黑加仑果与果酒香气成分的GC-MS分析

贾青青，邵威平*，辛秀兰，陈亮

（1.甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070；2.北京电子科技职业学院生物工程学院，北京100029）

黑加仑果与果酒香气成分的GC-MS分析

贾青青1，邵威平1*，辛秀兰2，陈亮2

（1.甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070；2.北京电子科技职业学院生物工程学院，北京100029）

采用顶空-固相微萃取法（HS-SPME）和气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）萃取检测鉴定黑加仑果实和果酒酵母1399酿造的黑加仑果酒芳香物质的成分和含量，对比黑加仑果实和黑加仑果酒的香气成分变化。从果实中鉴定出50种成分，占峰面积的84.22%，香气成分主要为2-甲基-3-丁烯-2-醇、4-甲基-1-戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、正戊烯、正辛醛、壬醛、己醛、戊醛等；从果酒中鉴定出48种成分，占峰面积的92.65%，主要香气成分为苯乙醇、3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、苯乙醛等。

黑加仑；顶空-固相微萃取法；气相色谱-质谱联用仪；香气成分

黑加仑（Ribes nigrumL.）又名黑穗醋栗、黑豆果，为小灌木。黑加仑果实为紫黑色小浆果，有光泽，近球形。果实中含有紫红色色素，果肉一般没有光泽，略呈淡绿色。果汁呈透明的深宝石红色或紫红色，其果实含有对人体健康有益的多种氨基酸、抗氧化物质矿物质和维生素[1]。同时，具有提高机体免疫力等功能[2]和降酶保肝、降血脂、降血压抗衰老的保健作用[3]。由于黑加仑具有独特的风味，所以加工的产品口味也很有特点。近几年，越来越多的人开始对小浆果产品的深加工工艺进行研究，香气成分是构成和影响果实与果酒质量、典型性的主要因素[4]，所以采用顶空-固相微萃取法（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）和质谱-气相色谱联用仪（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）法测定黑加仑果实和果酒中的香气种类和含量变化，旨在为黑加仑及黑加仑果酒香气组分的确定和黑加仑酒质量评价体系的构建提供一定的科学依据，在黑加仑其他深加工产品中也会有一定的理论意义和实用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑加仑：东北农业大学园艺科学站；果酒酵母1399：中国食品发酵工业研究所；果胶酶（3 000U/g）：诺维信生物科技有限公司；其他试剂均为分析纯：天津市华东试剂厂。

HZ200LB恒温摇床：上海福玛实验设备有限公司；SPX-250恒温培养箱：上海夕徽实验仪器厂；TM3H附温比重计：安徽省凤阳县玻璃厂生产；雷磁PHS-3C酸度计：上海楚柏仪器有限公司；AR2140电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；7890A气相色谱仪、5975质谱仪：美国Agilent公司；固相微萃取装置及50/30μM DVB/CAR/ PDMS萃取头：上海安谱科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑加仑果酒制作工艺流程[5]

选用酵母1399在斜面培养条件下发酵黑加仑果酒，由于果实中胶黏性物质含量比较高，所以添加0.55%的果胶酶，以提高出汁率，酶解温度采用45℃保持2h；SO2按40mg/L的量添加，由于酵母菌在强酸条件下不容易生长甚至会死亡，故调整果汁的酸度，使果汁的pH在3.3左右，将黑加仑清液加糖至20°Bx左右，酵母活化3代后接种（接种量为5%），主发酵28℃发酵8d，后发酵20℃陈酿22d。

1.3.2 香气物质的提取

取25mL的黑加仑果酒样品置于50mL的锥形瓶中，加入0.3g/mL NaCl，于40℃水浴中顶空萃取40min后，将萃取针插入气相色谱进样口，将萃取针头解析5min。取5g黑加仑果实用研钵捣碎，加入5g NaCl，其余操作同果酒提取方法[6]。

1.3.3 质谱-气相色谱联用仪（GC-MS）条件

黑加仑果酒香气成分测定气相-质谱条件[7]：色谱柱DB-5MS（30m×0.25mm，0.25μm）；气化温度：250℃；柱温以40℃保持5min，以5℃/min升至250℃，保持1min；气化温度250℃；载气：高纯He（99.999%）；载体流速1.0mL/min；MS四级杆温度150℃；离子源温度240℃；离子源为电子电离（electron ionization，EI）源；扫描范围：35～625m/z；电子能量：70ev；对采集到的质谱图利用美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）08.L谱库进行检索。

这十年的时间里，王宝生因为长期居住在这种潮湿环境当中，他患上了风湿关节炎和腰间盘突出，但他并没有因此放弃也没有因此偷懒，清理防火线的杂草和落叶也是王宝生的一项重要工作，几乎每隔几天他就会拿起扫把沿着近两公里的防火线进行清扫。在中军帐景区内有七棵古树是“文物级”的宝贝，一旦下雪，王宝生也会下山及时清理松枝上的积雪。

黑加仑果实香气成分测定气相-质谱条件：柱温以50℃保持1min，以5℃/min升至280℃，保持10min，其他条件同黑加仑酒的测定参数。

2 结果与分析

2.1 黑加仑果实的香气成分

图1为黑加仑果实香气成分的GC-MS总离子流图，表1为黑加仑果实香气成分的GC-MS分析结果。各色谱峰相应的质谱图通过NIST08.L谱库检索并通过分析，采用面积归一化法计算出各成分的相对含量。

图1 黑加仑果实香气成分的GC-MS总离子流色谱图Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms of aroma components in blackcurrant fruit

表1 黑加仑果实香气成分GC-MS分析结果Table 1 GC-MS analysis results of aroma components in black currant fruit

续表

由表1可知，黑加仑果实共鉴定出50种香气成分，其相对含量占总量的84.66%。包括醇类7种（合计占19.83%），醛类9种（合计占12.33%），酮类3种（合计占9.52%），酯类9种（合计占6.61%），烷烃、烯烃类10种（合计占19.22%），醛酮、其他类11种（合计占17.15%）；其主要成分为3-甲基-4-壬酮（9.08%）、2-甲基-3-丁烯-2-醇（7.25%）、双戊烯（6.07%）、4-甲基-1-戊醇（5.58%）、2-氨基丁烷（5.25%）、N-甲基-1，3-丙二胺（4.5%）、壬醛（3.86%）。由此可见，醇类、醛类是果实香气成分中含量最多的化合物。

2.2 黑加仑果酒的香气成分

图2为黑加仑果酒香气成分的GC-MS总离子流图，表2为黑加仑果酒香气成分的GC-MS分析结果。各色谱峰相应的质谱图通过NIST 08.L谱库检索并通过分析，采用面积归一化法计算出各成分的相对含量。

图2 黑加仑果酒香气成分的GC-MS总离子流色谱图Fig.2 GC-MS total ion current chromatograms of aroma components in black currant wine

表2 黑加仑果酒香气成分GC-MS分析结果Table 2 GC-MS analysis results of aroma components in black currant wine

续表

由表2可知，黑加仑果酒共检测出49种芳香物质，其中相对含量占总含量的92.98%。包括醇类8种（合计占28.55%），酯类19种（合计占55.7%），醛类3种（合计占0.94%），烷烃、烯烃类10种（合计占4.23%），其他类8种（合计占3.56%）；其主要成分为苯乙醇（19.96%）、乙酸乙酯（15.15%）、辛酸乙酯（19.03%）、正己酸乙酯（4.53%）、癸酸乙酯（4.22%）、乙酸苯乙酯（3.42%）、2，4-二甲基苯乙烯（2.57%）、4-甲基-1-（1-甲基乙基）-3-环己烯-1-醇（2.03%）、3-甲基-1-丁醇（1.86%）。由此可见，酯类化合物是果酒香气成分中含量最多的一类，醇类含量其次，醛类和烷类、烯烃类的含量较少。

2.3 黑加仑果实与果酒香气成分比较

一般来说，果实大都是具有天然的香味物质，略带有果香或是花香。果酒的香味物质一部分来自果实的特征香味，一部分是由酵母发酵过程中产生的芳香物质。香气成分是决定果酒风味、品质和特征性的主要因素[8-9]。典型的果香由几百种挥发性物质产生，包括酯类、醇类、醛类、酮类和醚类，其中酯类和醇类是其最主要的成分。据PAILLARDNNM[10]报道，苹果酒香气中酯类占78%～92%，高级醇类占6%～16%。发酵过程中，酵母菌代谢糖类除了生成乙醇和二氧化碳外，并有很多副产物产生。这些副产物在果酒的感官质量方面具有重要的作用，构成了果酒的发酵香气。

2.3.1 醇类物质比较

黑加仑果实中醇类含量为19.83%，主要为2-甲基-3-丁烯-2-醇和4-甲基-1-戊醇，含量分别为7.25%和5.58%；其中2-甲基-3-丁烯-2-醇有特殊刺激性气味，4-甲基-1-戊醇具有特殊气味；黑加仑果酒中醇类含量为28.55%，其主要为苯乙醇，含量为19.96%；在黑加仑果酒中苯乙醇为主要呈香物质，其他少量化合物影响特征香气。苯乙醇是酵母在有氧条件下，经磷酸-戊糖途径生成赤藓糖后形成的[11]，具有清甜的玫瑰花香、蔷薇香、紫罗兰香、茉莉花香、香料辛辣味等多种风味[12]。此外，黑加仑果中含有4-萜烯醇，呈暖的胡椒香、较淡的泥土香和陈腐的木材气息。黑加仑果酒中含有3-甲基-1-丁醇，在许多果酒香气成分检测中均被认为是呈香物质。

2.3.2 酯类物质比较

黑加仑果实中酯类相对含量为6.61%，主要为辛酸乙酯和癸酸乙酯，含量分别为1.97%和1.49%；黑加仑果酒中酯类含量为55.7%，主要为乙酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯，含量分别为15.15%、19.03%和4.22%；酯类是构成酒香的重要物质，主要来源于原料中、发酵过程中酵母菌和细菌活动形成以及贮存过程中的酯化反应。乙酯类物质是黑加仑酒中重要的酯类物质，其中辛酸乙酯具有白兰地酒的香味，还有橙子和玫瑰花的花果香[13]，其含量从果实中1.97%升高到果酒中19.03%；癸酸乙酯具有葡萄酒香气，含量从1.49%升高到4.22%；乙酸乙酯具有强烈醚似气味和果香，是果酒中产生的特有的香气成分，其含量达到15.15%；乙酸异戊酯具有香蕉香味；果酒的种类和数量不同也决定了酒的香味和风格[14]，酯的种类从9种升高到19种，含量从6.61%升高到55.7%；当然，一些相对含量较低、阈值较低（香气值较高）的物质在黑加仑酒总体香气构成中也有不可忽视的作用。VAKYANTS A S P[15]研究表明，果酒香气的基本成分与挥发性物质中的4大酯类（乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯和辛酸乙酯）基本一致。

2.3.3 醛酮苯酚类物质比较

黑加仑果实中醛、酮、苯酚类物质含量分别为12.33%、9.52%和2.55%；黑加仑果酒中醛类仅占0.94%，酮和苯酚类物质含量分别为0.45%、0.20%。由于在发酵过程中被分解、转化成其他香气物质，因此与果实相比较，醛、酮、苯酚类物质含量均有降低。黑加仑果实香气成分中含有己醛（青草气）[16]、癸醛（具有甜香、柑橘香、蜡香、花香）、壬醛（有玫瑰香气）、正辛醛（少量时具有类似玫瑰和橙皮的香气）；经发酵后黑加仑果酒香气成分中含有壬醛和苯乙醛（浓郁的玉簪花香气），苯乙酮（山楂气味），但主要以芳香醇和芳香酯类为主，醛类、酮类物质发挥的作用相对较小。2.3.4烷烯烃类物质比较

黑加仑果实中烷烯烃类物质含量分别为8.58%和10.64%，其中以2-氨基丁烷（5.25%）和双戊烯（6.07%）为主，其中双戊烯有很好闻的柠檬香味；黑加仑果酒中烷烃、烯烃类物质含量分别为0.53%和3.70%。由于在发酵过程中烷烃烯烃类物质在酶的作用下转化为其他香气物质，黑加仑果酒中的烷烯烃类物质的含量比果实的含量要少很多。其中硫化丙烯能够抗寒杀菌，抵御流感等。

2.3.5 胺类及其他物质的比较

芳香胺具有特殊的气味，可与酸类物质作用生成盐，属于极性化合物，低级胺易溶于水，可溶于醇、苯酚类。果实中胺类物质占4.5%，其他占9.40%；果酒中胺类物质有明显的变化，从4.5%降低至0.07%，其他物质从9.40%降低至1.13%。由于胺类亲合作用强，其含量通常会随着碱性的强弱而异，在发酵过程中酸性增强，碱性减弱，所以胺类物质显著下降。早在20世纪初，科学家通过人体解剖发现，当人的情绪发生变化时，人大脑中的间脑底部会分泌一系列化合物，这类化学分子有苯乙胺，内啡肽等，科学家称之为“情绪激素”。所以产生的胺类物质会提高人的情绪[17]。

3 结论

对比黑加仑果实和果酒的香气种类和含量结果表明，发酵后的果酒不仅保持原果中的部分香气成分，而且通过酵母发酵后产生了更多的香气成分，使果酒散发出愉快的花果香味。本实验采用顶空-固相微萃取法（HS-SPME）提取黑加仑果实、果酒中的香气成分，经气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析，在黑加仑果实中检测出了50种挥发性成分，含量为84.22%；在果酒中检测出了48种成分，含量为92.65%；果实、果酒共同的香气物质为辛酸乙酯、癸酸乙酯、正己酸乙酯、壬醛，这些物质除此之外果酒中含有苯乙醇、乙酸乙酯、苯乙醛、苯乙酮、乙酸异戊酯等，赋予了果酒特殊的香味。醇类、醛类和酯类是果实主要香气成分，而醇、酯、烯烃类是果酒的主要香气成分，这些物质通过数量、种类、感觉阈值及相互之间的协调作用使果实、果酒体现出特有的果香和酒香。

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Aroma components analysis in blackcurrant fruit and fruit wine by GC-MS

JIA Qingqing1,SHAO Weiping1*,XIN Xiulan2,CHEN Liang2
(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.College of Bioengineering,Beijing Polytechnic,Beijing 100029,China)

Aromatic composition and content in blackcurrant fruit and blackcurrant fruit wine fermented with fruit wine yeast 1399 were identified by HS-SPME and GC-MS.The change of aroma components in black currant fruit and the fruit wine was compared.50 components were identified in the black currant fruit,accounting for 84.22%of the peak area.The main aroma components in fruit were 2-methyl-3-butene-2-alcohol,4-methyl-1-amyl alcohol,ethyl caprylate,ethyl caprate,amylene normal,n-octanal,nonanal,hexanal,pentanal and so on.48 components were identified in fruit wine,accounting for 92.65%of the peak area.The main aroma compounds in fruit wine were benzene ethanol,3-methyl-1-butanol,ethyl acetate, ethyl caprylate,ethyl caproate,ethyl caprate,phenethyl acetate,benzeneacetaldehyde,and so on.

blackcurrant fruit;HS-SPME;GC-MS;aroma components

TS207.3

A

0254-5071（2014）03-0141-06

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.034

2014-01-06

公益性行业（农业）科研专项（201103037）；北京市属高等学校人才强教深化计划资助项目（PHR201107151）；科研基地建设-科技创新与转化（改革试点）-小浆果产品加工应用平台建设（PXM2013_014306_000113）；青年科技创新教育行动计划（PXM2013_014306_000056）

贾青青（1988-），女，硕士研究生，研究方向为小浆果深加工。

*通讯作者：邵威平（1969-），男，副教授，博士，研究方向为农产品加工与储藏。