GC-MS法分析西瓜精酿啤酒中的风味物质

王松廷，杨生玉，张彭湃*

（河南大学生命科学学院，河南开封475004）

GC-MS法分析西瓜精酿啤酒中的风味物质

王松廷，杨生玉，张彭湃*

（河南大学生命科学学院，河南开封475004）

为了研究分析西瓜精酿啤酒中的风味物质，采用静态-顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）联用的方法，对西瓜精酿啤酒及普通精酿啤酒中的风味物质进行了对比分析。结果表明，从西瓜精酿啤酒中共分离出48种物质，确定了其中的36种物质；从普通精酿啤酒中共分离出42种物质，确定了其中的41种物质。与普通精酿啤酒确定风味成分相比，己酸乙酯、癸醛、可卡醛、壬酸乙酯、癸酸乙酯等11种物质仅在西瓜精酿啤酒中检出，这些成分赋予了西瓜精酿啤酒独有风味。

西瓜精酿啤酒；风味物质；气质联用

西瓜俗称“寒瓜”，因其含有多种对人体有益的营养成分，又被称为“瓜果之王”。据营养专家测定，除去占西瓜90%以上的水分，西瓜还含有蛋白质、纤维素、无机盐、多种微量矿物质元素和多种维生素等人体所必需的营养物质[1]。我国是世界上西瓜种植面积最大的国家，已经成为很多地方的支柱产业，但是，到目前为止还没有一条切实可行的西瓜深加工途径，产品的附加值比较低，瓜农始终没有摆脱几千年来“看天卖瓜”的尴尬境地[2]。

风味物质是产品品质的核心和灵魂，是衡量产品质量的一个至关重要的因素，通过对产品中的风味物质进行定性定量的分析，可以量化产品质量，确定产品等级，指导工艺优化。然而，迄今为止对西瓜深加工方面的研究大都集中在工艺、配方方面的优化，对西瓜汁中的挥发性风味物质进行分析只有零星报道[3]。其他水果啤酒的国内外研究已开展不少，但是市场上出现的大部分为香精调制的果味啤酒，而不是由真正的水果酿造，水果啤酒的风味物质分析也不多见[4-5]。本研究采用静态顶空-固相微萃取（head space-solid phase micro-extractions，HS-SPME）法分别提取西瓜精酿啤酒和相应的普通精酿啤酒中的风味物质，并采用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用的方法对提取到的风味物质进行定性定量的分析，以期为我国西瓜深加工产业迅速打开局面提供科学依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

西瓜精酿啤酒与相应的普通精酿啤酒均为本实验室酿制，普通精酿啤酒除未添加西瓜汁外，其原料选择和发酵工艺均与西瓜精酿啤酒一致。采用的工艺及参数在文献[6]基础上略有修改，不同之处在于：本实验中原麦汁浓度为13°P，西瓜精酿啤酒在主酵期间加入15%的西瓜汁。西瓜精酿啤酒由于添加西瓜汁，因此实际麦汁浓度为12°P左右，最终所得西瓜精酿啤酒酒精度3.82%vol、残糖量1.26 g/L、总酸含量1.8 g/100 mL；普通精酿啤酒酒精度4.42%vol、残糖量1.56 g/L、总酸含量1.6 g/100 mL。风味物质测定为直接测定原酒处理液。

1.2仪器与设备

50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头及萃取手柄：美国Supelco公司；6890N-5973I气质联用仪：美国Agilent公司。

1.3实验方法

1.3.1样品中挥发性风味物质的提取

将固相微萃取头插入气相色谱的进样口中，270℃老化1 h，之后老化30 min，并进行空白试验，直至无色谱峰出现。将样品装入样品瓶，装液量为整个样品瓶容积的1/3～1/2，将固相微萃取头插入样品瓶中，40℃萃取40 min，在温度为270℃的气质联用仪进样口中解吸5 min，进样分析。

1.3.2GC-MS分析条件

气相色谱（GC）条件：HP-INNOWAX MS型色谱柱（30m×250μm×0.25μm）；载气为氦气（He），流速1 mL/min；柱温起始为50℃，保持5 min，以6℃/min升温至160℃，保持3 min，再以20℃/min升温至230℃；不分流进样。

质谱（MS）条件：电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV，发射电流为200 μA，离子源温度为230℃，四级杆150℃，全扫描模式，扫描质量范围50～550 amu，无溶剂延迟。

1.3.3定性定量方法

定性分析方法：经过分析得到的图谱和美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）谱库中的标准图谱进行比对，保留下匹配度＞80%的组分。

定量分析方法：采用峰面积归一化法计算各组分的相对含量，进行定量分析。

2　结果与分析

图1　西瓜精酿啤酒(A)及普通精酿啤酒(B)中风味物质GC-MS分析总离子流色谱图Fig.1　Total ions chromatogram of flavor compounds in watermelon craft beer(A)and common craft beer(B)by GC-MS

表1　西瓜精酿啤酒中风味物质GC-MS分析结果Table 1　GC-MS analysis results of flavor compounds in watermelon craft beer

西瓜精酿啤酒及普通精酿啤酒中挥发性成分经静态顶空-固相微萃取和气质联用分析，其GC-MS分析总离子流色谱图见图1，挥发性成分的分析鉴定结果分别见表1和表2。

由表1可知，从西瓜精酿啤酒中共分离出48种物质，确定了其中的36种物质，占分离出的风味物质的75%，其中主要的风味物质为辛酸乙酯、乙酸异戊酯、癸酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸酯等酯类物质；由表2可知，从普通精酿啤酒中共分离出42种物质，确定了其中的41种物质，占分离出的风味物质的98%，其中主要的风味物质为辛酸乙酯、乙酸异戊酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、己酸等。

与普通精酿啤酒相比，西瓜精酿啤酒中共发现了11种物质未在普通精酿啤酒中检出，这些风味物质主要为己酸乙酯、癸醛、可卡醛、壬酸乙酯、癸酸酯等酯类和醛类。由于两种精酿啤酒仅在是否添加西瓜汁上有所区别，所以这些未在普通精酿啤酒中发现的风味物质，需要进一步深入研究其是否来自西瓜汁或是西瓜汁中的风味物质经微生物发酵作用转化而来。这种转化作用或来自于微生物的直接作用如生物氧化、参与微生物的某个代谢环节等[7]，或是和啤酒原有的某些物质发生化学反应如酯化反应、羟基化反应等，或是西瓜汁中的风味物质经外界作用转化而来如氧化反应等[8]。这些风味物质很多都有自己独特的香味特征，如正己酸乙酯具有曲香、菠萝香[9]；癸醛具有强烈的花香、柑橘香等香味[10]；壬酸乙酯具有果香、酒香、玫瑰香[11]；癸酸酯具有果香、花香[12]；可卡醛具有新鲜的果香香气[13]。西瓜精酿啤酒区别于普通精酿啤酒的本质就在于所含特定风味物质的不同，如果上述物质在日后的实验中被确证是来源于西瓜或是其降解物，则这些风味特征物质就成为了西瓜精酿啤酒区别其他种类啤酒的本质和灵魂，在量化西瓜精酿啤酒产品质量，优化生产工艺方面成为重要指标。

续表

表2　普通精酿啤酒中风味物质GC-MS分析结果Table 2GC-MS analysis results of flavor compounds in common craft beer

续表

另外，在西瓜精酿啤酒所特有的物质中，有些物质具有特殊的药用功效，如2,6-二叔丁基苯醌（ditertbutylbenzoquinone，DTBQ），该物质可作为一种降压药，且降压效果显著、副作用小[14]；又如，4-仲丁基-2,6-二叔丁基苯酚，该物质是一种强抗氧化剂，它很容易与油类或其他液体混合，并能增加产品的热稳定性[15]；这些物质的降压与抗氧化功效与西瓜的药用功效相吻合，也提示这些物质可能来源于西瓜或是其降解物；此外，还发现了羟甲唑啉，这是一种高效的减充血剂，能够迅速收缩鼻血管，从而改善鼻塞症状[16]。以上药用物质的出现表明，西瓜精酿啤酒不仅仅只是一种酒饮料，其具有类似西瓜的药用成分也增强了该啤酒的营养性和保健性。当然，这些物质是否来源于西瓜或是西瓜成分的降解物，还是来源于微生物的其他代谢途径，进入人体后，其残余含量是否还具有明显药用功效，还需要以后的实验加以论证。

3　结论

本研究采用固相微萃取结合气相色谱-质谱联用的方法，分别对西瓜精酿啤酒和普通精酿啤酒中主要的风味物质进行了定性定量的分析，并对两种啤酒的主体风味物质进行了对比研究。实验结果表明，从西瓜精酿啤酒中共分离出48种物质，其中的36种物质得以确定；普通精酿啤酒中共分离出42种物质，确定了其中的41种物质。与普通精酿啤酒确定成分相比，己酸乙酯、癸醛、可卡醛、壬酸乙酯、癸酸酯等11种物质仅在西瓜精酿啤酒中检出，这些物质中，部分成分具有特定的风味或具有药用价值，其共同作用下或成为构成西瓜啤酒的特征风味物质。

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Analysis of the flavor compounds in watermelon craft beer by GC-MS

WANG Songting,YANG Shengyu,ZHANG Pengpai*
(College of Life Science,Henan University,Kaifeng 475004,China)

In order to research and analysis flavor compounds in watermelon craft beer,the flavor compounds in watermelon craft beer and common craft beer were compared and analyzed by headspace-solid-phase microextraction(HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The results showed that 48 kinds of compounds were separated from watermelon craft beer,and 36 compounds were identified.42 kinds of compounds were separated from common craft beer,and 41 compounds were identified.Compared to the common craft beer,11 kinds of compounds(such as ethyl caproate,decanal,cocal,pelargonic acid ethyl ester,decanoic acid ethyl ester,etc)were only detected in watermelon craft beer,which gave the beer unique flavor.

watermelon craft beer;flavor compounds;GC-MS

TS262.5

0254-5071（2016）10-0171-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.10.038

2016-06-06

河南大学科研基金项目（2015YBZH004）；河南省科技攻关项目（162102210025）

王松廷（1989-），男，硕士研究生，研究方向为食品发酵。

张彭湃（1978-），男，副教授，博士，研究方向为工业微生物育种及发酵工程。