李少輝，趙 巍，李朋亮，張愛(ài)霞，張佳麗，劉瑩瑩，劉松雁，袁會(huì)然，劉敬科

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院 谷子研究所 國(guó)家谷子改良中心 河北省雜糧研究實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050035；2.石家莊市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心，河北 石家莊 050041；3.河北粟凝香食品有限公司，河北 石家莊 052165）

我國(guó)的食醋古稱“酢”、“醯”，主要是由多種谷物釀制而成的，所以稱為谷物醋，是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚恼{(diào)味品。我國(guó)的谷物醋與歐美的果醋、酒醋稱為世界三大主流釀造醋[1]。在幾千年的歷史文化長(zhǎng)河中，我國(guó)形成了以四大名醋——鎮(zhèn)江香醋、山西老陳醋、四川保寧醋、福建永春老醋為代表的特色鮮明的眾多食醋產(chǎn)品[1]。它們有的色深質(zhì)地濃厚，有的色淺酸醇清香，風(fēng)味迥異、不同的地理環(huán)境、原料及工藝等造就了不同風(fēng)味的醋。

五谷曬醋產(chǎn)自太行山東麓，屬于山西老陳醋的分支，采用高粱、黃米、大米、小麥、豌豆等經(jīng)自然發(fā)酵，日曬夜露，歷久彌香，是特色鮮明的地方食醋產(chǎn)品。通過(guò)分析該食醋的香氣成分，可了解其風(fēng)味特點(diǎn)，有利于改進(jìn)釀造工藝，提升其食用品質(zhì)。

頂空固相微萃取技術(shù)（headspace solidphase microextraction，HS-SPME）是一種成熟的風(fēng)味萃取技術(shù)，它操作簡(jiǎn)便、用時(shí)短、樣品用量少，對(duì)風(fēng)味成分富集效果好，已廣泛應(yīng)用于果醋[2-3]、食醋[4-5]等的風(fēng)味檢測(cè)中，明確了醋的酸、酯、醇、醛、酮等風(fēng)味特征化合物，取得了良好的檢測(cè)效果。氣味活性值法[6]（odor active value，OAV）是利用食品某一特定成分濃度與其氣味閾值的比值，以確定某一氣味成分對(duì)食品風(fēng)味貢獻(xiàn)程度的方法，可在總體把握氣味成分的前提下明確賦值各成分的貢獻(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)福建紅曲醋[7]、北京米醋[8]、西班牙果酒醋[9]和意大利香酯醋[10]等的風(fēng)味成分報(bào)道大多集中于分析總體氣味活性成分，明確了乙酸異丁酯、二氫-5-戊基-2（3H）-呋喃酮等多種成分對(duì)醋的香氣的貢獻(xiàn)，鮮有HS-SPME與OAV結(jié)合對(duì)五谷曬醋特征風(fēng)味分析的報(bào)道。

鑒于此，本實(shí)驗(yàn)利用HS-SPME結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對(duì)五谷曬醋的揮發(fā)性氣味成分進(jìn)行測(cè)定分析，并通過(guò)OAV分析其特征氣味成分，明確有香氣貢獻(xiàn)的特征成分，以對(duì)今后品質(zhì)分析及釀造工藝改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

五谷曬醋原漿（總酸6.57 g/100 mL，總糖0.8 g/100 g，總蛋白2.80 g/100 g）：河北粟凝香食品有限公司。

NaCl（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，2,4,6-三甲基吡啶（純度≥99%）：英國(guó)Alfa Aesar化學(xué)有限公司。其他試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、手動(dòng)SPME進(jìn)樣手柄：美國(guó)Supelco公司；20 mL萃取瓶：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)安捷倫科技公司；DS-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：河南予華儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 頂空固相微萃取條件

將首次使用的DVB/CAR/PDMS萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化至無(wú)雜峰，老化溫度270 ℃，時(shí)間60 min。

吸取8 mL五谷曬醋于樣品瓶中，加2 g NaCl溶解后，加入10 μL內(nèi)標(biāo)2,4,6-三甲基吡啶用于定量分析（2,4,6-三甲基吡啶的質(zhì)量濃度為20 mg/L）。將老化好的萃取頭插入樣品瓶頂空部分，在60 ℃恒溫水浴下吸附40 min；再將吸附好的萃取頭纖維收回并拔出萃取頭，迅速插入GC進(jìn)樣口，推出萃取頭纖維，于250 ℃解吸5 min，同時(shí)采集進(jìn)樣數(shù)據(jù)。

1.3.2 GC-MS條件

氣相色譜條件：DB-5ms毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250 ℃。程序升溫：起始溫度45 ℃保留2 min，以2.5 ℃/min升溫至65 ℃保留2 min，以5 ℃/min升溫至220 ℃保留3 min。載氣為氦氣（He），流速1.0 mL/min，不分流。

質(zhì)譜條件：接口溫度為250 ℃，電離方式為電子電離（electron ionization，EI），電子能量70 eV，燈絲發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度為230 ℃，掃描質(zhì)量范圍33～450 amu。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

定性分析：通過(guò)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）05譜庫(kù)的檢索保留正反匹配度在800（最大1 000）以上的物質(zhì)，所得結(jié)果參考化合物保留指數(shù)的文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)化合物進(jìn)行定性分析。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法對(duì)醋的香氣成分進(jìn)行定量，化合物濃度=（化合物峰面積/內(nèi)標(biāo)峰面積）×內(nèi)標(biāo)濃度。

OAV=風(fēng)味成分的濃度/此成分的閾值。

2 結(jié)果與分析

五谷曬醋中各種類風(fēng)味化合物的百分含量及數(shù)量見(jiàn)圖1。

圖1 五谷曬醋中香氣成分的含量和數(shù)量Fig.1 Contents and number of aroma components in Chinese cereal vinegar

由圖1可知，HS-SPME結(jié)合GC-MS檢測(cè)到8類共52種成分，其中6種醇類（30.76%）；9種酸類（9.33%）；6種醛類（6.47%）；10種酯類（32.11%）；1種烷烴類（0.37%）；4種酮類（1.03%）；6種多酚類（11.12%）；10種雜環(huán)類（8.8%）。不同類別的風(fēng)味成分化合物百分含量差別很大，由此構(gòu)成五谷曬醋風(fēng)味成分主體。其中酯類百分含量最高為32.11%，化合物數(shù)量也最多；其次為醇類，百分含量為30.76%，但風(fēng)味化合物數(shù)量略少；酸、多酚、雜環(huán)類的百分含量較為接近，但雜環(huán)類化合物的數(shù)量與化合物最多的酯類相當(dāng)，明顯高于其他兩類；醛、烷烴、酮三類的百分含量和化合物個(gè)數(shù)都相對(duì)較低。而山西水塔醋[11]的醇類含量較五谷曬醋低，酯類種類多，醛、酮及其他成分的百分含量差別不大。

2.1 醇類

醇類是醋中含量較普遍的一類物質(zhì)，該醋中共檢測(cè)到6種醇，其含量為（95 922.23±14 422.13）μg/L，占總量的30.76%，百分比含量較大的為2,3-丁二醇（8.24%）、2-呋喃甲醇（3.87%）和苯乙醇（17.64%），OAV＞1的成分有2種。醇類為酵母菌發(fā)酵的代謝產(chǎn)物，其中苯乙醇在酵母菌作用下由苯丙氨酸經(jīng)Strecker降解產(chǎn)生醛后進(jìn)一步還原生成[4]，它具有玫瑰花香和甜香，為發(fā)酵谷物中標(biāo)志性芳香族化合物[12]，其OAV為61.12，是對(duì)五谷曬醋有香氣貢獻(xiàn)的化合物。2-呋喃甲醇呈焦糖香，其OAV貢獻(xiàn)最大為377.40。2,3-丁二醇是具有奶油香的一類化合物，普遍存在于各種醋類中，是酵母的次級(jí)代謝產(chǎn)物[11]，其OAV較低，對(duì)醋的香氣起調(diào)和作用。

表1 五谷曬醋香氣成分含量及香氣活性值分析Table 1 Contents and odor activity value analysis of aroma components in Chinese cereal vinegar

續(xù)表

2.2 酸類

共檢測(cè)到9種酸類，含量為（29 098.21±8 523.02）μg/L，占總量的9.33%，百分比含量較大的為庚酸（0.25%）、苯甲酸（4.78%）和壬酸（1.18%），OAV＞1的成分有3種。酸類的產(chǎn)生與醋酸發(fā)酵階段微生物代謝有關(guān)，除苯甲酸和4-甲氧基苯乙酸為帶苯環(huán)的酸外，均為大分子長(zhǎng)鏈酸類，有報(bào)道檢測(cè)到醋含大量的短鏈支鏈酸，其差別與發(fā)酵微生物菌種和原料有關(guān)[4]。酸類一般在水中有很好的的溶解性，閾值相對(duì)較大，對(duì)香氣有貢獻(xiàn)的為庚酸、苯甲酸、壬酸。苯甲酸的OAV貢獻(xiàn)最大，為94.27，這與山西陳醋[11，13]的研究結(jié)果相似，與相近的地域特色和工藝特性相吻合。

2.3 醛類

檢測(cè)到6種醛類物質(zhì)，含量為（20 053.47±3 190.60）μg/L，占總量的6.47%，百分比含量較大的為苯甲醛（1.86%）和香蘭醛（1.64%），OAV＞1的成分有3種。醛類多數(shù)來(lái)自微生物的對(duì)酚類物質(zhì)和苯乙酸等物質(zhì)的代謝。醛類在總體風(fēng)味中百分含量較低，但閾值普遍低，OAV高，氣味貢獻(xiàn)較大，在醋的風(fēng)味中起著非常重要的作用。苯甲醛有苦杏仁味，其OAV貢獻(xiàn)值為16.56，苯乙醛也有苦杏仁味，其OAV為195.12。香蘭醛呈甜味奶油味，OAV為231.97，其在意大利朗姆酒[14]中是一種典型的陳釀芳香化合物，而在醋中的形成階段應(yīng)該在沉淀晾曬陳化過(guò)程中，推斷可能從醋中的另一類香氣成分4-乙基愈創(chuàng)木酚的氧化而形成。

2.4 酯類

檢測(cè)到10種酯類物質(zhì)，含量為（100126.01±12611.44）μg/L，占總量的32.11%，百分比含量較大的為乙酸苯乙酯（18.65%）和γ-壬內(nèi)酯（4.07%），OAV＞1的成分有6種。酯類在醋香氣貢獻(xiàn)中的地位舉足輕重，乙酸異戊酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、γ-壬內(nèi)酯、肉豆蔻酸乙酯和棕櫚酸乙酯都對(duì)醋的風(fēng)味有貢獻(xiàn)。乙酸異戊酯由亮氨酸在微生物的作用下先生成前體物質(zhì)3-甲基丁醇，進(jìn)而在酯酶的作用下合成[15]，其具有明顯的香蕉味、甜香，OAV貢獻(xiàn)值為770.18，對(duì)醋的香氣貢獻(xiàn)極其重要，鎮(zhèn)江香醋中檢測(cè)到的乙酸異戊酯也是酯類特征香氣成分[4，16]。γ-壬內(nèi)酯又名二氫-5-戊基-2（3H）-呋喃酮，有堅(jiān)果的香氣，OAV貢獻(xiàn)值為507.29，肉豆蔻酸乙酯和棕櫚酸乙酯屬于長(zhǎng)鏈酸乙酯，其OAV為1.3，有淡奶油香味，對(duì)醋的風(fēng)味起一定的平衡作用。

2.5 多酚類

檢測(cè)到的多酚類物質(zhì)有6種，含量為（34667.23±2198.63）μg/L，占總量的11.12%，OAV＞1的成分有2種。多酚類物質(zhì)作為抗氧化劑對(duì)傳統(tǒng)谷物醋的活性密切相關(guān)[17-18]。在鎮(zhèn)江香醋[4]（4-甲基愈創(chuàng)木酚）、福建紅曲醋[7]（4-乙基苯酚），北京米醋[8]（4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、2,4-二叔丁基苯酚）和山西陳醋[11]（愈創(chuàng)木酚）等醋中都有相關(guān)的多酚類物質(zhì)。4-甲基愈創(chuàng)木酚呈果香花香，其OAV為132.15，4-乙基愈創(chuàng)木酚呈香料香，OAV為129.72，都對(duì)醋的香氣有貢獻(xiàn)。

2.6 酮類、烷烴類及雜環(huán)類

共檢測(cè)到一種烷烴類物質(zhì)，為十六烷，烷烴類碳鏈越長(zhǎng)閾值越高，起平衡作用。酮類物質(zhì)檢測(cè)到4種，OAV顯示對(duì)醋的香氣沒(méi)有貢獻(xiàn)。

雜環(huán)類是檢測(cè)到的最復(fù)雜的一類，有6種呋喃類，三種吡嗪類和一種苯醌，占總檢測(cè)量的8.03%，OAV＞1的成分有1種。呋喃類和吡嗪類的大量存在與發(fā)酵時(shí)添加麩皮和煎醋工藝有關(guān)，呋喃類的產(chǎn)生源于長(zhǎng)期高溫煎醋過(guò)程中在酸性條件下糖的熱分解和美拉德反應(yīng)。此外，煎醋的過(guò)程也可能導(dǎo)致呋喃的生成，因?yàn)檫秽衔锸歉鞣N糖類高溫?zé)峤獾闹匾a(chǎn)物[19-20]。四甲基吡嗪來(lái)源于煎醋的美拉德反應(yīng)，陳釀?dòng)兄谒募谆拎旱脑黾訉?duì)醋的風(fēng)味有促進(jìn)作用。雜環(huán)類化合物僅四甲基吡嗪對(duì)醋的香氣有貢獻(xiàn)，呈堅(jiān)果味、土豆味，其OAV為4.83。

對(duì)于食醋而言，酯類在香氣貢獻(xiàn)中起著至關(guān)重要的作用，幾種食醋酯類特征香氣有所不同：五谷曬醋的特征酯類香氣為乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯和γ-壬內(nèi)酯，鎮(zhèn)江香醋的酯類特征香氣為乙酸乙酯、乙酸-3-甲基丁酯和乙酸苯乙酯，而乙酸-3-甲基丁酯在鎮(zhèn)江醋和山西陳醋含量較高，在龍門米醋中含量較少[11，17]。而福建紅曲醋的酯類含量最多，達(dá)到20種[7]。五谷曬醋與山西醋均含較長(zhǎng)鏈的酸類多，鎮(zhèn)江香醋則含乙酸、丁酸等較多。五谷曬醋和鎮(zhèn)江香醋醇、醛、酮的種類較福建紅曲醋少[7]。各種醋檢測(cè)到的雜環(huán)類化合物則比較復(fù)雜，多是呋喃類、吡嗪類、吡咯類等。正是以上這些香氣成分種類和含量的差別造就了不同風(fēng)味的食醋。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取提取五谷曬醋的香氣成分，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合OAV鑒定五谷曬醋的香氣成分以及對(duì)香氣起重要作用的關(guān)鍵香氣化合物。五谷曬醋中共檢測(cè)到52種揮發(fā)性風(fēng)味成分，分別為6種醇類、9種酸類、6種醛類、10種酯類、1種烷烴類、4種酮類、6種多酚類和10種雜環(huán)類化合物。它們的協(xié)同作用形成了五谷曬醋特有的香氣。根據(jù)OAV計(jì)算結(jié)果，初步確定了17種OAV＞1的成分為對(duì)五谷曬醋有香氣貢獻(xiàn)的特征香味物質(zhì)，其中2-呋喃甲醇、苯乙醛、香蘭醛、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、γ-壬內(nèi)酯、4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-乙基愈創(chuàng)木酚等8種化合物OAV＞100，對(duì)五谷曬醋有突出香氣貢獻(xiàn)。