凉州熏醋熏醅前后挥发性成分的变化

韩庆辉，贠建民，宋勇强，文 玉

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州 730070）

凉州熏醋熏醅前后挥发性成分的变化

韩庆辉，贠建民*，宋勇强，文 玉

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州 730070）

采用顶空固相微萃取技术（SPME）和气质联用技术（GC-MS）相结合的方法对凉州熏醋熏醅前后的挥发性成分进行了分析。结果表明，凉州熏醋熏醅前后的挥发性成分分别为58种和57种，主要包括醇类、酸类、酯类、醛类、酮类、杂环类、烃类七大类化合物；凉州熏醋在熏醅前的主要挥发性成分为乙酸铵（18.223%）、乙酸乙酯（15.853%）、乙酸（15.236%）、3-羟基-2-丁酮（19.532%）等；熏醅后为乙酸铵（49.959%）、乙酸乙酯（5.352%）、3-羟基-2-丁酮（9.530%）、糠醛（12.007%）等。初步探明了凉州熏醋熏醅前、后主要挥发性成分的变化。

凉州熏醋，熏醅，SPME-GC-MS，挥发性成分，变化

食醋酿造历史悠久，是人们喜爱的一种酸性调味品，其花色品种众多、产品风味各具特色[1-2]。凉州熏醋作为甘肃地方名优产品，它具有色香郁艳、质地浓稠、口味醇厚等特点[3]。它是以当地的小麦、玉米、青稞、豌豆和祁连山脉的地下水为主要原辅料，在借鉴了山西陈醋酿造技术工艺的基础上，结合当地环境特点，通过改进部分工艺形成的具有别具地方特色的优良食醋[4]。熏醅是凉州熏醋制作工艺中独有的特色生产工序，也是熏醋传统生产工艺的精髓[3]。熏醅过程中水解反应和美拉德反应产生大量的吡嗪、醛类、酮类等香气物质，它们和发酵过程中产生的其他物质相互作用，使得熏醋具有酸不涩口、醇厚绵长、浓郁和谐、口感柔和等特点[5-6]。食醋的香气是反映其品质的重要指标，而食醋中的挥发性成分是食醋香气成分的重要组成部分，它的多寡对食醋的香气和风味有着重要意义[7]。目前，国内对凉州熏醋的香气成分的分析已有一些报道，但是有关熏醅工艺对挥发性成分形成的影响方面的研究较少。因此，对凉州熏醋熏醅前后的挥发性成分进行分析，不仅有利于探明熏醅对熏醋风味形成的影响，优化熏醅技术，增加熏醋的出品率，也可为凉州熏醋生产过程的技术管理提供一定的依据，具有重要研究价值和现实意义。本实验以甘肃凉州熏醋生产现场为依托，采用顶空固相微萃取（SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对其熏醅前后挥发性成分的变化进行测定与分析，旨在为食醋酿造企业更好的控制生产条件、提高食醋品质提供一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

凉州熏醋熏醅前后的醋醅 甘肃凉州益民有限公司云晓食业。

CLARUS-600型气相色谱质谱联用（GC-MS）仪PerkinElmer公司；FA1204B型电子天平 上海佑科仪器仪表有限公司；65μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷）萃取纤维头、手动进样器、15m L固相微萃取样品瓶 美国Supelco公司。

1.2 实验方法

1.2.1 采样 样品来源于凉州熏醋发酵成熟的醋醅以及熏烤5d后的熏醅。成熟醋醅从发酵池中心以及对角线的两点分别采取料醅表面至下层15cm深处的原位物料100g，混匀；熏醅从熏醅缸中采取料醅表面下层25～30cm深处的原位物料100g。醋醅样品分别取1.5g及时装入15m L固相微萃取样品瓶中，密封备用。

1.2.2 样品处理 将首次使用的PDMS萃取头在气相色谱的进样口老化至无杂峰，老化温度250℃，时间30m in。对装有样品的样品瓶置于50℃恒温水浴中保温10m in后，将萃取头手动插入样品瓶中的顶空部分，推出纤维头，使其暴露于萃取瓶的顶空中，每次萃取要使萃取头与样品表面保持1.5cm，顶空吸附25m in，随后抽回纤维头，拔出萃取头，再将萃取头插入气相色谱进样口，推出纤维头，开始进样，每个样品重复三次。

1.2.3 GC-MS分析条件

1.2.3.1 色谱条件[8]毛细管色谱柱DB-1701，柱长30m，内径0.25mm，液膜厚度0.25，载气：氦气，流量1.0m L/m in，不分流，进样口温度250℃解吸5m in，柱温：起始温度35℃，保持3min，以5℃/min的速度升至120℃，保持5m in，再以10℃/m in的速度升至240℃，保持5m in。

1.2.3.2 质谱条件[8]接口温度280℃，离子源温度230℃，电离方式EI+，电子能量70eV，扫描质量范围33～450amu。

1.3 数据分析

数据收集用HP化学工作站软件对照NIST库进行，成分由谱库初步鉴定，再结合相关文献及化学成分的保留时间、质谱、实际成分和保留指数进行定性。定量采用峰面积归一化法确定相对含量。

2 结果与分析

2.1 成熟醋醅的挥发性成分分析

发酵成熟醋醅的挥发性成分如图1和表1所示。

图1 GC-MS检出的成熟醋醅的挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in fermented vinegarmaterial by GC-MS

表1 GC-MS检出的成熟醋醅中的挥发性成分Table 1 Volatile components in fermented vinegarmaterial by GC-MS

图1和表1结果表明，发酵成熟醋醅中共检出57种挥发性成分，主要是酯类（15种）、烃类（11种）、醇类（11种）、酸类（5种）、酮类（4种）、杂环类（3种）、醛类（3种）、酚类（2种）和其他类（3种），其中相对含量较高的是酯类（24.758%）、酮类（21.147%）、酸类（17.105%）、其他类（18.504%），占总挥发性含量的81.514%。从化合物的种类来看，检测到的酯类化合物组分较多；就单一挥发性成分而言，发酵成熟的醋醅中相对含量较高的挥发性成分为乙酸铵（18.223%）、3-羟基-2-丁酮（19.532%）、乙酸乙酯（15.853%）和乙酸（15.236%），这4种挥发性组分的相对含量达到70.884%。

2.2 熏烤5d后的熏醅中的挥发性成分分析

顶空固相微萃取法提取熏烤5d后熏醅的挥发性成分见图2和表2。

由图2和表2可知，在经过熏烤后的醋醅中共检出57种挥发性成分，主要是杂环类（12种）、酯类（10种）、酮类（11种）、醇类（9种）、醛类（6种）、烃类（4种）、酚类（2种）、酸类（2种）和其他类（1种），其中相对含量较高的是其他类（49.959%）、醛类（12.956%）、酮类（12.664%）、酯类（8.558%），占总挥发性物质总含量的84.137%。从化合物的种类来看，检测到的杂环类组分种类较多，为12种；就单一挥发性成分而言，熏烤后的醋醅中相对含量较高的挥发性成分为

表2 GC-MS检出的熏醅5d后的熏醅中挥发性成分Table 2 Volatile components in fermented vinegarmaterial after fumigating 5 days by GC-MS

续表

图2 GC-MS检出的熏醅5d后的熏醅中挥发性成分的总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in fermented vinegarmaterial after fumigating 5 days by GC-MS

乙酸铵（49.959%）、糠醛（12.007%）、3-羟基-2-丁酮（9.530%）、乙酸乙酯（5.352%）、乙酸（4.301%），这5个挥发性成分的相对含量达到了81.149%。

2.3 熏醅前、后挥发性成分的变化分析

对表1～表2中的数据进行分析处理，结果如图3、图4所示。

图3 熏醅前、后挥发性成分的种类变化Fig.3 Kind changes of volatile components before and after fumigating

图4 熏醅前、后挥发性成分的含量变化Fig.4 Content changes of volatile components before and after fumigating

根据以上数据，采用理性分析与归纳总结的方法可得出熏醅前后挥发性成分的变化规律如下。

2.3.1 酸类 在熏醅前有5种酸类化合物，总含量为17.105%，其中主要的挥发性成分为乙酸，含量为15.236%。随着熏醅的进行，酸类的种类逐渐减少为2种（乙酸和软脂酸），且含量明显减少，为4.536%。

酸类化合物是由微生物代谢糖类产生，也可由饱和脂肪酸氧化降解形成。乙酸是凉州熏醋主要的挥发性成分，大量的乙酸是醋酸菌作用于酒精而产生的，主要是在醋酸发酵阶段产生，有醋味、酸刺激气味、微甜[9]。熏醅后，一部分乙酸和铵盐反应生成了大量的乙酸铵，另一部分乙酸在熏醅过程中由于温度过高而挥发。

2.3.2 醇类 在熏醅前检测到了11种醇类，相对含量为5.904%，在熏醅后，醇类化合物的种类基本不变，含量却下降为2.524%。

醇类由羰基化合物还原生成，醛也可还原成相应的醇，也可通过氨基酸的脱羧作用生成，也可由糖类经EMP途径产生。含碳链较高的醇具有果实香，低碳链醇具有刺激、麻醉样气味[10]。在熏醅后，醇类物质含量降低，这可能是由于醇类在高温下挥发及与酸结合生成酯类的结果。

2.3.3 酯类 在熏醅前，成熟醋醅中，酯类的含量比较多，为24.758%，醋酸发酵产生的酯类主要有乙酸乙酯（15.853%）等。随着熏醅的进行，酯类的含量明显降低，降低到8.558%，种类也由熏醅前的15种减少到10种，但主要挥发性成分不变，乙酸乙酯含量最高，为5.352%。

酯类化合物主要是在发酵过程中有机酸与醇的酯化反应形成，微生物的代谢也可产生酯类，酯类具有果香、脂肪气味，短链酯主要表现为水果味，长链酯则为更多的油脂味；乙酸乙酯是最重要的酯类之一，也是极为重要的香气成分，可由酵母菌或醋酸菌代谢产生，也可由乙醇和乙酸酯化反应生成[11]。在熏醅后酯类物质及含量均明显减少的原因，可能是因为醋醅中大多数的酯类化合物在熏醅过程中由于温度过高而分解。

2.3.4 醛类 在熏醅前醛类的含量比较少，为3.265%，随着酿造过程的进行，熏醅后，醛类的含量显著增加，为12.956%，种类也由熏醅前的3种增加到了6种，其中最主要的挥发性成分糠醛的含量达到了12.007%。

本研究结果表明，熏醅后的醋醅中的醛类物质主要为糠醛（12.007%）。糠醛是由五碳糖经微生物发酵生成木糖，木糖再分解为糠醛，也可在高温下由Strecker降解反应而来，熏醅过程中长时间的加热有利于它的生成。糠醛是熏醅后产生的一种特有香气成分，作为主要的美拉德反应副产物，糠醛类物质呈现出烤香和焦糖的香气[11]，它是食醋中重要的香气成分，对凉州熏醋的香气贡献很大，这说明熏醅工艺为凉州熏醋独有的香气的形成奠定了良好的物质基础。

2.3.5 酮类 在熏醅前，成熟醋醅中的酮类的含量为21.147%，醋酸发酵产生的酮类主要有3-羟基-2-丁酮（19.532%）、2，3-丁二酮（1.432%）等。随着熏醅的进行，酮类的含量有所增加，为12.664%，种类也由熏醅前的4种增加为11种，但主要挥发性成分不变，仍然为3-羟基-2-丁酮和2，3-丁二酮，其中3-羟基-2-丁酮含量下降为9.530%，而2，3-丁二酮的含量增加到2.035%。

酮类主要是在熏醅阶段由Strecker降解或微生物催化而生成的，具有奶油香、甜香、花香以及青草气味[12]。3-羟基-2-丁酮在醋酸发酵阶段生成的含量较高，在成熟醋醅中检测到的3-羟基-2-丁酮，含量为19.532%。蔗糖的热分解能生成2，3-丁二酮，2，3-丁二酮也可由2，3-丁二醇氧化生成[13]。3-羟基-2-丁酮有果香、甜香、焦糖气味，2，3-丁二酮带有脂肪气味及油味。

2.3.6 杂环类 熏醅前，成熟醋醅中只有3种杂环化合物，含量也很少，为0.451%，随着熏醅的进行，生成了大量的杂环类物质，含量增加到3.936%，其中以2，3，5，6-四甲基吡嗪含量最多，为2.644%，杂环类物质种类也上升为12种，如有焙烤香气的吡嗪类、吡啶类、吡喃类和呋喃类化合物大量增加。

吡嗪类化合物是凉州熏醋熏醅过程中产生的特有的香气物质之一，如2，3，5，6-四甲基吡嗪等，食醋熏烤时形成的香气一部分是由吡嗪类产生的[14]。吡嗪类化合物是食醋中重要的功能性物质，其含量是评价食醋品质的重要指标之一，主要是由Maillard反应和Strecker降解产生，Strecker反应是Maillard反应的中间支路之一，3-脱氧葡萄糖醛酮和氨基酸反应形成醛类和烯醇类后，又脱水环合形成吡嗪衍生物，一般呈现出咖啡、坚果等的焙烤香[13]。

2.3.7 其他化合类 熏醅前，成熟醋醅中乙酸铵的含量为18.223%，随着熏醅的进行，乙酸铵增幅明显，含量达到49.959%，它主要是由乙酸和氨反应生成。乙酸铵具有乙酸的醋味、酸刺激气味。

烃类、酚类在熏烤后的熏醅中的挥发性成分中所占比例很小，分别仅为1.009%和0.359%。正烷烃可能来自脂类的自动氧化，支链烷烃可能来自支链脂肪酸的氧化[8]，烷烃香味阈值较高，无特别气味，故不是凉州熏醋的主体挥发性成分。

3 结论

3.1 凉州熏醋熏醅前、后的挥发性物质种类包括酸类、醇类、酯类、酮类、杂环类及含量较少的酚类和烃类；主体挥发性物质在熏醅前为乙酸铵（18.223%）、乙酸乙酯（15.853%）、乙酸（15.236%）、3-羟基-2-丁酮（19.532%），熏醅后为乙酸铵（49.959%）、乙酸乙酯（5.352%）、3-羟基-2-丁酮（9.530%）、糠醛（12.007%）、乙酸（4.301%）。

3.2 熏醅工艺对凉州熏醋的挥发性风味物质形成产生了明显的影响。熏醅后增加了独特的挥发性物质——糠醛和吡嗪类化合物，它们与其他挥发性成分共同作用，是使凉州熏醋呈现入口酸味绵软、柔和、不涩口，后味厚重悠长特点的物质基础。

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Changes of volatile com position during fum igating process of Liangzhou fum igated vinegar

HAN Qing-hui，YUN Jian-m in*，SONG Yong-qiang，WEN Yu
（College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

The volatile com ponents of Liangzhou fum igated vinegar before and after fum igating were inspec ted by headspace solid phase m icro-extraction（SPME）and gas chromatog raphy-mass spectrum（GC-MS）technique.The results showed that 58 and 57 kinds of compounds existed in two samp les respectively，the major com pounds were alcohols，acids，esters，aldehydes，ketones，herterocylics and alkanes in both materials. The major volatile com pounds of liangzhou fum igated materials before fum igating were ammonium acetate（18.223%），ethyl acetate（15.853%），acetic acid（15.236%）and 3-hyd roxybu-2-tanone（19.532%）.The compounds after fum igating were ammonium acetate（49.959%），ethyl，acetate（5.352%），3-hyd roxybu-2-tanone（9.530%），furfural（12.007%）.Prelim inary p roved the changes of flavor substancesin roasted materials of liangzhou fum igated vinegar before and after fum igating.

Liangzhou fum igated vinegar；fum igating material；SPME-GC-MS；volatile components；change

TS264.2+9

A

1002-0306（2012）22-0146-06

2012－06－12 *通讯联系人

韩庆辉（1986-），男，硕士研究生，研究方向：微生物发酵。

甘肃省教育厅研究生导师科学研究项目（0902-06）。