劉楊，李紅，杜金華，李建飛

1(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018)2(中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100027)

3-甲硫基丙醛對啤酒麥汁味的影響及其GC/MS定量檢測方法的建立

劉楊1，李紅2，杜金華1，李建飛2

1(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018)2(中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100027)

對3-甲硫基丙醛在啤酒中的風(fēng)味特點(diǎn)及對啤酒麥汁味的影響進(jìn)行了研究，并對其在啤酒中的閾值進(jìn)行了測定，研究結(jié)果表明啤酒中3-甲硫基丙醛具有類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，與麥汁味相近，且其含量的高低與麥汁味成顯著正相關(guān)，可以用3-甲硫基丙醛作為表征啤酒麥汁味的指標(biāo)。經(jīng)感官品評測定其在啤酒中的差別閾值為5.0μg/L。對樣品進(jìn)行蒸餾萃取結(jié)合GC-MS，建立了一種測定麥汁或啤酒中3-甲硫基丙醛的方法，采用外標(biāo)法定量，該法的相關(guān)系數(shù)為0.9952，精密度為4.57%，回收率為83.71% ～92.48%，檢出限為0.015μg/L。應(yīng)用這一方法檢測了不同啤酒中3-甲硫基丙醛的含量，發(fā)現(xiàn)普通啤酒都在50μg/L以下，結(jié)合其差別閾值，得到啤酒中3-甲硫基丙醛的控制標(biāo)準(zhǔn)為不超過55μg/L。

啤酒，3-甲硫基丙醛，麥汁味，差別閾值，GC/MS

近年來無醇啤酒在啤酒市場上逐漸走俏，受到消費(fèi)者的歡迎，研制無醇啤酒也成為熱點(diǎn)課題之一。我國國家標(biāo)準(zhǔn)對無醇啤酒有明確規(guī)定:酒精含量低于0.5(%vol)，原麥汁濃度大于等于 3.0°P［1］，因此通過常規(guī)工藝是不可能生產(chǎn)出無醇啤酒的，需要采用特殊工藝或措施，例如限制性發(fā)酵法等。限制性發(fā)酵生產(chǎn)無醇啤酒的基本原理是控制麥汁的發(fā)酵程度，使最終成品酒中的酒精含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)的限制要求，這種方法具有生產(chǎn)工藝簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)無醇啤酒常用方法之一，但是實(shí)踐表明，限制性發(fā)酵在降低酒精度的同時(shí)，也會使麥汁發(fā)酵不完全，容易導(dǎo)致最終啤酒具有甜味、麥汁味［2－3］，嚴(yán)重影響到無醇啤酒的品質(zhì)，制約了該方法的應(yīng)用。要降低或消除無醇啤酒中的甜味可以通過適當(dāng)降低成品啤酒的原麥汁濃度，再通過調(diào)節(jié)啤酒的酸味和苦味進(jìn)行掩蓋。而要降低無醇啤酒的麥汁味，找到引起麥汁味的主體成分或能表征麥汁味的成分，并建立其定量檢測方法是關(guān)鍵。文獻(xiàn)報(bào)道，3-甲硫基丙醛是麥汁和啤酒中產(chǎn)生麥汁味的主要物質(zhì)［4－6］，麥汁味強(qiáng)弱與其含量高低有關(guān)。本研究對3-甲硫基丙醛在啤酒中的風(fēng)味特點(diǎn)及對啤酒麥汁味的影響進(jìn)行了研究，并對其在啤酒中的閾值進(jìn)行測定，為降低其含量提供標(biāo)準(zhǔn)，建立了從啤酒、麥汁中提取3-甲硫基丙醛的前處理方法，以及GS-MS的檢測方法。

1 材料與試劑

1.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，7890-5975(安捷倫，美國)，色譜柱型號DB-FFAP，規(guī)格60 m×0.25 mm×0.25 μm;Libror AEL-160電子天平(日本島津公司);超純水生成系統(tǒng)(北京湘順源科技有限公司)。

1.2 試劑

無水乙醇(色譜純);氯仿(分析純)。

標(biāo)準(zhǔn)試劑:3-甲硫基丙醛(≥98.0%，Alfa Aesar公司)。

標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制:移取標(biāo)準(zhǔn)試劑0.0200g至100 mL的容量瓶中，配制成200 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。低溫避光處保存待用。

2 試驗(yàn)條件

2.1 色譜條件

柱溫程序:起始溫度37℃，保留2 min，以0.5℃/min的速率升到 41℃，然后再以 10℃/min升到180℃，然后再以15℃/min升到210℃，保留2 min。

載氣(高純氦氣):1∶1分流進(jìn)樣。進(jìn)樣口溫度:260℃。

2.2 質(zhì)譜條件

離子源溫度:230℃，傳輸線溫度:240℃，四級桿150℃，定性采用全掃描模式(SCAN)，定量采用選擇離子掃描模式(SIM)。

2.3 樣品的前處理

移取100 mL啤酒樣品，用雙乙酰蒸餾裝置蒸出50mL餾出物。加入CHCl3萃取，用旋渦混合器混合3 min，離心力3 000 g離心10 min，取下層有機(jī)相1μL，直接進(jìn)樣［7－8］。

2.4 閾值的測定方法

啤酒開瓶后添加不同體積的3-甲硫基丙醛的儲備液，壓蓋后振蕩混勻，在20℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置24h 后進(jìn)行品評［9］。

由于啤酒本身含有3-甲硫基丙醛，所以本試驗(yàn)測定閾值的類型為差別閾值。差別閾值的定義為產(chǎn)生可靠的可察覺變化的刺激能量減少或增加的數(shù)量，本試驗(yàn)中3-甲硫基丙醛的差別閾值為添加到啤酒中使得啤酒麥汁味增強(qiáng)的濃度。本試驗(yàn)采用ASTM679標(biāo)準(zhǔn)方法確定其在啤酒中的個(gè)人和小組閾值。啤酒中所添加的濃度按照一固定常數(shù)依次增加。－代表不正確選擇，+代表正確選擇。個(gè)體閾值是最后一個(gè)判斷不正確的濃度值和下一個(gè)判斷正確的濃度值的幾何平均數(shù)。小組閾值是個(gè)體閾值的幾何平均數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 3-甲硫基丙醛的理化性質(zhì)及在啤酒中的風(fēng)味特點(diǎn)

3-甲硫基丙醛(3-Methylthiopropionaldehyde)的理化性質(zhì)見表1。從表1可知，3-甲硫基丙醛是種無色或淡黃色的液體，密度稍大于水，沸點(diǎn)較高，達(dá)到165℃，不溶于水，溶于乙醇、丙二醇和油類。具有醇厚的醬香、洋蔥香和紅燒肉香的香氣特征，國標(biāo)規(guī)定其為允許使用的食品用香料。用于烘烤食品、調(diào)味品、軟飲料和糖果。然而，3-甲硫基丙醛在啤酒中過多的存在會對啤酒的品質(zhì)有不利的影響，其產(chǎn)生類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，與麥汁味相近，因此，3-甲硫基丙醛的含量與啤酒的麥汁味有一定的關(guān)系。

表1 3-甲硫基丙醛的理化性質(zhì)

向同一啤酒中添加不同濃度的3-甲硫基丙醛，組織品評員對啤酒中的麥汁味強(qiáng)弱進(jìn)行打分，由輕到重為0～9分。0分:沒有感覺到;1～3分:能感覺到，但是較弱;4～5分:較明顯;6～7分:較強(qiáng);8分:很強(qiáng);9分:極強(qiáng)。從圖1可以看出，隨著啤酒中3-甲硫基丙醛添加濃度的增加，麥汁味的強(qiáng)度分?jǐn)?shù)增加，兩者成明顯的正相關(guān)，R2達(dá)到0.9835。

圖1 啤酒麥汁味與3-甲硫基丙醛濃度的關(guān)系

利用Minitab 15對這種線性關(guān)系的顯著性進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表2。從表2可以看出P=0.008＜0.01，說明麥汁味與3-甲硫基丙醛濃度的正相關(guān)是極顯著的，這意味著3-甲硫基丙醛濃度越大，麥汁味越濃，3-甲硫基丙醛的含量高低可以反映麥汁味的強(qiáng)弱，因此可以將3-甲硫基丙醛作為表征啤酒麥汁味的指標(biāo)。

表2 3-甲硫基丙醛與麥汁味的回歸分析

3.2 啤酒中3-甲硫基丙醛的閾值

向普通啤酒中添加3-甲硫基丙醛，相鄰兩個(gè)梯度的稀釋系數(shù)為2，品評測試按濃度遞增進(jìn)行，結(jié)果見表3。通過計(jì)算，可以得到每個(gè)品評員的個(gè)體閾值，從而計(jì)算出小組閾值為5.0μg/L，即啤酒中3-甲硫基丙醛的差別閾值為5.0μg/L。

啤酒中風(fēng)味物質(zhì)的閾值為啤酒中的含量與差別閾值之和，計(jì)算閾值時(shí)，應(yīng)該先檢測啤酒中3－甲硫基丙醛的含量，再測定其差別閾值，從而得出啤酒中3-甲硫基丙醛的識別閾值。

3.3 3-甲硫基丙醛檢測方法的建立

3.3.1 3-甲硫基丙醛的SIM采集參數(shù)及定量離子

表3 3-甲硫基丙醛差別閾值的測定

利用GC-MS檢測3-甲硫基丙醛，3-甲硫基丙醛的SIM采集參數(shù)及定量特征碎片離子見表4。

表4 3-甲硫基丙醛在GC-MS中的相關(guān)采集參數(shù)

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線、方法精密度及回收率

首先將濃度為200 mg/L的3-甲硫基丙醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液用4%的酒精水溶液稀釋成濃度50、100、250、500、1000、2 500、5 000μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)使用液。通過檢測分析，可以得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程，見表5，其中x為3-甲硫基丙醛的濃度，y為其響應(yīng)值，相關(guān)系數(shù)r=0.995 2，線性良好。

為了評價(jià)試驗(yàn)的重復(fù)性和穩(wěn)定性，需要對該方法的精密度進(jìn)行測定，按照2.3對同一啤酒連續(xù)前處理了5 次，結(jié)果為 29.8、28.4、31.7、27.8、29.1μg/L，計(jì)算其精密度為4.57%，精密度較好。

回收率:取4份100 mL的啤酒，1份為空白對照，向其余3份中加入0.025、0.050.125 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，使添加的濃度分別為 50、100、250μg/L，按2.3操作測定，回收率見表5。由表5可知，加標(biāo)50、100、250μg/L 回收率分別為 86.20%、83.71%、92.48%，回收情況良好，測定結(jié)果準(zhǔn)確。

表5 啤酒中3-甲硫基丙醛檢測方法的性能評價(jià)

3.4 樣品的測定

根據(jù)3.3建立的檢測方法測定麥汁和啤酒中的3-甲硫基丙醛，數(shù)據(jù)見表6。通過對麥汁和啤酒樣品的檢測可以看出:10°P麥汁中3-甲硫基丙醛的含量在1 000μg/L左右，而正常啤酒中含量要低得多，在50μg/L以下，不同啤酒的含量也有一定差異。結(jié)合3.2測得的啤酒中3-甲硫基丙醛的差別閾值為5.0μg/L，可以得出其閾值不超過55μg/L。而限制性發(fā)酵制得的無醇啤酒中3-甲硫基丙醛比普通啤酒高得多，約是普通啤酒的4～20倍，這也是限制性發(fā)酵無醇啤酒具有麥汁味的主要原因。因此，采取措施將限制性發(fā)酵液中3-甲硫基丙醛的含量降低到55μg/L以下，對于限制性發(fā)酵法的應(yīng)用、發(fā)展及無醇啤酒的生產(chǎn)具有重要的意義。

表6 樣品中3-甲硫基丙醛檢測分析結(jié)果

4 結(jié)論

啤酒中3-甲硫基丙醛具有類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，其含量的高低與麥汁味成顯著正相關(guān)，即可以將3-甲硫基丙醛作為麥汁味的表征物質(zhì)。經(jīng)感官品評測定其在啤酒中的差別閾值為5.0μg/L。通過蒸餾萃取并結(jié)合GC-MS，建立了啤酒中3-甲硫基丙醛的檢測方法，并采用外標(biāo)法定量。該法的相關(guān)系數(shù)為0.995 2，精密度為4.57%，回收率在83.71% ～92.48%，檢出限為0.015μg/L，該方法的操作性強(qiáng)，測定結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。應(yīng)用這一方法檢測了麥汁及不同啤酒中的3-甲硫基丙醛，發(fā)現(xiàn)麥汁中的含量較高，限制性發(fā)酵制得的無醇啤酒中的含量約是普通啤酒的4～20倍，普通啤酒含量都在50μg/L以下，結(jié)合差別閾值，得到了啤酒中3-甲硫基丙醛的控制標(biāo)準(zhǔn)為55μg/L以下，這些數(shù)據(jù)為降低無醇啤酒的麥汁味，及限制性發(fā)酵法生產(chǎn)無醇啤酒的應(yīng)用與發(fā)展提供了參考，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ GB 4927－2008.啤酒［S］．

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Effect of 3-Methylthiopropionaldehyde to the Wort Flavor of Beer and Establishment of the Analysis Method by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Liu Yang1，Li Hong2，Du Jin-hua1，Li Jian-fei2
1(College of Food Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Tai’an 271018，China)
2(China National Research Institute of Food＆ Fermentation Industries，Beijing 100027，China)

The flavor characteristic of 3-methylthiopropionaldehyde in beer and its contribution to the beer wort flavor were researched，its threshold in beer was also determined．The results indicated that the flavor of 3-methylthiopropionaldehyde was grist braised．It resembled beer wort flavor and its content is positively correlated with the beer wort flavor．Therefore，3-methylthiopropionaldehyde could manifest the wort flavor of beer．Distinctive threshold in beer was 5．0μg/L．Distillation and liquid/liquid extraction were operated on samples．Following GC/MS quantification，we could obtain its content．The correlation coefficient of 3-methylthiopropionaldehyde by external standard method was 0．9952．The precision was 4．57%．The recoveries were 83．71% ～92．48%，with the limit of detection was 0．015μg/L．Different beers were analyzed with this method and the result showed a below 50μg/L content of 3 －methylthiopropionaldehyde，which should be the upper limit of control standard．

beer，3-methylthiopropionaldehyde，worty flavor，distinction threshold，GC/MS

碩士研究生。

2011－08－16，改回日期:2011－09－06