基于HS-SPME-GC-MS和PCA分析陈酿条件对蓝莓酒品质的影响

郭营营，韩焱，张彦聪，孙艺，张军*

1(天津农学院 食品科学与生物工程学院，天津，300384)2(江苏省射阳县市场监督管理局，江苏 盐城，224300)

蓝莓又被称作越橘，属于杜鹃花科越橘属的一类植物[1-3]。蓝莓中除了含有蛋白质、脂质和碳水化合物之外，还含有大量的维生素、矿物元素、黄酮类化合物、有机酸等功能活性成分[4]，因此具有“浆果之王”的美誉[5]。蓝莓上市时间集中，不易贮藏，因此利用熟果酿造蓝莓酒解决产品积压问题，有利于提升蓝莓的利用价值[6]。

香气成分是构成蓝莓酒品质的一个重要指标，香气物质的种类、浓度及和谐程度决定了酒体本身的风味特征[7]。对于发酵刚结束的果酒，酒体不成熟，需要一段时间让酒体自身进行一系列缩合、聚合及氧化还原等反应使酒体香气品质达到饱和状态[8-10]。目前对于蓝莓酒及蓝莓酒不同加工工艺的香气成分已有报道[7,11-13]，但是对贮藏期蓝莓酒中香气成分差异与蓝莓酒感官品评之间联系的报道比较少[14]。

本实验通过对不同贮藏温度下的蓝莓酒进行感官品评和理化指标分析，同时利用顶空固相微萃取-气质联用(headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)对蓝莓酒的香气物质进行检测，探究不同蓝莓酒陈酿条件对蓝莓酒品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验室自制蓝莓酒，原料为长白山蓝莓，分别为2017年生产于8～10 ℃贮藏、2017年生产于18～20 ℃贮藏和2018年生产于18～20 ℃贮藏。后统称为2017年低温贮藏蓝莓酒、2017年常温贮藏蓝莓酒和2018年常温贮藏蓝莓酒；2-辛醇(纯度>99%)，上海泰坦科技股份有限公司；GC-7890气相-质谱联用仪，Agilent；恒温磁力搅拌器，上海一恒科学仪器有限公司；722可见分光光度计，上海欣茂仪器有限公司；雷磁pHS-25 pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；电子天平，天津天马衡基有限公司。

1.2 蓝莓酒理化指标检测

蓝莓酒样品中酒精度、总滴定酸、挥发酸、还原糖、柠檬酸、二氧化碳等检测参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》方法[14]；甲醇含量检测参照GB 5009.266—2016《食品安全国家标准 食品中甲醇的测定》；样品中多酚检测利用福林肖卡法[15]。

1.3 香气成分检测

香气成分萃取：分别吸取10 mL不同酒样放于顶空瓶中，加入2 g NaCl，将顶空瓶置于恒温磁力搅拌器上，在45 ℃下预热10 min。待顶空瓶中样品达到饱和之后，将固相微萃取头插入顶空部分，45 ℃下吸附40 min，插入气相色谱进样口，230 ℃热解析3 min，启动仪器搜集数据。

色谱条件：色谱柱为DB-WAX毛细管色谱柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为230 ℃；升温程序：起始柱温35 ℃(3 min)，以6 ℃/min 的速率升至150 ℃，保持1 min，再以12 ℃/min升至230 ℃，保持3 min；载气：高纯度He(纯度为99.999%)；流速为1 mL/min，分流比为20∶1；手动进样。

质谱条件：电子轰击离子源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；扫描范围20～550 amu；接口温度230 ℃。

定性定量方法:将质谱图经计算机美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology，NIST)谱库检索并结合各类文献资料对香气成分进行定性分析，以2-辛醇(500 μg/L)进行定量分析。

1.4 感官品评

随机抽取不同年龄段专业品酒师各3名，共计9位。参照农业部颁布标准NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》，请9位专业品酒师进行小组内打分，结果取平均值。

1.5 数据分析

使用Microsoft Office Excel 2010录入数据和整理，利用IBM SPSS Statistics 25.0和Origin 2019进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 对3种蓝莓酒的理化指标分析与评价

本实验对3种蓝莓酒的基本理化指标检测，检测结果如表1所示。

表1 蓝莓酒中理化指标Table 1 Physical and chemical indexes in blueberry wine

对2017年生产蓝莓酒比较分析发现，常温贮藏的酒样中还原糖含量、多酚指数和酒精度均高于低温贮藏酒样，这使2017年常温贮藏蓝莓酒的酒体内敛性更强，口感更圆润、清爽。2018年常温贮藏蓝莓酒酒样中有机酸、总滴定酸和甘油含量高于2017年酒样中含量，使酒体口感整体偏酸。图1为3种酒样中关键性理化指标对比图。

图1 蓝莓酒中呈味物质含量对比Fig.1 Comparison of flavoring substances in blueberry wine

运用IBM SPSS Statistics 25.0软件对蓝莓酒中的理化指标(表1)进行主成分分析(principal component analysis，PCA)，结果如表2所示。

由实验分析结果得到2个主成分，其中第一个主成分贡献率为67.488%，第二个主成分贡献率为 32.552%。二者累计贡献率为100%，由此说明蓝莓酒中的这些成分指标基本可以代表所有测定的成分指标，同时也表明这些指标对蓝莓酒的感官风味有重要的贡献。

通过对理化指标进行分析得到成分矩阵得分图和理化指标主成分分布图，实验数据如表3所示。

根据表3的成分矩阵得分可知，因子荷载量大于0.75的物质有11种。第一主成分中有5种，主要物质为还原糖、酚类和二氧化碳。除葡糖酸和挥发酸外，其他4种物质在2017年常温贮藏酒样中含量较高，对2017年常温贮藏酒样感官风味影响较大。第二主成分中有5种，主要物质为酸类和醇类。葡萄糖和酒精度对2017年常温贮藏蓝莓酒的感官风味影响较大，苹果酸、甘油、酒石酸对2018年常温贮藏蓝莓酒的感官风味影响较大。

表2 PCA中总方差解释Table 2 Interpretation of total variance in PCA

表3 蓝莓酒中理化成分矩阵得分表Table 3 Matrix score chart of physical and chemical components in blueberry wine

2.2 蓝莓酒的香气成分分析

本实验运用HS-SPME结合GC-MS技术将3种蓝莓酒中的香气物质进行萃取并进行香气成分分析。运用面积归一化算法将蓝莓酒检测样品中各香气成分进行计算，其香气成分含量见表4。

如表4所示，通过对3种酒样进行检测，共检测出123种香气成分，其中共有香气成分34种。根据香气成分的类型可分为醇类、酯类、酸类、烷类、萜烯类、醛酮类和其他等7个类别，其中醇类33种，酯类41种，酸类8种，萜烯类7种，烷类10种、醛酮类5种，其他成分19种。3种酒样中醇类和酯类物质占比最多，醇类最高，酯类次之。其中2017年常温贮藏酒样中香气含量最高、种类最多。

醇类物质是果酒香气的主要香气成分，少量的醇类物质能够促进酯类物质香气成分的散发，使酒体更加饱满[15-16]。据表4、图2可知，3种酒样含量较高的主要香气成分为异戊醇、正己醇、苯乙醇、2-甲基丁醇、(R)-α,α-4-三甲基-3-环己烯-1-甲醇。异戊醇具有酒精味和指甲油的味道[17]，芳樟醇和苯乙醇具有玫瑰花香[18]。2017年低温贮藏酒样中醇类物质占比高而种类少，2017年常温贮藏的酒样中醇类物质含量比2017年低温贮藏酒样含量高，这与醇类物质在发生酯化、氧化还原等反应有关[19-20]。2017年贮藏的酒样中醇类物质含量高于2018年蓝莓酒酒样，可能与蓝莓本身的差异有关[21]。

图2 蓝莓酒中挥发性香气物质含量图Fig.2 Content diagram of volatile aroma compounds in blueberry wine

酯类赋予果酒浓郁的花香、果香的气息。虽然酯类物质阈值极低，但是与果酒风味物质的呈现具有重要关系[22]。2017年常温贮藏酒样中酯类物质含量比2017低温贮藏酒样高7.97%，2017年、2018年常温贮藏蓝莓酒中酯类物质差别不大，这与韩迎迎等[23]的研究结果一致。其中含量较高的酯类物质有正己酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸异戊酯、辛酸乙酯等，这几种酯类物质增加酒体的果香型气味[24]。

蓝莓酒中有机酸能够影响蓝莓酒的酸碱平衡，对蓝莓酒的口感具有较大的影响。当酸类浓度低时，能够带来清爽的口感，增加酒体的复杂性。2017年生产的酒样中酸类物质差别不大，但是2018年常温贮藏的蓝莓酒中酸类物质含量高于其他酒样，这可能与不同年份下蓝莓生长气候的差异性有关。

除此之外，在检测的3个蓝莓酒样中还有萜烯类、烷类、醛酮类等其他类香气成分。这几种香气成分在蓝莓酒中含量较少，但是对蓝莓酒的特征性香气成分起重要的修饰作用[25-27]。

表4 蓝莓酒中香气物质分析 单位：μg/L

续表4

2.3 蓝莓酒的感官评价

感官品评是评价果酒感官质量最有效、最直观的方法，是任何先进仪器无法替代的[28]。本次实验将综合9名专业品酒师的得分求取平均值，尽量减小实验误差。

由表5可知，蓝莓酒外观澄清透明，呈宝石红色。2017年低温贮藏的蓝莓酒果香浓郁但颜色较浅；2017年常温贮藏的蓝莓酒颜色为悦人深紫宝石红色，果香浓郁，平衡性好；2018年常温贮藏蓝莓酒颜色悦人但协调性略显薄弱。综合相关评语和得分可以看出，2017年常温贮藏蓝莓酒从色泽、香气、口感和典型性方面表现突出、果香浓郁、协调性好、品质最佳。

表5 蓝莓酒感官分析Table 5 Sensory analysis of blueberry wine

3 结论

本实验主要对2017年、2018年酒样进行理化指标分析、香气成分分析和感官品评。利用PCA对理化指标进行分析，发现蓝莓酒感官风味受还原糖、酚类和有机酸影响较大。通过HS-SPME-GC-MS检测3种蓝莓酒样中香气化合物有123种，其中共有香气成分34种，醇类、酯类是香气成分重要组成部分，2017年常温贮藏酒样中香气成分含量最高、种类最多。结合感官品评，2017年常温贮藏蓝莓酒的色泽、香气、典型性和滋味口感方面表现突出，特点明显，色泽与风味均为最佳。