段麗麗 - 戢得蓉 - 周凌潔 ng- 楊曉儀 - 唐菊蓮 -an

(四川旅游學(xué)院，四川 成都 610100)

酒花為大麻科葎草屬多年生蔓性草本植物，主要分布在新疆、四川等地[1-2]。酒花是啤酒釀造中重要的原料之一，能賦予啤酒清新的苦味和獨(dú)特的芳香[3-4]。近年來，對(duì)酒花應(yīng)用的研究主要集中在啤酒[5-6]、面包[7-8]、飲料[9-10]和口香糖[11]等領(lǐng)域，還未見關(guān)于酒花在葡萄酒中應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。

頂空固相微萃取(headspace solid-phase micro extraction，HS-SPME)是一種能較真實(shí)反映樣品揮發(fā)性成分基本組成的提取技術(shù)，相比靜態(tài)頂空法具有快捷靈敏、樣品用量少、選擇性與重復(fù)性好等特點(diǎn)[12-13]。目前，頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)已普遍用于葡萄酒香氣成分的研究中，如：陳明等[14]使用HS-SPME對(duì)樣品香氣化合物進(jìn)行萃取，然后用GC-MS對(duì)比分析了蛇龍珠葡萄酒在發(fā)酵前后的香氣化合物變化；劉琨毅等[15]采用頂空固相微萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)川南地區(qū)的不同品種葡萄的柑橘—葡萄酒香氣化合物進(jìn)行了檢測(cè)，通過比較分析篩選出了夏黑葡萄最適于柑橘—葡萄酒的釀造；冷慧娟等[16]采用HS-SPME結(jié)合GC-MS技術(shù)對(duì)經(jīng)超聲波不同時(shí)間處理后的赤霞珠葡萄酒香氣成分進(jìn)行了剖析，發(fā)現(xiàn)處理后樣品中苯乙醇和乙酸乙酯等酯類的相對(duì)含量增加。

試驗(yàn)擬以玫瑰香葡萄為原料釀造葡萄酒，并將4種不同酒花(哈拉道、捷克薩茲、卡斯卡特、西姆科)運(yùn)用到葡萄酒的釀造中，采用HS-SPME技術(shù)提取酒花葡萄酒中的香氣成分，用GC-MS檢測(cè)不同種類酒花葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的變化，并通過主成分分析(principal component analysis，PCA)和聚類分析(clusteranalysis，CA)剖析不同種類酒花對(duì)玫瑰香葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的影響，旨在為衍生酒花應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈提供新思路和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒花：哈拉道(HLA)、捷克薩茲(JKA)、卡斯卡特(KSKTA)、西姆科(XMA)，河南省帕洛丁貿(mào)易有限公司；

葡萄：玫瑰香，成都金滿堂農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司；

葡萄酒—果酒專用酵母RW：湖北安琪生物技術(shù)公司。

1.2 儀器與設(shè)備

75 μm手動(dòng)萃取頭：CAR/PDMS型，上海箐儀化工材料有限公司；

GC-MS聯(lián)用儀：SQ680型，美國(guó)鉑金埃爾默股份有限公司；

電磁爐：WK2102型，美的集團(tuán)有限公司；

粉碎機(jī)：MY-50型，廣州市揚(yáng)鷹醫(yī)療器械有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-1型，常州智博瑞儀器制造有限公司；

專用磁力加熱攪拌裝置：PC-420D型，湖南力辰儀器科技有限公司；

電子天平：FALLC4N型，常州市衡正電子儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 酒花葡萄酒的工藝流程

酒花→煮沸→冷卻→過濾

王文表示，今年3月 ，第五屆瀾湄國(guó)家電力企業(yè)高峰會(huì)在中國(guó)廣西南寧召開主題為“互聯(lián)互通合作共贏”，云南電網(wǎng)公司與湄公學(xué)院合作的專業(yè)技術(shù)交流項(xiàng)目正是該高峰會(huì)的有效實(shí)踐和積極響應(yīng)。下一步，瀾湄各國(guó)電力企業(yè)將在更廣領(lǐng)域與更深層次加強(qiáng)電力合作，共同攜手推進(jìn)瀾湄國(guó)家的電網(wǎng)互聯(lián)互通，打造互利共贏的良好局面。

↓

葡萄清洗→破碎→發(fā)酵瓶→接入酵母→前發(fā)酵→除糟→后發(fā)酵→澄清→過濾→裝瓶

分選新鮮、無腐爛、無病蟲害且成熟度好的玫瑰香葡萄，4種酒花溶液添加濃度均為1.3 g/L，以不添加酒花的葡萄酒為對(duì)照組(KB)。詳細(xì)釀造方法見文獻(xiàn)[17]。

1.3.2 酒花葡萄酒香氣成分的提取 采用HS-SPME法。根據(jù)文獻(xiàn)[18]，修改如下：準(zhǔn)確吸取4 mL不同酒花葡萄酒的酒樣，置于15 mL固相微萃取樣品瓶中，加入0.5 g NaCl以促進(jìn)香氣成分揮發(fā)，加蓋密封，于40 ℃水浴中平衡10 min，將已活化的萃取頭插入樣品瓶上，萃取吸附40 min后拔出。當(dāng)樣品萃取平衡后，縮回纖維頭，吸附后的萃取針頭迅速插入氣相色譜進(jìn)樣口，推出纖維頭于230 ℃解吸5 min，GC-MS分析。

1.3.3 酒花葡萄酒的香氣成分分析

(1) GC條件：載氣為He；流速0.97 mL/min；不分流；升溫程序?yàn)?0 ℃保持5 min，以6 ℃/min升溫至230 ℃并保持6 min。

(2) MS條件：離子EI源；離子源溫度230 ℃；掃描范圍(m/z)30.00～500.00；離子能量70 eV；燈絲流量0.2 mA；接口溫度250 ℃。

1.4 分析方法

1.4.2 聚類分析 參照文獻(xiàn)[21]，將5種酒樣經(jīng)GC-MS分析得出香氣成分導(dǎo)入SPSS 21.0數(shù)據(jù)處理軟件，利用組間連接法，以歐氏距離的平方為度量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)4種不同種類的酒花葡萄酒的香氣成分的相似性進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

對(duì)采集到的香氣成分質(zhì)譜圖通過計(jì)算機(jī)檢索[22-23]，與NIST和Wiley譜庫(kù)提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖對(duì)照以及人工解析進(jìn)行確認(rèn)，正反匹配度>80(最大值為100)的作為鑒定結(jié)果，兼顧保留時(shí)間等參數(shù)對(duì)部分組分進(jìn)一步分析，采用峰面積歸一法定量，并用Excel 2010、SPSS 21.0分析數(shù)據(jù)并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種酒花葡萄酒的香氣成分

由圖1可知，添加了4種酒花葡萄酒香氣成分的保留時(shí)間主要集中在20～30 min，KB葡萄酒的主要集中在10～20 min，說明添加酒花葡萄酒香氣成分的結(jié)構(gòu)與KB葡萄酒的不同，而添加4種酒花葡萄酒的香氣成分的結(jié)構(gòu)較為相似，但也存在差異。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)不同，表現(xiàn)出的香氣類型及閾值也不同[24]，因此不同酒花葡萄酒表現(xiàn)出了不同的香氣特點(diǎn)。

由表1可看出，在KB酒樣中檢測(cè)到16種揮發(fā)性香氣成分。添加KSKTA、JKA、XMA、HLA 4種酒花的酒樣分別檢出香氣成分20，17，16，14種。說明KSKTA、JKA、XMA 3種酒花的添加能使葡萄酒的香氣成分種類增加。而不同酒花增加的香氣成分又各不相同，丁酸-2-甲基丁酯僅在HLA酒樣中檢測(cè)到，丁酸甲酯、醋酸乙烯酯、正辛醇、橙花醇僅在KSKTA酒樣中檢測(cè)到，由于橙花醇是酒花中重要的香氣成分之一[25]，說明KSKTA酒花的特征香氣成分在葡萄酒中得以保留，其他酒花葡萄酒中未檢出該物質(zhì)，可能是發(fā)生了化學(xué)轉(zhuǎn)化。β-金合歡烯僅在XMA酒樣中檢出，新戊醇、β-甲基乙酰丙酸僅在JKA酒樣中檢出。香氣成分的共性與個(gè)性共同構(gòu)成了風(fēng)味的相似性與典型性[26]。綜上可知，通過酒花的添加能使葡萄酒產(chǎn)生其他的香氣成分，香氣成分種類隨酒花不同而有差異。

表1 不同酒花葡萄酒揮發(fā)性成分分析結(jié)果?

? “-”表示未檢出。

貢獻(xiàn)酒花香氣最重要的物質(zhì)——里那醇和香葉醇[27]，雖然在4種酒花葡萄酒中均未檢測(cè)出，但兩者的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物α-松油醇和香茅醇在4種酒樣中的相對(duì)含量均明顯增加，可能是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸和酶使得酒花原有的揮發(fā)性成分發(fā)生了化學(xué)轉(zhuǎn)換[28]。說明這兩種酒花原本的特征香氣成分對(duì)葡萄酒的香氣貢獻(xiàn)影響較明顯，但最終呈現(xiàn)的香氣特性還需要結(jié)合相關(guān)閾值進(jìn)行進(jìn)一步分析。

醇類是酵母在酒精發(fā)酵過程中利用氨基酸或糖代謝產(chǎn)生的次級(jí)產(chǎn)物，構(gòu)成酒類的主體香氣成分[29]。適宜的醇類物質(zhì)濃度可將酯類物質(zhì)香氣凸顯出來，使得香氣更為協(xié)調(diào)。由圖2可知，酒花的加入會(huì)減少葡萄酒的醇類物質(zhì)，其具體原因有待進(jìn)一步研究。HLA、KSKTA、XMA、JKA 4種酒樣醇類物質(zhì)的相對(duì)含量分別為41.15%，44.27%，36.59%，28.91%，共有醇類物質(zhì)有1-戊醇、苯乙醇、α-松油醇。少量醇類能夠賦予果酒優(yōu)雅的香氣，如苯乙醇具有玫瑰和花粉的香味，是酒樣主體香氣成分之一。

圖1 5種酒樣揮發(fā)性成分的總離子流程圖

圖2 不同酒花葡萄酒香氣分類相對(duì)含量比較

酯類賦予葡萄酒濃郁的果香[30]，對(duì)酒的主體香型及風(fēng)格影響極大[31]。由圖2可知，與KB酒樣相比，4種添加酒花酒樣的酯類物質(zhì)含量明顯增加，說明酒花的加入能豐富葡萄酒中的酯類物質(zhì)。HLA、KSKTA、XMA、JKA 4種酒樣酯類物質(zhì)的相對(duì)含量分別為11.68%，12.35%，11.94%，8.60%。XMA、KSKTA、HLA 3種酒樣中存在6種共有的酯類物質(zhì)，其中乙酸戊酯賦予葡萄酒菠蘿清香、乙酸異戊酯賦予葡萄酒香蕉氣味，6種酯類物質(zhì)共同構(gòu)成XMA、KSKTA、HLA 3種酒樣的典型香味。

萜烯類化合物由微生物通過二磷酸異戊烯生物合成途徑合成[32]，通常具有果香、花香、樹葉、木頭、種子以及根莖等氣味[33]。由圖2可知，相較空白組，萜類成分的相對(duì)含量在加入酒花的樣品中得到了明顯的提升。HLA、KSKTA、XMA、JKA 4種酒花葡萄酒樣品的萜類物質(zhì)相對(duì)含量分別為27.63%，26.22%，21.99%，21.46%。酒花的主要香氣來自于萜類[34-35]，加入酒花后的葡萄酒萜類物質(zhì)含量明顯增加，說明酒花葡萄酒樣品增加的萜類物質(zhì)可能來自于酒花本身。而添加不同酒花的酒樣檢測(cè)出的萜類物質(zhì)也不完全相同，橙花醇只在KSKTA酒樣中檢出，賦予葡萄酒薔薇花香；(+)-玫瑰醚僅在KSKTA和JKA酒樣中檢出，且在這兩種酒樣中的含量存在顯著差異(P<0.05)，賦予葡萄酒清甜花香。

2.2 主成分分析

根據(jù)香氣成分檢測(cè)分析得出30個(gè)香氣成分指標(biāo)，使用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS 21.0對(duì)其進(jìn)行主成分提取，最終結(jié)果見表2，主成分載荷矩陣見表3。由表2可知，共提出4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.000%，其中40.242%的貢獻(xiàn)率是主成分1的，30.626%的貢獻(xiàn)率是主成分2的，故前兩個(gè)主成分可以解釋70.868%的總方差。

如圖3所示，5種葡萄酒樣品具有明顯的區(qū)域分布特征，HLA、KSKTA、XMA 3種酒樣較為靠近，其特征香氣成分為乙酸戊酯、丁酸-2-甲基丁酯、丙酸正丙酯、丁酸甲酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、醋酸乙烯酯、芳樟醇、苯乙醇、α-松油醇、香茅醇、橙花醇、β-金合歡烯，這些成分具有水果香、菠蘿香、草莓香、花香、玫瑰香、辛辣味、薔薇花香等香氣；JKA酒樣的特征香氣成分為丁酸乙酯、新戊醇、4-甲基-1-戊醇、正辛醇、β-甲基乙酰丙酸、(+)-玫瑰醚，這些成分具有香蕉、蘋果、柑橘、橙皮、花香等香氣；KB酒樣的特征香氣成分為丙酸異戊酯、1-戊醇、4-羥基-2-丁酮、二乙二醇丁醚，這些成分具有杏仁、菠蘿、青草、苦杏仁、櫻桃、堅(jiān)果香等香氣。沿著PC1方向，KB酒樣與4種酒花酒樣相距較遠(yuǎn)，即添加了酒花的酒樣與空白對(duì)照香氣成分差異較大；沿著PC2方向，JKA酒樣與HLA、KSKTA、XMA 3種酒樣相距較遠(yuǎn)，推斷JKA酒樣與三者差異較大，而HLA、KSKTA、XMA 3種酒樣的香氣相似。

表2 提取4個(gè)主成分的方差解釋

表3 主成分載荷矩陣

2.3 聚類分析

聚類方法為組間聯(lián)接[36]，相似的被聚為一組，分析結(jié)果見圖4。由圖4可知，當(dāng)間距為25時(shí)，5個(gè)酒樣被聚成兩類。第1類為添加了酒花的4個(gè)酒樣，說明4種酒花葡萄酒在香氣成分含量上具有相似性。第2類為KB酒樣，說明添加了酒花的葡萄酒在香氣上與空白對(duì)照組存在不同。當(dāng)間距為5時(shí)，5個(gè)酒樣中HLA、XMA、KSKTA 3種酒樣被聚在一起，說明三者香氣種類及含量類似，該結(jié)果與主成分分析保持一致。

V1～V30. 乙酸戊酯、丁酸-2-甲基丁酯、丙酸正丙酯、丁酸甲酯、丙酸異戊酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、醋酸乙烯酯、新戊醇、1-戊醇、4-甲基-1-戊醇、正己醇、正辛醇、芳樟醇、苯乙醇、α-松油醇、香茅醇、橙花醇、2,3-己二醇、β-甲基乙酰丙酸、4-羥基-2-丁酮、5-甲基-4-庚烯-3-酮、二乙二醇丁醚、(+)-玫瑰醚、蒈烯、β-金合歡烯

圖3 不同酒花葡萄酒中揮發(fā)性香氣化合物PCA圖

Figure 3 PCA graphs of aroma compounds in different hops wine

圖4 聚類分析譜系圖

3 結(jié)論

利用HS-SPME結(jié)合GC-MS對(duì)添加4種不同酒花的葡萄酒的揮發(fā)性成分進(jìn)行了定性定量分析。結(jié)果表明KSKTA、JKA、XMA 3種酒花加到葡萄酒中，能使葡萄酒產(chǎn)生更多的揮發(fā)性香氣成分，HLA酒花的加入使得葡萄酒揮發(fā)性成分種類減少。其中HLA、KSKTA、XMA 3種酒樣的香氣存在相似性。

在葡萄酒中添加這4種酒花，葡萄酒香氣成分種類發(fā)生了一定變化，且特征香氣成分也因酒花的不同而異。鑒于葡萄酒的主體香氣還受香氣成分自身閾值的影響，因此在葡萄酒中加入酒花后對(duì)其主體香氣的影響還需進(jìn)一步研究。