气相质谱联用法测定东北山樱桃果酒的香气成分

姚慧娟等

[摘要] 目的 采用发酵法制备东北山樱桃果酒，利用气相质谱联用法对东北山樱桃果酒中的香气成分进行分析研究。 方法 采用二氯甲烷萃取东北山樱桃果酒中的香气成分，气相毛细管柱色谱法进行分离，质谱检测器进行分析，峰面积归一化法确定香气成分的相对含量，气相色谱-质谱联用技术辅助人工检索来鉴定香气成分的化学成分。 结果 从东北山樱桃果酒中鉴定出11种化学成分，鉴定出的挥发性化学成分占挥发油总量的99.94%，主要成分有乙酸（2.10%）、乙酸乙酯（4.26%）、异戊醇（8.23%）、二乙二醇（58.82%）、苯乙醇（5.98%）、对羟基苯乙醇（1.78%）、棕榈酸（15.48%）、镰叶芹醇（1.27%）。 结论 东北山樱桃果酒中香气成分主要为高级醇类等化合物，还含有少量具有抗癌活性的镰叶芹醇。

[关键词] 山樱桃；果酒；香气成分；气相色谱-质谱法

[中图分类号] R262.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2015）02（b）-0103-04

[Abstract] Objective To produce Cerasus tomentosa （Thunb.） Wall. fruit wine by fermentation method and to analyze aroma components constituent in fruit wine of Cerasus tomentosa （Thunb.） Wall. by gas chromatography mass spectrometry （GC-MS）. Methods Aroma components constituent in fruit wine of Cerasus tomentosa （Thunb.） Wall. were extracted by methylene chloride and were analyzed by capillary GC. The relative content of chemical components were calculated by peak area normalization method， the chemical components were identified by GC-MS. Results Eleven components were identified， the main identified chemical components account for 99.94% of the total volatile components， including Acetic acid glacia （2.10%）， Ethyl acetate （4.26%）， 3-Methyl-1-butanol （8.23%）， Diethylene glycol （58.82%）， Phenethyl alcohol （5.98%）， 4-Hydroxyphenethyl alcohol （1.78%）， Palmitic acid （15.48%）， 1， 9-Heptadecadiene-4， 6-diyn-3-ol， （3S， 9Z）-（1.27%）. Conclusion The main aroma components constituent in fruit wine of Cerasus tomentosa （Thunb.） Wall. are higheralcohol， and contain some 1， 9-Heptadecadiene-4， 6-diyn-3-ol with anticancer activity.

[Key words] Cerasus tomentosa （Thunb.） Wall.； Fruit wine； Aroma components constituent； Gas chromatography-mass spectrometry

樱桃属于蔷薇科落叶乔木果树，果实色味鲜美，营养丰富，含有大量的维生素、钙、铁等微量元素和多种人体所需氨基酸，《本草纲目》记载：“调中，益脾气，令人好颜色，美志。止泄精、水谷痢”，《名医别录》记载：“樱桃的根、茎、枝、叶、果均可入药，性味甘温，有调中益脾之功”。文献研究证明樱桃具有抗心力衰竭、治疗脚气和浮肿、活血通经等功效[1]，Araújo等[2]研究证明樱桃果酒具有抗氧化和清除自由基的作用，Toydemir等[3]和Lynn等[4]也证明樱桃中的花色素提苷及苷元具有很强的抗氧化活性和抗感染作用。因此，樱桃具有重要的食用和药用价值。

东北山樱桃Cerasus tomentosa（Thunb.）Wall.又称毛樱桃、山樱桃、野樱桃，属于蔷薇科落叶乔木果树，广泛分布于我国的华北、西北及东北等各地，东北野樱桃具有寿命较长、结果无休闲、果实成熟早、抗逆性强、易于繁殖等特点，是培育大樱桃的好砧木[5]。东北山樱桃成熟时颜色鲜红，玲珑剔透，味美形娇，富含多种氨基酸、维生素及铁元素，营养丰富，医疗保健价值高，多汁而味甜，又有“含桃”的别称[1]。将东北山樱桃鲜果制成樱桃果酒，可以提高产品的附加值。

果酒是以植物的果实为原料，经过一定的工艺发酵制备而成的低酒精度饮料，该果酒香气浓郁、营养丰富，果酒中的香气成分为果实发酵过程中形成的副产物，主要包括高级醇类、酯类、萜烯、缩醛、内酯等成分，具有调节和促进人体新陈代谢、血液循环、控制胆固醇水平和抗衰老等保健作用[6]，这些香气成分也是影响果酒的口感和质量的主要因素之一[7]。因此，在果酒的质量控制及分析鉴评时，有必要对果酒中的香气成分进行成分分析。国内外对果酒香气成分的研究已经取得了一定的成果[8-9]，但目前未见气相色谱-质谱（GC-MS）法测定东北山樱桃果酒中香气成分分析的相关报道。本研究组以东北山樱桃果实为原料，利用发酵工艺制备东北山樱桃果酒，采用GC-MS法对东北山樱桃果酒香气成分进行成分分析，为研究东北山樱桃果酒酿造过程及优选酿酒工艺提供一定的科研依据。

1 仪器与试药

Agilent 6890-5973型GC-MS联用仪（美国Agilent公司）；无水硫酸钠、无水乙醚均为分析纯，水为二次蒸馏水；樱桃果实采自吉林省通化市（经朱俊义教授鉴定为东北山樱桃Cerasus tomentosa （Thunb.）Wall.的果实，葡萄酒酵母为法国生产，产品商标为ACTIFLORE。

2 方法与结果

2.1 樱桃果酒酿造工艺流程

东北山樱桃果实→分选→清洗破皮→主发酵→澄清处理→过滤→调配→精滤→无菌灌装→成品。

2.1.1 原材料处理 选择新鲜的东北山樱桃成熟果实，粉碎机打碎，将果浆加入少量清水稀释，筛出种子，100 kg果实加水定量至500 kg。处理过后的东北山樱桃果肉、果皮及水混合液作为发酵的主要成分。

2.1.2 发酵培养基成分的调整 采用蔗糖将发酵培养基中的糖分含量调整到17%～20%，利用柠檬酸将培养基的pH值调节至4～5。

2.1.3 酵母菌发酵 将调整后的发酵培养基，置于发酵罐中，加入0.02%（体积比例）的亚硫酸进行灭菌，灭菌时间为48 h，然后加入0.03%（重量比）的酵母菌，进行酵母菌的发酵。发酵罐内的温度控制在24～26℃之间。主发酵前3 d为有氧发酵以期增加酵母菌数量，之后为厌氧的发酵，以期产生乙醇。当乙醇浓度稳定在10°左右时，主发酵停止，时间为15 d左右。

对东北山樱桃果实酵母菌不同的发酵期，进行了酵母菌添加剂量的发酵效果观察。在相同成分的发酵培养基中，分别添加0.01%、0.03%、0.05%的酵母菌。于24～26℃下控温发酵，实验结果表明，随着酵母添加剂量的加大，其发酵速度也相应加快。但过大的酵母添加剂量会促使酵母迅速的繁殖以及旺盛的呼吸作用，培养基中的糖分过多的被呼吸作用所消耗，但这并不利于酒精的积累。酵母添加剂量为0.03%，主发酵期第10～15天的最终酒精度最高，因而本实验选择0.03%的酵母添加量为宜。

2.2样品制备

取刚酿造好的樱桃果酒100 mL，分别用100、50、30 mL二氯甲烷萃取3次，合并有机相，无水硫酸钠脱水，减压浓缩至1 mL，作为供试品溶液供GC-MS分析。

2.3 GC-MS的测定

2.3.1 色谱条件 HP-5弹性石英毛细管色谱（0.25 mm×25 m×0.33 μm）；升温的程序：初温度100℃，维持10 min，之后以5℃/min升至250℃；汽化度230℃；进样量为1.0 μL；溶剂延迟3 min；载氦气（He）流量为2 mL/min；分流比为20∶1。

2.3.2质谱条件 离子源：电子轰击（EI）；电子能量：70 eV；离子源温度：200℃；接口温度：230℃；发射电流：34.6 μA；电子倍增器电压：1200 V；质量扫描的范围：m/z 20～500。

2.4 测定方法

取体积为1.0 μL的樱桃果酒香气成分样品，用GC-MS联用仪器进行分析鉴定，根据系统分析得到总离子流图，采用计算机质谱数据库检索，并结合有关的质谱图文献解析，来确认东北山樱桃果酒香气成分中的各个化学成分，按峰面积归一化法对香气成分进行定量分析，确定各化学成分在挥发油中的相对百分含量。

2.5 实验结果

按“2.3”项下条件下，测得樱桃果酒中香气成分的总离子流色谱图，见图1。最后将确认的东北山樱桃果酒香气成分中化学成分及所求得的各化学成分在挥发性成分中的相对百分含量列于表1。

3 讨论

东北山樱桃成熟期早，柔软多汁，但其耐贮性差，放置几天就会腐烂，鲜食利用率低，而且由于果粒较小，其在市场上远不如大樱桃受欢迎，果农的采摘积极性不高，许多樱桃果在成熟期由于采摘不及时，造成鲜果的落果及腐烂，资源遭到极大浪费。将东北山樱桃鲜果制成樱桃果酒，可以提高产品的附加值，不仅可以提高资源的利用率，还可以提高果农的生产积极性，带动东北地方区域的经济。

东北山樱桃凭其高含糖量和高可食率成为果酒加工的良好原料，其酿造过程中产生的香气成分构成了樱桃果酒的香味。目前国内外只对一些酸樱桃加工品种和少数得甜樱桃品种中的香气成分进行了相关研究，但对发酵法制备的樱桃果酒香气成分的研究较少[10-11]，尤其对东北山樱桃果酒的香气成分研究鲜有报道。在樱桃果酒发酵过程中，温度作为酵母菌生长繁殖的重要条件直接影响果酒的质量及酒精的生成量。酵母菌生长繁殖最佳温度为25℃左右，温度过低时酵母菌无法进行繁殖和代谢；而发酵的温度过高时，酵母菌的繁殖力下降，易衰老和死亡，从而使发酵液易受杂菌侵染而影响品质。在相同的发酵培养基中添加0.03%酵母菌，24～26℃为东北山樱桃果酒最适主发酵温度。

樱桃果酒香气成分中有些低沸点的化合物具有极易挥发性，使樱桃酒中香气成分的定量研究比较困难，因此，必须采用灵敏度高、选择性好的检测技术来实现，GC-MS法在酒类分析上已得到广发应用[12]。因此，本研究采用发酵法制备东北山樱桃果酒，利用溶剂萃取法对东北山樱桃香气成分进行萃取，采用检测较为灵敏的GC-MS法对东北山樱桃果酒中的香气成分进行成分分析，最终成功实现了樱桃果酒香气成分的定性和定量分析。

本研究从樱桃果酒香气成分中共分离鉴定出11种化学成分，鉴定出的挥发性化学成分占挥发油总量的99.94%，其中相对含量较高的为乙酸（2.10%）、乙酸乙酯（4.26%）、异戊醇（8.23%）、二乙二醇（58.82%）、苯乙醇（5.98%）、对羟基苯乙醇（1.78%）、棕榈酸（15.48%）和镰叶芹醇（1.27%）等。结果显示，樱桃果酒香气成分中的主要化学成分为高级醇类和酯类等，与文献报道[13]较为一致，其中二乙二醇含量将近60%，为樱桃果酒香气成分的主要化学成分，也是产生果酒香气的主要成分。同时东北山樱桃香气成分中还检测到一定量的黄酮类化合物镰叶芹醇等成分，镰叶芹醇为胡萝卜素中的一种化学成分，经研究证明该成分具有一定的抗癌活性[14]。前言所述，樱桃具有一定的抗心力衰竭、治疗脚气和水肿、活血通经的功效，还具有很强的抗氧化活性和抗炎作用，而东北山樱桃果酒香气成分中还含有抗癌活性药物镰叶芹醇，为临床肿瘤的治疗研究提供一定的方向，由于研究资料有限，东北山樱桃的抗癌功效尚需进一步开发研究。

果酒香气成分中化学成分复杂，主要有酯、醇、萜烯类、挥发性酚、缩醛、内酯等，而且各组分浓度差别大，极性和沸点相差也很大，同时它们之间还存在复杂的累加、协同和抑制作用[15]，因此，研究分析东北山樱桃果酒中的香气成分，对优质东北山樱桃酒质量评价系统的建立具有重要的理论和实践意义。

[参考文献]

[1] 黄艳霞，李骥，胡晓阳，等.樱桃及其活性物质的研究进展[J].湖北中医药大学学报，2014，16（2）：115-116.

[2] Araújo KL， Magnani M， Nascimento JA， et al. Antioxidant activity of co-products from guava， mango and barbados cherry produced in the Brazilian northeast [J]. Molecules，2014，19（3）：3110-3119.

[3] Toydemir G， Boyacioglu D， Capanoglu E， et al. Investigating the transport dynamics of anthocyanins from unprocessed fruit and processed fruit juice from sour cherry （Prunus cerasus L.） across intestinal epithelial cells [J]. J Agric Food Chem，2013，61（47）：11434-11441.

[4] Lynn A， Mathew S， Moore CT， et al. Effect of a tart cherry juice supplement on arterial stiffness and inflammation in healthy adults： a randomised controlled trial [J]. Plant Foods Hum Nutr，2014，69（2）：122-127.

[5] 曲艳丽，赵丽君，阿布都外力·木米尼，等.东北山樱桃对根癌病的抗性评价[J].北京农学院学报，2014，29（1）：70-73.

[6] 袁竹连，张贞发.GC-MS分析广西5种果酒中的香气成分[J].湖北农业科学，2013，52（3）：665-669.

[7] Panteli■ M，Dabi■ D，Matija■evi■ S，et al. Chemical characterization of fruit wine made from Obla■inska sour cherry [J]. Scientific World Journal，2014，97：1-9.

[8] 王家利，辛秀兰，陈亮，等.气相色谱-质谱法分析比较不同酵母发酵红树莓果酒的香气成分[J].食品科学，2014， 35（6）：107-112.

[9] 王孝荣，罗佳丽，潘年龙，等.草莓果酒酿造工艺的优化及其香气成分分析[J].食品科学，2014，35（7）：196-201.

[10] 于海燕，张妮，许春华，等.樱桃酒发酵过程中的主要香气成分及其变化[J].食品与发酵工业，2011，37（10）：159-163.

[11] Wojdylo A，Figiel A，Lech K，et al. Effect of convective and vacuum-microwave drying on the bioactive compounds，color，and antioxidant capacity of sour cherries [J]. Food and Bioprocess Technology，2014，（7）：829-841.

[12] 朱建才，肖作兵，牛云蔚，等.HS-SPME/GC-MS定量分析樱桃酒中的香气物质[J].食品工业，2012，33（11）：169-172.

[13] 何兰兰，张妮，于海燕.基于气相色谱-质谱联用对樱桃酒香气分析[J].食品工业科技，2010，34（21）：147-365.

[14] 刘继永，郑培和，逄世峰，等.鲜人参·红参·蒸参水醚溶性成分的GC-MS分析[J].安徽农业科学，2010，38（28）：15576-15579.

[15] 王顺利，刘树文.樱桃干红果酒香气分析的成分[J].检测与分析，2011，14（7）：28-30.

（收稿日期：2014-11-14 本文编辑：卫 轲）