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        金門高粱酒的風(fēng)味及揮發(fā)性成分分析

        2018-08-19 05:43:56張婷倪輝李婷張良楨黃高凌李清彪
        現(xiàn)代食品科技 2018年7期
        關(guān)鍵詞:高粱酒金門酯類

        張婷,倪輝,2,3,李婷,張良楨,黃高凌,2,3,李清彪,2,3

        (1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,福建廈門 361021)(2.福建省食品微生物與酶工程重點實驗室,福建廈門361021)(3.廈門市食品生物工程技術(shù)研究中心,福建廈門 361021)

        白酒在中國有著悠久的歷史,從古至今一直受到人們的喜愛。它是以高粱等谷物為原料,在酒曲的作用下,經(jīng)蒸煮、糖化發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾兌而成的中國傳統(tǒng)蒸餾酒[1]。其中,金門高粱酒屬于清香型白酒,是我國臺灣地區(qū)的三大名酒之一,由于堅持采用“三高二翻一低”的純固態(tài)發(fā)酵及世界上獨一無二的坑道窖藏,造就了其獨樹一格的風(fēng)味,這也使得金門高粱酒在臺灣白酒市場占有率高達80%[2]。相比其他同類型的白酒,金門高粱酒所有的生產(chǎn)工藝都在金門島上完成,由于金門小島獨特的海洋性氣候環(huán)境可能會影響發(fā)酵過程中的微生物群落,從而影響白酒的質(zhì)量。雖然已經(jīng)有相關(guān)學(xué)者開始研究金門高粱白酒釀造過程中的微生物,但對于金門高粱酒的品質(zhì)特征研究還很不充分。

        香氣是決定白酒品質(zhì)和風(fēng)味特征的重要指標(biāo)[3],據(jù)報道,現(xiàn)已鑒定出白酒的香氣化合物超過7000種,含量僅占白酒的1%左右,卻決定著白酒的香型[4]。目前對白酒香氣的研究主要有感官評價、氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用分析、氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞儀分析等。其中,采用頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase micro-extraction,HS-SPME)與氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用技術(shù),具有操作時間短、樣品用量少,操作快速、分離能力高、鑒定準(zhǔn)確度高等優(yōu)點[5]。

        有學(xué)者[6,7]采用HS-SPME和GC-MS技術(shù)分析瀘州老窖的中高溫大曲樣品和古井貢酒香氣成分,分別鑒定出34種和190種揮發(fā)性成分。另外,F(xiàn)an等[8]采用氣相色譜-嗅覺法分析五糧液中的香氣成分,結(jié)果表明乙酯類是主要的香氣成分;Gao等[9]采用氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞儀對 3種清香型白酒的香氣特征進行了研究,并對白酒氣味進行感官評價。

        本研究采用感官評價、HS-SPME結(jié)合GC-MS對金門高粱酒中的香氣特征進行分析,并與相關(guān)學(xué)者報道的清香型白酒進行對比,揭示了金門高粱的香氣特征。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        58度金門高粱酒購于金門酒廠實業(yè)股份有限公司;正構(gòu)烷烴(C8-C20)和環(huán)己酮(1 g/mL)購于美國Sigma-Aldrich公司;無水乙醇(優(yōu)級純)購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        數(shù)顯恒溫水浴鍋購于國華電器有限公司;QP-2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)儀購于日本島津公司;Rtx-5MS毛細管色譜柱(60 m×0.32 mm×0.25 μm)購于美國Restek公司;HH-157330-U手動SPME進樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭購于美國Supelco公司。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 金門高粱酒氣味的感官評價

        建立金門高粱酒氣味特征感官評價標(biāo)準(zhǔn)(表1)。選取10位感官評價員(23~30歲)包括4名女性和6名男性,根據(jù)GB/T 33405-2016對酒樣進行感官分析,并說明其氣味特征(GB/T 10221-2012)。

        1.3.2 內(nèi)標(biāo)溶液的配制

        精確吸取10 μL環(huán)己酮,用無水乙醇溶解后,超純水定容至10 mL,配制成質(zhì)量濃度為1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

        1.3.3 揮發(fā)性成分的頂空固相微萃取

        將固相微萃取頭插入氣相色譜進樣口中老化 3 min,老化溫度為250 ℃,載氣的流量為3 mL/min,老化時間為30 min。參考相關(guān)文獻[12,23],確定萃取條件為:精確吸取28 mL超純水置于50 mL萃取瓶中,同時加入金門高粱酒原樣1 mL,再加入1 mL 1 mg/mL的環(huán)己酮作為內(nèi)標(biāo),擰緊瓶蓋后,置于 60 ℃水浴鍋中平衡5 min,將老化后的75 μm CAR/PDMS固相微萃取頭插入萃取瓶中,使萃取頭停留在萃取瓶頂空,吸附20 min。

        1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的分析操作條件

        吸附完成后,將固相微萃取頭插入氣相色譜儀的進樣口解吸3 min。按照如下條件進行GC-MS分析。

        色譜條件:色譜柱為 Rtx-5MS(60 m×0.32 mm×0.25 μm),以高純氦氣(純度99.999%)作為載氣,柱流量設(shè)為3 mL/min,分流比為1∶5。

        升溫程序:選擇程序升溫,進樣口溫度為250 ℃;初始溫度為40 ℃保持1 min,然后以5 ℃/min升溫至220 ℃,在220 ℃保持1.5 min。

        質(zhì)譜條件:離子源溫度為 250 ℃,電離方式為EI,電離能量為70 eV,質(zhì)譜接口溫度為250 ℃,掃描方式選擇SCAN模式進行定性分析,離子碎片的掃描范圍為33~450m/z;溶劑延遲時間為3 min。定量分析時質(zhì)譜掃描方式設(shè)為SIM模式。

        1.3.5 揮發(fā)性成分的定性定量分析

        運用質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(NIST08、NIST08s、FFNSC1.3)進行相似度檢索,根據(jù)不同物質(zhì)的基峰、質(zhì)荷比和相對峰度做串連檢索與人工解析,質(zhì)譜匹配度大于80%作為物質(zhì)鑒定標(biāo)準(zhǔn);計算待測組分的保留指數(shù),與文獻報道的保留指數(shù)進行對比定性,其中保留指數(shù)運算參照Kratz和Vandendool[13]的方法:

        RIx=100n+100(TRx-TRn)/(TRn+1-TRn)

        式中:RI為保留指數(shù);TR表示保留時間;x代表待測組分;n和n+1分別為待測組分出峰前后相鄰的兩個正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)。

        定量分析時,采用內(nèi)標(biāo)法進行定量,計算公式如下:

        1.3.6 統(tǒng)計分析

        通過Microsoft Office Excel 2010軟件計算實驗數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,并繪制雷達圖和餅圖。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 金門高粱酒的感官評價

        圖1 金門高粱酒的感官評價雷達圖Fig.1 A radar map of sensory evaluation in Kinmen Sorghum liquor

        金門高粱酒的感官評價結(jié)果如圖1所示。從雷達圖中可以看出,該酒樣主要呈現(xiàn)醇香和果香,其次是甜香和花香并且有輕微的青草香,這說明金門高粱酒的主要香氣輪廓為醇香和果香。與山西清香型恒酒的感官評價結(jié)果[14]對比,都呈現(xiàn)果香和花香,不同的是金門高粱酒具有濃郁的醇香、甜香和青草香;與河南清香型寶豐酒[10]相比,雖然都呈現(xiàn)花香和甜香,但是寶豐酒主要呈現(xiàn)醋香和花香,金門高粱酒與之不同。造成這種差異可能有兩方面的原因,一是金門高粱酒采用的原料是金門島特有的旱地高粱,較普通高粱具有蛋白質(zhì)成分高,酸和脂含量較高的優(yōu)點[2],二是金門高粱酒是在具有海洋性氣候的海島上生產(chǎn)的,而恒酒和寶豐酒分別產(chǎn)于山西北岳恒山腳下渾源縣和河南平頂山市寶豐縣,兩地均是大陸性季風(fēng)氣候,且有研究表明[15]不同的氣候會導(dǎo)致微生物種群的差異,從而影響白酒發(fā)酵過程產(chǎn)生的香氣,因此金門高粱酒與同種香型白酒的香氣特征存在差異。

        2.2 金門高粱酒揮發(fā)性化合物的定性分析

        圖2 金門高粱酒中揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram (TIC) of the volatiles in Kinmen Sorghum liquor

        對金門高粱酒中的揮發(fā)性成分進行GC-MS分析,得到該酒樣中揮發(fā)性成分的總離子流圖(圖2),并根據(jù)相似度檢索、特征離子碎片分析以及參照相關(guān)文獻,共鑒定出42種揮發(fā)性成分(表2),包括酯類21種,醇類6種,醛酮類6種,烷烴類5種和其它類化合物4種,由此可知金門高粱酒中的主要揮發(fā)性成分是酯類、醇類、醛酮類。該結(jié)果與相關(guān)研究者[16]對白酒揮發(fā)性成分的研究基本一致。

        表2 金門高粱酒中揮發(fā)性化合物的鑒定結(jié)果Table 2 Identification of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

        注:保留指數(shù)為Rtx-5MS色譜柱結(jié)果,保留指數(shù)a是本研究得到的數(shù)值,保留指數(shù)b為文獻報道的數(shù)值,MS為質(zhì)譜庫檢索結(jié)果,R表示參考文獻,R[n]表示第n篇參考文獻,剩余未標(biāo)記的R表示參考保留指數(shù)來源于該網(wǎng)站(http∶//webbook.nist.gov/chemistry/)。

        2.3 金門高粱酒揮發(fā)性化合物的定量分析

        金門高粱酒中的揮發(fā)性物質(zhì)根據(jù)內(nèi)標(biāo)法定量后(表3),計算得到的各類物質(zhì)的相對含量如圖3所示,酯類、醇類、醛酮類、烷烴類和其它類化合物分別占揮發(fā)性成分總量的89.09%、5.64%、2.37%、1.97%和0.93%,故酯類在該酒中的相對含量最高。由表 3可知,酯類物質(zhì)中的乙酸乙酯(2769.00 μg/mL)、己酸乙酯(1674.90 μg/mL)、辛酸乙酯(1353.30 μg/mL)和癸酸乙酯(621.00 μg/mL)分別占總含量的32.06%、19.39%、15.67%和7.19%,這說明酯類中的乙酯類物質(zhì)是該酒的主要揮發(fā)性化合物。

        圖3 金門高粱酒的揮發(fā)性化合物組成Fig.3 Composition of volatile compounds of Kinmen Sorghum liquor

        乙酯類可能是由于在釀造過程中脂肪酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成的[22]。另外,該酒與有關(guān)學(xué)者[23,24]研究濃香型“山莊老酒”和洋河綿柔型白酒中酯類物質(zhì)含量對比得知,乙酸乙酯在金門高粱酒中含量相對較高(山莊老酒1189.92 μg/mL,洋河1261 μg/mL),己酸乙酯含量相對較低(山莊老酒 5360.60 μg/mL,洋河2247 μg/mL),這說明不同香型白酒的主要成分在含量上有明顯的差異。相關(guān)研究顯示清香型白酒是以乙酸乙酯為主體的復(fù)合香[25],且其關(guān)鍵香氣化合物為辛酸乙酯、乙酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯[14,26],由此可推出這些化合物有可能是金門高粱酒關(guān)鍵香氣成分。此外,酯類物質(zhì)中2-甲基丁酸乙酯(21.90 μg/mL)、戊酸乙酯(97.50 μg/mL)、庚酸乙酯(99.90 μg/mL)和辛酸乙酯(1353.30 μg/mL)含量較高且閾值低[21],呈現(xiàn)怡人的果香味[21];己酸乙酯(1674.90 μg/mL)和異丁酸乙酯(25.80 μg/mL)呈現(xiàn)甜香味[20];乙酸苯乙酯(116.70 μg/mL)呈現(xiàn)花香味[21]。

        醇類物質(zhì)中的3-甲基丁醇(301.80 μg/mL)、2-甲基丁醇(82.80 μg/mL)和己醇(40.80 μg/mL)分別占總含量的3.49%、0.96%和0.47%。Fan等[27]指出醇類物質(zhì)主要是在無氧條件下酵母菌分解糖類物質(zhì)產(chǎn)生,或者由發(fā)酵過程中通過相應(yīng)醛類物質(zhì)還原而成。白酒發(fā)酵過程中產(chǎn)生的醇類物質(zhì)具有襯托酯香的作用[28],因此賦予了金門高粱酒濃郁的醇香味[21]。

        醛酮類物質(zhì)中的糠醛(114.00 μg/mL)、壬醛(34.50 μg/mL)和 2-壬酮(17.70 μg/mL)分別占總含量的1.32%、0.40%和0.20%。醛酮類物質(zhì)主要是由白酒發(fā)酵過程中氨基酸和脂質(zhì)降解形成的[29],在該類物質(zhì)中,苯乙醛(7.80 μg/mL)閾值低[8],對該酒的花香味有貢獻;3-甲基丁醛(19.20 μg/mL)和2-壬酮(17.70 μg/mL)均具有青草香[21]。

        由表3還可得知,金門高粱酒的定量結(jié)果與有關(guān)學(xué)者[30]對河南寶豐酒揮發(fā)性成分的研究相比,金門高粱酒與其揮發(fā)性成分種類相同,但是寶豐酒中主要成分為2-羥基丙酸乙酯和乳酸乙酯,而金門高粱酒主要成分為乙酸乙酯和己酸乙酯;與浙江同山燒酒的揮發(fā)性成分相比[31],主要香氣成分都是乙酸乙酯、己酸乙酯和3-甲基丁醇,但是金門高粱酒的醛酮類物質(zhì)種類比同山燒酒的多;得出同種香型的白酒香氣成分種類和數(shù)量上也存在差異,解釋這種現(xiàn)象的原因是河南省和浙江省均屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,且浙江省夏季高溫多雨,冬季低溫少雨,年平均氣溫為 15.7~18.7 ℃,年平均濕度大約為 80%[32],而臺灣省屬于海洋性氣候,常年呈現(xiàn)高溫多雨多風(fēng),正是這種環(huán)境氣候上的差異造成的。

        以上結(jié)果說明酯類、醇類、醛酮類是金門高粱酒的主要香氣化合物,形成了該酒的主要香氣輪廓,且與感官評價的結(jié)果具有一致性,且不同地區(qū)清香型白酒的揮發(fā)性成分受到環(huán)境氣候的影響。

        表3 金門高粱酒中揮發(fā)性化合物的定量結(jié)果和香氣特征Table 3 Quantitation and aroma characteristics of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

        注:金門高粱酒揮發(fā)性化合物的香氣描述均參考該網(wǎng)站(http∶//www.flavornet.org/flavornet.html);相對含量=(各揮發(fā)性成分含量/揮發(fā)性成分總含量)×100%。

        3 結(jié)論

        本文通過感官檢驗發(fā)現(xiàn)金門高粱酒的主要酒體香為醇香和果香,并通過GC-MS在該酒中共鑒定出42種揮發(fā)性成分,包括酯類21種(89.09%),醇類6種(5.64%),醛酮類6種(2.37%),烷烴類5種(1.97%)和其它類化合物 4種(0.93%)。其中乙酸乙酯(32.06%)、己酸乙酯(19.39%)、辛酸乙酯(15.67%)、癸酸乙酯(7.19%)、3-甲基丁醇(3.49%)、2-甲基丁醇(0.96%)、己醇(0.47%)、糠醛(1.32%)、壬醛(0.40%)和 2-壬酮(0.20%)是該酒的主要揮發(fā)性成分,且金門高粱酒與不同地區(qū)同種香型白酒對比得知環(huán)境氣候和釀造原料對該酒的香氣特征以及揮發(fā)性成分的種類和數(shù)量均是有影響,這一結(jié)果為研究清香型白酒的香氣特點奠定了理論基礎(chǔ)。

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