基于GC-FIDHS-SPME-GC-MS与电子鼻技术评价不同水果发酵酒的香气特征

徐康1,路遥1,宋英珲2,张召全3,郭萌萌1*

1(山东农业大学 食品科学与工程学院,山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室,山东 泰安,271018) 2(山东省蓬莱市葡萄与葡萄酒技术研究推广中心,山东 烟台,265600) 3(山东亿佳食品有限公司,山东 潍坊,262600)

采用气相色谱-氢火焰离子化检测器法(gas chromatography with hydrogen flame ionization detection,GC-FID)、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)和电子鼻技术分析6种果酒中的挥发性成分,评价果酒风味轮廓特征的差异性。结果表明,GC-FID定量测定樱桃李酒,其中异戊醇、活性戊醇、β-苯乙醇含量最高,乙酸乙酯含量最低;木瓜酒中正丙醇、2, 3-丁二醇、癸酸乙酯、乙酸含量最高;3-羟基-2-丁酮含量在樱桃李酒中最高,山楂酒、甜橙酒中最少。HP-SPME-GC-MS鉴定果酒中挥发性物质94种,其中醇类23种,酯类43种,醛酮类10种,酸类8种,酚类2种,苯环类5种,烷烃类3种。山楂酒、菠萝酒、木瓜酒、甜橙酒、无花果酒和樱桃李酒中香气物质数量分别为34、44、45、45、33、47种。其中山楂酒、木瓜酒和无花果酒中未检出酚类、烷烃类物质。电子鼻对不同果酒香气的区分效果无重叠,W5S传感器区分果酒香气能力最强。比较而言,菠萝酒和樱桃李酒的口感更圆润,香气更愉悦,感官得分最高。

关键词 果酒;挥发性成分;气相色谱-氢火焰离子化检测器(gas chromatography with hydrogen flame ionization detection,GC-FID);气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS);电子鼻;感官评价

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.017964

引用格式徐康,路遥,宋英珲,等.基于GC-FID、HP-SPME-GC-MS与电子鼻技术评价不同水果发酵酒的香气特征[J].食品与发酵工业,2018,44(12):229-236.XU Kang, LU Yao, SONG Ying-hui,et al.Evaluation of aroma characteristic in various fruit wines by GC-FID, HP-SPME-GC-MS and electronic nose[J].Food and Fermentation Industries,2018,44(12):229-236.

第一作者:博士研究生(郭萌萌副教授为通讯作者,E-mail:guomm@sdau.edu.cn)。

基金项目:潍坊市科学技术发展计划(2018ZJ1112)

收稿日期:2018-06-05,

改回日期:2018-07-04

果酒是以新鲜水果或果汁为原料,经全部或部分发酵酿制而成,酒精度为7%~18%的各种低度饮料酒。目前市面上山楂酒、菠萝酒等产品琳琅满目,果酒加工已成为解决水果产量过剩,提高果农收益的重要途径。

挥发性物质是评价果酒品质的重要指标。以GC-MS和电子鼻技术为代表的仪器分析和电化学法是目前广泛应用的风味评价手段,可快速准确地区别果酒风味特征。张亚宁等采用GC-MS法从青枣果酒中共鉴定出78种香气物质,其香气物质主要是异戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯及癸酸[1]。彭传涛等用GC-MS法在媚丽葡萄酒中检出19种品种香气,包括6种萜烯醇、3种去甲酯类异戊二烯化合物、2种C6化合物和8种苯衍生物、酚酸和肉桂酸化合物[2]。陈红梅等采用GC-MS法分析认为带皮发酵有利于猕猴桃酒香气物质的积累,其中酯类、萜烯类、酮类物质含量相对较高[3]。EDUARDO等采用GC-FID在菠萝酒中检出61种挥发性成分,包括18种含配位糖苷键的香气物质[4]。XIAO等优化樱桃酒香气的萃取条件为50/30 μm的二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane, DVB/CAR/PDMS)萃取头50 ℃吸附45 min[5],确定樱桃酒中51种芳香族化合物,其中29种为特征风味活性成分[6]。电子鼻技术目前也广泛用于水产品、发酵食品的风味评价[7-8],尤其以GC-MS与电子鼻、感官嗅闻相结合评价食品风味特征的研究报道日增月盛[6, 9]

本文采用气相色谱-氢火焰离子化检测器法(gas chromatography with hydrogen flame ionization detection, GC-FID)、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)和电子鼻技术定量定性分析果酒挥发性成分,结合感官特征评价不同果酒的挥发性物质组成、相对含量及风味轮廓特征,以期为果酒香气研究及酒质改善提供科学的数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

果酒样品由山东农业大学食品生物技术研究室提供,基础品质如表1所示。

叔戊醇、乙酸正丁酯、2-乙基丁酸、3-辛醇:色谱纯,全国食品发酵标准化中心;其他试剂:分析纯及以上级别,上海国药集团。

表1 果酒基础品质
Table 1 Basic quality of fruit wines

指标山楂酒菠萝酒木瓜酒甜橙酒无花果酒樱桃李酒总糖/(g·L-1)6.3±0.13.5±0.34.4±0.03.9±0.14.8±0.07.0±0.0还原糖/(g·L-1)5.5±0.13.0±0.03.5±0.13.1±0.13.4±0.16.4±0.1酒精度/%11.8±0.113.4±0.013.5±0.013.3±0.39.8±0.213.4±0.2干浸出物/(g·L-1)41.0±0.124.9±0.127.7±0.224.1±0.441.6±0.242.9±0.1pH值3.2±0.03.8±0.03.9±0.03.8±0.04.0±0.03.3±0.0总酸/(g·L-1)14.3±0.06.3±0.04.9±0.05.4±0.05.1±0.014.8±0.0总SO2/(mg·L-1)3.0±0.032.0±0.029.0±0.04.0±0.032.0±0.077.0±1.0

1.2 仪器与设备

GC-2010色谱仪、GC-MS-QP 2010质谱联用仪:日本岛津公司;固相微萃取装置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头、顶空进样瓶:美国Supelco公司;VWRI444-0635集热式恒温加热磁力搅拌器:美国VWR公司;PEN3电子鼻:德国Airsense公司。

1.3 分析方法

1.3.1 基础品质分析

总糖、还原糖、酒精度、干浸出物等指标测定与感官评定参照GB/T 15038。

1.3.2 GC-FID分析

以叔戊醇、乙酸正丁酯、2-乙基丁酸为内标物,定量分析果酒蒸馏液中挥发性成分[4, 10]。GC-FID条件:Agilent CP-wax 57色谱柱(50 m×0.25 mm,0.2 μm),氮气流速1 mL/min,分流比40∶1,起始温度35 ℃,恒温4 min,以4 ℃/min升温至60 ℃,再以10 ℃/min升温至130 ℃,然后以15 ℃/min升温至205 ℃,恒温15 min;进样口温度240 ℃,检测器温度260 ℃;进样量1 μL。

1.3.3 HS-SPME-GC-MS分析

进样瓶中加入25 mL果酒,250 μL 3-辛醇,5.0 g NaCl,40 ℃搅拌溶解10 min,顶空吸附40 min,230 ℃解析5 min。GC条件:Agilent VF-Waxms色谱柱(60 m×0.25 mm,0.5 μm),氦气流速3 mL/min,分流比40∶1;初始温度30 ℃,保持4 min,以3 ℃/min升温至60 ℃,保持1 min,再以6 ℃/min升温至150 ℃,然后以5 ℃/min升温至230 ℃,保持3 min;进样口温度230 ℃,检测器温度230 ℃。MS条件:接口温度230 ℃,离子源温度200 ℃,电子能量70 eV,质谱扫描45.00~500.00 m/z,溶剂切除时间2 min[11-12]

1.3.4 电子鼻分析

电子鼻传感器特性详见表2。取5 mL样品于50 mL进样瓶中,传感器清洗60 s,检测240 s,顶空温度25 ℃,内部流量与进样流量300 mL/min[13-14]

表2 电子鼻传感器性能
Table 2 Sensor properties of electronic nose

传感器型号敏感气体类型检测限/(mg·kg-1)1W1C对芳香型化合物敏感(aromatic)甲苯,102W5S对氮氧化合物敏感(broadrange)NO2,13W3C对氮类、芳香型化合物敏感(aromatic)苯,104W6S对氢气敏感(hydrogen)H2,0.15W5C对烷烃、芳香型化合物敏感(arom-aliph)丙烷,16W1S对甲烷敏感(broad-methane)CH3,1007W1W对硫化物、萜烯类敏感(sulphur-organic)H2S,18W2S对乙醇、部分芳香型化合物敏感(broad-alcohol)CO,1009W2W对有机硫化物敏感(sulph-chlor)H2S,110W3S对烷烃敏感(methane-aliph)CH3,10CH3,100

1.4 数据统计

采用峰面积归一法定量分析果酒挥发性成分;运用计算机检索与NIST11、NIST11s图谱库中标准质谱图进行比对,结合文献中人工解析谱图,鉴定果酒香气物质。使用电子鼻配置的Winmuster和SSPS17.0软件进行主成分分析(principal component analysis, PCA)。

2 结果与分析

2.1 GC-FID检测结果

GC-FID定量测定果酒中28种挥发性成分(表3),包括12种醇类,6种酯类,7种酸类,2种醛类,1种酮类。高级醇是果酒主要的挥发性成分,其中戊醇有典型的酒精和糖果味,支撑果酒的风味与口感[15]。樱桃李酒中异戊醇(236.5 mg/L)、活性戊醇(73.5 mg/L)、β-苯乙醇(21.2 mg/L)含量最高,木瓜酒中2,3-丁二醇(95.8 mg/L)含量最高,甜橙酒中异丁醇(79.1 mg/L)含量最高。酯类是果酒第二大香气物质,呈现浓郁的花香与果香。乙酸乙酯有清新的果香与酒香,总酯与乙酸乙酯的比值越高,果酒品质越好[16]。樱桃李酒中乙酸乙酯含量最低(13.9 mg/L),总酯与乙酸乙酯比值较高,表明樱桃李的果酒酿造潜力较好。呈现椰子果香的癸酸乙酯在木瓜酒中含量最高,为1.4 mg/L。月桂酸乙酯仅在木瓜酒、樱桃李酒中检出,丁酸乙酯仅在木瓜酒中检出,己酸乙酯仅在菠萝酒中检出。酸类赋予酒体新鲜的果香,并保持酒体平衡、修饰果酒滋味。山楂酒和木瓜酒中乙酸含量最高;果酒中均有丁酸、异丁酸和己酸检出,但山楂酒、木瓜酒和甜橙酒中未检出戊酸,菠萝酒和樱桃李酒未检出丙酸,樱桃李酒未检出辛酸。呈现愉快奶油香气的3-羟基-2-丁酮在樱桃李酒中含量最高,山楂酒、甜橙酒含量最少。

表3 挥发性成分定量结果 单位:mg/L

Table 3 Quantitative results of volatile compounds

挥发性成分山楂酒菠萝酒木瓜酒甜橙酒无花果酒樱桃李酒正丙醇11.3±0.7c13.4±1.7c37.4±2.6a26.4±1.6b41.0±0.8a10.5±1.0c正丁醇1.3±0.2bc1.1±0.1c1.2±0.0c3.0±0.1a2.1±0.3b0.9±0.0c异丁醇57.3±4.7cd52.8±2.5d70.3±1.0b79.1±2.1a60.4±4.3cd63.5±8.2bc正戊醇-1.3±0.3b3.2±0.5a1.8±0.2b1.3±0.0b-异戊醇222.0±14.1a215.0±7.0a130.7±8.4c208.2±8.0a176.6±12.0b236.5±20.5a活性戊醇44.4±0.1e62.4±0.1b47.5±2.4d53.8±1.4cd58.9±2.3b73.5±3.5a正己醇0.9±0.1d--1.8±0.0a1.3±0.1b1.1±0.0c1,2-丙二醇1.6±0.1c1.4±0.3c2.2±0.3b3.1±0.3a1.8±0.0bc1.4±0.2c2,3-丁二醇50.6±3.0cd60.0±4.0c95.8±0.4a47.8±2.8de82.8±0.5b40.4±1.3e2,3-丁二醇(内)8.4±1.0b10.3±0.3b17.0±1.9a7.3±0.0b14.5±1.4a7.0±0.7b糠醇1.9±0.1a1.1±0.1b1.2±0.1b0.8±0.0c0.9±0.0bc2.1±0.1aβ-苯乙醇20.8±0.2a14.3±0.5c19.1±0.9ab15.7±1.7bc12.5±0.7c21.2±0.6a甲酸乙酯10.7±0.4a6.6±0.0c6.6±0.2c8.3±0.1b--乙酸乙酯35.1±0.3c53.4±0.5b62.6±2.8a19.5±0.5e27.2±0.4d13.9±0.2f丁酸乙酯--7.6±0.0---己酸乙酯-0.5±0.0----癸酸乙酯1.1±0.0bc1.0±0.1c1.4±0.1a1.3±0.1ab0.6±0.1d1.0±0.1c月桂酸乙酯--10.9±0.9a--1.9±0.1b乙酸207.1±9.3a168.0±5.7b218.1±13.0a74.2±3.9e105.0±6.5d141.6±2.3c丙酸1.0±0.1b-1.3±0.0b1.2±0.1b2.3±0.1a-丁酸1.2±0.1b1.4±0.3ab1.2±0.1b1.2±0.0b1.5±0.2a0.9±0.0c异丁酸3.3±0.2c3.1±0.2c3.8±0.3b3.2±0.1c1.5±0.0d8.9±0.1a戊酸-3.5±0.4a--1.6±0.1b3.6±0.2a己酸1.9±0.2bc4.1±0.2a2.1±0.1b1.8±0.0cd3.9±0.0a1.5±0.1d辛酸0.8±0.0c0.6±0.0a1.5±0.0a1.5±0.1a1.2±0.0b-乙醛165.4±8.1a23.4±1.3e40.3±1.4d19.4±2.9e55.6±5.5c129.1±3.4b乙缩醛2.9±0.1a-0.4±0.0c--1.3±0.0b3-羟基-2-丁酮1.1±0.1cd1.4±0.1c2.1±0.1b1.0±0.1d1.3±0.0cd2.5±0.0a

注:“-”表示该成分未检出。

2.2 GC-MS检测结果

GC-MS法从6种果酒中鉴定香气成分94种(表4),醇类23种,酯类43种,醛酮类10种,酸类8种,酚类2种,苯环类5种,烷烃类3种;共同香气成分18种,香气成分比例均占总峰面积的99.9%以上。樱桃李酒香气成分种类最,多为47种,包括10种醇类,21种酯类,4种醛酮类,6种酸类,3种苯环类,2种烷烃和1种酚类。除含呈现薰衣草香、花香、木香的2, 6-二甲基-4-庚醇,柔和冬青与金合欢香气的水杨酸乙酯,轻盈果香与草药香的苹果酸二乙酯外,樱桃李酒还含类似松叶油、橙油等酯香的月桂醛及癸酸、十一烷、3-甲基-5-丙基壬烷等特征芳香成分。其中呈现酒香和辛辣味的异戊醇,玫瑰花香的苯乙醇,茶花香的异丁醇,樱桃、梅子等果香的苯甲酸乙酯,白兰地酒香的辛酸乙酯、丁二酸二乙酯等醇、酯成分的相对含量占85%以上,与樱桃李为“醇香型”和“酯香型”酿酒原料的测试结果一致[17]

表4 挥发性成分GC-MS结果
Table 4 Analytic results of volatile compounds identified by GC-MS

名称CAS保留时间/min相对含量/%山楂酒菠萝酒木瓜酒甜橙酒无花果酒樱桃李酒醇类1甲醇67-56-19.43--1.26---2丙醇71-23-816.100.310.691.111.021.580.243异丁醇78-83-117.9712.344.207.617.005.337.204正丁醇71-36-319.89---0.22--5异戊醇123-51-322.6466.8544.2026.2752.0249.6653.816正己醇111-27-329.970.12--0.570.280.1376-甲基-3-庚醇18720-66-631.87---5.22--88-十七烷醇2541-75-533.72---0.26--9芳樟醇78-70-634.74--0.44---10庚醇111-70-634.99---0.09--11α-松油醇98-55-535.12--4.590.86-0.04122-乙基己醇104-76-736.60-0.07----13橙花醇203-378-737.65--1.34---142,6-甲基-4-庚醇108-82-739.400.10----0.1515正辛醇111-87-539.71-0.06-0.05-0.05162,3-丁二醇513-85-940.740.050.861.090.310.720.07174-萜烯醇562-74-342.28---0.12--183-甲硫基丙醇505-10-247.02-0.08----19香芹醇99-48-947.79--0.14---20正癸醇112-30-148.27--0.13---21苯乙醇60-12-854.678.324.492.333.534.1512.3622丁三醇3068-00-662.09-----0.06232,4-二甲基环己醇69542-91-269.21---0.09--酯类1甲酸乙酯109-94-45.89---0.15--2甲酸乙烯酯692-45-55.960.05---0.520.083丙酸乙酯105-37-313.30-0.070.070.03--4异丁酸乙酯97-62-113.610.420.250.370.19-0.565乙酸异丁酯110-19-015.27--0.09-0.120.056丁酸乙酯105-54-416.13--9.78---72-甲基丁酸乙酯7452-79-116.660.080.60-0.10-0.138异戊酸乙酯108-64-517.220.130.11-0.07-0.189碳酸二乙酯105-58-818.66-0.12----10乙酸异戊酯123-92-219.180.300.510.320.227.230.5811己酸乙酯123-66-024.130.364.702.041.172.950.6412丁酸异戊酯106-27-425.72--0.09---13乙酸己酯142-92-726.10----0.23-145-己酸乙酯54653-25-726.46---0.06--15庚酸乙酯106-30-929.15-0.08--0.08-16乳酸乙酯97-64-329.820.281.570.430.25-0.2717辛酸甲酯111-11-532.05---0.08-18辛酸乙酯106-32-134.141.5714.6611.078.359.825.02192-甲基丁基己酸酯2601-13-035.29----0.07-204-辛烯酸乙酯138234-61-436.24-0.33----217-辛烯酸乙酯35194-38-836.65---0.27--22山梨酸乙酯2396-84-136.74-0.21----233-甲硫基丙酸甲酯13532-18-838.85-0.09----24壬酸乙酯123-29-538.89----0.08-25DL-白氨酸乙酯10348-47-739.36--0.12---

续表4

名称CAS保留时间/min相对含量/%山楂酒菠萝酒木瓜酒甜橙酒无花果酒樱桃李酒26DL-2-己酸乙酯52089-55-139.41---0.07--273-甲硫基丙酸乙酯13327-56-540.70-1.09----28糠酸乙酯1335-40-643.13-0.130.23--0.0629癸酸乙酯110-38-343.330.305.083.371.352.891.0030辛酸异戊酯2035-99-644.14-0.13-0.060.13-31丁二酸二乙酯123-25-145.061.744.854.763.390.443.0632苯甲酸乙酯93-89-045.302.100.330.830.74-4.03339-碳烯酸乙酯67233-91-445.58-1.660.346.23--344-癸烯酸乙酯76649-16-645.62----0.120.1135苯乙酸乙酯101-97-349.890.270.153.210.08-0.5336乙酸苯乙酯103-45-751.100.140.100.060.131.770.2937水杨酸乙酯118-61-651.240.07----0.1938月桂酸乙酯106-33-251.440.060.510.49-0.610.0839乙基异戊基琥珀酸酯28024-16-053.770.100.12-0.17-0.2440肉豆蔻酸乙酯124-06-158.71--0.16--0.0841碳酸乙酯41114-00-558.73----0.37-42苹果酸二乙酯7554-12-358.900.11----0.0343棕榈酸乙酯628-97-765.510.230.640.490.272.48-醛酮类1乙醛75-07-05.94-0.350.41---23-庚烯-2-酮1119-44-416.44----0.30-3糠醛98-01-136.170.072.045.380.761.060.294苯甲醛100-52-739.241.410.413.521.000.682.7053-甲基苯甲醛104-87-043.66-0.07----6月桂醛112-54-946.59-----0.117L-香芹酮6485-40-148.16--0.22---8紫苏醛2111-75-350.28--0.18---9大马士酮23726-93-451.36----0.47-10异戊醛丙二醇缩醛18433-93-763.21-----0.07酸类1乙酸64-19-735.930.751.281.620.911.671.722异丁酸79-31-241.010.16--0.10-0.193丁酸107-92-643.58--0.79---49,12,15-十八碳三烯酸463-40-147.08-0.41----5己酸142-62-152.120.080.380.270.180.570.186对甲氧基苯乙酸104-01-852.570.12----0.267辛酸124-07-259.540.360.490.490.820.790.628癸酸334-48-566.69-----0.27酚类12,6-二叔丁基苯酚96-76-467.83---0.11-0.222对稀丙苯酚501-92-869.66-0.35----苯环类1甲苯108-88-316.45-----0.072乙基苯100-41-419.630.100.210.330.190.430.273邻二甲苯95-47-620.230.551.231.771.122.311.584乙烯基-吡喃7392-19-018.76--0.14---5薄荷呋喃494-90-640.83--0.22---烷烃类1十一烷1120-21-421.93-----0.0423-甲基-5-丙基壬烷31081-18-241.28-----0.073正十七烷629-78-741.26---0.08-总计94344444453347

注:“-”表示该成分未检出。

木瓜酒、甜橙酒、菠萝酒中分别鉴定出44、45、44种香气成分。醇类(46.13%)、酯类(38.14%)、醛酮类(9.66%)是木瓜酒香气的主体,其特征香气物质有类似铃兰与香草香的芳樟醇,近似玫瑰和柠檬香的橙花醇,有浓郁花香、果香与奶香的正癸醇,有葛缕子和莳罗油香气的香芹醇,干酪般甜腻且不愉快气味的丁酸,近似菠萝香气的丁酸乙酯,留兰香气的香芹酮和呈现花香、辛香的紫苏醛以及乙烯基吡喃和薄荷呋喃等。较高含量的α-松油醇、异丁醇、苯乙酸乙酯、糠醛和苯甲醛等使木瓜酒较好保持了番木瓜的果香特征[18-19]。除含呈现胡椒、泥土和陈腐木香的4-萜烯醇和类似苹果、菠萝等水果香的甲酸乙酯、己酸乙酯外,庚醇和正丁醇等也是甜橙酒的特征香气成分;尤其是异戊醇、异丁醇、苯乙醇和己酸乙酯、辛酸乙酯、碳烯酸乙酯及2, 6-二叔丁基苯酚等对甜橙酒的风味贡献较大,与同类研究结果一致[20]。菠萝酒含淡淡甜味和花香的2-乙基己醇,散发酯香和甜香的3-甲硫基丙醇,呈现洋葱、瓜果香的3-甲硫基丙酸乙酯及4-辛烯酸乙酯、3-甲硫基丙酸乙酯、十八碳三烯酸等特征香气成分。

尽管山楂酒和无花果酒中香气种类较少,但高于同类研究结果[21-22]。山楂酒有类似于樱桃李酒的香气物质组成,其醇类含量最高(占88.09%),酯类、醛酮类和酸类仅分别占8.31%、1.48%和1.47%。无花果酒除含呈现愉快花香、果香的乙酸己酯、辛酸甲酯、壬酸乙酯外,还含浓郁青草香的3-庚烯-2-酮和类似玫瑰花香的大马士酮等特征香气成分。山楂酒、无花果酒、木瓜酒中未检出酚类、烷烃类物质。

2.3 主成分分析(PCA)

主成分分析是将传感器采集的信息进行数据转换和降维,得出贡献率最大和最主要的因子,在PCA图上体现测试样品的差异性[23]。由图1可知,第1主成分贡献率为79.22%,可较好反映果酒的香气特征。1、2主成分积累贡献率为98.39%,受干扰较小,能反映样品整体信息。不同果酒样品区域无重叠现象,表明主成分分析能较好地反映不同种类果酒的香气特征。PC1轴向上B、F分布区域距离最远,AED距离较近;PC2轴向上,E、B分布区域距离最远,CDA距离较近。主成分1的方差贡献率远大于主成分2,表明PC1轴向上距离越大,样品差异性越大;而样品在PC2轴向上的距离即使很大,但因主成分2的方差贡献率小,其实际差异也不大。由此判断B与F在气味上的差别最明显,而E、D、A的香气特征差别较小。

A-山楂酒;B-菠萝酒;C-木瓜酒;D-甜橙酒;E-无花果酒; F-樱桃李酒
图1 果酒香气主成分分析图
Fig.1 Principal component analysis of wine aroma

2.4 气味感应强度

如图2所示,对果酒气味的响应值由高到低的传感器为W5S,W1S,W1W,W2S和W2W。响应值反映传感器对果酒香气的区别能力,W5S的区分能力最强,其次是W1W和W1S,W2S和W2W区别能力较弱。因W5S对氮氧化合物敏感,W1W对硫化物、萜烯类敏感,W1S对甲烷类物质敏感,W2S对乙醇、部分芳香族化合物敏感,W2W对有机硫化物敏感,所以果酒中氮氧化物、硫化物、萜烯类物质的含量区别较明显。以上结果与苹果品种香气的表征与识别报道结果一致[24]

A-山楂酒;B-菠萝酒;C-木瓜酒;D-甜橙酒;E-无花果酒; F-樱桃李酒
图2 果酒香气感应雷达图
Fig.2 Radar graph of wine aroma

2.5 感官评价

由表5可知,果酒除原料固有的色泽和香气外,山楂酒中焦糖和苹果核、杏仁味突出,菠萝酒有浓郁的蜜香、酯香和花香,木瓜酒呈现单一且突出的奶香,甜橙酒有类似于甜橙油的协调花香和脂香[11];樱桃李酒中山楂、樱桃等深色浆果的香气显著,无花果酒却带有沉闷的蒸煮和泥土味,愉悦度较差。感官评价结果与GC-MS鉴定出挥发性物质的香气特征高度一致。

总之,菠萝酒和樱桃李酒口感更圆润,山楂酒、木瓜酒和甜橙酒酒体更醇厚,山楂酒和樱桃李酒酸感更舒爽,菠萝酒和山楂酒尾味更持久愉悦,但木瓜酒、无花果酒的酒体欠平衡,尤其无花果酒苦涩味较重。评分结果表明菠萝酒、樱桃李酒典型性更好,可接受度更高。

表5 果酒感官评价
Table 5 Sensory evaluation of fruit wines

指标(分值)山楂酒菠萝酒木瓜酒甜橙酒无花果酒樱桃李酒外观(10)色泽(5)深红色(4)金黄色(5)琥珀红(5)禾杆黄(4)深黄色(4)棕红色(5)澄清度(5)澄清透明(5)澄清透明(5)澄清透明(5)澄清透明(5)澄清透明(4)澄清透明(5)香气(30)山楂、焦糖和花香浓郁,苹果核、醛味突出(25)菠萝、香瓜、蜂蜜等果香协调,酯香、甜香浓郁(27)木瓜香气浓郁,突出愉悦却单一(25)甜橙香突出,焦糖与花香协调,酒香优雅(26)典型的无花果实香气,果香与酒香的愉悦度差(25)山楂、李子和樱桃果香浓郁,焦糖与花香协调,纯正愉悦(27)滋味(40)酒体醇厚微苦,酸味突出,尾味愉悦(35)入口圆润,酒体丰满,尾味持久(36)酒体醇厚丰满,欠平衡(34)醇厚舒服,酸甜适口,尾味较短(34)酒体厚实欠平衡,苦味重(30)入口圆润,酸爽轻快,尾味较短(35)典型性(20)典型性较好,较优雅(17)典型性较好,独特而优雅(17)典型性较好(17)典型性较好(16)风格独特,欠优雅(14)典型性好,独特而优雅(18)总分(100)869086857890

3 结论

6种果酒中挥发性成分的含量差异特征显著,采用GC-MS法从果酒中共鉴定出香气成分94种,其中醇类23种,酯类43种,醛酮类10种,酸类8种,酚类2种,苯环类5种,烷烃类3种。樱桃李酒香气成分种类最丰富,无花果酒香气种类最少,山楂酒有类似于樱桃李酒的特征香气物质。电子鼻区分不同果酒香气的效果无重叠,传感器W5S对果酒香气的区分能力最强。比较而言,菠萝酒、樱桃李酒的香气更协调,口感更圆润,典型性好,市场前景广阔。以上研究内容可为果蔬发酵酒加工及其品质评价提供科学的数据参考。

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Evaluation of aroma characteristic in various fruit wines by GC-FID, HS-SPME-GC-MS and electronic nose

XU Kang1, LU Yao1, SONG Ying-hui2, ZHANG Zhao-quan3, GUO Meng-meng1*

1 (College of Food Science and Engineering, Key Laboratory of Food Processing Technology and Quality Control in Shandong Province, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China) 2 (Technology and Promotion Center of Grape and Grape Wine in Penglai City, Yantai 265600, China) 3 (Yijia Food Co.Ltd in Shandong Province, Weifang 262600, China)

Abstract In order to evaluate the aroma profile characteristics in various fruit wines, volatile compounds in six kinds of wines were examined by gas chromatogram with hydrogen flame ionization detection (GC-FID), headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) and electronic nose (E-nose). The results showed the contents of isoamyl alcohol, active amyl alcohol and β-phenylethanol were the highest while the ethyl acetate content was the lowest in wild cherry plum wine. The contents of n-propanol, 2, 3-butanediol, ethyl decanoate and acetic acid were the highest in papaya wine. 3-Hydroxy-2-butanone content was the highest in wild cherry plum wine whereas the lowest in hawthorn wine and sweet orange wine. 94 volatile compounds determined by GC-MS mainly consisted of 23 alcohols, 43 esters, 10 aldehydes and ketones, eight aicds, two phenols, five aromatic hydrocarbons and three alkanes. 34, 44, 45, 45, 33 and 47 volatile compounds were detectable in various wines fermented with hawthorn, papaya, pineapple, sweet orange,
Fig and wild cherry plum, respectively. Phenols and alkanes were not detectable in hawthorn wine, papaya wine and
Fig wine. The difference among volatile compounds could be well identified by E-nose. The sensor signed W5S has the strongest ability to distinguish the wine aroma. In addition, the taste of pineapple wine and wild cherry wine was more comfortable, the flavor was more joyful, and the sensory scores were the highest.

Key words fruit wine; volatile compounds; gas chromatography with hydrogen flame ionization detection (GC-FID); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); electronic nose; sensory evaluation