谷胱甘肽添加对贮藏猕猴桃酒香气成分的影响

戚一曼,程拯艮,樊明涛

(西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌 712100)

谷胱甘肽添加对贮藏猕猴桃酒香气成分的影响

戚一曼,程拯艮,樊明涛*

(西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌 712100)

在以徐香猕猴桃为原料酿造得到的猕猴桃酒中,分别添加25 mg/L和50 mg/L的谷胱甘肽,以不添加谷胱甘肽的猕猴桃酒为对照组,4 ℃条件下密封贮藏6个月后取样测定各样品的香气成分,分析贮藏后猕猴桃酒香气成分的变化以及添加谷胱甘肽对贮藏猕猴桃酒香气成分的影响。采用顶空固相微萃取(SPME)法进行猕猴桃酒香气成分提取,通过气相色谱-质谱(GC-MS)进行猕猴桃酒香气成分分析。结果表明:从猕猴桃酒中共检测出42种香气成分,主要包括醇类、酯类、酸类以及萜烯类和C13-降异戊二烯衍生物。贮藏6个月后猕猴桃各类香气总量均产生逸散,然而与贮藏后的对照组样品相比,谷胱甘肽添加处理的猕猴桃酒特征香气保持效果更好,香气物质总量更高,25 mg/L和50 mg/L的谷胱甘肽的添加分别可以降低6.68%和46.24%的香气损失,说明谷胱甘肽在猕猴桃酒贮藏阶段的添加更有益于猕猴桃酒的贮藏。

猕猴桃酒,谷胱甘肽,香气,影响

谷胱甘肽是一类由L-谷氨酸、L-半胱氨酸和甘氨酸三种氨基酸经肽键缩合而成的一种三肽物质[1-2],具有γ-谷氨酰基和巯基两种活性基团。果汁和酒里面的谷胱甘肽对很多愉悦的香气成分具有保护作用,并且在一定程度上阻止了一些不好的香气成分的形成以及酒颜色发生褐变[3-6]。还原性谷胱甘肽(GSH)表示,GSH是目前硫醇中含巯基最丰富的小分子化合物[7],在清除自由基或解毒后会被氧化成没有生理活性的GSSH[8]。谷胱甘肽在酒里面的含量受到发酵过程中酿酒酵母代谢的影响,作为一种通过酵母自溶释放的细胞内化合物,同时也可以从细胞外环境中吸收进细胞内,另外,谷胱甘肽也是发酵中非常具有潜力的氮源和硫源[9]。

香气成分是酒品质以及消费者接受度的一个关键指标[10]。香气成分种类繁多复杂,果酒的香气成分不仅受到原料本身以及酿造工艺的影响,而且还会在酒精发酵过程中酿酒酵母的初级和次级代谢时形成[11]。自从三肽化合物防止果汁褐变的作用被突出之后,谷胱甘肽作为一种果酒的抗氧化剂在果酒中添加成为可能[12],另外还有报道称谷胱甘肽的添加对于酒的颜色和香气都有积极的作用[13-14]。

猕猴桃(ActinidiachinensisPlanch)是猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia)植物的果实。猕猴桃含有丰富的营养物质,如多种氨基酸、矿物质和微量元素,而且猕猴桃还含有大量的天然抗氧化物质,如多酚、维生素C、生育酚等[15],另外,它还具有一定的医疗保健作用,如治疗烧伤[16]、降血脂、降血压、预防癌症等[17]。果酒贮藏过程中香气成分受到酒中成分以及贮藏条件影响而发生很多复杂化学变化,尤其是氧气的存在会使氧化还原电位升高,并且引起早熟,产生不愉悦的氧化味道[18]。近年来,猕猴桃产业发展迅速,越来越多的学者对猕猴桃酒进行了研究,但是针对贮藏后猕猴桃酒香气成分的变化以及香气成分的改良尚未有报道。本实验研究了添加谷胱甘肽对贮藏猕猴桃酒香气成分的影响,为保持贮藏猕猴桃酒的香气化合物提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猕猴桃 品种是徐香,采于陕西省杨凌区猕猴桃种植基地;WLP775酿酒酵母 美国常用酿酒酵母,由西北农林科技大学食品科学与工程学院提供;3-辛醇(GC,标准品>98%)、亚硫酸(分析纯)、果胶酶(分析纯,纯度>20 U/mg)、还原型谷胱甘肽(分析纯,纯度>98%) 所有试剂均购买于杨凌鑫方试剂公司。

气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司;Milli-Q超纯水仪 美国Millipore公司;HH-S6电热恒温水浴锅 北京科伟永兴生物科技;50/30 μm PDMS/DVB自动固相微萃取进样器 Supelco公司生产;DB-1701毛细管柱 北京飞美斯分析科技有限公司;DH-420A电热恒温培养箱 北京科伟永兴仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 猕猴桃酒的酿造和贮藏 猕猴桃酒酿造工艺:猕猴桃→挑选、清洗→破碎榨汁→果汁处理(60 mg/L SO2,150 mg/L果胶酶)→装罐→接种(5%酿酒酵母)→发酵→过滤→猕猴桃果酒。

选择成熟度较好,无腐烂发霉的猕猴桃,利用榨汁机打浆;打浆后的果汁经过果胶酶16 ℃处理24 h,以备接入活化后的酿酒酵母进行酒精发酵;将保存于甘油管的酵母菌种以2%接种在YPD液体培养基,28 ℃培养至浑浊后,进行平板划线,于28 ℃下培养至菌落清晰可见,挑取单菌落到YPD液体培养基中进行活化,于28 ℃下静置培养18 h,将活化好的酵母菌按照5%的比例接种于猕猴桃果汁中,搅拌后发酵;发酵温度控制在16 ℃,发酵时间8 d,当可溶性固形物含量基本不变、还原糖含量低于4 g/L时完成酒精发酵;将酒精发酵后的得到的猕猴桃果酒均分并装在不同丝口瓶中,添加谷胱甘肽后密封,以不添加谷胱甘肽的样品作为对照,之后放在4 ℃冷库中贮藏,待6个月后取样检测。XX表示酒精发酵后猕猴桃酒样品,XX0-BS、XX25-BS、XX50-BS分别代表不添加谷胱甘肽,添加25 mg/L和50 mg/L谷胱甘肽处理的猕猴桃酒6个月贮藏后样品。

1) 浙江段“十三五”期计划建设三级航道整治工程，其中杭州段“四改三”34 km和二通道新开挖段26.4 km，航道整治后全线达到三级航道标准。

1.2.2 猕猴桃酒香气成分萃取 参考叶萌祺[19]测定方法,略有改进。采用顶空固相微萃取法。取5 mL猕猴桃酒样品放于15 mL顶空瓶中,加入1.0 g NaCl,5 μL 163 μg/L的3-辛醇作为内标物,在电子恒温水浴锅中加热60 ℃平衡5 min后,插入已活化好的固相微萃取器60 ℃顶空吸附25 min,气相色谱进样口解析温度250 ℃,解析时间5 min,进行香气成分分析。

1.2.3 气相与质谱(GC-MS)分析条件

1.2.3.1 气相色谱条件 色谱柱:DB-1701中极性毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);不分流进样;柱温:40 ℃保持3 min,以8 ℃/min的升温速度升至80 ℃,再以10 ℃/min的升温速度升至250 ℃;载气为He,流量为1 mL/min;进样口温度为260 ℃;检测器温度为230 ℃。

1.2.3.2 质谱条件 电子电离源(Electron ionization,EI),电子能量70 eV;检测器电压为350 V;离子源温度为230 ℃;扫描范围为33～450 amu。

1.2.3.3 香气成分的定性定量 利用随机Xcalibur工作站NIST2002标准谱库自动检索各组分质谱数据,进行定性分析。各成分的含量采用内标法进行半定量分析,待测成分的质量浓度等于待测物峰面积与内标物3-辛醇峰面积之比乘以内标物3-辛醇的质量浓度。

1.2.4 香气贡献评价 各香气物质对猕猴桃酒整体的香气贡献采用气味活性值(odor activity value,OAV)进行评价,OAV值是挥发性成分含量与其对应的香气阈值(odor activity threshold,OAT)之比。一般认为,OAV大于1的成分为样品的主体呈香化合物,确定为特征香气[20]。各种香气成分的香气阈值,香气贡献以及香气成分的特征描述见表2。

1.3 数据分析

2 结果与分析

2.1 猕猴桃酒香气成分分析

经过GC-MS分析,所有猕猴桃酒样品共检测出42种香气化合物(表1),这些香气成分主要包括醇类9种、酯类21种、萜烯类和C13-降异戊二烯类3种,脂肪酸类5种,其他化合物4种。XX原酒香气化合物总量是9512.42 μg/L,贮藏后XX0-BS、XX25-BS、XX50-BS的香气化合物总量分别是5397.89、5758.42和7893.89 μg/L。贮藏后,与原酒相比,猕猴桃酒香气化合物总量均降低;但是,与贮藏后的对照酒样相比,添加谷胱甘肽的酒样香气总量更高一些,25 mg/L和50 mg/L的谷胱甘肽的添加分别可以降低6.68%和46.24%香气的损失。

表1 徐香猕猴桃酒香气成分含量Table 1 Volatile compounds identified in Xuxiang kiwi wine

注:nd表示酒样中未检测到该香气成分;同一行中标有不同字母,表示有显著性差异(p<0.05)。

2.1.1 醇类化合物 醇类化合物是猕猴桃酒中主要的香气成分,醇类化合物是酒精发酵过程中酵母的重要次级代谢产物,主要是由糖代谢、氨基酸脱羧和脱氢产生[21]。相比于原酒,猕猴桃酒醇类香气化合物总量在贮藏6个月后发生一定程度的降低,但是添加谷胱甘肽的猕猴桃酒醇类香气损失更少。各酒样中相对含量较高的3种为苯乙醇、异戊醇和正己醇。异丁醇、异戊醇、苯乙醇和正丙醇,这些化合物是由酵母通过葡萄糖合成代谢途径及其对应的氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和异亮氨酸)的分解代谢途径产生[22]。苯乙醇具有玫瑰香、蜂蜜香,异戊醇具有辛辣味、溶剂味,异丁醇具有酒精味、葡萄酒香,与贮藏后的对照酒样相比,谷胱甘肽添加对这3种香气化合物含量均有较好的保持效果。XX50-BS酒样中异丁醇和苯乙醇的含量与XX酒样中均无显著性差异,说明谷胱甘肽的添加在一定程度上减弱了贮藏带来的香气成分损失。谷胱甘肽对苯乙醇的保持效果可能是由于其的存在使酒的还原能力增强,大量的苯乙醛在乙醇脱氢酶的作用下形成了苯乙醇[23],此结果与Webber等人研究结果一致[9]。谷胱甘肽的添加对于正己醇,(Z)-3-己烯醇影响不大,可能是由于它们的前体化合物乙酸己酯受到谷胱甘肽影响较小的原因。

2.1.2 酯类化合物 酯类化合物是猕猴桃酒中另外一类重要的香气成分,脂肪酸乙酯和乙酸酯是两类重要的酯类化合物,脂肪酸乙酯是酵母发酵过程中通过醇解酰基辅酶A,脂肪酸合成或者降解形成的;乙酸酯类化合物是乙酰辅酶A和高级醇反应,氨基酸或者碳水化合物降解形成的[24]。如表1所示,共检测到5种乙酸酯类化合物和9种乙酯类化合物。乙酸乙酯可以指示乳酸菌和醋酸菌的反应,当它的含量超过180 mg/L时,会给果酒带来醋酸味影响酒的品质[9]。酒中溶解氧是影响酯水解速度的关键性因素,溶解氧可以加速酒内酯类的水解速度导致了酯类含量下降,降低酒品质[25],添加谷胱甘肽对于猕猴桃酒贮藏阶段的酯类香气能起到一定的保护作用。添加谷胱甘肽对于猕猴桃酒中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、正己酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯、苯甲酸甲酯这些香气化合物有较为显著的保护作用,其中50 mg/L谷胱甘肽添加的酒样效果更为明显。

2.1.3 萜烯及C13-降异戊二烯类化合物 萜烯及降异戊二烯类具有较浓郁的香气,较低的香气阈值,尽管这类香气化合物在酒中往往含量较低,但是它们能够对酒香气起到很大的贡献作用。4-萜烯醇、α-松油醇、β-大马士酮这三种化合物在猕猴桃样中检出,贮藏过程中谷胱甘肽添加对其均有保护作用,但是未达到显著性差异。

2.1.4 脂肪酸类化合物 贮藏后脂肪酸类化合物也产生逸散,但是,与对照酒样相比,经过贮藏后,谷胱甘肽添加使得猕猴桃酒样品中丁酸、己酸含量升高,其中50 mg/L谷胱甘肽的添加量对于己酸影响更为显著,另外,谷胱甘肽添加使得猕猴桃酒样品中辛酸含量降低,己酸具有奶酪香,辛酸具有腐败味,可见,谷胱甘肽添加对于猕猴桃酒的良好风味具有一定的保护作用。谷胱甘肽的添加可能影响了酒精发酵的过程,因为挥发性脂肪酸主要来源于酒精发酵过程,在酵母代谢过程中,丙二酰辅酶A与乙酰辅酶A发生反应,主要生成含有4～18个碳原子的偶数直链饱和脂肪酸类化合物,而另外一些含量较少的不饱和脂肪酸和奇数碳原子的脂肪酸的合成与否与发酵条件相关[26]。

2.1.5 各类化合物总量 如表1所示,猕猴桃酒中各类香气化合物含量从高到低依次为:酯类、醇类、脂肪酸类、其他类化合物(包括挥发性酚类、醛类和呋喃类化合物),萜烯类和C13-降异戊二烯衍生物。贮藏后猕猴桃酒样品XX0-BS相比于原酒样品XX的各类香气化合物均发生降低,然而,与贮藏后对照组的猕猴桃酒样(XX0-BS)相比,除了脂肪酸类化合物,添加谷胱甘肽的贮藏酒样(XX25-BS和XX50-BS)各类化合物总量更高,说明谷胱甘肽的添加在一定程度上减弱了贮藏带来的各类香气总量的损失。贮藏6个月后XX50-BS酒样品中总酯含量与刚刚发酵完得到的猕猴桃酒样品XX中总酯含量并无显著性差异,说明50 mg/L谷胱甘肽添加对于总酯类化合物的保护作用最为显著。

2.2 香气贡献评价

根据已报道的香气物质的描述,并结合该物质的OAV得到每一种香气化合物对于酒样香气的贡献见表2。每一种香气化合物对于酒香气都有贡献作用,有的尽管OAV值小于1,但是也会对整体香气产生一定的影响[27]。在鉴定出的42种香气化合物中,有9种香气化合物OAV值大于1,它们分别是正己醇、苯乙醇、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、丁酸乙酯、β-大马士酮、癸酸、对乙烯基愈疮木酚、壬醛,这些化合物均是构成猕猴桃酒香气的特征香气成分。β-大马士酮的OAV值显著大于其他化合物,它具有的水果香、花香、甜香对猕猴桃酒酒香具有重要贡献。与贮藏后对照组猕猴桃酒样相比,50 mg/L谷胱甘肽添加的酒样效果更好,它对于每一种特征香气化合物都有较好的保持效果。说明谷胱甘肽添加有利于贮藏猕猴桃酒中的特征香气化合物,一定程度减少了由于贮藏引起的特征香气化合物含量的降低。

表2 徐香猕猴桃酒香气成分香气活性值(OAVs)及特征描述Table 2 Odor activity values(OAVs)and odor description of Xuxiang kiwi wine

注:Nf表示未查找到香气的阈值,“”表示未得到OAV值。

3 结论

采用顶空固相微萃取法,通过GC-MS分析,采取定性和定量相结合的方法分析了谷胱甘肽添加对贮藏猕猴桃酒香气成分的影响。通过OAV值可以知道,正己醇、苯乙醇、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、丁酸乙酯、β-大马士酮、癸酸、对乙烯基愈疮木酚、壬醛是构成猕猴桃酒主体香气的重要化合物。贮藏会使得猕猴桃酒香气发生逸散,而谷胱甘肽在贮藏过程中的添加可以减少香气化合物降低的程度,其对于酯类、醇类、其他化合物(包括挥发性酚类、醛类和呋喃类化合物)以及萜烯类和C13-降异戊二烯衍生物均有一定的保护作用,其中50 mg/L谷胱甘肽在猕猴桃酒中的添加对于酯类化合物的保护最为显著。总体来说,谷胱甘肽添加在猕猴桃酒贮藏过程中对于香气化合物起到积极的保护作用,较好的保持了果酒的特征香气成分,有益于猕猴桃酒的贮藏,在猕猴桃酒贮藏方面的应用具有一定潜力。

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Effect of glutathione addition on the aroma components of stored kiwi fruit wine

QI Yi-man,CHENG Zheng-gen,FAN Ming-tao*

(College of Food Science and Engineering,Northwest A & F University,Yangling 712100,China)

Kiwi wine was elaborated with Xuxiang variety and added 25 mg/L and 50 mg/L glutathione into the wine samples separately,among them wine samples without glutathione addition were used as a control. To analyse aroma changes and influence of glutathione addition in kiwi wine,all the samples were bottled and sealed storing at 4 ℃ condition,which were taken out 6 months later for aroma analysis.The aroma components were extracted by headspace solid phase micro-extraction(SPME)method and determined using gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). Results showed that totally 42 individual aroma compounds were identified in kiwi wine samples,which were mainly classified as alcohols,esters,acids,terpenes and C13-norisoprenoids. Aroma of all kiwi wine samples were decreased after bottled 6 months.However,compared with the controlled stored kiwi wine,samples with glutathione treatment were superior to holding the typical aromatic compositions and total aroma contents,protecting 6.68% and 46.24% aroma substances from disappearing when adding 25 mg/L and 50 mg/L glutathione respectively,indicating that glutathione addition was beneficial to kiwi wine during storage.

kiwi wine;glutathione;aroma;effect

2016-10-18

戚一曼(1991-)，女，博士研究生，研究方向：微生物发酵，E-mail：qiyiman@nwsuaf.edu.cn。

*通讯作者:樊明涛(1963-)，男，教授，研究方向：食品生物技术，E-mail：fanmt@nwsuaf.edu.cn。

农业部公益性行业专项(201503142-10)。

TS262.7

A

1002-0306(2017)08-0183-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.027