山西老陈醋熏醅前后香气成分的变化分析

李江涌，王如福*，焦玉双

（山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 晋中 030800）

山西老陈醋熏醅前后香气成分的变化分析

李江涌，王如福*，焦玉双

（山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 晋中 030800）

熏醅是形成山西老陈醋独特风味的关键步骤。采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气质联用（GC-MS）技术分析山西老陈醋熏醅前、后醋醅香气成分的变化。结果表明，山西老陈醋熏醅前后的香气成分分别为58种和51种，主要包括醇类、醛类、酸类、酯类和杂环类化合物等；山西老陈醋在熏醅前的主要香气成分为乙酸（23.16）%、苯乙醇（15.51）%、乙酸苯乙酯（9.76%）、DL-2-羟基-4-甲基戊酸乙酯（4.74%）、3-羟基-2-丁酮（3.83%）、乙酸异戊酯（3.47%）、糠醛（0.75%）等；熏醅后为乙酸（11.42%）、苯乙醇（8.45%）、乙酸苯乙酯（4.56%）、DL-2-羟基-4-甲基戊酸乙酯（1.35%）、2，3，5，6-四甲基吡嗪（2.90%）、糠醛（31.14%）等。初步探明了山西老陈醋熏醅前、后主要香气成分的变化。

山西老陈醋；熏醅；固相微萃取-气质联用；香气成分

熏醅是山西老陈醋酿制工艺中独特的核心工序，赋予了老陈醋独有的风味与色泽［1］。传统熏醅工艺是用火炕炭火文火加热，温度80～90℃，把发酵成熟的白醅放入陶缸中，每天对时倒缸一次，五天后，待醋醅颜色变成红褐色后出缸，结束熏醅过程［2-3］。李弘文等［1］采用顶空法和气质联用-嗅闻（gas chromatography-mass spectrometer-olfactory，GC-O-MS）技术对山西老陈醋的熏醋进行香气成分分析，得出其主要包括醛、醇、杂环类、酯、酸等挥发性成分。韩庆辉等［4］采用顶空固相微萃取技术结合气质联用技术对凉州熏醋熏醅前、后的香气成分进行了分析，得出熏醅前的挥发性成分有58种，熏醅后有57种。山西老陈醋独特的熏醅工艺中发生水解反应和美拉德反应能产生大量的吡嗪、醛类等香气物质［5］，形成老陈醋特有的风味。

目前，国内外对山西老陈醋香气成分的分析已有一些报道，但是有关山西老陈醋熏醅工艺对其香气成分形成方面的研究较少。熏醅后醋醅风味是反映熏醅质量好坏的重要指标，因此，对山西老陈醋熏醅前、后的香气成分进行分析，不仅有利于探明熏醅工艺对山西老陈醋风味形成的机理，也可为优化其熏醅技术提供一定的理论依据，具有重要现实意义［6-8］。本研究采用优化的固相微萃取（solidphase micro-extraction，SPME）结合GC-MS联用技术分析研究山西老陈醋传统熏醅前、后（80～90℃，5 d）香气成分的变化，以期揭示山西老陈醋熏醅前、后香气成分的变化规律。为山西老陈醋生产企业更好地控制熏醅工艺条件、提高山西老陈醋品质提供一定的理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

山西老陈醋白醅（即完成醋酸发酵后熏醅前的成熟醋醅）和熏醅（传统熏制5 d后的成熟熏醅）：山西老陈醋集团有限公司；NaCl（分析纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.2仪器与设备

TRACE-ISQ型气相色谱-质谱联用（GC-MS）仪：赛默飞世尔科技有限公司；VF-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm× 0.25 mm）、Varian 8400固相微萃取进样器、75 μm聚二甲基珪氧烷（product data management system，PDMS）萃取纤维头、20 μL顶空进样瓶：美国Supelco公司；FA1204B型电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司。

1.3实验方法

1.3.1香气成分萃取方法［9］

先将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30 min。将样品混合均匀，准确称取3.0 g样品放入20 mL顶空进样瓶中，加入6 mL水，再加入3 g NaCl溶解，加盖密封，将进样瓶放入孵化炉，孵化炉搅拌速度100 r/min，孵化温度为45℃保持30 min，将老化的SPME萃取头插入顶空瓶中，使之与液面保持1.5 cm的距离，推出纤维头，顶空吸附40 min。萃取后直接进样，在进样口温度250℃解吸5 min。

1.3.2GC-MS参数条件［10-11］

色谱条件：VF-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 mm）；载气为氦气（He）；流速：1 mL/min；分流比5∶1；进样口温度：250℃；程序升温：起始温度40℃保持30 min，以4℃/min升至150℃，保持1 min，再以8℃/min的速度升至250℃保持6 min。

质谱条件：电子电离源（electron ionization，EI）；接口温度280℃，离子源温度250℃，溶剂延迟时间1.5 min，电子能量70 eV，扫描质量范围43～500 amu。

1.3.3定性定量分析

检索谱库为Willey谱库和美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）谱库，结合相关文献及化学成分的保留时间、质谱图谱和匹配度＞60%等进行定性分析。采用面积归一法确定相对含量。

2　结果与分析

2.1山西老陈醋白醅和熏醅香气成分变化分析

山西老陈醋白醅和熏醅中挥发性香气成分的GC-MS总离子流色谱图见图1，经谱库检索和其他鉴定方法，鉴定出挥发性香气成分见表1。

由图1和表1可知，在白醅和熏醅中检出的香气物质包括酸类、醇类、酯类、醛类、酮类和杂环类等挥发性物质。白醅中共检出58种香气成分，主要是酯类29种、醛类6种、醇类6种、酸类5种、烃类5种、酮类3种、杂环类1种、酚类1种和其他类2种，其中相对含量较高的是酯类30.87%、酸类23.94%、醇类18.64%、酮类4.64%、醛类2.22%，占总香气成分含量的80.31%。化合物的种类表明，酯类化合物组分较多；单一香气成分而言，白醅中相对含量较高的香气成分为乙酸23.16%、苯乙醇15.51%、乙酸苯乙酯9.76%、DL-2-羟基-4-甲基戊酸乙酯4.74%、乙酸异戊酯3.47%、3-羟基-2-丁酮3.83%这几种挥发性组分的相对含量达到59.47%。

在熏醅中共检出51种挥发性成分，主要是酯类18种、醛类12种、醇类6种、杂环类5种、酸类4种、酮类1种、烃类1种、酚类1种和其他类3种，其中相对含量较高的是醛类36.55%、酯类13.64%、酸类12%、醇类11%，占总挥发性物质含量的73.19%。从化合物的种类来看，检测到的酯类组分种类较多，为18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糠醛31.14%、乙酸11.42%、苯乙醇8.45%、2，3，5，6-四甲基吡嗪2.90%，这4个挥发性成分的相对含量达到了53.91%。

图1　白醅（A）和熏醅（B）中挥发性香气成分的GC-MS总离子流色谱图Fig.1 Total ions chromatogram of volatile aroma components in non-fumigated vinegar grains（A）and fumigated vinegar grains（B）by GC-MS

表1　白醅和熏醅中挥发性香气成分的GC-MS分析Table 1 Volatile aroma components in non-fumigated vinegar grains and fumigated vinegar grains by GC-MS analysis

续表

续表

2.2山西老陈醋熏醅前后香气成分的变化分析

2.2.1熏醅前后酸类、醇类化合物的变化分析

由表1可知，山西老陈醋白醅中有5种酸类化合物，总相对含量为23.94%，其中乙酸相对含量最高，为23.16%；成熟熏醅中酸类化合物的种类变成4种，且乙酸相对含量也减少为12%，与白醅中总酸相对含量相比，熏醅5 d后，总酸相对含量减少了49.87%。山西老陈醋熏醅前、后，乙酸相对含量的变化情况和总酸相对含量的变化趋势一致，基本可以说明酸类化合物整体的变化规律。熏醅后，乙酸减少的原因可能是由于熏醅过程中温度可达到80～90℃，温度过高导致乙酸挥发；传统老陈醋熏醅工艺中每天的倒缸翻醅程序使得酸类化合物挥发较多［10］；还有部分乙酸和醇类会反应生成酯类。酸类化合物是山西老陈醋的呈酸物质，其中，乙酸为挥发性酸，在熏醅过程中，虽然乙酸呈现下降趋势，但是对山西老陈醋的酯香风味的形成有极大帮助。

白醅中共检测到6种醇类化合物，且相对含量为18.64%，熏醅结束后，醇类化合物的种类基本没变，其相对含量却降低为11%，尤其是苯乙醇相对含量明显下降，由白醅中的15.51%降低为熏醅中的8.45%。这可能是由于醇类在80～90℃的高温下挥发，也可能是由于苯乙醇和乙酸等发生了酯化。苯乙醇是苯丙氨酸在酵母作用下经Strecker降解产生醛后进一步还原生成［11-12］，这种化合物目前被鉴定为酒中主要的芳香族化合物［13］。同时，苯乙醇具有玫瑰花香、甜香的风味，是山西老陈醋特征香气成分中主要的醇类物质［2］。

2.2.2熏醅前后酯类化合物的变化分析

在白醅中，酯类化合物相对含量较多，为30.87%，这些酯类化合物主要是在山西老陈醋醋酸发酵阶段产生的，其中主要有乙酸苯乙酯9.76%、DL-2-羟基-4-甲基戊酸乙酯4.74%等。熏醅中酯类化合物的相对含量显著降低，降低为13.64%，酯类化合物的种类由熏醅前的29种减少为熏醅后的18种。

醋醅中酯类化合物主要是由于发生酯化反应形成的，也有部分酯类可通过微生物的代谢产生。醋醅中的一些酯类由于具有高温易挥发性，在熏醅过程中其含量容易损失。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；酯类化合物对山西老陈醋香气成分的形成极为重要。

2.2.3熏醅前后醛类化合物的变化分析

白醅中醛类的相对含量比较少，为2.22%，熏醅后，醛类化合物的相对含量明显增加，变为36.55%，醛类化合物的种类也增加了，由白醅中的6种变为熏醅中的12种，其中糠醛的相对含量最多，达到了31.14%。

山西老陈醋中的醛类主要是糠醛，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［1］，在熏制期间，长时间的高温有利于糠醛的生成。糠醛是在熏醅过程中产生的一种山西老陈醋特有香气成分，是美拉德反应主要的副产物，糠醛类物质可以呈现出烤香、焦糖的香气风味［10］，它是山西老陈醋中重要的香气成分之一，对山西老陈醋的香气成分贡献很大。

2.2.4熏醅前后杂环类化合物的变化分析

熏醅前，白醅中只有1种杂环类化合物，相对含量为0.70%，随着熏醅的进行，熏醅结束后，杂环类化合物相对含量达到3.97%，而且2，3，5，6-四甲基吡嗪相对含量较多，为2.90%，杂环类化合物的种类增加到5种。

吡嗪类是山西老陈醋熏醅过程中产生的特有香气物质之一，是山西老陈醋中重要功能性化合物，其含量可作为评价山西老陈醋品质好坏的指标之一［14-15］。吡嗪类化合物是通过发生Strecker降解反应，将氮源（如氨基酸）降解而成的［16］。四甲基吡嗪又称川芎嗪，是一种重要的功能性物质［17］，它被认为具有降压活血化瘀、改善冠心病、溶栓抑栓、清除自由基的保健作用，主要在醋醅熏制过程中产生，由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［7，18］。

3　结论

本研究采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术，对山西老陈醋熏醅前、后香气成分的变化进行了分析。山西老陈醋熏醅前、后的香气成分分别有58种和51种。主要包括酸类、醇类、酯类、酮类、杂环类等；熏醅前其主体香气成分包括乙酸（23.16%）、苯乙醇（15.51%）、乙酸苯乙酯（9.76%）、DL-2-羟基-4-甲基戊酸乙酯（4.74%）等；熏醅后为糠醛（31.14%）、乙酸（11.42%）、苯乙醇（8.45%）、乙酸苯乙酯（4.56%）、2，3，5，6-四甲基吡嗪（2.90%）等。

熏醅工艺对山西老陈醋中香气成分的形成发挥了较大的作用。熏醅后增加了山西老陈醋特有的挥发性物质—糠醛和吡嗪类化合物。它们与其他挥发性成分共同作用，对山西老陈醋的色、香、味、体都有明显的影响，可使山西老陈醋的酯香、熏香、陈香有机复合，从而决定了山西老陈醋的独特品质。

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Changes of aroma components in Shanxi aged vinegar during fumigation process

LI Jiangyong，WANG Rufu*，JIAO Yushuang
（College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricultural University，Jinzhong 030800，China）

Fumigation is the key step of Shanxi aged vinegar which forms its unique flavor.The changes of aroma components of Shanxi aged vinegar before and after fumigation were analyzed by headspace solid phase micro-extraction（HS-SPME）and gas chromatography-mass spectrum（GC-MS）. The results showed that 58 and 51 kinds of the aroma components in Shanxi aged vinegar before and after fumigation were identified，respectively，mainly including alcohols，aldehydes，acids，esters and heterocyclic compounds and so on.The main aroma components in the vinegar before fumigation were acetic acid（23.16%），phenethyl alcohol（15.51%），phenethyl acetate（9.76%），ethyl 2-hydroxy-4-methylpentanoate（4.74%），3-hydroxybu-2-tanone（3.83%），isoamyl acetate（3.47%），furfural（0.75%）.The main aroma components in the vinegar after fumigation were acetic acid（11.42%），phenethyl alcohol（8.45%），phenethyl acetate（4.56%），ethyl 2-hydroxy-4-methylpentanoate（1.35%），tetramethylpyrazine（2.90%），furfural（31.14%）.The changes of main aroma components of Shanxi aged vinegar before and after fumigation were revealed preliminarily.

Shanxi aged vinegar；fumigation；SPME-GC-MS；aroma components

TS264.2

0254-5071（2016）09-0047-04doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2016.09.011

2016-05-18

山西省重点研发项目山西老陈醋产业关键技术开发与示范（2015-TN-10）

李江涌（1990-），男，硕士研究生，研究方向为农产品加工及贮藏工程。

王如福（1960-），男，教授，博士，研究方向为发酵食品工艺、果蔬采后生理及贮运技术。