基于香气活性值及感官属性对金银花尾酒酿造风味食醋特征的分析

孙优兰1,黄永光1*,唐东亚2,吴兴琴1

1(贵州大学 酿酒与食品工程学院,贵州 贵阳,550025) 2(贵州花酒酒业有限公司,贵州 镇远,557700)

摘 要 以金银花尾酒为主要原料,经醋酸发酵酿造特色金银花风味食醋。应用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用,分析风味食醋中的挥发性风味物质,利用香气活性值探讨风味食醋的关键风味物质,通过化学检测结合感官定量,比较分析风味食醋与品牌醋的香气结构差异性。结果表明,从风味食醋中定性定量出主要挥发性风味物质62种,其中萜烯类物质是风味食醋中特有的一类物质;分析确定了风味食醋中关键风味化合物15种;与3种品牌醋相比,风味食醋中的特征风味物质有28种,含量较高的为芳樟醇、对乙基愈创木酚和α-松油醇,经感官分析发现,花香、青香和木香是风味食醋的主要特征香气。该研究为金银花尾酒资源化利用提供理论依据,同时为食醋风味研究提供技术支持。

关键词 金银花尾酒,食醋;气味活度值(OAV);感官;特征风味;顶空固相微萃取(HS-SPME);气相色谱-质谱法(GC-MS)

金银花尾酒系指金银花纯花固态发酵酒醅分段摘酒后的末段酒体,是生产过程最大的副产物之一,酒精度一般为20%vol ~ 30%vol。由于存在味杂苦涩,酒体混浊等缺陷,导致其资源化利用一直没有得到很好的解决。目前,对白酒酿造尾酒的利用多数厂家处理方法都比较简单,如选取合适的馏分回甄串蒸或用作调味酒等,其目的只是提取其中少量的酒精和微量成分[1]。大量研究表明,尾酒中含有丰富的高沸点有机酸类、酯类和醇类等风味物质[2-3],这些风味物质都具有较好的利用价值。根据其化学性质及活性功能,以代谢的角度来实现副产物的最大化利用是发酵产业中常用的手段,比如尾酒中大量的乙醇和有机酸类物质就有利于直接进行醋酸发酵,酿制出优质的食醋[4-5]。因此,以尾酒作为主要原料,采用风味导向技术及现代发酵调控技术开发深加工产品(风味食醋),不仅实现了在传统酿造工艺上的创新,还实现了对金银花尾酒可靠性资源化的利用以及酿酒产业链条的延伸,并且节约了传统粮食酿醋的酒精发酵过程,缩短了生产周期,降低了生产成本,既达到了丰富市场食醋产品结构和特色,同时也满足了消费者对食品多元化的消费需求。在酿造资源的利用和发酵调控方面具有明显的创新性。

随着风味分析技术的不断发展,食醋风味的研究成为近年备受关注的焦点。目前,对食醋中挥发性风味物质的检测分析主要采用顶空固相微萃取(headspace-solid phase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用技术[6-7],该技术集萃取、浓缩、解析于一体,被广泛应用于易挥发性成分的分析[8-9]。食醋的感官属性主要包括香气、滋味、色泽和体态[10],影响食醋感官的主要因素来自于食醋中的风味成分,在这些庞大的风味成分数据中,结合气味活度值(odor activity value,OAV)探讨分析食醋关键风味物质,是揭示各风味成分对食醋整体风味贡献的重要手段[11-12]。因此,本研究以纯金银花固态发酵酿造尾酒为主要原料,进行醋酸发酵,酿制一款具有特征风味的食醋(申报专利处于审查阶段),并采用HS-SPME-GC-MS联用技术对该风味食醋的风味成分开展研究分析,结合OAV特性及感官属性探讨该风味食醋中的关键香气物质及放香特征,为提升金银花尾酒资源化利用及产品延伸提供理论依据,同时以期为食醋风味研究提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 样品与试剂

样品:金银花尾酒酿造风味食醋(企业大生产样品);对比分析样品:中国传统品牌食醋NHF(主要原料为高粱)、HT(主要原料为高粱、大米、大麦)、BN(主要原料为大米、麸皮、小麦),均为国家名牌食醋,购于贵阳市永辉超市。4种样品均保存于4 ℃冰箱以备用。

主要试剂:36%甲醛溶液(不含聚合物),NaOH、邻苯二甲氰酸钾、酚酞、NaCl、HCl溶液、磷酸二氢钾、硫酸铜、亚甲蓝、酒石酸钾钠、乙酸锌、冰乙酸、亚铁氰化钾、葡萄糖(均为分析纯,纯度> 99%),成都金山化学试剂有限公司;乙酸、异丁酸、异戊酸、4-甲基戊酸、己酸、辛酸、乙醇、糠醇、苯乙醇、乙酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、葵酸乙酯、苯乙酸乙酯、糠醛、苯甲醛、苯乙醛、2,3,5-三甲基吡嗪、二甲基二硫、二甲基三硫,上海国药集团;正构烷烃(C7~C40)、2-辛醇(色谱纯),美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

CPX-250-Ⅱ生化恒温培养箱,上海跃进医疗器械有限公司;SW-CJ-1D无菌操作台,苏州市金净化设备科技有限公司;HH-2恒温水浴锅,常州奥华仪器有限公司;LS-250J立式压力蒸汽灭菌锅,江阴滨江医疗设备有限公司;PHS-3C酸度计,上海仪电科学仪器股份有限公司;Agilent GC 7890-5975 MSD气相色谱-质谱联用仪,美国安捷伦公司;SB25-12DT超声波清洗机,宁波新芝生物科技股份有限公司;G2X9240数显鼓风干燥箱,上海博讯实业有限公司;2 cm~50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)萃取头,美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 金银花尾酒酿造风味食醋工艺

小麦、麸皮→润料(控制水分50%左右)→100 ℃条件下糊化30 min→接入麸曲,32 ℃条件下糖化3 h→接种菌液,加入尾酒,30 ℃条件下醋酸发酵7 d→加入2%实验,熟化2 d→淋醋→灭菌灌装→陈酿→成品

1.3.2 理化指标分析

pH测定:pH计法;总酸(以醋酸计):酸碱滴定法,GBT5009.41—2003;不挥发酸(以乳酸计):酸碱滴定法,GB18187—2000;氨基酸态氮:甲醛值法,GBT5009.39—2003;还原糖:直接滴定法,GB/T5009.7—2016;可溶性无盐固形物:恒重法,GB18187—2000;菌落总数测定:平板计数法,GB4789.2—2016;大肠杆菌测定:平板计数法,GB4789.3—2016。

1.3.3 感官定量描述分析

采用定量描述分析法对金银花尾酒酿造风味食醋进行感官评价[12],评价小组由10名成员组成,3名男性和6名女性,年龄在20~45岁,其中国家级评委1人、省评委3人、三级品评师6人。经品评小组讨论,确定风味食醋与对比品牌醋的香气描述词为醋香、花香、果香、木香、青香、焦香、烘焙香、巧克力香,这些感官描述词既能代表各食醋的香气轮廓,也能表现出金银花尾酒酿造风味食醋和其他品牌醋的香气差异。呈香强度采用10点刻度法打分(0分代表没有味道,9分味道最强),记录各感官评价人员的评价打分结果。每个样品重复评价3,每个感官最后分值为10人的加权平均值。

1.3.4 HS-SPME香气成分提取

用移液管量取6 mL样品,置于20 mL固相微萃取仪采样瓶中,加入2 g NaCl和10 μL 2-辛醇(终质量浓度433 μg/L,内标物),于60 ℃下平衡30 min,再萃取吸附50 min后直接进样,250 ℃下GC解析5 min。每个样品重复3次试验。

1.3.5 GC-MS检测条件

色谱柱:DB-FFAP色谱柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm,J&W Scientific),气相色谱检测器和进样口温度为250 ℃,不分流进样,氦气作为载气,流量1 mL/min,色谱柱初温32 ℃,以3 ℃/min升温到120 ℃,保持2 min,再以10 ℃/min升温到230 ℃,保持15 min;溶剂延迟时间8 min。

EI电离源:离子源温度230 ℃;电子能量70 eV;四级杆温度:150 ℃;质量扫描范围m/z 25~550。

1.3.6 定性定量分析

利用NIST 11.L谱库检索、标准品比对,并结合保留指数(retention index, RI)进行化合物的定性,定性过程中剔除硅氧烷烃类等无明显风味贡献的成分。NIST 11.L谱库检索:选取匹配度>85%,检测频率>66.7%化合物;标准品比对:相同检测条件下分析样品与标准品,若样品中化合物与标准品对应谱峰的保留时间和质谱图相同,可确定为同一个化合物;保留指数定性:将C7~C40 正构烷烃作为标准物,在与酒样相同的色谱条件下进样分析,通过保留时间直接可计算保留指数,按公式(1)计算:

(1)

式中:RI为保留指数;nn+1 分别为未知物流出前后正构烷烃碳原子数;tntn+1 分别为相应正构烷烃的保留时间;ti为未知物在气相色谱中的保留时间(tn<t<tn+1)。

采用内标法定量,每次检测均加入相同质量内标物2-辛醇溶液,按照文献[17]方法,计算样品中各香气组分的含量,以3次试验平均值为最终含量。

1.3.7 关键风味物质的确认

香气活度值(OAV):为某化合物质量浓度与该物质嗅觉阈值的比值,按公式(2)计算:

OAVi=CiTi

(2)

式中:Ci,为i组分的质量浓度,μg/L;Ti为该组分的气味阈值,μg/L。OAV<1,说明该物质可能对总体香气无实际贡献,OAV>1,说明该物质对总体香气可能有贡献价值。通常,OAV越大则说明该物质对总体香气的贡献越大[11]

1.4 数据及图像处理

采用SPSS 22.0软件对感官分析数据进行方差分析,P<0.05认为存在显著性差异;采用Venny2.0画图工具绘制4种食醋的风味物质Venn分析图;采用Excel 2016对感官据建立感官风味雷达图;采用OriginPro 8绘制4种食醋风味物质种类及含量差异图。

2 结果与讨论

2.1 金银花尾酒酿造风味食醋理化指标分析

根据1.3.1所述方法,对金银花尾酒酿造风味食醋各理化指标进行检测分析,结果见表1。

表1 金银花尾酒酿造风味食醋理化指标分析结果

Table 1 Physicochemical properties of honeysuckle tail liquor brewing vinegar

理化指标检测结果理化指标检测结果pH3~4氨基酸态氮/(g·100mL-1)≥0.6总酸/(g·100mL-1)≥4.5可溶性无盐固形物/(g·100mL-1)≥1.0不挥发酸/(g·100mL-1)≥0.5菌落总数/(CFU·mL-1)≤1.0×104还原糖/(g·100mL-1)≥5.5大肠杆菌/(MP·mL-1)<3

由表1结果可知,金银花尾酒酿造风味食醋的pH值处于3~4,总酸≥ 4.5 g/100 mL超过国家食醋标准(≥ 3.5 g/100 mL);不挥发酸≥ 0.5 g/100 mL,可溶性无盐固形物≥ 1.0 g/100 mL,符合国家酿造食醋相关标准规定;还原糖≥ 5.5 g/100 mL,氨基酸态氮≥ 0.6 g/100 mL;菌落总数和大肠杆菌检测结果均符合国家食醋卫生标准。

2.2 金银花尾酒酿造风味食醋挥发性风味化合物

采用HS-SPME-GC-MS分析方法,对金银花尾酒酿造风味食醋中挥发性风味化合物进行定性和定量分析,香气成分及特征描述结果见表2。

表2 金银花尾酒酿造风味食醋挥发性香气化合物

Table 2 The volatile aroma compounds in the honeysuckle tail liquor brewing vinegar

序号RIRIFFAP[14-16,20]鉴定依据化合物浓度/(μg·L-1)香气描述[14-21]阈值a/(μg·L-1)[17-24]OAV酸类114251453MS,RI,S乙酸2881.953醋香、辛辣4806.004215981566MS,RI,S异丁酸17.261奶酪香1500<1316801649MS,RI,S异戊酸172.112酸味1201.434418261806MS,RI,S4-甲基戊酸10.169酸味、略青香-518471850MS,RI,S己酸70.585干酪、汗臭3000<1620562070MS,RI,S辛酸10.333酸味、汗臭3000<1醇类7967941MS,RI,S乙醇588.878醇香100000<1812141208MS,RI异戊醇11.749醇香、香蕉香250<1913501346MS,RI反式-3-己烯-1-醇6.547青香--1013611358MS,RI正己醇11.121青香、果香2500<11113961361MS,RI顺式-3-己烯-1-醇5.671青香、药香70<11216831677MS,RIα-松油醇44.457甜紫丁香、铃兰香330<11316911682MS,RI,S糠醇19.032焦糖香1415<11418201798MS,RI橙花醇15.474花香、木香、柑橘香300<11518761869MS,RI香叶醇11.374花香、水果香32<1161895-MS苄醇24.747玫瑰香、甜香5100<11719141903MS,RI,S苯乙醇297.710玫瑰香1400<1酯类18934912MS,RI,S乙酸乙酯157.179水果香531.436

续表2

序号RIRIFFAP[14-16,20]鉴定依据化合物浓度/(μg·L-1)香气描述[14-21]阈值a/(μg·L-1)[17-24]OAV1910821145MS,RI,S戊酸乙酯1.647酯香、水果香1.51.098201191-MS丁酸甲酯3.959水果香、甜香60<12112391235MS,RI,S己酸乙酯431.609水果香586.3222212791277MS,S乙酸己酯2.402青香、甜香、水果香21.201232022-MS乙酸香叶酯7.171玫瑰花香9<12413421315MS,RI,S庚酸乙酯6.893水果香2.23.1332514591411MS,RI,S辛酸乙酯60.855水果香、白兰地酒香230.428261535MS硫代糠酸甲酯4.249---2716371625MS,RI,S癸酸乙酯49.196水果香200<1281725MS苯乙酸甲酯1.823茉莉花香、蜜香--2917811785MS,RI,S苯乙酸乙酯64.926花香、玫瑰香148.2<13018531831MS,RI乙酸苯乙酯110.287玫瑰香97.81.128311856-MS烟酸乙酯13.718烟草,草药--3220452016MS,RI十五酸乙酯3.385水果香--332016-MS软脂酸乙酯7.636---342241-MS二氢猕猴桃内酯2.505甜香、果香、微奶香--酚类3521222139MS,RI丁香酚29.054辛香、丁香64.842362156-MS甲基丁香酚16.036丁香820<13721892187MS,RI4-乙基愈创木酚20.002烟熏味50<13819831959MS,RI对乙烯基愈疮木酚117.949辛香、木香339.3163922862301MS,RI2,4-二叔丁基苯酚6.237酚醛树脂500<14023322314MS,RI异丁香酚1.426丁香--醛酮类4112561232MS,RI异戊醛1.243水果香0.43.1074212901287MS,RI3-羟基-2-丁酮3.712甜香、奶香8800<14313021288MS,RI仲辛酮1.243奶香50<14414531470MS,RI,S糠醛737.908焦糖香3000<14515671531MS,RI,S苯甲醛55.540杏仁350<14615751559MS,RI5-甲基糠醛10.200甜香、辛香--4716231625MS,RI,S苯乙醛13.388蜜香味43.347481955-MS2-苯基巴豆醛108.624花香、甜香--492462-MS可卡醛103.259---5025962585MS,RI香兰素4.837甜香、巧克力香20<1吡嗪类511357MS2,6-二甲基吡嗪4.102烤香、可可香6<15214421432MS,RI,S2,3,5-三甲基吡嗪8.426烤香、可可香23<1呋喃类5315261517MS,RI2-乙酰基呋喃9.396坚果香、甜香81.175541857-MS3-苯基呋喃20.692---萜烯类5512541246MS,RI罗勒烯1.428草香、花香34<15612871277MS,RI萜品油烯5.772柠檬香250<15713501354MS,RI芳樟醇235.890花香639.315581922-MS1-乙酰基-2-甲基-1-环戊烯19.508---硫化物591011MS,RI,S二甲基二硫13.219煮白菜、洋葱--6013221351MS,RI,S二甲基三硫18.391煮白菜、洋葱--其他类6120181998MS,RI2-乙酰基吡咯10.395甘草香170000<1622091-MS3-苯基噻吩2.534---

注:RI:表示测试值;RIFFAP:表示在FFAP色谱柱上的值,来源于参考文献;“-”表示未在文献资料中查找出相关风味物质信息,故不能列出其OAV值;“a”表示在水中的香气阈值。

如表2所示,采用HS-SPME分析方法对金银花尾酒酿造风味食醋中的挥发性风味化合物进行浓缩萃取,经GC-MS检测分析,共鉴定出主要风味物质62种,包括酯类17种,醇类11种,醛酮类10种,酸类6种,酚类6种,萜烯类4种,吡嗪类2种,呋喃类2种,含硫化合物2种及其他类2种。其中,含量较高的为酸类(占比47.168%),醛酮类(占比15.511%),醇类(占比15.464%),酯类(占比13.796%),其次为萜烯类(占比3.917%)、酚类(占比2.844%),硫化物(占比0.471%),呋喃类(占比0.449%),吡嗪类(占比0.187%)及其他类(占比0.193%)。由此可见,酸类、醇类、醛酮类以及酯类在金银花尾酒酿造风味食醋的整体香气化合物中占了较大的比重。但化合物含量的高低并不能说明其对呈香贡献的大小,需进一步结合其香气阈值,计算各化合物的香气活度值,以此分析风味食醋的关键香气化合物。

香气活度值能够更加准确地表明金银花尾酒酿造风味食醋中的关键香气贡献化合物。如表2所示,在检出的62种风味物质中,共有15种化合物的OAV大于1,包括己酸乙酯、对乙烯基愈疮木酚、芳樟醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁香酚、苯乙醛、庚酸乙酯、异戊醛、异戊酸、乙酸己酯、2-乙酰基呋喃、乙酸苯乙酯、戊酸乙酯,说明这些化合物对金银花尾酒酿造风味食醋的风味具有关键性贡献作用,是构成金银花尾酒酿造风味食醋的重要关键风味成分。

酸类物质是食醋最重要的成分之一,赋予食醋特定的风味和感官属性[25],主要由醋酸发酵过程中微生物代谢产生[26],食醋中的酸类物质包括挥发性酸和不挥发酸,其中乙酸是挥发性酸中含量最高的化合物,其主要是在醋酸发酵阶段由醋酸菌的乙醇脱氢酶作用于乙醇产生,乙醇先被氧化生成乙醛,乙醛接着氧化生成乙酸[27-28]。在金银花尾酒酿造风味食醋中,酸类物质的含量最高,占所有检出化合物的47.168%,定性定量检出的酸类化合物有6种,含量较高的主要有乙酸和异戊酸,且该2种化合物对风味食醋的香气具有关键贡献作用,其中乙酸OAV为6.004,主要贡献醋酸味;异戊酸OAV为1.434,主要贡献酸味。其他酸类化合物如己酸、异丁酸和辛酸由于在风味食醋中含量较低,且具有较高的香气阈值,因此对风味食醋的风味贡献不大。资料表明,适量的酸类物质有利于食醋的放香,若其含量过高甚至超过其阈值则会导致醋体释放出汗臭、酸腐的味道[14]

从所定性定量的风味化合物来看,酯类物质是金银花尾酒酿造风味食醋中最丰富的类别之一。酯类物质主要来源于发酵过程中有机酸和醇类物质的酯化反应生成,微生物的代谢也可以产生酯类,其主要是氨基酸在微生物的作用下经过脱氨、脱羧以及酯化等一系列化学反应生成[28]。研究资料表明,酯类化合物不仅是食醋中重要的香气成分[29],还是食醋中化合物种类最多的一类物质[30-31],这与本研究结果基本一致。在金银花尾酒酿造风味食醋中,共鉴定出酯类化合物17种,含量占比(13.796%)与醇类和醛酮类相似,含量较高的化合物主要有己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯和苯乙酸乙酯,其中己酸乙酯和乙酸乙酯被确定为金银花酒中的重要香气贡献物质[20]。本风味食醋中具有关键贡献作用的酯类物质有7种(OAV>1),占所有关键香气成分的46.67%,包括己酸乙酯(OAV=86.322),贡献水果香;乙酸乙酯(31.436),贡献水果香;辛酸乙酯(30.428),贡献水果、白兰地酒香;庚酸乙酯(3.133),贡献水果香;乙酸己酯(1.201),贡献甜香;乙酸苯乙酯(1.128),贡献玫瑰花香;戊酸乙酯(1.098),贡献酯香,这些成分融合在一起,共同赋予金银花尾酒酿造风味食醋独特的风味。

醛类化合物主要来源于脂氧化和降解,Strecker降解反应也是其重要来源之一[32]。在食醋中,常见的醛类化合物主要有糠醛、苯乙醛和苯甲醛[30],其中糠醛主要来源于糠醛戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖,再由戊糖脱水环化而成,具有焦糖气息[33]。在金银花尾酒酿造风味食醋中,共鉴定出醛类物质8种,其中含量最高的是糠醛,其含量高达737.908 μg/L,与镇江香醋中的检测分析一致[33];其次是2-苯基巴豆醛和可卡醛。本风味食醋中OAV>1的醛类主要有苯乙醛(OAV=3.347)和异戊醛(OAV=3.107),两者香气阈值较低,其中苯乙醛贡献蜜甜香,异戊醛贡献水果香,是其关键呈香化合物。酮类化合物也是脂肪氧化和降解的产物之一,某些酮类化合物还是形成杂环类化合物的中间体[32],但由于其香气阈值较高,通常对食品风味特征的贡献不大。本风味食醋中检出酮类化合物有2种,3-羟基-2-丁酮和仲辛酮。根据文献报道,2,3-丁二酮和3-羟基-2-丁酮是食醋中常见的风味物质[34]。其中,2,3-丁二酮主要产生于微生物发酵阶段,可由乳酸和酵母代谢产生,且和3-羟基-2-丁酮可以相互转化,具有轻微奶香[35]

醇类化合物主要来自发酵阶段有氧环境下糖类的转化和无氧条件下氨基酸的转化,也可由微生物还原相应醛类化合物而生成[36]。根据文献报道,乙醇和苯乙醇是食醋中的2种重要特征风味物质[18,37],其中乙醇主要来源于酒精发酵,苯乙醇主要由苯丙氨酸经Strecker降解产生醛后进一步还原而生成[18]。从金银花尾酒酿造风味食醋中,共鉴定出醇类物质11种,其中含量较高的有乙醇、苯乙醇、α-松油醇等,这与文献报道结果基本一致。金银花尾酒中含有大量乙醇,一方面供给醋酸菌生长代谢,一方面保留在发酵体中,与其他物质融合在一起,共同决定本风味食醋独特的风味。醇类化合物通常赋予食品的甜香和花香,如苯乙醇同时具有茉莉花和玫瑰花香,但由于大多数醇类物质都具有较高阈值,因此对食醋的风味贡献较小。

食醋中的酚类物质主要包括丁香酚、愈创木酚和4-乙基愈创木酚等[37]。其形成过程十分复杂,其中部分酚类化合物可由酿造原料带入。丁香酚是丁香挥发油中的主要成分,具有较强的抑菌作用,是良好的天然抑菌剂[38]。愈创木酚可用于慢性气管炎的多痰咳嗽治疗,4-乙基愈创木酚具有抗氧化,抗肿瘤和增强机体免疫力功能,是白酒中的健康成分[39]。在金银花尾酒酿造风味食醋中共检出酚类物质6种,含量最高的是对乙烯基愈创木酚(117.949 μg/L),其次是丁香酚、4-乙基愈创木酚等,结合阈值计算,其检出酚类化合物中OAV值>1的物质有2种,对乙烯基愈创木酚(OAV=39.316)主要贡献辛香和丁香,丁香酚(OAV=4.842)主要贡献辛香。

萜烯类化合物是一类广泛存在于植物体内的天然碳氢化合物,在食品领域中具有重要的地位且应用广泛,对人体健康及日常生活都有重要的影响[40]。同时,该类化合物还是金银花酒的呈香特征贡献化合物[20]。在金银花尾酒酿造风味食醋中检出的萜烯类物质有4种,包括芳樟醇、萜品油烯、罗勒烯和1-乙酰基-2-甲基-1-环戊烯。研究发现,芳樟醇具有抗炎、镇痛等多种功效,是萜烯中重要的活性功能成分之一,呈现清香和甜香特征[40]。金银花尾酒酿造风味食醋中芳樟醇的含量高达235.890 μg/L,且具有较低的香气阈值,是其关键呈香化合物(OAV=39.315)。查阅资料,萜烯类物质未在其他传统谷物醋中被检测发现[7],而本风味食醋中检出的4种萜烯均在金银花酒中检测存在[20],因此,可推断出该4种成分来源与金银花尾酒原料有关。

金银花尾酒酿造风味食醋中还检出其他类重要风味化合物,如吡嗪类、呋喃类、硫化物等。其中,OAV >1的主要有2-乙酰基呋喃(OAV=1.175),2-乙酰基呋喃主要来源于单糖降解和美拉德反应[41],与食醋抗氧化活性相关,可以延长食醋的货架期[42],主要贡献酱香和烟熏香。此外,检测到的吡嗪类物质有2种,2,6-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪,具有焦甜和坚果的香气。吡嗪类物质主要产生于美拉德反应[41],在尾酒食醋中的含量较低,推测可能是由于陈酿时间较短,导致吡嗪类物质的生成受阻。检出的含硫化物有2种,二甲基二硫和二甲基三硫。这2种化合物可在热处理过程中通过Strecker降解硫氨基酸如半胱氨酸和蛋氨酸而生成,具有洋葱及煮熟的马铃薯风味[33]。其中,二甲基二硫在山西老陈苦荞醋[43]和雪梨醋[19]中有所检出,二甲基三硫在镇江香醋、北京龙门米醋中均有检出[44]

2.3 与品牌醋风味化合物差异性分析

应用相同的分析研究方法(HS-SPME-GC-MS)对市场上随机购买的3种品牌食醋的挥发性风味物质进行检测分析,与金银花尾酒酿造风味食醋的挥发性风味化合物进行比较分析,结果如图1所示。

图1 金银花尾酒酿造风味食醋(WJC)与名牌醋挥发性风味成分韦恩图

Fig.1 Venn diagram from volatile aroma compounds in the tail liquor vinegar and brands of vinegar

从4种样品中共检测出125种挥发性香气化合物,其中从WJC中鉴定出62种,NHF中共鉴定出65种,HT中共鉴定出52种,BN中共鉴定出52种。4种食醋样品中鉴定出共有风味物质成分14种,包括乙酸、乙醇、苯乙醇、乙酸苯乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸乙酯、软脂酸乙酯、4-乙基愈创木酚、糠醛、2-苯基巴豆醛、3-羟基-2-丁酮、可卡醛、2-乙酰基呋喃和2, 4-二叔丁基苯酚。其中乙酸、乙醇等化合物含量相对较高。文献报道,乙酸、乙醇、苯乙醇、乙酸苯乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸乙酯以及3-羟基-2-丁酮是食醋的主要成分[45-46],这与本样品检出的共同风味化合物基本一致,说明这些化合物可能是食醋中的主要骨架成分。

如图1所示,金银花尾酒酿造风味食醋与NHF醋有31种风味化合物相同,与HT醋有23种化合物相同,与BN醋有20种化合物相同,说明金银花尾酒酿造风味食醋与市场上的品牌食醋在风味上存在一定的共性。反观可知,在金银花尾酒酿造风味食醋中检测出特有成分28种,含量较高的有芳樟醇、对乙基愈创木酚和α-松油醇,其中芳樟醇和对乙基愈创木酚对金银花尾酒酿造风味食醋的花香和木香气息具有关键贡献作用。

对4种样品中所检出的125种挥发性化合物进行分类统计分析,如图2所示。4种食醋香气化合物之间具有一定的相似性,主要以酯类、醛酮类、醇类以及酸类为主。根据统计分析比较发现,差异较为明显的为NHF食醋中的酯类化合物,该类化合物的数量以及含量都明显高于另外3种食醋,孙宗保等[37]采用SPME-GC-MS检测分析4种中国名牌食醋(LM、ST、SYJ、HS)挥发性风味成分,发现产自山西的食醋酯类含量较高,这与本实验产自山西的NHF食醋酯类定量结果一致。通过对比研究发现,金银花尾酒酿造风味食醋中醇类、酚类以及萜烯类物质较其他3种食醋丰富,尤其是萜烯类物质,在其他3种食醋中均未检出,而在本风味食醋中检出4种萜烯类化合物,含量最高的为芳樟醇和1-乙酰基-2-甲基-1-环戊烯。结合资料报道及本研究结果表明,萜烯类化合物芳樟醇不仅是金银花尾酒酿造风味醋中的关键花香贡献成分,还是其醋体中的活性功能成分,同时也是其代表性特征化合物。

a-物质分类数目对比分析;b-物质分类含量对比分析

图2 金银花尾酒酿造风味食醋与对比名牌醋挥发性香气物质分类统计图

Fig.2 Substance classification statistics from volatile aroma compounds in the tail liquor vinegar and brands of vinegar

2.4 与品牌醋感官特征差异性分析

采用感官定量描述分析方法,对金银花尾酒酿造风味食醋和其他3种传统品牌食醋进行感官(花香、醋香、木香、焦香、果香、青香、烘焙香、巧克力香、色泽、体态)品评,结果见表3和图3。

表3 金银花尾酒酿造风味食醋与品牌醋外观差异对比分析

Table 3 Analysis of appearance differences between the tail liquor vinegar and brands of vinegar

外观WJCNHFHTBNP值色泽8.58.588>0.05体态8.38.28.28>0.05

注:P>0.05表示没有显著性差异。

图3 金银花尾酒酿造风味食醋与品牌醋香气差异对比轮廓图

Fig.3 Radar charts fromaroma difference between the tail liquor vinegar and brands of vinegar

注:*,差异显著(P<0.05);**,差异极显著(P<0.01);***,差异高度显著(P<0.001)。

如表3所示,方差检验(P>0.05)结果表明,4种食醋从外观(色泽和体态)上没有显著性差异,其中金银花尾酒酿造风味食醋呈现深棕色、体态澄清,有光泽。从香气层面来看,各食醋之间香气特征存在明显的差异,其差异主要来源于食醋酿造原料及其发酵和陈酿工艺。如图3所示,显著性分析结果表明4种食醋中花香、青香及果香3种香气特征均存在显著性差异,其中花香特征具有高度显著性差异。根据品评分值结果发现,金银花尾酒酿造风味食醋中花香、木香和青香评分最高,特别是花香均值达到8分左右,说明这3种香气是金银花尾酒食醋区别于其他食醋的主要特征香气,其呈香可能来源于金银花尾酒原料的贡献。

3 结论

本研究以金银花尾酒为主要原料,经醋酸发酵得到具有特色风味的金银花尾酒酿造风味食醋,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术从金银花尾酒酿造风味食醋中共鉴定出主要风味物质62种,包括酯类17种,醇类11种,醛酮类10种,酸类6种,酚类6种,萜烯类4种,吡嗪类2种,呋喃类2种,含硫化合物2种及其他类2种。通过与市场上品牌食醋对比研究发现萜烯类物质是本风味食醋中特有的一类物质,其产生主要与金银花尾酒及其发酵工艺有关,其中含量最高的萜烯类化合物主要为芳樟醇,其含量高达235.890 μg/L。结合OAV分析结果表明金银花尾酒酿造风味食醋的关键风味物质主要有己酸乙酯、对乙烯基愈疮木酚、芳樟醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁香酚、苯乙醛、庚酸乙酯、异戊醛、异戊酸、乙酸己酯、2-乙酰基呋喃、乙酸苯乙酯和戊酸乙酯。通过感官定量描述分析方法比较金银花尾酒酿造风味食醋与市场上其他中国传统品牌食醋的感官特征,结果表明金银花尾酒酿造风味食醋的花香、木香和青香放香突出。本研究通过化学检测分析结合定量感官评定研究金银花尾酒酿造风味食醋的特征香气成分,明确了特征香气成分对尾酒醋整体风味的贡献,为尾酒醋品质的调控提供了理论依据。

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Analysis offlavor characteristics of vinegar brewed by honeysuckle tail liquor based on odor activity value and sensory attributes

SUN Youlan1, HUANG Yongguang1*, TANG Dongya, WU Xingqin

1(College of Brewery and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China) 2(Guizhou Huajiu Co. Ltd., Zhenyuan 557700, China)

ABSTRACT This study aimed to investigate the components of the honeysuckle flavored vinegar, which is brewed by acetic acid fermentation with honeysuckle tail liquor. The volatile aroma compounds were analyzed by headspace solid phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry; And the key flavor substances of the flavored vinegar were investigated by the odor activity value; the differences between the flavored vinegar and the brand vinegar were analyzed by chemical analysis and sensory quantitative assessment. The results showed that 62 volatile flavor components were identified from the flavored vinegar, of which the terpenes were the unique substances in the flavored vinegar; 15 kinds key flavor substances identified by analysis from the flavored vinegar. Compared with the other three brands of vinegar, the flavored vinegar contained 28 kinds of compounds specially, of which the linalool, p-ethyl guaiacol and α-terpineol were the three most compounds. Sensory analysis indicated that the main aroma characteristics of the flavored vinegar included floral, green and woody. This study provides a theoretical basis for the resource utilization of honeysuckle tail wine, and provides technical support for the research of vinegar flavor.

Key words honeysuckle tail liquor flavored vinegar; odor activity value(OAV); sensory; characteristic flavor; headspace-solid phase microextraction(HS-SPME);gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.021126

第一作者:硕士研究生(黄永光研究员为通讯作者,E-mail:772566120@qq.com)。

基金项目:贵州省科技支撑计划项目(黔科合支撑[2017]2542);贵州省重点基金项目(黔科合基础[2017]1405);贵州省科技平台及人才团队计划项目(黔科合平台人才[2016]5637)

收稿日期:2019-05-17,改回日期:2019-06-28