苹果、山楂果粮醋的风味及功能成分分析

许艳俊，张海明，郝林＊，李成刚，药建生

（1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 晋中 030801；2.山西农业大学 信息学院 食品与环境学院，山西 晋中 030801；3.山西灯山井酿造有限公司，山西 榆次 030600）

食醋是山西省食品工业的支柱产业之一，传统的老陈醋是以淀粉质原料高粱酿造而成的，粮食消耗量大［1］；果醋是以水果为原料酿造而成的，不仅有醋的食疗保健功效，还有水果的营养物质和风味口感，但在山西省并未被广泛接受［2］。苹果和山楂是我国主要的水果产品，利用率不高［3］。

程耀虎［4］已经采用残次果探究了果粮醋的固态发酵工艺：把糠和麸皮混合加水蒸煮，冷却后将果类加入发酵缸内，加入曲、酵母，封口进行酒精发酵后转入醋酸发酵阶段。将发酵好的醋醅淋醋后兑制、灭菌、包装即为成品。程稚玲等［5］以苹果为原料，先接种酵母菌进行酒精发酵，再接种老陈醋醋醅进行醋酸发酵酿造苹果醋，避免了接种发酵菌种单一、产品风味单薄的缺陷。目前果粮醋在市场上并不多见，本文通过在高粱中添加苹果、山楂，使苹果和山楂的风味和功能成分融合在高粱醋中，提高其功能性。主要针对苹果和山楂结合高粱经液态发酵成果粮醋的风味及功能成分进行测定分析，为新产品的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种［6］

酿酒酵母菌：SH221，山西农业大学生物工程实验室保藏；醋酸菌：沪酿1.01，购于中国工业微生物研究所。

1.1.2 主要试剂

CH3CH2OH、NaOH、NaNO2、Al（NO3）3、芦丁、没食子酸、福林试剂、Na2CO3：以上试剂均为分析纯；苹果、山楂、老陈醋：市售。

1.1.3 主要仪器与设备

722G分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；Trace ISO气相色谱-质谱联用仪、U3000高效液相色谱仪 Thermo Fisher公司。

1.2 方法

1.2.1 果粮醋的酿造

将苹果、山楂破碎打浆，高粱蒸煮后，按一定比例将3种原料混合，同时加入SH221酵母菌进行酒精发酵，使用沪酿1.01醋酸菌进行醋酸发酵，发酵结束后过滤并进行巴氏灭菌，最后得到果粮醋。

1.2.2 理化指标测定及感官评定［7－9］

感官评定：按照 GB／T 5009.41－2003第三章执行；总酸、pH、可溶性固形物、还原糖、总酯：按国标GB／T 19777－2013《地理标志产品 山西老陈醋》中的方法进行测定。

1.2.3 挥发性香气成分的测定［10－13］

1.2.3.1 萃取头老化

取样前将固相微萃取的萃取头插入GC-MS的进样口中，于250℃老化并进行空白试验，直至无杂峰出现，老化时间30min。

1.2.3.2 SPME顶空萃取

取5mL醋样置于顶空样品瓶中，加入0.2g／mL质量浓度的氯化钠分析纯完全混匀，用瓶盖密封。放入恒温加热箱并磁力搅拌，在40℃下平衡搅拌20min，将SPME萃取头插入顶空瓶中，推出纤维头。萃取温度：40℃，萃取时间：30min。然后抽回纤维头，将萃取头迅速插入汽化室，在250℃下解吸5min，启动仪器收集数据。

1.2.3.3 GC-MS条件

弹性毛细管色谱柱TG-5MS（30m×250μm×0.25μm），进样口温度：250 ℃，载气：氦气，流速：1.0mL／min，不分流进样，升温程序：柱温起始温度35℃保持5min，以5℃／min的速度上升至160℃，保持3min，然后以10℃／min的速度上升至250℃，保持3min。质谱条件：接口温度250℃，离子源温度230℃，电离方式：EI，电子能量：70eV，质量扫描范围：35～500amu。

1.3 功能成分含量的测定

黄酮含量：按照GB／T 19777－2013的试验方法测定；总多酚含量：采用 Folin-Ciocalteu法测定［14，15］。

有机酸含量的测定［16－19］：取发酵培养物样品5mL，用超纯水定容至50mL，浸泡3h，抽滤，12000r／min离心10min，取上清液于0.22μm微孔滤膜滤样，进样检测。色谱条件：液相色谱仪Ultimate 3000；色谱柱选择 Agilent ZORBAX-C18（4.6mm×150mm，5μm）；流动相为 pH 2.7 的 20mmol／L NaH2PO4；进样量20μL；流动速度0.8mL／min；紫外检测波长210nm；柱温30℃。

2 结果与分析

2.1 醋的理化指标

对单一原料醋及果粮醋进行感官评定及理化指标测定，见表1和表2。

表1 醋的感官特征Table1 Sensory characteristics of vinegar

表2 醋的理化指标Table2 Physical and chemical indicators of vinegar

所制备的果粮醋颜色深度处于果醋与老陈醋之间；有光泽；酸味柔和，改善了老陈醋口味略酸的缺陷；体态纯净，无悬浮物，无杂质；既有芳香、酯香，又有苹果和山楂的果香，酸甜适口，余味绵长。

2.2 醋的挥发性香气成分差异

发酵醋的香气组成非常复杂，既有原料本身的特征香气，又有发酵过程中形成的各种醇类、酸类、醛类、酯类等香气。通过气质联用法检测醋中的挥发性成分，根据挥发性香气成分分类，通过峰面积归一化法计算出各样品中挥发性香气成分的相对含量。醋挥发性香气成分GC-MS总离子流色谱图见图1和图2。

图1 果醋挥发性香气成分GC-MS总离子流色谱图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile aroma components of fruit vinegar

图2 醋挥发性香气成分GC-MS总离子流色谱图Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile aroma components of vinegar

表3 各种醋挥发性香气成分检测Table3 The detection of volatile aroma components of various vinegar

续 表

续 表

由表3可知，4种样品共检测出香气成分166种，其中醇类26种，酯类50种，酸类23种，酮类8种，醛类13种，其他类46种（表3中略写，只列出了吡嗪类）；相同成分有11种，包括醇类2种，分别是乙醇、苯乙醇；酯类6种，分别是乙酸异戊酯、乙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕榈酸乙酯；醛类2种，分别是苯甲醛和苯乙醛；酸类1种，为乙酸。

苹果醋、山楂醋、果粮醋、高粱醋中分别检测到68种、63种、69种、68种物质。果粮醋均比单一原料醋检测出的风味物质丰富。苹果醋和山楂醋中具有食醋特征性风味的物质有苯乙醇、苯乙醛、2-甲基丁酸、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯；高粱醋中有苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、棕榈酸乙酯、2-甲基丁酸、苯乙醛、5-甲基-2-乙酰基呋喃。果粮醋中具有食醋特征性风味的物质有苯乙醇、苯乙醛、2-甲基丁酸、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕榈酸乙酯。

其中酯类是构成醋香的主要物质，以乙酸乙酯为最高，在果粮醋中乙酸乙酯含量达到了15.30%，高于单一原料醋。醇类是醋中另一大类挥发性成分，果粮醋中醇类物质多达14种，比单一原料醋丰富。醛类含量极微，具有辛辣味，有刺激性，多数对人体有害，极微量的乙醛就可以形成辣味，果粮醋中醛类物质较老陈醋中醛类物质大大降低。

吡嗪类化合物是Maillard反应形成的主要挥发性化合物，一般具有烧烤、坚果等风味，在食品风味中有重要价值［20］。例如川芎嗪具有抗血小板聚集和解聚、扩张小动脉、改善微循环、增加脑血流和活血化淤等作用。果粮醋中川芎嗪含量比单一原料酿造醋中含量高。

2.3 醋的功能成分含量

2.3.1 黄酮含量测定结果与分析

图3 醋中黄酮含量的测定Fig.3 Determination of flavonoids content in vinegar

由图3中A可知，R2值大于0.99，即线性相关，说明此标准曲线比较理想。由图3中B可知，山楂醋中的黄酮含量最高，而苹果醋和高粱醋中的黄酮含量较低。当酿造成果粮醋时，黄酮含量大大提高，弥补了单一苹果醋和高粱醋中黄酮含量低的缺陷。黄酮类化合物具有抗氧化、抗衰老、清热、降血脂等药理保健功能，是一类极具开发前景的天然抗氧化剂。

2.3.2 多酚含量测定结果与分析

图4 醋中多酚含量的测定Fig.4 Determination of polyphenol content in vinegar

由图4中A可知，R2值大于0.99，即线性相关，说明此标准曲线比较理想。由图4中B可知，果粮醋的总酚含量最高，达到464.73mg／dL，而苹果醋中总酚含量仅为89.2mg／dL，果粮醋中总酚含量高于单一原料酿造醋。大量研究结果表明，酚类物质有很强的抗氧化性，在食品中起着非常重要的抗氧化作用，总酚含量越高，抗氧化能力越强。

2.3.3 有机酸含量［21］

表4 4种醋有机酸含量检测结果Table4 The detection results of organic acid content of four kinds of vinegar g／L

由表4可知，果粮醋、高粱醋和苹果醋这3种醋中均含有草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸以及琥珀酸，但是在山楂醋中未检测到琥珀酸。果醋与食醋中有机酸组成的差别主要体现在苹果酸、酒石酸和乳酸的含量上，苹果醋中苹果酸、酒石酸的含量明显高，乳酸的含量明显低。在此基础上，酿造的果粮醋不仅有果醋的高苹果酸和高丙酮酸，而且还具有食醋的高乳酸，这大大地增加了醋中的总有机酸含量。乙酸带有使人愉悦的香气，乳酸有微弱的香气。果粮醋有利于改善有机酸组成，缓冲醋酸的刺激性，提高酸味品质。而有机酸在调节血脂、预防肿瘤及改善记忆力等方面起了重要作用。

3 结论

本文探究以苹果、山楂以及高粱为原料进行酒精发酵、醋酸发酵，得到了4种醋，进行了其风味及功能成分的测定与分析。果粮醋的风味物质种类比单一原料醋丰富，达到了69种；且黄酮、多酚的含量也较高，分别达到了450.74，464.73mg／dL，具有较高的氧化性；果粮醋中的有机酸不仅融合了果醋和食醋中的有机酸种类，而且使总有机酸的含量极大增加。

果粮醋作为一类新型的保健营养调味品，不仅为社会提供了新型食品，还开辟了一条新的生产线，促进了就业。