王松廷，楊生玉，張彭湃*

（河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南開(kāi)封475004）

GC-MS法分析西瓜精釀啤酒中的風(fēng)味物質(zhì)

王松廷，楊生玉，張彭湃*

（河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南開(kāi)封475004）

為了研究分析西瓜精釀啤酒中的風(fēng)味物質(zhì)，采用靜態(tài)-頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用的方法，對(duì)西瓜精釀啤酒及普通精釀啤酒中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，從西瓜精釀啤酒中共分離出48種物質(zhì)，確定了其中的36種物質(zhì)；從普通精釀啤酒中共分離出42種物質(zhì)，確定了其中的41種物質(zhì)。與普通精釀啤酒確定風(fēng)味成分相比，己酸乙酯、癸醛、可卡醛、壬酸乙酯、癸酸乙酯等11種物質(zhì)僅在西瓜精釀啤酒中檢出，這些成分賦予了西瓜精釀啤酒獨(dú)有風(fēng)味。

西瓜精釀啤酒；風(fēng)味物質(zhì)；氣質(zhì)聯(lián)用

西瓜俗稱(chēng)“寒瓜”，因其含有多種對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)成分，又被稱(chēng)為“瓜果之王”。據(jù)營(yíng)養(yǎng)專(zhuān)家測(cè)定，除去占西瓜90%以上的水分，西瓜還含有蛋白質(zhì)、纖維素、無(wú)機(jī)鹽、多種微量礦物質(zhì)元素和多種維生素等人體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]。我國(guó)是世界上西瓜種植面積最大的國(guó)家，已經(jīng)成為很多地方的支柱產(chǎn)業(yè)，但是，到目前為止還沒(méi)有一條切實(shí)可行的西瓜深加工途徑，產(chǎn)品的附加值比較低，瓜農(nóng)始終沒(méi)有擺脫幾千年來(lái)“看天賣(mài)瓜”的尷尬境地[2]。

風(fēng)味物質(zhì)是產(chǎn)品品質(zhì)的核心和靈魂，是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)至關(guān)重要的因素，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性定量的分析，可以量化產(chǎn)品質(zhì)量，確定產(chǎn)品等級(jí)，指導(dǎo)工藝優(yōu)化。然而，迄今為止對(duì)西瓜深加工方面的研究大都集中在工藝、配方方面的優(yōu)化，對(duì)西瓜汁中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析只有零星報(bào)道[3]。其他水果啤酒的國(guó)內(nèi)外研究已開(kāi)展不少，但是市場(chǎng)上出現(xiàn)的大部分為香精調(diào)制的果味啤酒，而不是由真正的水果釀造，水果啤酒的風(fēng)味物質(zhì)分析也不多見(jiàn)[4-5]。本研究采用靜態(tài)頂空-固相微萃取（head space-solid phase micro-extractions，HS-SPME）法分別提取西瓜精釀啤酒和相應(yīng)的普通精釀啤酒中的風(fēng)味物質(zhì)，并采用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用的方法對(duì)提取到的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性定量的分析，以期為我國(guó)西瓜深加工產(chǎn)業(yè)迅速打開(kāi)局面提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

西瓜精釀啤酒與相應(yīng)的普通精釀啤酒均為本實(shí)驗(yàn)室釀制，普通精釀啤酒除未添加西瓜汁外，其原料選擇和發(fā)酵工藝均與西瓜精釀啤酒一致。采用的工藝及參數(shù)在文獻(xiàn)[6]基礎(chǔ)上略有修改，不同之處在于：本實(shí)驗(yàn)中原麥汁濃度為13°P，西瓜精釀啤酒在主酵期間加入15%的西瓜汁。西瓜精釀啤酒由于添加西瓜汁，因此實(shí)際麥汁濃度為12°P左右，最終所得西瓜精釀啤酒酒精度3.82%vol、殘?zhí)橇?.26 g/L、總酸含量1.8 g/100 mL；普通精釀啤酒酒精度4.42%vol、殘?zhí)橇?.56 g/L、總酸含量1.6 g/100 mL。風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定為直接測(cè)定原酒處理液。

1.2儀器與設(shè)備

50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭及萃取手柄：美國(guó)Supelco公司；6890N-5973I氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國(guó)Agilent公司。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取

將固相微萃取頭插入氣相色譜的進(jìn)樣口中，270℃老化1 h，之后老化30 min，并進(jìn)行空白試驗(yàn)，直至無(wú)色譜峰出現(xiàn)。將樣品裝入樣品瓶，裝液量為整個(gè)樣品瓶容積的1/3～1/2，將固相微萃取頭插入樣品瓶中，40℃萃取40 min，在溫度為270℃的氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口中解吸5 min，進(jìn)樣分析。

1.3.2GC-MS分析條件

氣相色譜（GC）條件：HP-INNOWAX MS型色譜柱（30m×250μm×0.25μm）；載氣為氦氣（He），流速1 mL/min；柱溫起始為50℃，保持5 min，以6℃/min升溫至160℃，保持3 min，再以20℃/min升溫至230℃；不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜（MS）條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV，發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度為230℃，四級(jí)桿150℃，全掃描模式，掃描質(zhì)量范圍50～550 amu，無(wú)溶劑延遲。

1.3.3定性定量方法

定性分析方法：經(jīng)過(guò)分析得到的圖譜和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）譜庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行比對(duì)，保留下匹配度＞80%的組分。

定量分析方法：采用峰面積歸一化法計(jì)算各組分的相對(duì)含量，進(jìn)行定量分析。

2　結(jié)果與分析

圖1　西瓜精釀啤酒(A)及普通精釀啤酒(B)中風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1　Total ions chromatogram of flavor compounds in watermelon craft beer(A)and common craft beer(B)by GC-MS

表1　西瓜精釀啤酒中風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析結(jié)果Table 1　GC-MS analysis results of flavor compounds in watermelon craft beer

西瓜精釀啤酒及普通精釀啤酒中揮發(fā)性成分經(jīng)靜態(tài)頂空-固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用分析，其GC-MS分析總離子流色譜圖見(jiàn)圖1，揮發(fā)性成分的分析鑒定結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

由表1可知，從西瓜精釀啤酒中共分離出48種物質(zhì)，確定了其中的36種物質(zhì)，占分離出的風(fēng)味物質(zhì)的75%，其中主要的風(fēng)味物質(zhì)為辛酸乙酯、乙酸異戊酯、癸酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸酯等酯類(lèi)物質(zhì)；由表2可知，從普通精釀啤酒中共分離出42種物質(zhì)，確定了其中的41種物質(zhì)，占分離出的風(fēng)味物質(zhì)的98%，其中主要的風(fēng)味物質(zhì)為辛酸乙酯、乙酸異戊酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、己酸等。

與普通精釀啤酒相比，西瓜精釀啤酒中共發(fā)現(xiàn)了11種物質(zhì)未在普通精釀啤酒中檢出，這些風(fēng)味物質(zhì)主要為己酸乙酯、癸醛、可卡醛、壬酸乙酯、癸酸酯等酯類(lèi)和醛類(lèi)。由于兩種精釀啤酒僅在是否添加西瓜汁上有所區(qū)別，所以這些未在普通精釀啤酒中發(fā)現(xiàn)的風(fēng)味物質(zhì)，需要進(jìn)一步深入研究其是否來(lái)自西瓜汁或是西瓜汁中的風(fēng)味物質(zhì)經(jīng)微生物發(fā)酵作用轉(zhuǎn)化而來(lái)。這種轉(zhuǎn)化作用或來(lái)自于微生物的直接作用如生物氧化、參與微生物的某個(gè)代謝環(huán)節(jié)等[7]，或是和啤酒原有的某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)如酯化反應(yīng)、羥基化反應(yīng)等，或是西瓜汁中的風(fēng)味物質(zhì)經(jīng)外界作用轉(zhuǎn)化而來(lái)如氧化反應(yīng)等[8]。這些風(fēng)味物質(zhì)很多都有自己獨(dú)特的香味特征，如正己酸乙酯具有曲香、菠蘿香[9]；癸醛具有強(qiáng)烈的花香、柑橘香等香味[10]；壬酸乙酯具有果香、酒香、玫瑰香[11]；癸酸酯具有果香、花香[12]；可卡醛具有新鮮的果香香氣[13]。西瓜精釀啤酒區(qū)別于普通精釀啤酒的本質(zhì)就在于所含特定風(fēng)味物質(zhì)的不同，如果上述物質(zhì)在日后的實(shí)驗(yàn)中被確證是來(lái)源于西瓜或是其降解物，則這些風(fēng)味特征物質(zhì)就成為了西瓜精釀啤酒區(qū)別其他種類(lèi)啤酒的本質(zhì)和靈魂，在量化西瓜精釀啤酒產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)工藝方面成為重要指標(biāo)。

續(xù)表

表2　普通精釀啤酒中風(fēng)味物質(zhì)GC-MS分析結(jié)果Table 2GC-MS analysis results of flavor compounds in common craft beer

續(xù)表

另外，在西瓜精釀啤酒所特有的物質(zhì)中，有些物質(zhì)具有特殊的藥用功效，如2,6-二叔丁基苯醌（ditertbutylbenzoquinone，DTBQ），該物質(zhì)可作為一種降壓藥，且降壓效果顯著、副作用小[14]；又如，4-仲丁基-2,6-二叔丁基苯酚，該物質(zhì)是一種強(qiáng)抗氧化劑，它很容易與油類(lèi)或其他液體混合，并能增加產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性[15]；這些物質(zhì)的降壓與抗氧化功效與西瓜的藥用功效相吻合，也提示這些物質(zhì)可能來(lái)源于西瓜或是其降解物；此外，還發(fā)現(xiàn)了羥甲唑啉，這是一種高效的減充血?jiǎng)軌蜓杆偈湛s鼻血管，從而改善鼻塞癥狀[16]。以上藥用物質(zhì)的出現(xiàn)表明，西瓜精釀啤酒不僅僅只是一種酒飲料，其具有類(lèi)似西瓜的藥用成分也增強(qiáng)了該啤酒的營(yíng)養(yǎng)性和保健性。當(dāng)然，這些物質(zhì)是否來(lái)源于西瓜或是西瓜成分的降解物，還是來(lái)源于微生物的其他代謝途徑，進(jìn)入人體后，其殘余含量是否還具有明顯藥用功效，還需要以后的實(shí)驗(yàn)加以論證。

3　結(jié)論

本研究采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的方法，分別對(duì)西瓜精釀啤酒和普通精釀啤酒中主要的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了定性定量的分析，并對(duì)兩種啤酒的主體風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從西瓜精釀啤酒中共分離出48種物質(zhì)，其中的36種物質(zhì)得以確定；普通精釀啤酒中共分離出42種物質(zhì)，確定了其中的41種物質(zhì)。與普通精釀啤酒確定成分相比，己酸乙酯、癸醛、可卡醛、壬酸乙酯、癸酸酯等11種物質(zhì)僅在西瓜精釀啤酒中檢出，這些物質(zhì)中，部分成分具有特定的風(fēng)味或具有藥用價(jià)值，其共同作用下或成為構(gòu)成西瓜啤酒的特征風(fēng)味物質(zhì)。

[1]張守濤.西瓜的營(yíng)養(yǎng)與藥用[J].蔬菜，2000（3）：34-35.

[2]胡曉冰，楊生玉，張彭湃，等.西瓜酒發(fā)酵工藝的研究[J].釀酒，2007，34（3）：82-86.

[3]何聰聰，劉夢(mèng)雅，劉建彬.SPME和SAFE結(jié)合GC-O-MS分析鮮榨西瓜汁揮發(fā)性香氣成分[J].食品工業(yè)科技，2014，35（2）：49-54.

[4]董德武，盧存龍，曹圓圓，等.我國(guó)果汁啤酒生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2015，6（7）：2626-2632.

[5]朱晨昱.果味鮮啤的開(kāi)發(fā)研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2012.

[6]王松廷，張彭湃，楊生玉.西瓜啤酒制作工藝的研究[J].中國(guó)釀造，2015，34（9）：159-163.

[7]苗芳，康健，王德良.果啤的研究進(jìn)展[J].釀酒，2007，34（3）：82-86.

[8]劉曉光，謝和，屈直.醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的形成與微生物關(guān)系的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（2）：131-134.

[9]李超豪，胡強(qiáng)，吳蔚，等.氣相色譜法同時(shí)測(cè)定白酒中甲醇和乙（己）酸乙酯[J].食品與機(jī)械，2013，29（1）：83-84.

[10]秦改花，黃文江，張虎平，等.采收期對(duì)南果梨晚熟果實(shí)香氣組成的影響[J].食品科學(xué)，2012，33（2）：248-252.

[11]聶慶慶，范文來(lái)，徐巖，等.洋河系列綿柔型白酒香氣成分研究[J].食品工業(yè)科技，2012，33（12）：68-72.

[12]李維新，魏巍，何志剛，等.釀酒酵母JP2發(fā)酵枇杷汁的有機(jī)酸代謝及其產(chǎn)香特征分析[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2016，16（2）：251-256.

[13]和紅州.福建工夫紅茶創(chuàng)新工藝研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2012.

[14]李麗娟.2,6-二叔丁基對(duì)苯醌合成工藝研究[J].河北化工，2001（4）：24-25.

[15]臧陽(yáng)陵，徐建兵，陽(yáng)永強(qiáng)，等.2,6-二叔丁基對(duì)仲丁基苯酚的合成[J].精細(xì)化工，2012，29（1）：70-72.

[16]黃慶琳，陳劍波.羥甲唑啉噴霧劑治療慢性鼻炎60例[J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2007，26（10）：15-17.

Analysis of the flavor compounds in watermelon craft beer by GC-MS

WANG Songting,YANG Shengyu,ZHANG Pengpai*
(College of Life Science,Henan University,Kaifeng 475004,China)

In order to research and analysis flavor compounds in watermelon craft beer,the flavor compounds in watermelon craft beer and common craft beer were compared and analyzed by headspace-solid-phase microextraction(HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The results showed that 48 kinds of compounds were separated from watermelon craft beer,and 36 compounds were identified.42 kinds of compounds were separated from common craft beer,and 41 compounds were identified.Compared to the common craft beer,11 kinds of compounds(such as ethyl caproate,decanal,cocal,pelargonic acid ethyl ester,decanoic acid ethyl ester,etc)were only detected in watermelon craft beer,which gave the beer unique flavor.

watermelon craft beer;flavor compounds;GC-MS

TS262.5

0254-5071（2016）10-0171-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.10.038

2016-06-06

河南大學(xué)科研基金項(xiàng)目（2015YBZH004）；河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（162102210025）

王松廷（1989-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称钒l(fā)酵。

張彭湃（1978-），男，副教授，博士，研究方向?yàn)楣I(yè)微生物育種及發(fā)酵工程。