段麗麗，楊曉儀，戢得蓉，唐菊蓮

（四川旅游學院 食品學院，四川 成都610100）

薩茲酒花具有持久優(yōu)雅、略帶草藥的清香，經常作為香花隨鍋熬煮[1]，在啤酒釀造中賦予啤酒特殊的清香和爽口的苦味，大大提高了啤酒的可飲性，啤酒區(qū)別于其他飲料的關鍵也正是添加了酒花。酒花香氣成分復雜，萜類化合物和醇類化合物對酒花的香氣貢獻顯著，但因其香氣物質的閾值和存在條件差別很大，其貢獻程度也存在顯著差異[2]。目前酒花的應用主要是在啤酒[3]、面包[4]、飲料[5]和口香糖[6]等方面，對于其在葡萄酒中的研究尚未見報道。

電子鼻和氣相色譜-質譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術可在較短時間內完成多組分混合物的定性和定量分析，結果受主觀因素影響小，在葡萄酒[7]、茶葉[8]和肉類[9]等食品揮發(fā)性風味物質研究中有著廣泛的應用。如陳明等[10]使用頂空-固相微萃?。╤eadspacesolid phase microextraction，HS-SPME）對樣品香氣化合物進行萃取，然后用GC-MS對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[11]采用頂空固相微萃取-氣質聯(lián)用技術對川南地區(qū)的不同品種葡萄的柑橘-葡萄酒香氣化合物進行了檢測，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。但GC-MS不能分析這些物質作為一個整體時對樣品風味的貢獻，而電子鼻是模擬人的嗅覺系統(tǒng)，將化學信號轉換為電信號，形成傳感器陣列對氣味的響應譜，能夠對整體風味物質進行區(qū)分[12]，同時彌補感官評價中人為因素影響和識別精度低的缺點[13]。

本研究將薩茲酒花與葡萄酒釀造相結合，將酒花特有香味融入葡萄酒中，應用電子鼻和氣相色譜-質譜聯(lián)用技術探究薩茲酒花對葡萄酒香氣成分的影響，并通過主成分分析（principal component analysis，PCA）法對結果進行分析，建立薩茲酒花葡萄酒香氣品質的評價模型，篩選出薩茲酒花添加的適宜濃度，以豐富葡萄酒香氣，同時為研究新型葡萄酒、擴大酒花的應用提供新思路，以及為新型酒花葡萄酒整體品質評價提供一定參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒花（薩茲）：河南省帕洛丁貿易有限公司；玫瑰香葡萄：成都金滿堂農業(yè)開發(fā)有限公司；殼聚糖（粒度120目）：深圳天揚生物科技有限公司；葡萄酒-果酒專用酵母RW：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

FOX 4000型電子鼻：法國Alpha MOS公司；SQ680氣相色譜質譜聯(lián)用儀：美國Perkin Elmer公司；PC-420D專用磁力加熱攪拌裝置；FALLC4N電子天平：常州市衡正電子儀器有限公司；WK2102電磁爐：美的集團有限公司；MY-50粉碎機：廣州市揚鷹醫(yī)療器械有限公司；HHS-8S電子恒溫不銹鋼水浴鍋：上海廣地儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 薩茲酒花葡萄酒釀造工藝及操作要點

操作要點：選取新鮮、無腐爛、無病蟲害且成熟度好的玫瑰香葡萄樣品，清洗干凈，去皮取果肉，酒花采取4個添加量，分別為0、0.5 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L，分別編號為C00、E01、E02、E03，按工藝流程進行薩茲酒花葡萄酒釀造[14]。將果肉和果肉質量20%的酒花溶液一起放入發(fā)酵瓶中，接入1.0%活化后的酵母溶液，置于20～25 ℃發(fā)酵，當皮渣下沉、整罐酒體渾濁和酒液基本沒有甜味時發(fā)酵結束。添加糖以調整酒樣總糖度至22°Bx。主發(fā)酵結束后，過濾除雜，再在15 ℃條件下進行二次發(fā)酵（120 h）。待后發(fā)酵結束后，（2±2）℃低溫保藏168 h左右。在溫度為15 ℃的條件下，向酒樣中加入0.05%的殼聚糖進行澄清（10 h）。將澄清過濾后的酒液移入新的發(fā)酵容器在5 ℃條件下進行陳釀，后置于陰涼通風環(huán)境下進行保藏，即得薩茲酒花葡萄酒。

1.3.2 電子鼻測試條件

取樣品5 mL置于10 mL頂空瓶中，靜置10 min以保證樣品香氣足夠揮發(fā)并達到平衡狀態(tài)。用注射器吸取1 000 μL注入電子鼻檢測器。電子鼻手動進樣，進樣速度0.7 L/min，數(shù)據采集時間120 s，數(shù)據采集延遲240 s，每個樣品平行測試3次，取傳感器在第120 秒時獲得的穩(wěn)定信號進行分析。

1.3.3 GC-MS分析

萃取條件：準確吸取4 mL不同酒花含量葡萄酒的酒樣，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樣口，推出纖維頭于230 ℃解吸5 min，GC-MS分析。

GC條件：進樣口溫度230℃；色譜柱為DB-Wax（30 mm×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序為初始溫度40 ℃，保持5 min，以6 ℃/min升至230 ℃，保持6 min；載氣（高純氦氣），流速0.97 mL/min，不分流。

MS條件：電子電離（electronic ionization，EI）源，電子能量為70 eV，燈絲流量為0.20 mA，離子源溫度為230 ℃，接口溫度為250 ℃，質量掃描范圍30.00～500.00 m/z。

定性定量分析：將未知化合物經過計算機與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）質譜庫和Wiley質譜庫檢索定性，結合解析譜庫，確定香氣物質，數(shù)據平行測定3次，按峰面積歸一化法[15-16]計算各組分的相對含量。

1.3.4 數(shù)據處理

數(shù)據用Microsoft Excel 2010統(tǒng)計處理并繪圖，利用SPSS 19.0軟件進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 電子鼻對薩茲酒花葡萄酒揮發(fā)性成分的檢測

2.1.1 主成分分析

不同濃度薩茲酒花葡萄酒對電子鼻響應值的PCA 結果見圖1。由圖1可知，將3種濃度的薩茲酒花葡萄酒對18個傳感器的電子鼻響應值進行降維處理后，得到兩個主成分，其中，第1主成分（PC1）的方差貢獻率為72.00%，第2主成分（PC2）的方差貢獻率為27.18%，二者累計方差貢獻率達到99.18%，足以代表樣品的絕大部分信息[17-19]。由圖1可知，空白組（C00）分布在坐標軸的第四象限，且和實驗組（E01、E02、E03）樣品對電子鼻傳感器感應值距離最大，說明添加了薩茲酒花的葡萄酒與未添加的在風味上有很大差異。E01、E02、E03三種酒樣分布在圖1中不同位置，說明不同濃度的薩茲酒花葡萄酒在香氣上存在差異，這種差異由18個傳感器共同決定。E02、E03酒樣有交叉，說明這兩個濃度下的薩茲酒花葡萄酒風味存在相似性。

圖1 不同濃度薩茲酒花葡萄酒電子鼻主成分分析結果Fig. 1 Principal component analysis results of wines with different concentration of Saaz-hops based on electronic nose

2.2.2 載荷分析

載荷值是各成分與各個變量（傳感器）的相關系數(shù)[20]，電子鼻不同傳感器響應值載荷分析結果見圖2。

圖2 電子鼻不同傳感器響應值載荷分析Fig. 2 Loading analysis of response value of different electronic nose sensors

由圖2可知，TA/2傳感器在第一主成分上有較大的載荷值（＞0.99），其他傳感器在第一主成分上的載荷值相對較小，說明TA/2傳感器對第一主成分的貢獻率較大，且呈正相關。在圖1中，沿第一主成分軸，樣品C00到E03的位置隨著薩茲酒花濃度的增加自右向左排列，TA/2傳感器（對乙醇等有機化合物敏感）的響應值可能也隨之降低。第二主成分上P10/1傳感器的載荷值較大（＞0.99），與第二主成分呈正相關。

2.2 GC-MS對薩茲酒花葡萄酒揮發(fā)性成分分析

通過GC-MS對不同酒花質量濃度葡萄酒酒樣揮發(fā)性成分進行數(shù)據采集和分析，得到總離子流色譜圖見圖3。經NIST數(shù)據庫檢索和保留指數(shù)計算揮發(fā)性成分相對含量結果見表1。

圖3 各酒樣揮發(fā)性風味物質GC-MS總離子流色譜圖Fig. 3 Total ion chromatogram of volatile flavor substances in wines analyzed by GC-MS

表1 不同濃度薩茲酒花葡萄酒揮發(fā)性成分GC-MS分析結果Table 1 Analysis results of volatile components in wines with different concentration of Saaz-hops by GC-MS

由圖3可知，添加了酒花的薩茲酒花葡萄酒酒樣與空白酒樣可以明顯區(qū)分。由表1可知，4種不同濃度的薩茲酒花葡萄酒的揮發(fā)性成分物質共鑒定出24種，其中酯類12種、醇類7種、酮類1種、其他類4種。在酒樣C00中共檢測出16種揮發(fā)性物質，包括6種酯（5.56%）、7種醇（57.28%）、1種酮（2.88%）、2種其他類（2.36%）；酒樣E01共檢測出14種揮發(fā)性物質，包括7種酯（8.47%）、6種醇（62.80%）、1種其他類（0.17%）；酒樣E02共檢測出17種揮發(fā)性物質，包括7種酯（5.83%）、7種醇（39.00%）、1種酮（0.52%）、2種其他類（0.11%）；E03共檢測出18種揮發(fā)性物質，包括9種酯（10.31%）、7種醇（57.66%）、1種酮（0.73%）、1種其他類（0.20%）。對比空白組，薩茲酒花的加入提高了葡萄酒中醇類和酯類的百分含量。薩茲酒花葡萄酒的揮發(fā)性成分物質以醇類為主，其次是酯類和酮類等。與空白組相比，添加了薩茲酒花的葡萄酒中特有揮發(fā)性物質有乙酸戊酯、丙酸正丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、2-甲基丙酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯醛、（E）-β-金合歡烯。

不同濃度的薩茲酒花葡萄酒的揮發(fā)性香氣成分在種類和含量上有一定的差異，但也存在相似的香氣物質，包括乙酸異戊酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、1-戊醇、正己醇、芳樟醇、苯乙醇、α-松油醇、香茅醇等，其中有具有香蕉氣味的乙酸異戊酯、水果香的丁二酸二乙酯、舒適花香的乙酸苯乙酯、花果香的芳樟醇、玫瑰和花粉香的苯乙醇、樟腦味和辛辣味的α-松油醇、玫瑰香氣的香茅醇，由此可知，薩茲酒花葡萄酒香氣以花果香為主。由于芳樟醇、α-松油醇、香茅醇是酒花特征香味化合物中的萜醇類物質及其衍生物，能賦予啤酒非常濃郁的酒花香氣，且芳樟醇數(shù)年來一直被認為是酒花香氣中的“標志性化合物”[21]。在添加了酒花的樣品中這三種化合物含量有明顯提升，說明酒花特有香味在葡萄酒中得到了保留，以E01酒樣最為明顯，此濃度下酒花香味能更好的融入到葡萄酒中。

2.3 薩茲酒花葡萄酒揮發(fā)性成分相對含量對比

圖4 不同濃度薩茲酒花葡萄酒各類揮發(fā)性物質相對含量比較Fig. 4 Comparison of relative content of volatile substances in wines with different concentration of Saaz-hops

由圖4可知，薩茲酒花葡萄酒香氣成分中1-戊醇、芳樟醇等醇類物質含量接近55%，說明醇類物質是薩茲酒花葡萄酒主要香氣成分，其主要源于發(fā)酵、氨基酸的轉化及亞麻酸降解物的氧化[22-23]；而酯類物質含量雖小，但閾值低，同樣屬于薩茲酒花葡萄酒中的特征香氣，主要是在葡萄酒釀造過程中酯化反應生成[24]，其中含量較高的酯類主要有：辛酸乙酯、乙酸異戊酯、丁二酸二乙酯等，4種酒樣的酯類物質種類和含量存在著一定的差異，空白組C00中酯類物質含量較低，添加酒花的酒樣的總酯類含量相對較高，可能是薩茲酒花的添加對葡萄酒中酯類物質的產生過程有促進作用。

2.4 香氣成分建模驗證分析

參照沈靜等[25]的主成分建模方法對薩茲酒花葡萄酒香氣品質進行進一步驗證分析。將所有檢測到的氣體分為醇類（X1）、醚類（X2）、酯類（X3）、醛類（X4）、酮類（X5）、萜烯類（X6）6種香氣類型。對這6種揮發(fā)性成分進行主成分分析，各酒樣中的6類揮發(fā)性成分的特征值及方差貢獻率見表2，主成分因子載荷矩陣見表3，標準化后主成分綜合得分見表4。

表2 主成分的特征值及貢獻率Table 2 Eigenvalues and contribution rates of principal components

由表2可知，前三個主成分的累計方差貢獻率達100%，可以有效解釋所有變量的原有信息，故選用這3個主成分作為香氣數(shù)據分析的有效成分。第一主成分的方差貢獻率為55.5%，主要反應酯類、萜烯類和醇類的變異信息；第二主成分的方差貢獻率占總變異信息的40.51%，主要反應醚類和酮類的變異信息。

表3 主成分因子荷載矩陣Table 3 Load matrix of principal components factors

由表3可知，前3個主成分可以解釋不同酒樣香氣中100%的變異信息，根據3個主成分的特征向量，可以用F1、F2、F3這三個新的綜合指標代替原來6種香氣成分，進行香氣品質綜合評價，得到香氣化合物的線性關系式：

式中：F1、F2、F3分別代表綜合主成分值

用F1、F2、F3的方差貢獻率作為權重數(shù)計算主成分因子的權重，計算公式如下：

計算得到主成分因子1、2、3的權重為0.555、0.405、0.040。得到綜合評價函數(shù)F的表達式為：F=0.555F1+0.405F2+0.040F3。

表4 標準化后主成分綜合得分Table 4 Synthetic scores of principal components after standardization

由表4可知，第一主成分得分最高的是E01處理的葡萄酒，其次是E03處理的葡萄酒，第二主成分得分最高的為C00空白樣品，第三主成分得分最高的是E02處理的葡萄酒。綜合評價得分中E01的酒花葡萄酒得分最高，其次為E03、C00、E02。結果表明，一定濃度的酒花能使葡萄酒產生更好的香氣品質，但酒花濃度大小的影響并不呈現(xiàn)出規(guī)律性。

3 結論

通過對不同酒樣進行電子鼻檢測，結果表明電子鼻對不同濃度酒花葡萄酒的樣品香氣差異可以進行有效區(qū)分和識別，添加了薩茲酒花的酒樣在電子鼻PCA分析上明顯與空白樣品分布不同，說明添加了酒花的葡萄酒產生了不同于空白樣品的風味。此外，酒樣間的差異可能是由于TA/2和P10/1傳感器的響應值不同引起。GC-MS的定量分析結果表明，4個酒樣中檢測出24種香氣成分，薩茲酒花的加入整體提高了葡萄酒中酯類和醇類的百分含量，促進了酯類物質的合成，新增加酯類物質有乙酸戊酯、丙酸正丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、2-甲基丙酸丁酯、醋酸乙烯酯。萜醇類物質是啤酒酒花香氣最重要提供者，添加了酒花的酒樣中萜醇類物質的百分含量增加明顯，說明酒花原有香氣特點在葡萄酒中得以保留，不同濃度的酒花葡萄酒酒樣保留程度存在差異。通過主成分及建模驗證分析，E01處理（添加0.5 g/L薩茲酒花）樣品的香氣成分質量評價最高，進一步驗證在E01處理薩茲酒花對葡萄酒的風味起到了一定的積極作用。該結果為后期進一步剖析酒花葡萄酒的骨架香氣體系奠定了基礎，同時也為釀造優(yōu)質酒花葡萄酒的濃度選擇提供了一些參考依據。