红树莓发酵前后香气成分变化分析

王丽霞,刘 莹,高 涵,何俊萍

(河北农业大学食品科技学院,河北保定 071000)

红树莓是山莓的一种,又叫覆盆子,是一种蔷薇科悬勾子属的木本植物[1]。果实酸甜,柔嫩多汁,芳香味浓,营养丰富,是一种重要的商业水果作物[2]。富含维生素、花青素、鞣花酸、维生素、黄酮、超氧化物歧化酶等多种抗癌、抗疲劳等物质,红树莓的摄入也可以降低糖尿病诱导的氧化应激反应[35]。因此,人们对红树莓的需求正在上升[6],红树莓在食品、药品及营养保健品方面均具有较高的开发价值,是一种天然保健食品,被誉为第三代水果[7]。而且红树莓果酒具有酒精度低、营养高、益脑健身等优点,能促进新陈代谢、改善心脑血管、抗氧化、抗衰老的功效[8],红树莓果酒会有很好的市场。目前,对于红树莓的研究,国内外主要集中于鞣花酸、树莓酮[9],对红树莓香气成分的研究较少,张强等[10]研究了红树莓果醋的香气成分,发现自然发酵和纯种发酵两种工艺生产的红树莓果醋主要香气成分种类相同,但含量有差异,纯种发酵的果醋优于自然发酵,更具红树莓果醋典型性风味,王家利等[11]研究了不同酵母发酵红树莓果酒的香气成分,发现不同酵母发酵生产的红树莓酒香气差别较大。本文对红树莓发酵前后香气成分变化进行分析,以期为红树莓及红树莓果酒香气成分的确定提供数据参考,对红树莓的开发利用有重要实际意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红树莓冻果 张家口市海尔特兹;果胶酶 10万U/g,法国DSM公司;法国F15活性干酵母 法国拉曼德公司。

HwSY11型电热恒温水浴锅 北京市长风仪器仪表公司;Agilent 7890A5975C GC/MS气相色谱质谱联用仪 美国Agilent公司;SPME手动进样手柄及萃取头 美国Angilent公司;色谱柱:HP-INNOWax(60 m×250 μm×0.25 μm) 美国Angilent公司;50/30 μm(DVB/CAR/PDMS)碳分子筛/聚二乙烯苯/聚二甲硅氧烷微萃取头 美国Supelco公司;15 mL顶空瓶 上海安谱科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 红树莓发酵酒的制备

操作要点:红树莓酒的制备:将破碎的红树莓用200目纱布过滤取汁,以5 μm/L添加果胶酶,51 ℃恒温发酵1 h,添加20%的绵白糖,以0.1 g/L添加亚硫酸盐;取1 g干酵母,置于10 mL质量分数15%的蔗糖溶液中混匀,37 ℃恒温静置30 min活化备用;将活化后的酵母按质量分数5%接种量接种于红树莓果汁中,28 ℃恒温发酵7 d。

1.2.2 香气成分检测

1.2.2.1 红树莓香味物质的萃取 采用HS/SPME对红树莓香味物质进行萃取,将红树莓原汁、果胶酶酶解汁、红树莓发酵酒置于顶空瓶中。分别取7.5 mL样品于15 mL顶空瓶中,加0.3 g NaCl,密封,混匀,将萃取头插入顶空瓶,在45 ℃顶空萃取30 min[12]。

1.2.2.2 红树莓香味物质的分离鉴定 采用GC/MS对红树莓香味物质进行分离鉴定。将萃取头插入气相色谱进样口,解析6 min。气相色谱条件:采用升温程序,起始温度为40 ℃,保持2 min,以1 ℃/min升温速率升至100 ℃,再以4.5 ℃/min升温速率升到240 ℃,保持4 min,进样口温度250 ℃,载气为He,流速为1 mL/min,进样量1 mL(SPME进样),不分流进样[13]。质谱条件:电子电离(electron ionization,EI)源,电子能量为70 eV,离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃。溶剂延迟1 min,质谱质量扫描范围45～650 m/z。各成分组分通过NIST05.L图谱库检索、分析,用面积归一化法计算各香气成分的相对百分含量,待测物质的含量=待测物质的峰面积/总峰面积。

2 结果与分析

2.1 3种样品的总离子流色谱图

图1～图3分别是红树莓原汁、果胶酶酶解汁、红树莓发酵酒香气成分的总离子流色谱图。

图1 红树莓原汁香气成分总离子流程图Fig.1 Total ion flow char of aroma components of red raspberry juice

图2 果胶酶处理果汁香气成分总离子流程图Fig.2 Total ion flow chart of pectinase juice aroma components

图3 酵母菌发酵酒香气成分的总离子流色谱图Fig.3 Chromatogram of aroma components of yeast fermented wine

2.2 香气成分分析

对红树莓原汁、红树莓酶解汁、红树莓发酵酒香气成分进行定性和定量结果见表1。

表1 红树莓原汁、经果胶酶处理果汁、酵母菌发酵酒的香气成分Table 1 Aroma components of red raspberry juice,pectinase juice,aroma yeast fermented wine

续表

续表

在红树莓原汁共鉴定出21种香气成分,其中包括:醛酮类5种,醇类3种,烷烃、烯烃类3种,苯、酚类2种,酸类1种,其他7种,主要香气成分有beta-紫罗酮(24.34%)、甲氧基苯基肟(37.12%)、alpha紫罗酮(14.74%)、2庚醇(4.48%)、异丙肾上腺素三TMS衍生物(5.58%)等,其中beta紫罗酮具有柏木、覆盆子等香型香气;果胶酶酶解树莓汁中鉴定出31种成分,其中包括:醛酮类9种,醇类5种,烷烃、烯烃类4种,苯、酚类2种,酯类3种,酸类1种,主要香气成分有6甲基5庚烯2醇(2.54%)、2庚醇(9.71%)、甲氧基苯基肟(22.83%)、alpha紫罗酮(17.15%)、beta紫罗兰酮(24.30%)等;在树莓发酵酒中鉴定出41种成分,其中包括:醛酮类4种,醇类10种,烷烃、烯烃类5种,苯、酚类3种,酯类11种,酸类2种,主要香气成分为乙酸异戊酯(55.01%)、异戊醇(11.14%)、甲氧基苯基肟(8.03%)、苯乙醇(1.22%)、乙酸苯乙酯(0.58%)、苯甲酸乙酯(1.80%)、芳樟醇(1.62%)、辛酸乙酯(4.80%)、正己酸乙酯(1.66%),其中芳樟醇具有铃兰香气,苯甲酸乙酯具有浓烈的花香,并带有水果的清香气味,辛酸乙酯略带有玫瑰、橙子的花果香气,是白兰地酒特有的香味[14]。树莓发酵酒中特有的苯乙醇不仅有杀菌作用,而且有茉莉花香,给人愉悦的感觉。

3组样品中共有成分为2庚醇、乙酸、二氢β-紫罗兰酮、alpha紫罗酮、苄醇、甲氧基苯基肟等六种。其中alpha紫罗酮具紫罗兰型香气,而二氢-β紫罗兰酮具有木香、花香、果香香气,是合成茶螺烷、茶螺烷酮及其类似物的重要中间体,也是一种常用的食品添加剂[15]。

经果胶酶酶解前后树莓汁相同成分有己醛、环戊基乙炔、乙酸、2庚醇、二氢β紫罗兰酮、alpha-紫罗酮、苄醇、甲氧基苯基肟等8种,醛酮类增加4种,酯类产生3种,微量香气成分增加,但主要香气成分变化不大;树莓发酵酒与原汁共有成分有二TMS4羟基扁桃酸乙酯、2甲基6庚烯1醇、异丙肾上腺素三TMS衍生物、2庚醇、乙酸、二氢β紫罗兰酮、alpha紫罗酮、苄醇、甲氧基苯基肟等,其醇类与酯类物质明显增加,酮类物质减少;经果胶酶处理的红树莓酶解汁与发酵酒中共有成分有紫罗兰醇、beta紫罗兰酮、2庚醇、乙酸、二氢β紫罗兰酮、alpha紫罗酮、苄醇、甲氧基苯基肟等,发酵酒中酯类和醇类物质明显增加。果胶酶酶解前后树莓汁的主要香气成分为酮类(分别是40.65%、47.86%),而发酵酒中主要香气成分为酯类(68.65%)。

3 结论

通过对红树莓原汁、果胶酶酶解汁及红树莓发酵酒中挥发性成分变化的比较分析发现:红树莓原汁中共检测出21种挥发性物质,以甲氧基苯基肟(37.12%)、beta紫罗酮(24.34%)、alpha紫罗酮(14.74%)、异丙肾上腺素三TMS衍生物(5.58%)、2庚醇(4.48%)为主要呈香物质,它们的相对含量共占86.26%,提供了红树莓的果香、植物香。原汁经果胶酶酶解后共检测出31种挥发性成分,主要以beta紫罗兰酮(24.30%)、甲氧基苯基肟(22.83%)、alpha紫罗酮(17.15%)、2庚醇(9.71%)为主要呈香物质,微量香气成分种类有所增加,但相对含量很少,主要香气成分变化不大。表明本实验所用果胶酶对红树莓的香气成分影响很小。红树莓汁发酵后,产生大量新的香气成分。本研究共检出41种挥发性物质,其中30种(84.11%)是发酵过程中产生的,主要是醇类和酯类物质:在树莓发酵酒中,含量最高的香气成分是乙酸异戊酯(55.01%)、异戊醇(11.14%)、甲氧基苯基肟(8.03%)、辛酸乙酯(4.80%),其中乙酸异戊酯具有多种果香,可调配香蕉、苹果、草莓等多种果香型香精。红树莓发酵酒中特有的苯乙醇,不仅有杀菌作用,而且香味独特,会产生玫瑰和茉莉花香,给人以柔和和愉悦的感觉。本文的实验结果为树莓发酵前后呈香物质变化提供了参考数据,对树莓酒的开发利用及质量评价有最重要的实际意义。

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