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SPME/GC-MS 分析红枣刺梨发酵果酒中挥发性成分

2021-10-27郭志君龚琴飞

农产品加工 2021年17期
关键词:乙酯果酒刺梨

郭志君,龚琴飞,江 璐

(茅台学院,贵州 仁怀 564500)

刺梨(Rosa roxburghii Tratt) 为蔷薇科多年生落叶灌木植物[1],多生长于贵州、鄂西山区、湘西等地,含有较高的抗氧化活性物质、抗坏血酸物质、酚类物质等[2]。其果实的开发应用较多,特别是刺梨果酒、米酒等[3-5]。但由于刺梨果实酸含量高、苦涩味重,单一原料酿酒口感风味欠佳。红枣是我国第一大干果树种,营养丰富[6],产量高且易储存运输,也不存在成熟季节不匹配问题,特别是红枣香气浓郁、含糖量高、含酸量低,可以与刺梨形成优势互补。

目前,对刺梨鲜果、刺梨干型酒和红枣发酵酒的挥发性成分检测已有部分研究。姚敏等人[7]利用顶空固相微萃取法对刺梨干酒与发酵原汁挥发性风味成分进行了分析,鉴定出刺梨干酒中共有32 种挥发性成分。裴晓静[8]在烘焙红枣果酒中检测出36 种香气成分。但对红枣刺梨复配果酒中的挥发性成分的研究未见报道。现采用顶空固相微萃取- 气相色谱质谱法(SPME/GC-MS) 对红枣刺梨酒中的挥发性成分进行了定性定量分析,旨在为改善刺梨果酒风味、进一步探究红枣刺梨酒挥发性风味物质及刺梨相关果酒开发应用提供一定理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜野生刺梨、干红枣、白砂糖,均为市售;偏重亚硫酸钾,意大利DAL CIN 公司提供;澄清果胶酶RCL(酶活30 000 U/g),德国AB Enzymes 公司提供;果酒专用酵母MST,安琪酵母股份有限公司提供;体积分数为95%的乙醇、碳酸氢钠,均为分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器与设备

7980A-5977B 型气相色谱- 质谱联用仪,美国安捷伦公司产品;50/30 μm CAR/ PDMS/DVB 型萃取纤维头,美国Sigma-Aldrich Supelco 公司产品;多功能样品前处理平台MPS,德国Gerstel 公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 红枣刺梨酒的酿造工艺流程及操作要点

(1) 工艺流程。原料挑选→原料处理→破碎→成分调整→发酵→压榨→澄清→原酒样。

(2) 操作要点。挑选无霉变、无虫蛀的干红枣清洗,果肉部分破碎,备用;挑选无霉变成熟的鲜刺梨果进行清洗、除籽;刺梨、干红枣按质量比例5∶1 加入发酵罐中,入罐同时分次加入100 mg/L 偏重亚硫酸钾,0.5 h 后加入果胶酶,搅拌均匀,接种已活化的酵母200 mg/L 于20~25 ℃下发酵;发酵开始后用蔗糖调整其总糖含量为200~220 g/L;发酵结束时添加偏重亚硫酸钾120 mg/L;常温密封保存待测。

1.3.2 固相微萃取条件

取5 mL 的样品置于20 mL 顶空瓶中(内标4-辛醇),压紧瓶盖,置于MPS 进样前处理台,平衡20 min 后,用固相微萃取针萃取45 min;使用前萃取针在270 ℃下老化30 min。

1.3.3 气相色谱质谱分析条件

(1) 色谱条件。DB-5MS 毛细管色谱柱(30 m×0.25mm×0.25μm);载气为氦气(He),流速1.0 mL/min,不分流进样;进样温度为270 ℃;升温程序为起始温度为40 ℃,保持3 min,以3 ℃/min 升至160 ℃,以10 ℃/min 升至270 ℃,保持6 min。

(2) 质谱条件。电子电离(electronic ionizaton,EI) 源,电子能量70 eV;离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,传输线温度270 ℃;全扫描,扫描范围25~450 m/z。

(3) 挥发性成分的定性和定量方法。数据收集采取谱库检索法,用NIST05 标准谱库对成分初步鉴定,进行定性分析。采用内标(4- 辛醇) 法定量,各挥发性成分含量由以下公式计算:

式中:C——待测成分含量,mg/L;

A——待测成分峰面积;

C0——内标物含量,mg/L;

A0——内标物峰面积。

2 结果与分析

2.1 红枣刺梨果酒中挥发性成分SPME/GC-MS 分析

红枣刺梨酒中挥发性物质含量分析结果见表1。由表1 可知,红枣刺梨酒中定性定量出29 种挥发性成分,总含量0.985 mg/L。醇类物质3 种,含量为0.223 mg/L;酯类物质14 种,含量为0.522 mg/L;羧酸类物质7 种,含量为0.153 1 mg/L;酮醛等其他物质5 种,含量为0.086 mg/L。相对含量较大的成分有辛酸乙酯(0.155 mg/L,15.71%)、己酸乙酯(0.136 mg/L,13.82%)、丁醇(0.101 mg/L,10.26%)、苯乙醇(0.092 mg/L,9.36%) 等,是构成红枣刺梨酒挥发性风味成分的主要基础物质。同时检测出角鲨烯,或可成为红枣刺梨酒的特色成分。

表1 红枣刺梨酒中挥发性物质含量分析结果

2.2 红枣刺梨酒中主要挥发性物质成分分析

2.2.1 酯类物质分析

红枣刺梨酒的挥发性成分中酯类物质的种类最多、含量最高,共14 种,含量0.522 mg/L,占所有挥发性成分的53.05%。其中,辛酸乙酯含量较高,为0.155 mg/L(15.71%);己酸乙酯次之,含量为0.136 mg/L(13.83%)。辛酸乙酯、己酸乙酯都具有愉悦的水果香气,检测结果与张丹等人[9]对刺梨中的香气物质检测结果接近。同时,红枣刺梨酒中还含有较多的癸酸乙酯0.060 mg/L(6.07%)、苯甲酸乙酯0.048 mg/L(4.88%)、2- 甲基丁酸乙酯0.044 mg/L(4.43%)、苯丙酸乙酯0.018 mg/L(1.83%)、庚酸乙酯0.017 mg/L(1.73%)、十二酸乙酯0.133 mg/L(1.35%)。姚敏等人[7]检测刺梨干酒中酯类有13 种,马立志等人[10]测定刺梨干酒中酯类物质有6 种。焦娇[11]鉴定出烘焙红枣发酵酒中酯类27 种(36.83%)。裴晓静[8]检测红枣果酒中酯类17 种,含量为13.141 8 mg/L(49.799 6%)。由此可见,混合原料酿造的果酒挥发性成分的种类并非简单叠加,但红枣刺梨酒中较多的酯类物质可能与红枣的加入有关。

2.2.2 醇类物质分析

红枣刺梨酒中检测出3 种醇类物质(除乙醇),是含量次高的挥发性成分,为0.223 mg/L(22.64%)。其乙酸-3- 甲基-1- 丁醇含量最高,为0.101 mg/L(10.26%),苯乙醇含量次之,为0.092 mg/L(9.36%),另外还检测出0.030 mg/L(3.01%) 的四氢-4H- 吡喃-4- 醇。苯乙醇和丁醇等属于果酒中常见且重要的芳香物质,丁醇有醉人香气、苯乙醇有柔和的玫瑰香味和蜜香。姚敏等人[7]检测刺梨干酒中醇类9种,含量较高的为乙醇、丁醇、苯乙醇。马立志等人[10]测定刺梨干酒中醇类物质2 种,其中苯乙醇含量最高。焦娇[11]鉴定出枣酒中醇类16 种(相对含量29.31%),其中3- 甲基丁醇、苯乙醇相对含量较高。李群等人[12]检测红枣果酒中醇类4 种,其中异戊醇、苯乙醇和丁二醇含量较高。各项研究由于工艺条件及检测条件的差异,检测到的醇类物质的种类和含量差异较大,但丁醇和苯乙醇是刺梨和红枣共同检测出的主要挥发性物质的结论是一致的。

2.2.3 羧酸类物质分析

红枣刺梨酒中共检测出有7 种羧酸类物质,含量0.153 1 mg/L,占总含量的15.55%。其中,正十六酸含量较高,0.049 mg/L(4.96%);正癸酸0.028 mg/L(2.88%)、辛酸0.026 7 mg/L(2.71%)、十二酸0.024 9 mg/L(2.52%)、十四酸0.018 mg/L(1.81%) 及少量的己酸和苯甲酸。己酸和苯甲酸类物质主要是果酒在发酵过程中,酵母代谢产生的有机酸与醇类物质酯化等因素相关[13]。姚敏等人[7]检测刺梨干酒中酸类仅有1 种为3- 糠基甲酸。马立志等人[10]测定刺梨干酒中酸类物质有13 种,含量占20.59%。裴晓静[8]检测红枣果酒中酸类5 种,含量为0.659 7 mg/L(2.490 3%)。果酒中挥发性酸类物质的含量与种类的差异较大,可能与固相微萃取中的竞争性吸附影响,对微量、高沸点的风味物吸收不完全有关[7]。

2.2.4 其他物质分析

红枣刺梨酒中还检测出3 种醛类物质和1 种酮类物质,分别为0.025 mg/L(2.54%) 的(4E,8E)-5,9,13- 三甲基十四碳-4,8,12- 三烯醛,0.018 mg/L(1.86%) 的癸醛,0.018 mg/L(1.80%) 的十四烷醛及0.014 mg/L(1.37%) 的辛酮。醛酮类物质多数有愉快香味且含量低,同时阈值也较低,因此对酒香有重要作用。姚敏等人[7]检测刺干酒中几乎完全没有醛酮类物质。马立志等人[10]测定刺梨干酒中酮醛物质仅有1 种为糖醛。裴晓静[8]检测红枣果酒中醛类2 种1.303 9 mg/L(4.941 3%)。试验检测红枣刺梨酒中酮醛类物质的种类高于以上研究的刺梨酒及红枣酒,在一定程度上说明复配果酒的醛酮类成分较单一果酒丰富。

另外,在红枣刺梨酒中还检测出角鲨烯成分。角鲨烯属不饱和烷烃类,是生物体内自然生成的一种活性物质,最早在鲨鱼的肝脏中发现,具有促进血液循环、活化机体细胞、抗氧化、消炎杀菌、细胞修复等功能[14-15]。目前,未发现刺梨中含有角鲨烯的报道[16-19],游凤[20]研究红枣果皮功能成分提取、分离与纯化工艺,提取到角鲨烯。但焦娇[11]、裴晓静[8]、严超等人[21]分别测定了红枣发酵酒、烘焙与鲜枣发酵酒、红枣蒸馏酒中的挥发性成分,并没检测到角鲨烯。可能是由于角鲨烯是脂溶性物质,在红枣酒中溶解极少,很难被检测到。试验将红枣与刺梨进行混合发酵,检测出0.012 mg/L(1.20%) 的角鲨烯。可能与红枣刺梨酒含有较高(53.05%) 的酯类物质有关,因此复配果酒的原料种类不仅直接影响酒的口感和香气,还可能对果酒的营养成分有直接影响。

3 结论

采用SPME/GC-MS 方法检测红枣刺梨酒中的挥发性成分,共鉴定出29 种挥发性成分,总含量0.985 mg/L,包括14 种酯类、3 种醇类、7 种羧酸类,以及少量的醛酮等其他物质。相对含量较大的挥发性成分有辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸-3- 甲基-1- 丁醇、苯乙醇异戊醇、正十六酸、苯甲酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙醇等,是构成红枣刺梨酒挥发性风味成分的主要基础物质。同时,检测出0.012 mg/L的角鲨烯成分,说明红枣刺梨酒具有较好的保健价值,为该产品的开发提供了一定的理论支持。

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