張蕊 王慧君 葛霞 田甲春 田世龍

摘要：在紫馬鈴薯水解液中，分別接種不同的商業(yè)酵母XR、VR5、QA23進(jìn)行發(fā)酵，得到的3種發(fā)酵馬鈴薯酒采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HS-SPME/GC-MS）比較分析香氣組分構(gòu)成。結(jié)果表明，紫馬鈴薯酒中的香氣成分主要有醇類、酯類、萜烯類、羰基類、酸類等，3種酵母發(fā)酵的酒樣中共檢測出香氣成分96種，其中接種XR、VR5和QA23的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出83、76和89種香氣成分，3種酒樣中共有香氣成分38種，3種紫馬鈴薯酒中相對含量最高的香氣成分都是1-戊醇，其相對含量分別為23.98%、36.02%、30.34%。采用用QA23酵母作為菌種釀酒后，產(chǎn)生的酯類類型較另兩種商業(yè)酵母多。

關(guān)鍵詞：頂空固相微萃取；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用；紫馬鈴薯；原酒；香氣成分

紫馬鈴薯原產(chǎn)南美洲，近年引進(jìn)中國，在中國很多地區(qū)如甘肅、云南、浙江等地均有種植。紫馬鈴薯營養(yǎng)豐富，含有大量的碳水化合物、維生素、食用纖維、蛋白質(zhì)和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，還含有各種礦物質(zhì)，特別是對生命體有益的鈣、鎂、鉀、鈉以及銅等微量元素的含量較高。此外，紫色馬鈴薯中抗氧化物的含量高于普通馬鈴薯，熱量與淀粉含量低于普通馬鈴薯，其抗老化作用的酚類化合物的含量是普通馬鈴薯的2.2倍[1]，與葡萄中的含量相當(dāng)，因而又稱為“地下葡萄”，具有廣闊的開發(fā)前景[2]。為了充分利用這一豐富資源，進(jìn)一步提高紫馬鈴薯的附加值和利用率，基于其同時(shí)富含淀粉以及花色苷的特性釀出的馬鈴薯酒既具有葡萄酒的色澤又具有薯香，且還有抗氧化的保健功效[2]。

目前有關(guān)紫馬鈴薯的深加工研究主要集中在其花色苷的提取純化[3-10]、全粉[11，12]及淀粉[13]的加工以及紫馬鈴薯飲料的工藝[14]研究方面，有關(guān)紫馬鈴薯酒的深加工還少有報(bào)道。香氣是果酒食用品質(zhì)最重要的評價(jià)指標(biāo)之一[15]，本文以紫馬鈴薯為原料，分別使用三種不同的商業(yè)酵母來釀酒，采用頂空固相微萃取法，對紫馬鈴薯酒進(jìn)行香氣成分的富集，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對薯酒中的香氣成分進(jìn)行分析測定，鑒定比較不同酵母發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中香氣化合物組成，從而篩選出適宜釀造的酵母菌株，為釀制優(yōu)質(zhì)的紫馬鈴薯酒提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

“隴彩一號”紫馬鈴薯，甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所提供。

α-淀粉酶（≥4000u/g）、糖化酶（≥105u/g） 南京都萊生物技術(shù)有限公司；檸檬酸購于天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司，分析純；無水氯化鈣購于天津市凱通化學(xué)試劑有限公司，分析純；商業(yè)酵母XR，法國Lamothe-Abiet公司；商業(yè)酵母Fermicru VR5，荷蘭DSM Food Specialties公司；商業(yè)酵母QA23，法國Lallemand 公司。

TRACE1310型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；手動固相微萃取（SPME）進(jìn)樣器，美國Supelco公司；50?m/30?m CAR/DVB/PDMS（2cm）萃取頭，美國Supelco公司；pH計(jì)PB-10，賽多利斯；HH-S4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；手持?jǐn)?shù)顯糖度計(jì)（PAL-1），日本Atago公司；旋光儀，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司知道；MH2000型調(diào)溫型電熱套，北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 制備工藝與操作

紫色馬鈴薯干粉→調(diào)漿→蒸煮糊化→調(diào)pH→α-淀粉酶酶解液化→調(diào)pH→糖化酶糖化→調(diào)pH→加商業(yè)酵母→發(fā)酵7天→紫馬鈴薯原酒。

將馬鈴薯洗凈、切片、曬干后粉碎成細(xì)粉（淀粉含量62%），用70℃左右的水按1∶4的比例調(diào)漿，因?yàn)橐话闱闆r下此時(shí)的pH在淀粉酶作用范圍內(nèi)，所以可以不用調(diào)，然后加入0.02%無水氯化鈣和10u/g的α-淀粉酶（按淀粉克數(shù)計(jì)），待溫度升至90℃，保溫70min。緊接著用檸檬酸調(diào)pH至4.0-4.5加入150u/g的糖化酶，在60℃下保溫一定時(shí)間；酵母在添加前，在30℃下活化30min，添加量0.2g/L；發(fā)酵階段每天定時(shí)測定酒體溫度、重量和糖度，便于控制發(fā)酵溫度和發(fā)酵進(jìn)程。發(fā)酵溫度一般控制在22-27℃之間，待糖度和重量近乎恒定時(shí)，即可判斷為發(fā)酵結(jié)束。將發(fā)酵液過濾后用于測定。

1.2.2 香氣物質(zhì)分析

1.2.2.1 香氣成分的富集。在裝有磁力攪拌器的頂空瓶中加入5mL紫馬鈴薯原酒、1.5g NaCl在45℃下恒溫?cái)嚢?0min后，用活化好的固相微萃取器吸附30min（使用前先將固相微萃取的萃取頭在氣相色譜儀的進(jìn)樣口老化1h），GC進(jìn)樣口解吸溫度250℃，解吸時(shí)間10min，進(jìn)行GC分析。

1.2.2.2 色譜-質(zhì)譜條件。GC分析條件：色譜柱為Thermo DB-WAX （60 m×0.25 mm，0.5μm）；

升溫程序：參照紫甘薯酒香氣測定[16]并作修改。33℃保持1 min，以8℃/min升至110℃，保持2min，以6℃/min升至150℃，保持2min，以8℃/min升至230℃，保持6min；載氣（He）流速1.00mL/min，壓力53.5kPa，進(jìn)樣口溫度 250℃；采用不分流方式進(jìn)樣。

MS分析條件：電離方式EI；電子能量70eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；ACQ方式為Scan；質(zhì)量掃描范圍m/z50-450u。

1.2.2.3 定性方法。由GC-MS分析得到的質(zhì)譜數(shù)據(jù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫在（NIST/WILEY）進(jìn)行初步檢索及資料分析，再結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工圖譜解析。比對時(shí)要求匹配度>800（最大值為1000）。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種XR、VR5、QA23酵母的原酒的香氣構(gòu)成分析

圖1分別為3種酵母菌XR、VR5、QA23釀制的紫馬鈴薯酒的GC-MS總離子圖。經(jīng)過譜庫檢索比對，鑒定出的芳香化合物定性及半定量結(jié)果見表2。由表1中可以看出，接種XR的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出83種化合物，占總峰面積的83.11%；接種VR5的紫馬鈴薯酒中定性的物質(zhì)共76種，占總峰面積的94.97%；接種QA23的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出89種化合物，占總峰面積的96.78%。3種酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中主要香氣成分相同，都含有醇類、酯類、萜烯類、有機(jī)酸和羰基化合物等，但所占比例不同。由此可以看出，3種酵母菌釀造的紫馬鈴薯酒在香氣成分的種類上既有相似之處，又具備各自特有的香氣組分，從而構(gòu)成不同酵母菌品種紫馬鈴薯酒風(fēng)味的相似性與典型性。

2.2 不同酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒主要香氣成分比較

發(fā)酵階段可產(chǎn)生高級醇、酯和有機(jī)酸等主要香氣物質(zhì)，揮發(fā)性香氣成分對紫馬鈴薯酒的感官特征有重要影響，是酒體質(zhì)量的重要組成部分。

2.2.1 醇類化合物

高級醇是酵母酒精發(fā)酵過程中氨基酸或糖代謝的產(chǎn)物，其含量受發(fā)酵條件、醪液理化指標(biāo)及原料等因素的影響。在接種XR、VR5、QA23酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出33種醇類化合物，其中感官表現(xiàn)為蘋果、香蕉、酵母、酒香香氣[17]的1-戊醇相對含量均最高，分別為23.98%、36.02%、30.34%。1-戊醇是馬鈴薯酒特有的香氣物質(zhì)，紫甘薯酒中的主要醇類是異戊醇，占34.98%。而在許柏球等測的五糧液的香氣中醇類物質(zhì)占47.54%[18]。

2.2.2 酯類化合物

3種紫馬鈴薯酒中共檢測出酯類物質(zhì)29種，共有成分7種。大多數(shù)酯類具有花、果的芳香氣味，可增加酒體香氣的復(fù)雜性和典型性。從表可以看出，三種酒樣共有的酯類為乙酸異戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕櫚酸乙酯、甲酸庚酯，與楊雅利[16]等所做的紫甘薯酒的酯類物質(zhì)基本一致。而QA23發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中的酯類類型比較多，例如安息香酸乙酯、肉桂酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯等均未在XR、VR5發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中檢測到。

2.3 萜烯類化合物

萜烯類組分感官閾值一般都非常低，所以其OAV（氣味活性值）很高，對總體香氣的形成有不可忽視的作用[19，20]。3種紫馬鈴薯酒中共檢測出萜烯類物質(zhì)9 種，共有成分為α-松油醇、雪松醇和β-大馬士酮，它們都具有甜的、青香、花香、水果、玫瑰、木香、桂皮等香氣。此外，XR、VR5發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中還含有薄荷醇，具有清涼的薄荷味道；XR發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中含有的香芹醇具有杉木的芳香等。盡管這些物質(zhì)的含量較低，但對酒體香氣依然具有一定的貢獻(xiàn)。

2.4 羰基化合物

四大類呈香物質(zhì)中，醛類的香味最為強(qiáng)烈，有助于酒品放香。紫馬鈴薯酒中的羰基化合物主要是醛和酮類，其中含量最高的是具有尖刺的、青香、木香、威士忌味道的乙縮醛，是由于紫馬鈴薯中的乙醛與水結(jié)合生成水合物，和醇則產(chǎn)生了縮醛，其柔和爽口，味甜帶澀，似果香，香味文雅細(xì)致，有愉快感，尾凈，刺激性沒有乙醛大，3種紫馬鈴薯酒中乙縮醛在羰基類物質(zhì)中的含量占了82.97%-91.56%。適量的醛類物質(zhì)對紫馬鈴薯酒有明顯的助香、提香作用，使酒體醇和、甜凈，與其他香味成分互相影響，互相緩沖，互相協(xié)調(diào)，可構(gòu)成紫馬鈴薯酒優(yōu)美、醇厚的香味。

2.5 酸類化合物

酸類物質(zhì)大部分來源于酵母菌和乳酸菌代謝的副產(chǎn)物。在3 種酒中檢測到14 種酸，其中3種酸類物質(zhì)是5種酒共有的。XR、VR5、QA23種酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中酸含量分別占到15.65%、13.1%、18.58%。酒中的酸帶給酒體結(jié)構(gòu)感，酸類物質(zhì)中含量最高的成分為辛酸，辛酸具有奶酪味、澀味，對酒的整體結(jié)構(gòu)具有很重要的作用。占總酸相對含量的42.52%-47.67%，遠(yuǎn)高于其他脂肪酸類香氣化合物。而乙酸是影響酒質(zhì)量的一個比較重要的因素，賦予酒體醋味，所以在發(fā)酵過程中要注意衛(wèi)生，避免乙酸含量過高。

3 結(jié)論

采用HS-SPEM法與GC-MS聯(lián)用技術(shù)分析3種酵母發(fā)酵的紫馬鈴薯酒的香氣成分，3種酵母發(fā)酵的酒樣中共檢測出香氣成分96 種，其中接種XR、VR5和QA23的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出83、76和89種香氣成分，3種酒樣中共有香氣成分38 種，用色譜峰面積歸一化定量計(jì)算出各香氣成分在3 種酒樣中的相對含量。由分析可知，3種酵母釀制的馬鈴薯酒中，醇類、酯類、酸類和醛類均為影響香氣的四大類主要化合物，酒樣香氣的差異主要表現(xiàn)在香氣成分組成和相對含量上：不同酵母發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中，各個酒樣中主體香氣成分中有5 種相同，分別為1-戊醇、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、乙縮醛，主體香氣成分大部分相同說明3種酵母菌釀造的紫馬鈴薯酒在香氣種類上具有相似性，而其相對含量以及各酒樣特有香氣成分的差異又說明不同的酵母在釀造過程中可形成不同的香氣特性。

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