嚴(yán)超，侯麗娟，趙歡，齊茹曉，王頡

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000)

3種不同原料發(fā)酵棗酒香氣主成分的分析

嚴(yán)超，侯麗娟，趙歡，齊茹曉，王頡

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000)

分別以棗肉、棗渣、棗核為原料發(fā)酵生產(chǎn)紅棗蒸餾酒，應(yīng)用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（HSSPME-GC-MS）對不同原料發(fā)酵棗蒸餾酒的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分離鑒定，結(jié)合香氣閾值確定不同揮發(fā)性成分的相對氣味活度值（ROAV），運用主成分分析法（PCA）評價發(fā)酵棗酒的香氣成分，確定關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果表明，3種棗酒共檢測到50種香氣成分，其中棗肉發(fā)酵酒檢測到36種，棗渣發(fā)酵酒35種，棗核發(fā)酵酒38種，占各自總揮發(fā)性成分的70.50%、69.11%、81.72%；3種棗酒中檢測出25種相同的揮發(fā)性風(fēng)味成分，有己酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙醛、壬醛等關(guān)鍵風(fēng)味化合物。提取了2個主成分，有效解釋了不同棗酒與各種揮發(fā)性成分的相關(guān)性。

棗酒；香氣成分；相對氣味活度值；主成分分析

棗（Zizyphus jujube dates）為鼠李科棗屬植物棗樹（Zizyphus jujube Mill.）的成熟果實[1]，具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，是集食、藥、補三大功能為一體的保健食品，被譽為“木本糧食,滋補佳品”。紅棗中含有鐵、鉀、磷、鈣等多種礦物質(zhì)以及豐富的維生素，其中維生素C含量居水果之首[2]；紅棗是少數(shù)含有蘆丁的水果之一，且含量最為豐富；紅棗中含有16種氨基酸，其中包括8種人體必需氨基酸[3]。紅棗為藥食同源，具有降低膽固醇、養(yǎng)氣補血、延緩衰老等功效[4]。目前，紅棗的加工產(chǎn)品有干棗、紅棗固體飲料、紅棗果蔬復(fù)合飲品、棗脯、棗醋、棗酒等[5]。棗酒有以紅棗為原料經(jīng)發(fā)酵釀造而成的果酒，也有用紅棗為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾制得的紅棗蒸餾酒，都深受人們的喜愛。棗脯、蜜餞等都是果實去核后加工制成，而去掉果肉的棗核上往往有殘余的棗肉，故采用帶有少量棗肉的棗核來釀酒可以充分利用資源，避免浪費。棗汁和部分棗果酒多以紅棗汁為原料，即紅棗經(jīng)水提取后的汁液，而過濾、擠壓后的棗渣，也可用作釀酒的原料。

本研究以棗肉、棗渣、棗核（帶少量果肉）為原料發(fā)酵生產(chǎn)紅棗蒸餾酒，應(yīng)用頂空固相微萃取[6]-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(headspace-solidphase micro extraction-gas chro-matography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)對不同原料發(fā)酵棗酒的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分離鑒定，結(jié)合香氣閾值確定不同揮發(fā)性成分的相對氣味活度值(relative aroma activity value,ROAV），運用主成分分析法（principal component analysis,PCA）評價香氣成分對發(fā)酵棗酒總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)，確定其關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料及耗材：紅棗，市售阜平紅棗；稻殼，保定市槐茂有限公司提供；釀酒高活性干酵母（白酒酵母），安琪酵母股份有限公司；葡萄糖（分析純）。

儀器設(shè)備：HH-2電熱恒溫水浴鍋，上海比朗儀器有限公司；AR423CN型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；CP214分析天平，上海菁海儀器有限公司；SPX型生化培養(yǎng)箱，寧波東南儀器有限公司；7890B-5977 GCMS聯(lián)用儀，美國Agilent公司；固相微萃取裝置，50/ 30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，Supelco公司[7]。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 棗肉發(fā)酵酒工藝要點

原料：挑選無病蟲害的紅棗清洗、瀝干，去棗核，將棗肉剪碎，加水浸泡12 h，添加稻殼，調(diào)酸、調(diào)糖[8]，使最終紅棗蒸餾酒酒精度達(dá)到11%vol，發(fā)酵原料中棗、水、稻殼比例為6∶6∶1。

熱處理：將攪拌混勻的原料于密閉容器中進(jìn)行蒸汽加熱。

活化：將適量酵母加入2%的葡萄糖溶液中溶解，先置于45℃水浴鍋中活化15 min，之后置于30℃水浴鍋中活化1 h，按原料中紅棗質(zhì)量的1.5‰添加酵母。

發(fā)酵：接入酵母后，于30℃±1℃培養(yǎng)箱中發(fā)酵6～8 d，測其可溶性固形物含量，當(dāng)可溶性固形物含量達(dá)到某一固定值時即為發(fā)酵結(jié)束[9]。

蒸餾：取200 g發(fā)酵結(jié)束后的原料放于蒸餾燒瓶中，添加300 mL去離子水，蒸餾，收集餾出液，得到紅棗蒸餾酒，酒精度達(dá)到11%vol～14%vol，置于4℃冰箱中冷藏，待測。

1.2.2.2 棗渣發(fā)酵酒工藝要點[10]

紅棗清洗瀝干后去核，加水浸提，棗、水比例為1∶10 (g/mL)，50℃浸提3.5 h，粗濾，濾液可用于棗汁、棗果酒的釀造，收集廢棄的濾渣，加入稻殼，調(diào)糖、調(diào)酸。其他操作與棗肉發(fā)酵酒工藝相同。

1.2.2.3 棗核發(fā)酵酒工藝要點[11]

取帶少量果肉的棗核，加入適量水浸泡12 h，與稻殼混勻，調(diào)酸、調(diào)糖，其他操作與棗肉發(fā)酵酒工藝相同。

1.2.3 香氣成分萃取

取1.5 mL棗酒樣品置于20 mL頂空瓶中，加入6 mL水稀釋，再加入1 g NaCl，置于40℃水浴平衡15 min，插入萃取頭萃取40 min，將萃取頭插入GC進(jìn)樣口，解析6 min。

1.2.4 GC-MS分析條件

色譜條件：Agilent 7890B氣相色譜儀，HP-INNOWax毛細(xì)管色譜柱（60 m×250 μm，0.25 μm）；升溫程序：50℃保持2 min，然后以3℃/min升至80℃，再以5℃/min升至230℃，保持6 min。采用不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度為240℃，載氣為He，流量為1 mL/min。

質(zhì)譜條件：Agilent 5977MSD，EI+電離源，電子能量為70 eV，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃。溶劑延遲時間3 min，質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍45～650 u。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

利用質(zhì)譜掃描圖譜與NIST14.L譜庫進(jìn)行對照鑒定，并采用峰面積歸一法計算各揮發(fā)性香氣成分的相對含量，本文僅研究匹配度大于70%的組分[12]。

參考顧塞麒[13]的方法，采用相對氣味活度值（ROAV）評價各風(fēng)味成分對樣品總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)，各化合物的ROAV計算公式如下：

其中：Ci、Ti分別為各揮發(fā)性組分的相對含量和嗅覺閾值；Cstan和Tstan分別為樣品相對含量最大的組分相對含量和嗅覺閾值。

主成分分析：本研究采用SPSS17.0軟件，對不同香氣成分種類進(jìn)行主成分分析，根據(jù)每個品種有關(guān)成分相對含量的標(biāo)準(zhǔn)化值及特征根、特征向量計算出各主成分值，并以此作散點圖，尋找主成分的相關(guān)性，確定各酒的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種棗酒的揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

3種發(fā)酵棗酒經(jīng)過SPME-GC-MS分析的總離子圖見圖1。其香氣成分及相對含量結(jié)果見表1。

由表1可知，3種不同原料發(fā)酵棗酒中共檢出50種揮發(fā)性化合物，其中酯類21種、醇類4種、酸類4種、酮類2種、醛類7種、酚類2種、其他類10種。

棗肉發(fā)酵酒中共檢測出36種香氣成分，包括酯類18種、醛類5種、醇類2種、酮類2種、烯烴類2種、其他類7種，相對含量分別為29.667%、6.435%、5.064%、0.826%、0.714%、26.190%。其中相對含量較高的香氣成分有苯甲酸乙酯（8.152%）、己酸乙酯（6.126%）、異戊醇（4.832%）、苯乙醛（4.789%）、辛酸乙酯（4.189%）、3-苯丙酸乙酯（3.360%）等。

棗渣發(fā)酵酒中共檢測出35種香氣成分，包括酯類17種、醛類5種、醇類2種、酮類2種、烯烴類2種、酸類2種、其他5種，相對含量分別為酯類31.526%、醛類19.462%、醇類7.978%、酮類0.6535%、烯烴類0.773%、酸類0.585%、其他8.136%。其中相對含量較高的成分有苯乙醛（14.832%）、苯甲酸乙酯（8.436%）、月桂酸乙酯（8.095%）、異戊醇（7.865%）、3-苯丙酸乙酯（3.454%）、苯甲醛（3.326%）、辛酸乙酯（2.310%）、己酸乙酯（2.167%）、癸酸乙酯（2.039%）等。

棗核發(fā)酵酒中共檢測出39種香氣成分，包括酯類20種、醛類6種、醇類3種、酸類4種、其他6種，相對含量分別為58.049%、6.137%、3.989%、1.354%、12.057%。其中相對含量較高的香氣成分有月桂酸乙酯（14.822%）、苯甲酸乙酯（13.194%）、己酸乙酯（6.226%）、癸酸乙酯（5.913%）、異戊醇（3.630%）、辛酸乙酯（3.368%）、3-苯丙酸乙酯（3.311%）、肉豆蔻腦酸乙酯（3.101%）、苯甲醛（2.748%）、庚酸乙酯（2.346%）、苯乙醛（2.253%）等。

3種發(fā)酵棗酒的揮發(fā)性香氣成分在種類和含量上有一定的差異，也有相似的主要香氣物質(zhì)，包括苯甲酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、癸酸乙酯、3-苯丙酸乙酯、月桂酸乙酯、異戊醇、1,3,5,7-環(huán)辛四烯、辛烯酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、苯甲醛、苯乙醛、2-苯基巴豆醛、棕櫚酸乙酯等。測定出的揮發(fā)性組分中酯類所占的相對含量很高，構(gòu)成了棗酒整體的香氣。根據(jù)測定結(jié)果，檢測出的成分中含有硅氧環(huán)狀化合物，可能是進(jìn)樣口墊片損耗，萃取頭或色譜柱材料流失而導(dǎo)致的，故不做詳細(xì)分析[17]。

2.2 關(guān)鍵風(fēng)味化合物的分析(表2)

由表1中各揮發(fā)性成分的相對含量及嗅覺閾值可知，β-大馬酮在棗肉和棗渣發(fā)酵酒中的相對含量偏高，嗅覺閾值偏小，因而β-大馬酮對棗酒風(fēng)味有重要的貢獻(xiàn)，定義β-大馬酮在這兩種棗酒中ROAVstan=100；棗核中未檢出β-大馬酮，定義癸酸乙酯在棗核發(fā)酵酒中ROAVstan=100，計算其他化合物的ROAV[18]。當(dāng)ROAV不小于1時，該化合物為棗酒的主體風(fēng)味成分；當(dāng)0.1≤ROAV＜1時，認(rèn)為該物質(zhì)對發(fā)酵棗酒總體風(fēng)味具有重要的修飾作用[19]。

由表2可知，棗肉發(fā)酵酒中有7種關(guān)鍵風(fēng)味化合物，分別為β-大馬酮、癸酸乙酯、己酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙醛、庚酸乙酯；棗渣發(fā)酵酒中有6種關(guān)鍵風(fēng)味化合物，分別為β-大馬酮、月桂酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙醛、己酸乙酯、辛酸乙酯；棗核發(fā)酵酒中有7種關(guān)鍵風(fēng)味化合物，分別為癸酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙醛、壬酸乙酯。在3種棗酒中均具有的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)有月桂酸乙酯、癸酸乙酯、己酸乙酯等，它們共同賦予了棗酒豐富的果香及清甜的酒香。異戊醇又稱為高級醇，是酒中主要的助香成分，賦予酒體傳統(tǒng)的風(fēng)味，但高級醇含量太高會影響酒的風(fēng)味并引起“上頭”現(xiàn)象[20]。

2.3 棗酒揮發(fā)性成分主成分分析(表3)

利用SPSS17.0對3種紅棗發(fā)酵酒香氣成分的相對含量進(jìn)行主成分分析[21]，得到主成分的特征值和特征向量見表3。由表3可知，第1成分貢獻(xiàn)率為65.835%，第2成分貢獻(xiàn)率為34.165，2個成分的累計貢獻(xiàn)率已達(dá)到100%，所以2個主成分能夠有效解釋變量的信息[22]。

由表4可知，第1主成分反映的指標(biāo)主要有己烯酸乙酯、壬醛、1-辛烯-3-醇、庚烯酸乙酯、癸酸乙酯、3-辛烯酸乙酯、苯甲酸乙酯、月桂酸乙酯、苯甲醇、可卡醛、壬二酸二乙酯、棕櫚酸乙酯、癸酸、月桂酸；第2主成分反映的指標(biāo)主要有己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、己酸異戊酯、糠醛、7-辛烯酸乙酯、壬酸乙酯。由此可知，棗酒的香氣成分主要由酯類構(gòu)成。

由圖2可知，3種發(fā)酵棗酒分別位于不同象限，棗核發(fā)酵酒與第1主成分有很高的正相關(guān)，棗渣發(fā)酵酒與第2主成分有很高的負(fù)相關(guān)，可以反映出3種不同原料發(fā)酵棗酒的整體風(fēng)味有較大的差異。在揮發(fā)性成分載荷圖中可以看出，3-辛烯酸乙酯、己烯酸乙酯、庚烯酸乙酯、1-辛烯-3-醇、十六碳烯酸乙酯、肉豆蔻腦酸乙酯、月桂酸乙酯與主成分1有很高的正相關(guān)，表明棗核發(fā)酵酒與這些成分關(guān)系密切；苯乙醛、十一酸乙酯、苯乙烯乙酯、苯丙酸乙酯、苯丙基巴豆醛、苯甲醛與棗渣發(fā)酵酒關(guān)系密切；己酸丁酯、己酸己酯、己酸異戊酯、7-辛烯酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、糠醛、苯乙醇、1,2-苯并二氫吡喃酮等與棗肉發(fā)酵酒有密切的聯(lián)系。

3 結(jié)論

采用HS-SPME-GC-MS對不同原料發(fā)酵棗酒的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分離鑒定。結(jié)果表明，棗肉、棗渣、棗核發(fā)酵酒中分別檢測出揮發(fā)性成分占各自總揮發(fā)性成分的70.50%、69.11%、81.72%，其中棗肉發(fā)酵酒中苯甲酸乙酯（8.152%）相對含量最高，棗渣發(fā)酵酒中苯乙醛（14.832%）相對含量最高，棗核發(fā)酵酒中月桂酸乙酯（14.822%）相對含量最高。

采用ROAV法對揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，對3種棗酒的關(guān)鍵風(fēng)味成分進(jìn)行確定。結(jié)果表明，棗肉發(fā)酵酒中有7種關(guān)鍵風(fēng)味化合物，分別為β-大馬酮、癸酸乙酯、己酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙醛、庚酸乙酯；棗渣發(fā)酵酒中有6種關(guān)鍵風(fēng)味化合物，分別為β-大馬酮、月桂酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙醛、己酸乙酯、辛酸乙酯；棗核發(fā)酵酒中有7種關(guān)鍵風(fēng)味化合物，分別為癸酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙醛、壬酸乙酯。它們共同賦予了不同棗酒果香、甜香的風(fēng)味。

將對3種棗酒中檢測出的揮發(fā)性成分進(jìn)行主成分分析，通過物質(zhì)載荷圖及成分載荷圖找到不同棗酒與揮發(fā)性成分的相關(guān)性。結(jié)果表明，2個主成分可以有效解釋全部揮發(fā)性成分的信息，不同棗酒的香氣成分有較大差異。

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Principal Component Analysis of Volatile Flavoring Components in Jujube Wine Produced by Three Different Raw Materials

YAN Chao,HOU Lijuan,ZHAO Huan,QI Ruxiao and WANG Jie
(College of Food Science and Technology,HebeiAgricultural University,Baoding,Hebei 071000,China)

In this study,jujube wine was produced with jujube flesh,jujube residues and jujube pits as raw materials respectively.Then the volatile flavoring components in jujube wine produced by different raw materials were isolated and identified by HS-SPME-GC-MS,and the relative odor activity values(ROAV)of each flavoring component were determined combined with odor threshold values,then the contributions of the flavoring components to the overall flavor of the wine were evaluated by PCA,and the key flavoring components were determined eventually.The results suggested that,a total of 50 kinds of flavoring components was detected in three kinds of jujube wine samples,among them,36 kinds detected in jujube wine produced by jujube flesh,35 kinds detected in jujube wine produced by jujube residues,and 38 kinds detected in jujube wine produced by jujube pits,accounting for 70.50%,69.11%and 81.72%of the total volatile components of each kind of jujube wine. 25 kinds of flavoring components were common in all three kinds of wine samples including ethyl hexanoate,ethyl decanoate,ethyl laurate, ethyl caprylate,ethyl heptanoate,phenyl acetaldehyde,and nonanal etc.PCA results demonstrated that 2 principal components could explain effectively the correlations between different jujube wine and the volatile flavoring components.

jujube wine;flavoring components;relative odor activity values;principal component analysis

TS262.8；TS261.4

A

1001-9286（2017）03-0049-06

10.13746/j.njkj.2017003

國家自然科學(xué)基金（31371815）。

2017-01-06

嚴(yán)超（1992-），女，碩士研究生，研究方向為食品加工與安全。

王頡。