啤特果醋香气成分分析

刘彩云，赵军霞，魏晋梅

(1.甘肃省科学院生物研究所，兰州 730000；2.甘肃省科学院，兰州 730000；3.甘肃农业大学研究测试中心，兰州 730000)

啤特果，又名酸巴梨，是我国西北地区特有的一种梨属品种，含有多种维生素、氨基酸和铁、钙、钾等微量元素。具有消渴止咳、软化血管、养胃润肺等保健功能，是一种品位极高的绿色水果[1-4]。由于其不易贮藏的特性，需要对果实进行深加工，目前主要的产品是啤特果汁，为了增加其附加值并使其产品多元化，啤特果醋酿造成为另一个发展方向。通过发酵使啤特果醋不仅保持其原有的营养价值，而且增加了食醋的保健功能，随着人们生活水平的提高和保健意识的增强，对果醋产品的需求逐渐增加，因此啤特果醋开发具有良好的市场前景。

啤特果醋香气成分不仅是其风味物质重要的组成部分，也是评价其品质的重要指标。目前，对挥发性成分的分析主要采用蒸馏萃取法、固相微萃取法、液液萃取法等不同的方法进行测定[5-9]。其中固相微萃取法由于具有灵敏度高、操作简单、集萃取和解吸于一体的优点而被广泛应用在挥发性成分的测定中[10]。本研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法对啤特果醋的香气成分进行了分析测定，以期为其香气成分的研究提供理论依据，并为啤特果醋产业的发展和啤特果醋品质评价体系的建立提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

成熟啤特果：采自和政县牙塘村；

醋酸杆菌AS1.41：甘肃省科学院生物研究所菌种保藏中心提供。

1.2 仪器与设备

Agilent 6890N-5973MSD气相色谱-质谱联用仪；75 μm CAR/PDMS萃取头；手动进样器；水浴锅。

1.3 方法

1.3.1 啤特果醋制备

将新鲜、成熟的啤特果通过清洗、破碎、酶解、过滤后得到啤特果液，以6∶1的重量比加入纯净水，再加入50%的食用酒精，调整溶液酒精度至8%，然后接入6% 醋酸杆菌种子液， 32～36 ℃进行醋酸发酵，发酵15天即可获得啤特果醋。

1.3.2 香气物质的富集

将萃取头插入GC-MS的进样口于250 ℃老化30 min备用，准确移取10.0 mL啤特果醋装入萃取瓶中，再将萃取头插入萃取瓶中，使其距离液面1 cm，40 ℃水浴萃取40 min。

1.3.3 GC-MS分析条件

色谱条件：OV1701色谱柱；进样口温度270 ℃；初始温度：50 ℃，保持1 min；之后以10 ℃/min升到60 ℃，保持3 min；再以4 ℃/min升到140 ℃，保持8 min；然后以15 ℃/min升到230 ℃，保持5 min，总运行时间44 min；解吸15 min；载气He，流速为1 mL/min，分流比为20∶1，进样量为1.0 μL。

质谱条件：电离方式为EI；电子能量70 eV；离子源温度为230 ℃；传输线温度为230 ℃；四级杆温度为150 ℃；扫描范围为30～550 m/z。

1.3.4 香气成分的定性定量分析

啤特果醋香气物质经色谱柱分离、质谱仪记录，然后经解吸质谱图及计算机检索谱库确定其化学结构，并采用色谱峰面积归一化法计算出各成分相对百分含量。

2 结果与分析

2.1 萃取条件的优化

2.1.1 固相微萃取头的选择

对本实验所用的3种萃取头捕集的啤特果醋香气物质种类(见表1)通过比较分析可以看出：以CAR/PDMS(75 μm)萃取头捕集的啤特果醋香气物质种类最多，因此，在啤特果醋香气捕集时应选用CAR/PDMS固相微萃取头。

表1 固相微萃取头吸附的香气物质数目Table 1 Number of the aroma compounds absorbed by 3 different SPME fibers

2.1.2 萃取温度的确定

采用CAR/PDMS(75 μm)萃取头，在30，40，50，60 ℃条件下进行香气物质的萃取，再经GC-MS分析得到香气物质的峰面积，结果见图1。

图1 萃取温度对萃取效果的影响Fig.1 Influence of the extraction temperature on the extraction efficiency

由图1可知，当萃取温度由30 ℃升至40 ℃期间，啤特果醋香气物质的色谱峰面积逐渐增加，当温度达到40 ℃时峰面积最大，之后随着温度的升高色谱峰面积逐渐减小，因此，最佳的萃取温度为40 ℃。

2.1.3 萃取时间的确定

在40 ℃下采用CAR/PDMS(75 μm)萃取头，分别设置20，30，40，50 min时间条件下进行香气物质的萃取，再经GC-MS分析得到香气物质的峰面积，结果见图2。

图2 萃取时间对萃取效果的影响Fig.2 Influence of the extraction time on the extraction efficiency

由图2可知，在40 min前，随着萃取时间的延长，香气物质的峰面积逐渐增加，40 min后继续萃取，峰面积变化不大，因此，选择40 min为最佳萃取时间。

2.2 啤特果醋香气成分分析

采用优化的HS-SPME条件对啤特果醋香气物质进行分析，总离子流图见图3，结合标准谱库质谱数据，对其组分进行确认，最终鉴定出的香气物质及其相对含量见表2。

图3 啤特果醋香气成分GC-MS的总离子流图Fig.3 Total ion chromatogram of the aromatic composition in piteguo vinegar

表2 啤特果醋香气成分分析结果Table 2 Analytical result of the aromatic composition in piteguo vinegar

续 表

由表2可知，从啤特果醋中检测出30种香气物质。根据官能团对这些香气物质进行分类，得到酯类化合物15种，占50%；醇类化合物8种，占26.7%；酸类、醛类化合物各2种，分别占6.7%；酚类、酮类化合物各1种，分别占3.3%；其他类1种，占3.3%。

啤特果醋中鉴定出15种酯类化合物，是香气成分中含量较多的一种，其中乙酸乙酯相对含量最多，占总成分的13.32%，具有很强的果香和酯香[11]，对啤特果醋的特征香气有很大的贡献。相对含量较多的是乙酸丁酯，占总成分的3.2%，赋予啤特果醋果香、甜香味；己酸乙酯(1.79%)具有青苹果味和果香味；丁酸乙酯(1.76%)具有芳香气味；乙酸异戊酯(1.02%)具有水果香味[12]。这些酯类相互影响、共同作用，对啤特果醋香气特征的形成有一定的贡献。

检测到8种醇类化合物，分别是乙醇、正丙醇、异丁醇、异戊醇、2-甲基丁醇、正己醇、正辛醇、苯乙醇。其中乙醇相对含量最高为13.4%，其次是异戊醇，相对含量为7.15%，这些香气成分不同程度地影响着啤特果醋的香气特征。

检测到2种酸类化合物，分别是乙酸和3-甲基丁酸。其中乙酸的相对含量为38.21%，是啤特果醋主要的酸味物质。

此外，啤特果醋中还检测到一些酮类、酚类、醛类等物质，如3-羟基-2-丁酮具有奶油香、甜香[13]；乙醛具有甜香味；苯甲醛有杏仁味，这些物质对啤特果醋香气特征也有一定的贡献。

3 结果与讨论

固相微萃取头因涂层的极性不同，对香气物质的吸附能力不同。非极性的PDMS萃取头对非极性的香气物质有较强的吸附能力，极性的PA萃取头对极性的香气物质有较强的吸附能力，而CAR/PDMS兼有极性和非极性涂层，所以吸附范围较广[14-16]。这与啤特果醋香气组成复杂、各组分之间差异大的特点相适应，因此，啤特果醋顶空固相微萃取采用CAR/PDMS(75 μm)萃取头，这样吸附的啤特果醋香气物质种类较多。

萃取温度会直接影响固相微萃取的香气成分及分析结果。在较低的萃取温度下，啤特果醋香气的挥发速度较慢，达到香气平衡所需要的时间较长；相反，在太高的萃取温度下，可能会使香气组分发生异构化或者通过裂解途径产生新的香气成分，从而影响分析结果的真实性[17-20]。本实验结果表明：啤特果醋香气物质的最佳萃取温度为40 ℃。

萃取时间会影响固相微萃取的吸附量。萃取初期，由于香气物质挥发量少，萃取头的吸附量也小，随着时间的延长，啤特果醋挥发出大量的香气物质并很快被固定相吸附，但随着萃取时间的进一步延长，吸附趋于饱和，吸附速度会越来越慢[21-23]，对香气物质富集的贡献不大，因此选择接近平衡的最短时间点为最佳萃取时间。结果表明：啤特果醋香气物质的最佳萃取时间为40 min。

本实验用HS-SPME-GC-MS对啤特果醋的香气成分进行提取、分析，检测鉴定出30种挥发性成分，其中包括酯类、酸类、酚类、醛类、醇类及少量其他化合物，这些是香气物质的主体，它们共同组成了啤特果醋所特有的香气。其中酯类化合物、醇类化合物、酸类化合物相对含量较高。初步确定乙酸乙酯、乙酸、乙酸丁酯、己酸乙酯、乙醇、乙酸异戊酯、异戊醇、丁酸乙酯是啤特果醋的主要香气成分。本研究为啤特果醋生产中对产品风味的分析提供了重要的理论依据和数据信息。

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