蜂蜜菊芋酒香气成分分析

王圣开，张艳，聂青玉*

（1.重庆市万州食品药品检验所，重庆404000；2.重庆三峡职业学院农林科技系，重庆404155）

蜂蜜菊芋酒香气成分分析

王圣开1，张艳2，聂青玉2*

（1.重庆市万州食品药品检验所，重庆404000；2.重庆三峡职业学院农林科技系，重庆404155）

利用二氯甲烷提取蜂蜜菊芋酒中的香气成分，采用气相色谱-质谱（GC-MS）法进行检测分析。结果表明，蜂蜜菊芋酒中共鉴定出53种香气成分，占总检出挥发成分的98.80%，其中包括醇类15种（43.97%）、酯类15种（43.47%）、酸类14种（8.61%）、酮类3种（0.94%）、醛类2种（0.59%）。相对含量较大的香气成分有苯乙醇（27.87%）、苯乙酸乙酯（12.54%）、乙酸乙酯（9.65%）、十四酸乙酯（4.73%）、月桂醇（4.70%）、琥珀酸单乙酯（4.25%）、戊酸乙酯（3.86%）、十四酸（3.02%）、3-甲基丁醇（2.28%）、苯基异丁基-氨基甲酸酯（2.05%）。表明蜂蜜菊芋酒中香气成分丰富，赋予了产品独特的风味。

蜂蜜菊芋酒；气相色谱-质谱法；香气成分

菊芋（Helianthus tuberosus）又名洋姜、鬼子姜，为菊科向日葵属一年生宿根性草本植物[1]。菊芋可食部分为地下块茎，其块茎内含丰富的菊糖，具有调节肠胃功能、改善脂质代谢等功效[2]，目前主要用于药用原料和保健食品的全新多功能原料。菊芋中菊糖含量可达湿质量的10%～20%，干质量的80%，这给发酵生产菊芋酒提供了可能[2]。蜂蜜主要成分为果糖和葡萄糖，含多种维生素和矿物质，营养丰富，具有美容养颜、提高免疫力，保护心血管等功效[3]。瞿文俊[4]研究表明，蜂蜜经酵母发酵后氨基酸含量由2.4 mg/100 mL提高至8.98 mg/100 mL，维生素A、E含量由1.4μg/100mL提高至5.2μg/100mL，微量元素由50μg/100mL提高至248.94 μg/100 mL。因此以菊芋为原料，采用蜂蜜补充糖原，酿造集菊芋和蜂蜜优点为一体的复合型保健酒，具有重要实用价值。

香气成分是构成和影响蜂蜜菊芋保健酒质量、典型性的主要因素[5]。以菊芋为原料，采用蜂蜜补糖方式发酵生产的蜂蜜菊芋保健酒，蜜香纯正，口感独特，酒香浓郁。既具有蜂蜜的香甜，又保存了菊芋在发酵过程中的特有风味。近几年对菊芋发酵酒精工艺、蜂蜜酒发酵的相关研究报道较多[6-10]，但对蜂蜜菊芋酒的主要风味物质的研究较少。本研究采用气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析蜂蜜菊芋酒中的主要香气成分，以期确定蜂蜜菊芋保健酒的主要风味特征成分，初步分析蜂蜜菊芋酒的风味构成特点，为其产品开发和品质分析提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菊芋：重庆市万州区龙宝农贸市场；油菜花蜜：重庆永川杨氏蜂蜜场；安琪葡萄酒果酒专用酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；菊粉酶（酶活20 000 IU/g）：美国Sigma公司；二氯甲烷（色谱纯）：成都科龙化工试剂厂；无水硫酸钠（分析纯）：成都科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

Agilent7890B-7000CGC-MS联用仪：美国安捷伦科技公司；R206D旋转蒸发仪：上海谱振仪器有限公司；HH-8数显恒温水浴锅、150A生化恒温培养箱：江苏省金坛市富华仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

操作要点：

菊芋酶解液的制备：将1 kg菊芋洗净，加入0.01%焦亚硫酸钠护色，破碎成浆，加入500 mL水于100℃条件下浸提5min，用100目滤布压滤。滤渣加适量热水，重复压滤，混合滤汁定容至1 000 mL，加0.7%的菊粉酶，在44℃条件下酶解12 h，即为菊芋酶解液。

酵母菌活化：将1g干酵母置于50mL5%葡萄糖水（38℃）中，搅拌溶解，25～30min后冷却至28～30℃即可使用。

酒精发酵：用蜂蜜调整菊芋酶解液初始糖度为20%，酒精发酵过程中，当初始糖度降低为10%时，用蜂蜜补糖至15%，酵母菌接种量0.8 g/L，然后放置于26℃的恒温培养箱中发酵，初发酵结束后，采用满容器密闭的方式进行后发酵，5～10℃后发酵20 d。

澄清、陈酿：发酵结束后的蜂蜜菊芋酒添加壳聚糖、皂土等添加剂进行澄清处理，封坛陈酿。

1.3.2 香气成分的提取

取发酵结束后陈酿3个月后的酒样200 mL，依次用200mL、100mL、50mL二氯甲烷萃取3次，合并有机相，用无水硫酸钠脱水，采用旋转蒸发浓缩至l mL，供GC-MS分析。1.3.3 GC-MS分析条件

色谱条件：DB-5ms色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；起始温度35℃，保持5min，以5℃/min升至100℃，保持5min，10℃/min升至250℃，保持4 min；进样口温度：250℃；载气氦气（He），流速：1.2mL/min，进样量为1.0μL，不分流进样。

质谱条件：GC-MS接口温度250℃，电子电离（electron ionization，EI）离子源，电子能量70 eV，离子源温度250℃，扫描模式：全扫描，质量范围50.0～600.0 u，溶剂延迟时间3.00 min。

2 结果与分析

图1为蜂蜜菊芋酒挥发性成分GC-MS总离子流色谱图。各色谱峰对应的质谱图经计算机谱库NIST 14检索分析，以峰面积归一化法计算各组分相对含量。鉴定出蜂蜜菊芋酒主要香气成分及相对含量，结果见表1。

图1 蜂蜜菊芋酒香气成分GC-MS总离子流色谱图Fig.1 Total ions chromatogram of aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine analysis by GC-MS

表1 蜂蜜菊芋酒中主要香气成分Table 1 Main aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine

续表

由表1可知，蜂蜜菊芋酒中检测出53种挥发成分，占总峰面积的98.80%，包括醇类43.97%、酯类43.47%、酸类8.61%、酮类0.94%、醛类0.59%、烷烃类0.15%、酚类0.35%及未知物质0.72%。其中蜂蜜菊芋酒中相对含量较高的香气成分有苯乙醇（27.87%）、苯乙酸乙酯（12.54%）、乙酸乙酯（9.65%）、十四酸乙酯（4.73%）、月桂醇（4.70%）、琥珀酸单乙酯（4.25%）、戊酸乙酯（3.86%）、十四酸（3.02%）、3-甲基丁醇（2.28%）、苯基异丁基-氨基甲酸酯（2.05%）。

蜂蜜菊芋酒中相对含量较高的香气成分为醇类、酯类和有机酸类，占总挥发性成分的96.05%。醇类和酯类种类和相对含量较高，这与酵母发酵代谢产生醇和酸酯化产生酯有关。大多数酯类物质具有花、果香气，是决定酒类产品酒香和果香特征的重要物质[9]。蜂蜜菊芋酒中含有15种酯类物质，占总挥发成分的43.47%，也是酒体香气成分中种类最多的一类物质。酒体中酯类物质主要来源于有机酸和醇发生酯化反应。蜂蜜菊芋酒中苯乙酸乙酯（12.54%）、苯乙酸甲酯（1.84%）均具有蜂蜜的香甜味；蜂蜜菊芋酒中乙酸乙酯相对含量达9.65%，成为酒品主体香气物质。乙酸乙酯赋予酒品果香味和陈酒香气。因为酒中乙酸与乙醇酯化反应生成乙酸乙酯。此反应是可逆反应且反应速度慢，需较长时间才能积累导致陈酒香气的乙酸乙酯。十四酸乙酯、戊酸乙酯具有成熟果香和酒香味；琥珀酸二乙酯、油酸乙酯等复杂酯类是陈酿过程中酯化作用、酯交换反应得到，也是构成蜂蜜菊芋酒醇香的成分[11]；其中油酸乙酯的检出与李成斌等[12]对油菜蜜中油酸乙酯的检出结果相符，这可能与酒品原料带入有关。酒体中乳酸乙酯亦可增加酒体香气，增加酒体醇厚感。高级醇类是果酒香气中含量最多的成分，这在本实验中也得到了进一步证实[13-14]。蜂蜜菊芋酒中醇类物质的种类有15种，是总挥发成分中相对含量最高的一类物质。各种醇类物质的相对含量存在较大差异，其中苯乙醇含量最高，占总挥发成分的27.87%，也是所有香气成分中相对含量最高的组分，这与罗腾等[10]对菊芋酒中苯乙醇的检出结果相符。苯乙醇的香味独特，赋予蜂蜜菊芋酒柔和、愉快而持久的玫瑰香气，其含量增加与菊芋汁发酵过程中醛、酮类物质经过酵母代谢转化有关[15]；其次是月桂醇，占香气成分总含量的4.70%，月桂醇赋予蜂蜜菊芋酒令人愉快的酒香味；3-甲基丁醇（2.28%），又名异戊醇，是发酵型果酒中普遍存在的一种高级醇类，适量的异戊醇可使酒体醇厚并具回甜感；丙三醇是能够赋予果酒甜味和醇味的多元醇类化合物，苯甲醇有芳香味，但其含量均较低。蜂蜜菊芋酒中检测出酸类物质14种，占总挥发成分的8.61%。除十四酸（3.02%）外，其他酸类物质含量均较低，这与酵母代谢产生有机酸，有机酸与醇发生酯化反应，以及在酒精发酵作用下有机酸降解为小分子物质有关[11]。蜂蜜菊芋酒中醛酮类物质、酚类、烃类均含量甚微。检测出醛类物质2种，相对含量0.59%；酮类物质3种，相对含量0.94%，这是因为醛、酮类物质在发酵过程中转变为其他挥发性成分。酚类、烃类物质各1种，相对含量分别为0.35%、0.15%。这些挥发性化合物只是对主要香气物质的修饰和补充。

3结论

本研究采用二氯甲烷对蜂蜜菊芋酒香气成分进行提取，结合GC-MS法对酒品香气成分进行定性及半定量检测，鉴定出53种香气成分，占总检测出挥发成分的98.80%。包括醇类15种（43.97%）；酯类15种（43.47%）；酸类14种（8.61%）；酮类3种（0.94%）；醛类2种（0.59%）；烷烃类1种（0.15%）；酚类1种（0.35%）及未知物质2种（0.72%）。蜂蜜菊芋酒中主要的香气成分为醇类、酯类和酸类，占总挥发性成分的96.05%。其中，苯乙醇是含量最高的香气成分，占总挥发成分的27.87%，酯类是主体香气成分中种类最多的一类化合物，其中苯乙酸乙酯占总挥发成分的12.54%，其次是乙酸乙酯（9.65%）、十四酸乙酯（4.73%）。蜂蜜菊芋酒中香气成分丰富，赋予了产品蜜香纯正，酒香浓郁的独特香气。通过对蜂蜜菊芋酒香气成分分析，建立了酒品挥发成分GC-MS分析方法，为蜂蜜菊芋酒特征香气成分研究奠定了基础，后期着手研究利用固相微萃取提取香气成分，采用内标法或外标法测定挥发性成分绝对含量，结合感官阈值，利用气味活性值（odor activity value，OAV）确定酒体的特征香气物质。

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Analysis of aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine

WANG Shengkai1,ZHANG Yan2,NIE Qingyu2*
(1.Chongqing Wanzhou Institute for Food and Drug Control,Chongqing 404000,China; 2.Department of Agriculture and Forestry Science,Chongqing Three Gorges Vocational College,Chongqing 404155,China)

The aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine were extracted by dichloromethane and then were detected and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).Results showed that 53 aroma components in the wine were identified and occupied 98.80%of the total volatile components.The aroma components included 15 kinds of alcohols(43.97%),15 kinds of esters(43.47%),14 kinds of acids(8.61%),3 kinds of ketones(0.94%),2 kinds of aldehydes(0.59%).The larger relative contents of aroma components were phenylethyl alcohol(27.87%),ethyl phenylacetate(12.54%),ethyl acetate(9.65%),ethyl myristate(4.73%),lauryl alcohol(4.70%),ethyl succinate(4.25%),ethyl valerate(3.86%),myristic acid(3.02%),3-methyl alcohol(2.28%)and isobutyl phenyl carbamate(2.05%),which indicated that aroma components in honey-Jerusalem artichoke wine were abundant and gave the product a unique flavor.

honey-Jerusalem artichoke wine;gas chromatography-mass spectrometry;aroma component

TS262.7

0254-5071（2017）06-0166-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.06.034

2017-02-19

重庆市教委科学技术研究项目资助（KJ1503403）

王圣开（1982-），男，工程师，硕士，研究方向为食品检测。

*通讯作者：聂青玉（1974-），女，副教授，本科，研究方向为农产品加工。