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        固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成

        2013-05-05 11:27:46董亮張笑樸永哲侯英敏史仲平趙長新
        食品與發(fā)酵工業(yè) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:總峰醛類麥芽

        董亮,張笑,樸永哲,侯英敏,史仲平,趙長新

        1(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院,江蘇無錫,214122)2(大連工業(yè)大學(xué),生物工程學(xué)院,遼寧 大連,116034)3(大連甘井子區(qū)疾病預(yù)防控制中心,理化檢驗(yàn)科,遼寧大連,116034)4(大連民族學(xué)院,生命科學(xué)院,遼寧 大連,116600))

        啤酒是當(dāng)今世界上產(chǎn)量最大的飲料酒,其特殊的爽口風(fēng)味深受廣大消費(fèi)者的喜愛。啤酒的風(fēng)味是啤酒重要的品質(zhì)特征之一,現(xiàn)在的消費(fèi)者對啤酒的風(fēng)味的要求越來越高。風(fēng)味由一些能夠引起人的感官反應(yīng)的物質(zhì)所組成,包括能夠引起嗅覺的嗅感物質(zhì)和能夠引起味覺的味感物質(zhì)[1]。啤酒的風(fēng)味多因原料、地域及生產(chǎn)環(huán)境而產(chǎn)生差異,即使是同一品牌在相同工藝條件下產(chǎn)出酒體的風(fēng)味有時也存在較大的差異,因此,啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定性已經(jīng)成為啤酒生產(chǎn)企業(yè)的首要技術(shù)要求。麥芽作為啤酒生產(chǎn)的主要原料,其風(fēng)味的穩(wěn)定性直接的影響著最終啤酒的風(fēng)味,因此現(xiàn)階段啤酒生產(chǎn)企業(yè)除了保持生產(chǎn)工藝穩(wěn)定外,還采取了穩(wěn)定麥芽的供應(yīng)鏈以及麥芽的加工工藝等手段來穩(wěn)定酒體的風(fēng)味,并取得了良好的效果。而用于食品輔料麥芽的揮發(fā)性嗅感物質(zhì)的測定只見于Beal等[2]和Fickert等[3]人的報道,而專門針對于啤酒釀造使用的麥芽嗅感物質(zhì)的測定目前報道較少。

        固相微萃取技術(shù)是近十年來新型的揮發(fā)物質(zhì)檢測方法,由于其具備無需溶劑、快速簡便、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于環(huán)境土壤、水、谷物、食品、香精香料及煙草等樣品中揮發(fā)和半揮發(fā)性有機(jī)物的分析[4-5]。本文應(yīng)用固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析鑒定了釀造麥芽的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成,以期為啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定性研究提供借鑒。另外,本文選用的DVB-CAR-PDMS萃取頭對化合物的極性具有寬廣的吸附范圍,尤其對極性小分子的吸附效果相對更好,被廣泛地用于食品風(fēng)味分析。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        1.1.1 原料

        麥芽Sabastian,由大連中糧麥芽有限公司饋贈。

        1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

        固相微萃取裝置(美國 Supelco公司);復(fù)合DVB-CAR-PDMS(divinylbenzene-carboxen-polydimethylsiloxane,二乙烯苯-碳分子篩-聚二甲基硅氧烷共聚物,涂層厚度為50/30 μm)萃取頭;Agilent 6890氣相色譜儀;Agilent 5975質(zhì)譜儀。HH-8型水浴鍋(國華電器有限公司);FA1004A型分析天平(上海精天科貿(mào)有限公司)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 樣品預(yù)處理

        精確稱量粉碎后的麥芽3.0 g裝入20 mL萃取瓶中,用聚四氟乙烯襯里的硅橡膠墊密封,然后加入20%NaCl 2 mL與大麥粉末混合均勻后,置于(18±1)℃恒溫水浴鍋平衡30 min,插入裝有纖維頭的手動SPME進(jìn)樣器進(jìn)行采樣吸附60 min,采樣完畢立即進(jìn)入氣相色譜儀在250℃ 解吸5 min進(jìn)行GC-MS分析。

        1.2.2 嗅感物質(zhì)的GC-MS檢測分析

        1.2.2.1 GC-MS色譜條件

        30 m×0.25 mm ×0.25 μm HP -5ms彈性石英毛細(xì)管柱;載氣He氣,流速2 mL/min;進(jìn)樣口以及檢測器溫度為250℃ ;程序升溫:起始溫度40℃ ,保持5 min,以2℃ /min升至50℃,后以5℃ /min升至250℃。

        1.2.2.2 質(zhì)譜條件

        EI源電子轟擊能量70 eV;離子源溫度230℃;掃描間隔0.25 s;四極桿150℃;掃描范圍40~400 u。

        1.2.2.3 化合物的定性

        化合物結(jié)構(gòu)采用計(jì)算機(jī)Nist 08譜庫檢索、色譜保留指數(shù)、人工解析鑒定及和標(biāo)準(zhǔn)化合物比對鑒定。各化合物的相對含量用其所占總峰面積的百分比來反映[6-7]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 麥芽Sabastian理化性質(zhì)檢測結(jié)果

        麥芽Sabastian的理化檢測結(jié)果見表1。如表1所示,根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T1686-2008對啤酒釀造麥芽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,本文所選麥芽除糖化后麥汁色度指標(biāo)略高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對優(yōu)級大麥的規(guī)定外,其它各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合行業(yè)對優(yōu)級淡色麥芽的規(guī)定。因此,麥芽Sabastian屬于優(yōu)級釀造麥芽,完全可以作為優(yōu)質(zhì)麥芽的代表用于風(fēng)味物質(zhì)的分析。

        表1 麥芽Sabastian理化性質(zhì)檢測結(jié)果Table 1 Results of the analysis of physico-chemical property of Sabastian malt

        2.2 麥芽Sabastian GC-MS分析檢測結(jié)果

        由表2所示,應(yīng)用固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽中揮發(fā)性嗅感物質(zhì)取得了良好的效果,總共分析鑒定出31種化合物,其中醛類物質(zhì)13種,醇類物質(zhì)7種,酮類物質(zhì)2種,酸類物質(zhì)1種,其它類型化合物8種。圖1所示為固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽揮發(fā)性成分的總離子流圖。

        圖1 固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析麥芽揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram in the analysis of volatiles of malt by SPME/GC-MS

        2.2.1 醛類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

        本文共檢出13種醛類物質(zhì),為麥芽Sabastian中檢測出的數(shù)量最大的一類化合物。這些化合物分別是:乙醛、異丁醛、異戊醛、2-甲基丁醛、戊醛、正己醛、2-己烯醛、正庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、正癸醛、反-2-壬烯醛和反-2-,順6-壬二烯醛。其中以異戊醛的相對含量較高,其峰面積相對百分比達(dá)到26.31%,該化合物具有濃厚的麥香氣,是麥芽風(fēng)味的重要組成物質(zhì)之一。由表2可知,正己醛和2-甲基丁醛是僅次于異戊醛在麥芽中相對含量較高的兩種醛類物質(zhì),其峰面積相對百分比分別達(dá)到24.69%和12.87%,正己醛具有淡淡的青草味兒,而異戊醛則同樣具有濃烈的麥香味,這3種醛類同時也是整個麥芽香味組成中相對含量較大的前3種物質(zhì)。其他的醛類的相對含量較低,根據(jù) Cramer等[8]的報道,異戊醛和2-甲基丁醛也是麥芽的特征風(fēng)味化合物之一。根據(jù) Schieberle等[9]研究,反-2-壬烯醛是引起啤酒風(fēng)味老化的重要物質(zhì),通常帶來紙張的味道,其在麥芽中的峰面積相對百分比也相對較高,達(dá)到了5.07%。

        由表2可以看出醛類物質(zhì)是構(gòu)成大麥主體風(fēng)味的重要化合物,其總峰面積相對百分比達(dá)到74.65%,接近總峰面積的3/4。醛類通常賦予大麥以新鮮綠色的氣息,而脂肪醛類一般帶來淡淡的青草的香氣。麥芽中醛類物質(zhì)來源于制麥過程和焙焦過程中不飽和脂肪酸的氧化作用[10]。

        表2 固相微萃取/氣-質(zhì)聯(lián)機(jī)分析麥芽的揮發(fā)性成分結(jié)果Table 2 Results of the analysis of volatiles of malt by SPME/GC-MS

        續(xù)表2

        2.2.2 醇類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

        本文所檢測出的醇類物質(zhì)是僅次于醛類物質(zhì)的一類化合物,共有7化合物,他們是:乙醇;異丁醇;正戊醇;異戊醇;正己醇;1-辛烯-3醇和1-戊烯-3醇。由表2可知,醇類物質(zhì)是麥芽中數(shù)量僅次于醛類物質(zhì)的一類化合物,其總峰面積相對百分比達(dá)到4.63%。醇類物質(zhì)如乙醇通常具有微甜的醇香;異丁醇具有淡淡的酒香;1-戊烯-3醇通常帶有刺激性的黃油的味道;異戊醇則帶來焦香麥芽的味道;正戊醇具有濃烈的香脂味兒;正己醇具有植物的清香和花的味道;1-辛烯-3醇是八碳化合物的代表,八碳化合物對食用菌的風(fēng)味有著直接的影響,這些短鏈的八碳化合物,是制麥過程中綠麥芽中的不飽和脂肪酸,尤以亞油酸及亞麻酸為主,經(jīng)脂肪氧化酶催化轉(zhuǎn)變而成的。1-辛烯-3醇具有濃郁的蘑菇風(fēng)味,素有“蘑菇醇”稱號,它幾乎存在于所有品種的食用菌中。

        醇類物質(zhì)通常也被認(rèn)為是脂肪酸氧化的產(chǎn)物[10,12]。

        2.2.3 酮類和酸類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

        本文共鑒定出兩種酮類和一種酸類化合物。他們是2-庚酮;3,5-二辛烯-2-酮和乙酸。這3種物質(zhì)的相對含量較小,其峰面積相對百分比分別為0.04%、0.14%和0.62%。他們給大麥帶來了濃烈的溶劑味和酸敗的味道。酮類物質(zhì)通常也來源于脂肪酸的氧化作用。而乙酸作者認(rèn)為由綠麥芽表面的微生物作用產(chǎn)生,焙焦后殘留在麥芽中。

        2.2.4 其它類化合物對大麥風(fēng)味的貢獻(xiàn)

        本文分析鑒定出兩種芳香醛苯甲醛和苯乙醛,一種酯類乙酸乙酯,兩種呋喃化合物2-戊基-呋喃和糠醛,一種硫化物二甲基硫,一種烯烴物質(zhì)3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯,還有一種稠環(huán)芳烴物質(zhì)萘。這些物質(zhì)中以苯乙醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,峰面積相對百分比達(dá)到了3.87%,具有花香的味道,但是其來源未見報道;二甲基硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.04%,這種化合物的存在通常帶來一種生青味,被認(rèn)為是麥芽和啤酒中不成熟味道的來源之一。苯甲醛其通常帶有一種焦糖的味道,峰面積相對百分比達(dá)到1.94%,據(jù)Mo等[11]的報道,這種物質(zhì)來源于米酒曲中微生物對氨基酸的降解。

        3 結(jié)論

        利用固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析了麥芽Sabastian中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地分析鑒定麥芽中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果共分析鑒定出31種揮發(fā)性物質(zhì),其中對釀造麥芽風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的化合物有:醛類化合物13種占總峰面積的74.65%,醇類化合物7種占總峰面積的4.63%,酮類2種占總峰面積的0.18%,酸類一種占總峰面積的0.62%,其它類化合物8種占總峰面積的11.84%;含量較高的成分為異戊醛、2-甲基丁醛和正己醛,其峰面積相對百分比分別達(dá)到26.31%、24.69%和12.87,基本上搞清了釀造麥芽嗅感物質(zhì)的組成。

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