指標(biāo)對比圖。

圖1 藍(lán)莓酒中呈味物質(zhì)含量對比Fig.1 Comparison of flavoring substances in blueberry wine

運(yùn)用IBM SPSS Statistics 25.0軟件對藍(lán)莓酒中的理化指標(biāo)(表1)進(jìn)行主成分分析(principal component analysis，PCA)，結(jié)果如表2所示。

由實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得到2個(gè)主成分，其中第一個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為67.488%，第二個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為 32.552%。二者累計(jì)貢獻(xiàn)率為100%，由此說明藍(lán)莓酒中的這些成分指標(biāo)基本可以代表所有測定的成分指標(biāo)，同時(shí)也表明這些指標(biāo)對藍(lán)莓酒的感官風(fēng)味有重要的貢獻(xiàn)。

通過對理化指標(biāo)進(jìn)行分析得到成分矩陣得分圖和理化指標(biāo)主成分分布圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

根據(jù)表3的成分矩陣得分可知，因子荷載量大于0.75的物質(zhì)有11種。第一主成分中有5種，主要物質(zhì)為還原糖、酚類和二氧化碳。除葡糖酸和揮發(fā)酸外，其他4種物質(zhì)在2017年常溫貯藏酒樣中含量較高，對2017年常溫貯藏酒樣感官風(fēng)味影響較大。第二主成分中有5種，主要物質(zhì)為酸類和醇類。葡萄糖和酒精度對2017年常溫貯藏藍(lán)莓酒的感官風(fēng)味影響較大，蘋果酸、甘油、酒石酸對2018年常溫貯藏藍(lán)莓酒的感官風(fēng)味影響較大。

表2 PCA中總方差解釋Table 2 Interpretation of total variance in PCA

表3 藍(lán)莓酒中理化成分矩陣得分表Table 3 Matrix score chart of physical and chemical components in blueberry wine

2.2 藍(lán)莓酒的香氣成分分析

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用HS-SPME結(jié)合GC-MS技術(shù)將3種藍(lán)莓酒中的香氣物質(zhì)進(jìn)行萃取并進(jìn)行香氣成分分析。運(yùn)用面積歸一化算法將藍(lán)莓酒檢測樣品中各香氣成分進(jìn)行計(jì)算，其香氣成分含量見表4。

如表4所示，通過對3種酒樣進(jìn)行檢測，共檢測出123種香氣成分，其中共有香氣成分34種。根據(jù)香氣成分的類型可分為醇類、酯類、酸類、烷類、萜烯類、醛酮類和其他等7個(gè)類別，其中醇類33種，酯類41種，酸類8種，萜烯類7種，烷類10種、醛酮類5種，其他成分19種。3種酒樣中醇類和酯類物質(zhì)占比最多，醇類最高，酯類次之。其中2017年常溫貯藏酒樣中香氣含量最高、種類最多。

醇類物質(zhì)是果酒香氣的主要香氣成分，少量的醇類物質(zhì)能夠促進(jìn)酯類物質(zhì)香氣成分的散發(fā)，使酒體更加飽滿[15-16]。據(jù)表4、圖2可知，3種酒樣含量較高的主要香氣成分為異戊醇、正己醇、苯乙醇、2-甲基丁醇、(R)-α,α-4-三甲基-3-環(huán)己烯-1-甲醇。異戊醇具有酒精味和指甲油的味道[17]，芳樟醇和苯乙醇具有玫瑰花香[18]。2017年低溫貯藏酒樣中醇類物質(zhì)占比高而種類少，2017年常溫貯藏的酒樣中醇類物質(zhì)含量比2017年低溫貯藏酒樣含量高，這與醇類物質(zhì)在發(fā)生酯化、氧化還原等反應(yīng)有關(guān)[19-20]。2017年貯藏的酒樣中醇類物質(zhì)含量高于2018年藍(lán)莓酒酒樣，可能與藍(lán)莓本身的差異有關(guān)[21]。

圖2 藍(lán)莓酒中揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量圖Fig.2 Content diagram of volatile aroma compounds in blueberry wine

酯類賦予果酒濃郁的花香、果香的氣息。雖然酯類物質(zhì)閾值極低，但是與果酒風(fēng)味物質(zhì)的呈現(xiàn)具有重要關(guān)系[22]。2017年常溫貯藏酒樣中酯類物質(zhì)含量比2017低溫貯藏酒樣高7.97%，2017年、2018年常溫貯藏藍(lán)莓酒中酯類物質(zhì)差別不大，這與韓迎迎等[23]的研究結(jié)果一致。其中含量較高的酯類物質(zhì)有正己酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯等，這幾種酯類物質(zhì)增加酒體的果香型氣味[24]。

藍(lán)莓酒中有機(jī)酸能夠影響藍(lán)莓酒的酸堿平衡，對藍(lán)莓酒的口感具有較大的影響。當(dāng)酸類濃度低時(shí)，能夠帶來清爽的口感，增加酒體的復(fù)雜性。2017年生產(chǎn)的酒樣中酸類物質(zhì)差別不大，但是2018年常溫貯藏的藍(lán)莓酒中酸類物質(zhì)含量高于其他酒樣，這可能與不同年份下藍(lán)莓生長氣候的差異性有關(guān)。

除此之外，在檢測的3個(gè)藍(lán)莓酒樣中還有萜烯類、烷類、醛酮類等其他類香氣成分。這幾種香氣成分在藍(lán)莓酒中含量較少，但是對藍(lán)莓酒的特征性香氣成分起重要的修飾作用[25-27]。

表4 藍(lán)莓酒中香氣物質(zhì)分析 單位：μg/L

續(xù)表4

2.3 藍(lán)莓酒的感官評價(jià)

感官品評是評價(jià)果酒感官質(zhì)量最有效、最直觀的方法，是任何先進(jìn)儀器無法替代的[28]。本次實(shí)驗(yàn)將綜合9名專業(yè)品酒師的得分求取平均值，盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。

由表5可知，藍(lán)莓酒外觀澄清透明，呈寶石紅色。2017年低溫貯藏的藍(lán)莓酒果香濃郁但顏色較淺；2017年常溫貯藏的藍(lán)莓酒顏色為悅?cè)松钭蠈毷t色，果香濃郁，平衡性好；2018年常溫貯藏藍(lán)莓酒顏色悅?cè)说珔f(xié)調(diào)性略顯薄弱。綜合相關(guān)評語和得分可以看出，2017年常溫貯藏藍(lán)莓酒從色澤、香氣、口感和典型性方面表現(xiàn)突出、果香濃郁、協(xié)調(diào)性好、品質(zhì)最佳。

表5 藍(lán)莓酒感官分析Table 5 Sensory analysis of blueberry wine

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)主要對2017年、2018年酒樣進(jìn)行理化指標(biāo)分析、香氣成分分析和感官品評。利用PCA對理化指標(biāo)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓酒感官風(fēng)味受還原糖、酚類和有機(jī)酸影響較大。通過HS-SPME-GC-MS檢測3種藍(lán)莓酒樣中香氣化合物有123種，其中共有香氣成分34種，醇類、酯類是香氣成分重要組成部分，2017年常溫貯藏酒樣中香氣成分含量最高、種類最多。結(jié)合感官品評，2017年常溫貯藏藍(lán)莓酒的色澤、香氣、典型性和滋味口感方面表現(xiàn)突出，特點(diǎn)明顯，色澤與風(fēng)味均為最佳。