两种陈酿期山西老陈醋挥发性成分分析

苗志伟，刘玉平*，陈海涛，黄明泉，孙宝国

(北京工商大学化学与环境工程学院，食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京 100048)

两种陈酿期山西老陈醋挥发性成分分析

苗志伟，刘玉平*，陈海涛，黄明泉，孙宝国

(北京工商大学化学与环境工程学院，食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京 100048)

采用同时蒸馏萃取与GC-MS联用的方法对两种陈酿期的山西老陈醋挥发性成分进行提取与分析。结果共鉴定出29种成分，主要是酸、酮、酯、醇、酚和杂环类化合物，这些成分经过相互协调和不断熟化，共同形成山西老陈醋特有的风味，其中乙酸、糠醛、3-羟基-2-丁酮、丁二酮和四甲基吡嗪的含量较高，大约占总挥发性成分的90%。两种陈酿期山西老陈醋的挥发性成分有一定的差别，这致使五年和八年陈酿期老陈醋的香气不同。并经过调香实验，确认了对山西老陈醋特征香气起主要作用的香成分。

山西老陈醋；同时蒸馏萃取；分析；调香

山西老陈醋是我国四大名醋之一，始于300年前的清顺治年间[1]。由于其独特的“蒸、酵、熏、淋、晒”的五字工艺，使之具有了色、香、醇、浓、酸五大香气特征。它不仅是调味品中的佳品，还是具有很高医用价值的保健品[2]。醋泡食品中的醋泡花生、醋泡大蒜、醋泡红枣、醋泡鸡蛋等更是打造了大众化的醋疗养生理念[3]。

山西老陈醋承启传统精酿工艺精，精选优质原料，通过天然生物发酵，历经数年“冬捞冰、夏伏晒”的陈酿过程酿就而成。香气是反映醋品质的重要指标之一，不同的陈酿期所形成的香气有所区别。由于醋水分较多，香气浓郁，适合用于固相萃取[4-9]和蒸馏萃取[10-12]方法提取其中的挥发性成分。本实验采用同时蒸馏萃取气质联用(SDE-GC-MS)对素有“华夏第一醋”盛誉的“东湖”牌山西老陈醋中不同陈酿期的挥发性成分进行对比研究，分析醋样的香气成分并对其形成机理进行简单阐述。最后经过调配实验，确认对醋特征香气起重要作用的香成分。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

“东湖”牌山西老陈醋，生产日期2010年8月9日，购于山西老陈醋集团有限公司，陈酿期分别是五年和八年。

二氯甲烷、无水硫酸钠均为AR级。

6890N/5973I气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司；L-N型同时蒸馏萃取装置 肯堡博美(北京)实验器皿有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 河南省予华仪器有限公司；氮吹仪N-Evap系列 上海思伯明仪器设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 同时蒸馏萃取制备样品

称取300g老陈醋，放入500mL圆底烧瓶中，加入少量沸石，置于同时蒸馏装置的轻相一端，油浴加热，温度控制在135℃。同时蒸馏装置的另一端为盛有50mL重蒸二氯甲烷的100mL圆底烧瓶，恒温水浴加热，温度控制在45℃。连续蒸馏提取3h后，将萃取液用无水硫酸钠干燥，过滤后在40℃水浴条件下用Vigreux柱浓缩至约10mL，再用氮吹仪进一步浓缩至约1mL(即闻不到二氯甲烷的气味为止)。以300g去离子水代替老陈醋，重复以上实验操作，得到空白样品提取物。

1.2.2 萃取率的计算

式中：m为浓缩液质量/g；α为浓缩液中二氯甲烷的百分含量(用气相色谱测定)；M为称取的老陈醋的质量/g。

1.2.3GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱为DB-WAX(30.0m×250μm，0.25μm)；色谱柱起始温度35℃(保持2min)，以8℃/min的速度升至80℃(保持2min)，再以1℃/min速度升至105℃(保持1min)，再以8℃/min的速度升至220℃(保持10min)；气化室温度230℃；传输线温度230℃；进样量1.0μL；载气He；载气流量1.0mL/min；分流比40:1。

质谱条件：EI源；电子能量70eV；离子源温度230℃；四极杆150℃；溶剂延迟4.3min；扫描模式Scan；扫描质量范围为33～300u。

1.2.4 定性定量方法

对检测出的成分采用质谱、保留指数和标准品进行定性，采用面积归一化法对检测出的成分进行简单定量。

1.2.5 香基调配方法

把所选用的香料根据其用量依次加入容器中充分混合，混合均匀后，对所调配的香基的香气进行品评，根据品评结果调整香料用量，反复实验，得到较优化的配方，从而使香基的品质得以改进和完善。

2 结果与分析

2.1 萃取产物

表1是不同陈酿期山西老陈醋同时蒸馏萃取所得产物的比较，可知两种老陈醋样品均为淡黄色油状液体，五年老陈醋中挥发性成分的萃取率比八年的高，而八年的香气比五年的协调。出现这种现象的原因可能是由于八年陈酿期的老陈醋中挥发性成分相对五年的损失较多，部分挥发或参与一系列反应进行熟化形成其他香气成分；故其较五年的萃取率要低，但整体香气协调柔和。对空白样提取物进行分析，没有检测到成分。

表1 不同陈酿期山西老陈醋所得萃取产物比较Table 1 Comparison of extraction products from overmature vinegar with different aging periods

2.2 气质分析结果

取1μL醋样挥发油，经GC-MS进行分析，总离子流图如图1所示。然后通过NIST 08谱库检索和人工图谱解析共同确定，共鉴定出29种物质，占总相对含量的99%以上，各成分的相对含量的确定采用面积归一化法，结果见表2。

图1 两种不同陈酿期山西老陈醋挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in 8-year-old Shanxi overmature vinegar

表2 两种不同陈酿期山西老陈醋中挥发性成分的气-质联用分析结果Table 2 GC-MS analysis results of volatile components in two kinds of Shanxi overmature vinegar during different aging periods

如表2所示，从五年陈酿期山西老陈醋中共鉴定出25种成分即5种酸类、2种酮类、5种酯类、9种杂环类化合物、2种醇类、1种酚类和醋酸酐，在八年陈酿期山西老陈醋中共鉴定出29种物质即包括5种酸类、4种酮类、5种酯类、10种杂环类化合物、2种醇类、2种酚类和醋酸酐。两种醋中均检测到且含量较高(相对含量大于1%)的物质是乙酸、糠醛、3-羟基-2-丁酮、丁二酮、四甲基吡嗪、3-甲基丁酸和2-甲基丙酸等。而乙酸糠酯、2,3-戊二酮、3-甲基-2,4-戊二酮和邻甲氧基苯酚四种物质本实验只在八年老陈醋中检出。

酸类化合物在老陈醋中含量丰富，是主要的呈香呈味成分。乙酸占了绝对优势，主要因为大量乙酸都是醋酸杆菌作用于酒精而产生的，而其他酸则可能是氨基酸降解或饱和脂肪酸氧化等陈酿过程中形成的[13]。与五年陈酿期老陈醋相比，八年陈酿期老陈醋中乙酸含量较低，这是由于随着陈酿期的延长，乙酸会挥发损失或者是转化成其他香成分。杂环类化合物主要以吡嗪和糠醛类为主，吡嗪类物质具有烘烤香气；糠醛类化合物具有甜香、木香和焦糖香气，它们都是老陈醋香气的重要组成部分，均可由微生物发酵或者氨基酸降解得到[14]，其中四甲基吡嗪不仅为老陈醋提供了发酵香气，还是赋予了老陈醋降血压、活血化瘀和清除自由基的保健价值[15]。酯类是构成醋香的重要成分，在此仅检出了五种酯类化合物，它们是乳酸乙酯(水果、奶油和朗姆酒香气)、3-羟基-2-丁酮乙酸酯、乙酸苯乙酯(花香、果香和威士忌酒香气)、γ-壬内酯(椰子果香和茴香香韵)和邻苯二甲酸二丁酯，其中邻苯二甲酸二丁酯是塑料常用的增塑剂[16]，样品用塑料桶装，故可能是包装引进的杂质。醇类和酚类化合物在老陈醋中检出的成分较少，但它们都能起到呈香和助香的作用。醛酮类化合物主要是由α-酮酸经脱碳酸和脱羟基而生成的[17]，大多都发生在陈酿阶段，从两种醋挥发性成分中鉴定出的酮类数量的对比可简单体现这点，其中在发酵物中具有令人不愉快的“馊味”丁二酮和3-羟基-2-丁酮含量较高。除了糠醛和5-甲基糠醛之外，其他醛都未能检出，这可能是由于生成量较少或者是在陈酿过程中转化成其他香成分。由此也可认为本样品有可能是配制醋。醋酸酐可能是是由乙酸脱水形成的，它是乙酸苯乙酯等香气成分形成的中间体，对醋熟化过程中香气的变化起一定作用。这些成分经过相互协调和不断熟化，共同形成了山西老陈醋特有的香气风味。

表3 醋挥发性成分的香气描述和FEMA号Table 3 Aroma description and FEMA number of volatile compounds identified in overmature vinegar

表4 醋香基配方Table 4 Perfume formulation of vinegar

2.3 醋香基的调配

按照含量高或香气阈值低的原则，从气质联机分析出的成分中，筛选出表3中成分。

为了验证分析结果，采用上面的香料进行调香实验。经过多次调香实验，得到的醋香基配方见表4。调配的醋香基按照香气评价法(GB/T 14454.3—1993《香料：色泽检定法》)进行感官评价[18]，具有醋的特征香气。故乙酸、2-甲基丙酸、己酸、丙酸、丁二酮、3-羟基-2-丁酮、乳酸乙酯、乙酸苯乙酯、β-苯乙醇、5-甲基糠醛、糠醛、四甲基吡嗪等对老陈醋的特征香气起到了重要作用。

3 结 论

3.1 山西老陈醋的挥发性成分主要包括酸类、酮类、酯类、醇类、酚类和杂环类化合物，其中含量较高的有乙酸、糠醛、3-羟基-2-丁酮、丁二酮和四甲基吡嗪等，它们相互作用构成了山西老陈醋的特征香气。

3.2 通过对五年和八年两种陈酿期的山西老陈醋的对比分析，得出不同的陈酿期的老陈醋香气会有一定的差别，随着陈酿期的延长，由于部分香成分挥发损失或者熟化转化成其他香气成分，导致香气成分的总量呈减少趋势，但香气成分的种类在增多。五年的老陈醋酸香刺激，而八年的则香气柔和，正是由于陈酿期主香成分醋酸变化导致的。

3.3 通过调香得出乙酸、2-甲基丙酸、己酸、丙酸、丁二酮、3-羟基-2-丁酮、乳酸乙酯、乙酸苯乙酯、β-苯乙醇、5-甲基糠醛、糠醛、四甲基吡嗪等对老陈醋的特征香气起到了比较重要的作用。

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Analysis of Volatile Components in Shanxi Overmature Vinegar with Different Aging Periods

MIAO Zhi-wei，LIU Yu-ping*，CHEN Hai-tao，HUANG Ming-quan，SUN Bao-guo
(Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, School of Chemical and Environmental Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Volatile compounds in two kinds of Shanxi overmature vinegar during different aging periods were extracted through simultaneous distillation-extraction (SDE) and analyzed by GC-MS. Twenty-nine volatile compounds were identified to be acids, ketones, esters and herterocylic compounds. Among them, the contents of acetic acid, furfural, 3-hydroxy-2-butanone, 2,3-butanedione and tetramethylpyrazine were approximately 90%. The aging period had a significant effect on the number of volatile components. Therefore, a significant difference in aroma characteristics between 5-year-old vinegar and 8-year-old vinegar was observed. By formulating experiments, the major flavor compounds contributing to aroma characteristics of Shanxi overmature vinegar were confirmed. Key words：Shanxi over mature vinegar；simultaneous distillation-extraction；analysis；formulate

TS207.3

A

1002-6630(2010)24-0380-05

2010-08-30

北京市教育委员会科技计划面上项目(KM200910011003)

苗志伟(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为香料香精。E-mail：mzwtyytc625@163.com

*通信作者：刘玉平(1969—)，男，副教授，硕士，研究方向为香料化学。E-mail：liuyp@th.btbu.edu.cn