基于气相色谱—离子迁移谱分析杨梅酒和糯米杨梅酒的风味特征

鲜灵芝 刘金阳 鲁金花 谢 定

(长沙理工大学化学与食品工程学院，湖南 长沙 410114)

杨梅，属于杨梅科，主要生长中国长江以南，是亚洲重要的经济水果作物[1]。杨梅含有碳水化合物、氨基酸、有机酸、一定量的蛋白质、多种维生素以及钙、铁、磷等矿物质等丰富的营养成分，具有较高经济价值和药用价值[2-4]。但杨梅的成熟期正值高温多雨季节，其果实极易受到机械损伤和微生物降解，采摘后呼吸作用增强，贮藏时间较短，一般在4 ℃下仅能贮藏9～12 d[5-6]。目前，杨梅酒是主要的加工方式，中国对杨梅酒的研究主要集中在对杨梅酒工艺优化和品质改善方面[7-8]。国外对杨梅酒的报道较少，主要集中在石榴、芒果和葡萄等其他果酒上[9-11]。

糯米富含淀粉，其中支链淀粉占98%～99%，也因其易吸水糊化、易糖化的特点，常被用来酿造米酒[12]。由于淀粉酶不完全分解支链淀粉，形成的糊精和低聚糖会增加米酒的黏稠度，使得米酒柔和不刺激。也因其易吸水糊化、易糖化的特点，常被用来酿造米酒[12]。由于淀粉酶不完全分解支链淀粉，形成的糊精和低聚糖会增加米酒的黏稠度，使得米酒柔和不刺激。目前，有关黑豆和桑葚等[13-14]原料与糯米相结合来酿酒的报道，但未见与杨梅相结合的报道。

目前，对果酒的香气成分检测方法主要有电子鼻[15]、顶空固相微萃取气相色谱质谱法[16]等其他方法，这些方法存在一定的缺陷：样品被破坏，灵敏度较低，前处理复杂等[17]。气相离子迁移谱技术(Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS)结合了气相色谱和离子迁移谱的检测手段，两种技术手段的优势结合使GC-IMS具有灵敏度高，适合痕量物质的检测；快速方便，操作简单；无需前处理；在大气压下可进行检测，无需真空环境[18-20]。目前GC-IMS检测手段在杨梅酒香气成分分析方面尚未报道。

试验拟以杨梅汁和米酒糖化液为原料，结合两者特点来酿造出一种营养丰富、口感舒适的复合果酒产品。采用GC-IMS分析测定糯米杨梅酒(glutinous rice bayberry wine，GBW)与杨梅酒(bayberry wine，BW)的香气成分，结合感官评定作对比，以期为杨梅酒的新产品开发提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

杨梅汁、杨梅和中山酵母菌：靖州县中山杨梅科技有限责任公司；

白砂糖、糯米：市售；

甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；

壳聚糖：国药集团化学试剂有限公司；

无水碳酸钾、酒石酸钾：AR级，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

电热鼓风干燥箱：101-2AB型，北京中兴伟业仪器有限公司；

恒温恒湿箱：HWS-150B型，天津市泰斯特仪器有限公司；

气相色谱—离子迁移谱仪：FlavourSpec®型，德国G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

(糯米糖化液)→杨梅汁→巴氏杀菌→酵母活化、接种→恒温发酵→过滤→4 ℃冷藏7 d→澄清→降酸→成品酒

1.3.2 操作要点

(1) 糖化液制备：将糯米浸泡10 h，清洗、沥干，蒸40 min，蒸熟后淋饭冷却至35 ℃左右，接种酒曲。其添加量是糯米质量的0.4%。将糯米倒至发酵瓶，于恒温箱30 ℃发酵3 d，发酵结束后将酒渣过滤，留下糖化液。

(2) 发酵条件：参照叶林林等[16]修改如下：SO2(按偏重亚硫酸钾160 mg/L) 80 mg/L添加至杨梅汁，糯米糖化液与杨梅汁配比(V糯米糖化液∶V杨梅汁)为1∶3；初始糖度为20 °Brix；酵母菌接种量为0.3 g/L；发酵温度为26 ℃；定期检测发酵果酒的含糖量和酒精度，当酒精度不再变化则发酵结束。

(3) 澄清：添加100 mg/L的壳聚糖于杨梅酒中，搅拌后常温放置5 d。

(4) 降酸：添加1.6 g/L酒石酸钾和0.8 g/L碳酸钾于杨梅酒中，搅拌后常温放置3 d。

1.3.3 气相色谱条件 分析时间40 min，色谱柱类型RTX-wax 30 m 0.53 mm，柱温60 ℃，采用自动顶空进样，进样体积100 μL，孵育时间15 min，孵育温度60 ℃，进样针温度85 ℃，孵化转速500 r/min，载气/漂移气为N2。

1.3.4 感官分析 组建专业感官评定组，成员20人。参照GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒通用试验方法》和李文辉等[4]加以修改来制定感官评价标准(见表1)，根据该标准对两种果酒进行感官评价。

1.4 数据处理

仪器配套的分析软件包括VOCal和三款插件，Reporter插件可直接对比样品之间的谱图差异(二维俯视图、三维谱图和差异谱图)；Gallery Plot插件用于指纹图谱对比，直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异；Dynamic PCA插件用于动态主成分分析和相似度分析图分析。

2 结果与分析

2.1 杨梅酒和糯米杨梅酒的挥发性物质差异对比

在图1气相色谱离子迁移谱谱图中的绿色区域内，对比BW样品组和GBW样品组，糯米杨梅酒的挥发性物质含量比杨梅酒组高。

为了更加清晰地凸显杨梅酒与糯米杨梅酒的差异，可通过差异图来进行对比。以BW组的谱图为参照，GBW组的谱图中浓度相同的物质颜色抵消为白色；GBW样品中的蓝色区域表示该物质浓度低于BW组，蓝色越深，表示GBW组该物质的浓度越低；GBW样品中的红色区域表示该物质浓度高于BW组，红色越深，表示GBW组该物质的浓度越高。如图2所示，糯米杨梅酒中乙醇出峰位置(红色箭头处)呈现红色，即糯米杨梅酒中乙醇含量高于杨梅酒；糯米杨梅酒谱图中出现大量红色斑点，即大量挥发性物质在糯米杨梅酒中含量明显高于杨梅酒。

表1 杨梅酒的感官评价标准

图1 杨梅酒和糯米杨梅酒的气相色谱离子迁移谱谱图

图2 杨梅酒和糯米杨梅酒的气相色谱离子迁移谱差异图

2.2 挥发性成分

由表2可知，经过软件 GC-IMS Library Search(内置 NIST2014、IMS 数据库)分析，对杨梅酒和糯米杨梅酒的挥发性物质定性分析，共得到35种物质，其中包括3种物质的单体与二聚体。挥发性物质主要分为：醇类、醛类、酮类、吡嗪和酯类，其香味主要有菠萝、香蕉、苹果、梨香等果香，淡淡的花香，朗姆酒、白兰地酒等酒香及其他香味。

图3为杨梅酒和糯米杨梅酒的挥发性物质指纹图谱。杨梅酒和糯米杨梅酒样品均做3组平行试验。由图3可知，每种样品的完整挥发性有机物信息以及样品之间挥发性有机物的差异。在橙色长方形区域内，挥发性物质酯类：丁酸乙酯、异丁酸乙酯、正己酸乙酯、丙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和乙酸丙酯；挥发性物质醛类：戊醛和2-甲基丁醛；挥发性物质醇类：异戊醇单体和丙醇，这些物质在杨梅酒中的浓度高于糯米杨梅酒。杨梅酒的挥发性物质主要为酯类。在绿色长方形区域内，正丁醇、异丁醇、乙酸异戊酯和异戊醇二聚体这些物质在两种酒内含量相当。在红色长方形区域内，挥发性物质酯类：异戊酸乙酯、乙酸异戊酯二聚体、戊酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸叶醇酯和乳酸乙酯；挥发性物质醇类：异丁醇、乙二醇、正己醇和正丁醇二聚体；挥发性物质醛类：丙醛、辛醛、反式-2-己烯醛和丁醛；挥发性物质酮类：3-羟基-2-丁酮、二异丁基酮和丙酮；挥发性物质酸类：异戊酸和乙酸；挥发性物质吡嗪类：2-甲基吡嗪，这些物质在糯米杨梅酒中含量较高，这些物质中除了有大量酯类物质，还有醇类、醛类、酮类和有机酸等物质，糯米杨梅酒中挥发性物质多于杨梅酒。

2.3 PCA分析

由图4、5可知，BW和GBW组之间的距离相距较远，则两组样品的挥发性物质成分差别较大。结合表3可知样品间相似度的欧氏距离越大，其相似度越低。因此，杨梅酒和糯米杨梅酒两种样品差异明显。

图4 杨梅酒和糯米杨梅酒的PCA分析图

2.4 糯米杨梅酒和杨梅酒的感官分析

经过20位专业评委对两种酒进行感官评价，结果见表4。在酒香、果香、花香和滋味方面，糯米杨梅酒均优于杨梅酒。色泽方面，两种果酒酒体澄清，透明，无明显悬浮物。因糯米杨梅酒原料中含少量米白色的糖化液，导致杨梅酒色泽更红。香气方面，糯米杨梅酒的香气更加丰富和浓郁，具有纯正、优雅、愉悦和和谐的果香、花香和酒香。杨梅酒香味纯正，果香和酒香较好，无其他异味。滋味方面，相比于杨梅酒，糯米杨梅酒的酒体更加饱满、醇厚协调、酸甜适口。综上所述，糯米杨梅酒比杨梅酒更甚一筹。

图5 杨梅酒和糯米杨梅酒的相似度图

表3 样品间欧氏距离

表4 糯米杨梅酒和杨梅酒的感官评价结果

3 结论

经过GC-IMS分析杨梅酒和糯米杨梅酒的挥发性物质，共鉴定出35种物质，主要包括酯类、醇类、醛类、酮类和吡嗪。结合气相色谱离子迁移谱图、差异图、指纹图和PCA分析等，糯米杨梅酒的挥发性物质比杨梅酒样品更丰富，且差别明显。在感官评价中，通过色泽、香味、滋味的比较，糯米杨梅酒香味更加浓郁，滋味饱满，酒体透明，更受专家评委的喜爱。糯米杨梅酒复合酒结合了米酒和杨梅酒两者的优势，酒精度更高，易贮存，延长货架期，为市场提供新产品。后续可考虑不同品种杨梅与米酒糖化液混合后发酵，比较挥发性物质成分和进行感官评定，进而优化糯米杨梅酒的品质。