不同工艺生产多醋龄镇江香醋挥发性成分比较

刘源，李君奎，孙宗保*，尹俊玲，陈波

1. 镇江市食品药品监督检验中心（镇江 212000）；2. 江苏大学食品与生物工程学院（镇江 212013）

镇江香醋作为中国四大名醋之一，至今已有1 400余年历史，其拥有酸而不涩、香而微甜、色浓味鲜、愈存愈香的特点。食醋原料及工艺的差异造就不同风味，传统手工镇江香醋最大的工艺特点在于麦曲的使用，麦曲中主要成分是霉菌，另外还有酵母菌和其他细菌，多菌种的共同作用为食醋色、香、味、体的协调奠定良好基础。但生产周期长、麦曲易霉变，且醋品质好坏主要依靠工作人员的经验。传统手工与现代工业生产的镇江香醋最大的区别在于酒精发酵，现代工艺镇江香醋加入糖化酶、液化酶处理后，再加入已经纯化的酿酒酵母进行单菌种发酵。传统手工镇江香醋醋相对现代工业镇江香醋来说虽然工序繁琐、生产周期长，但不同于现代工业的酒精发酵方式也使得传统手工镇江醋具有独特风味，拥有较高市场价值，深得消费者喜爱[1]。

食醋中的挥发性成分不仅决定芳香特性，并且挥发性成分对特征风味起到重要作用，风味的来源主要是发酵和陈化。目前，已有研究者对醋的挥发性成分做了初步研究，如金鸿娟[2]利用挥发性成分判别醋龄，孙宗保等[3]对几种传统名醋的挥发性成分进行比较，王大红等[4]、郝红梅等[5]分别对山楂醋、板栗红枣醋挥发性成分进行研究。国外对于醋的挥发性成分也有相应研究，Jo等[6]使用SPME/GC-MS电子鼻结合感官分析探究商业苹果醋的香气化合物；Xiong等[7]使用顶空固相微萃取结合GC-MS对镇江香醋和山西老陈醋的挥发性成分进行多变量统计分析；Xing等[8]使用基于代谢指纹法的GC-MS比较生醋和焙烤醋挥发性成分的差异；Jo等[9]应用电子鼻、电子舌、MS-电子鼻检测味道和香味，以此来鉴别陈醋；Ishihara等[10]使用核磁共振结合GC-MS研究卷心菜醋水溶性和挥发性成分的代谢特性。虽然国内外对于醋的挥发性成分研究的文献很多，但是对于不同醋龄传统手工镇江香醋和现代工业生产镇江香醋挥发性成分区别进行探究的鲜见报道。顶空固相微萃取适用于提取待测组分含有一定的挥发性，此技术目前已经广泛的应用于酒[11]、自来水[12]、食用油[13]、中药[14]等多种物质中的挥发性物质的检测与研究。

试验通过顶空固相微萃取提取技术结合GC-MS分析技术对不同醋龄的传统手工和现代工业生产的镇江香醋的挥发性成分进行研究，旨在探究其中的变化规律，为传统手工及现代工艺镇江香醋生产相结合并探究合适的陈酿时间提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与主要试剂

镇江香醋（传统手工镇江香醋、现代工业生产镇江香醋，镇江市某醋业有限公司），醋龄分别为新醋、半年、2年、3年、4年。

C6～C25正构烷烃（Accu Standard Inc，USA）；乙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、3-甲基丁酸、2-甲基丙酸、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、苯乙酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸2-甲基丙酯、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、1-己醇、1-庚醇、异丙醇、苯乙醇、3-甲基-1-丁醇、2, 3-丁二醇、2-甲基-1-丁醇、2-乙基-1-己醇、苯甲醇、丙酮、2,3-丁二酮、2, 3-戊二酮、3-羟基-2-丁酮、乙醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、2-甲基丙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基-2-丁烯醛、吡嗪、2, 5-二甲基吡嗪、乙基吡嗪、2, 3-二甲基吡嗪、6-甲基-2-乙基-吡嗪、三甲基吡嗪、四甲基吡嗪、糠醛、三甲基恶唑、4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-甲基-2-戊醇（内标），含量均≥98%，Sigma-Aldrich。

1.2 仪器与设备

HP 6890-5973气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）、手动固相微萃取SPME进橡胶垫的样品瓶、75 μm CAR-PDMS萃取头（上海安谱公司）、手动固相微萃取SPME进样器（美国Supelco公司）；PC-420磁力恒温搅拌器（美国Corning公司）；BS 224 S型精密电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

15 mL样品瓶加入8 mL醋样，加入2.5 g氯化钠和转子，盖上样品盖，放入50 ℃的恒温水浴中10 min，样品瓶顶空部分插入SPME萃取头，吸附时间40 min，以250 r/min的转速搅拌。后将萃取头插入GC-MS进样口，解析温度280 ℃，时间5 min。

1.3.2 仪器条件

色谱条件：DB-WAX色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm），载气He进样模式不分流，进样口温度280℃，流速1.1 mL/min。变温程序：初温35 ℃，持续时间5 min，5 ℃/min升温至100 ℃，3 ℃/min至200 ℃，10 ℃/min升至220 ℃，保持15 min。

质谱条件：230 ℃ HP-Chemstation System工作站采集和处理数据。范围33～400 amu的扫描质量数，250 ℃接口温度，230 ℃离子源温度，70 eV电子能量，EI+为电离方式。

1.3.3 挥发性成分分析

质谱鉴定：将GC-MS检测得到的挥发性成分与NIST05谱库进行对比，正反匹配度都大于800的条件下才可对该物质进行确认。保留指数鉴定：作为判别化合物结构的重要指标，试验以C6～C25的正构烷烃作为标准，采用与上述相同的升温程序，将保留时间用于计算待测化合物的保留指数。并查阅文献中相关物质的保留指数或将其纯净物计算相同条件下的保留指数进行比较确认。

挥发性成分量的分析：采用内标法对成分进行定量分析，经查阅文献，采用浓度6.06 mg/L的4-甲基-2-戊醇作为醋样中的内标物。通过测定出内标物与待测组分的峰面积与其相对响应值，则可求出待测物的百分含量。

2 结果与分析

2.1 不同醋龄的传统手工镇江香醋和现代工业镇江香醋中挥发性成分比较

图1 手工新醋中挥发性成分总离子流图

图2可看出除了醋龄为4年，其他醋龄的现代工业镇江香醋中的挥发性成分含量都要高于传统手工镇江香醋。现代工业生产镇江香醋中挥发性成分含量随醋龄时升高时降低，传统手工镇江香醋挥发性成分含量先降低，到醋龄为2年时又增加。虽然不同醋龄传统手工镇江香醋和现代工业镇江香醋中挥发性成分都有一定变化，但范围小、不显著，故可得到无论是现代工业镇江香醋还是传统手工镇江香醋，挥发性成分含量与醋龄无明显关系。将检测到的挥发性成分分为酸类、醇类、酯类、醛类、酮类、杂环类及其他类。

图2 不同醋龄镇江香醋中挥发性成分的含量变化

5个醋龄的传统手工镇江香醋、现代工业镇江香醋挥发性成分具体变化为：

1) 酸

酸不仅是重要的呈味物质，而且是呈香物质，对食醋的整体风味有实质性的贡献。由图3可知，2种醋酸类物质随醋龄增加相对含量均呈下降趋势，酸类物质相对含量减少，刺激性口味变弱，更加圆润。除醋龄4年外，现代工业镇江香醋酸类物质总含量都要高于传统手工镇江香醋，现代工业镇江香醋酸类物质总量呈波浪状变化，传统手工镇江香醋则先降低后增加。

试验检测出的酸类物质共7种，乙酸最高，3-甲基丁酸次之，除醋龄4年以外，现代工业生产镇江香醋中乙酸的总含量都要高于传统手工镇江香醋，但是2种醋乙酸的总含量随醋龄的变化均为波浪状。传统手工镇江香醋中3-甲基丁酸、2-甲基丙酸的含量均高于对应醋龄的现代工业镇江香醋，变化情况均与乙酸相同。丁酸和4-甲基戊酸只在传统手工镇江香醋中检测到。

图3 不同醋龄镇江香醋中酸类物质总含量及相对含量对比

2) 醇类

醇类具有果实的香味，能与酸发生酯化，是醋中重要的物质之一。由图4可得到，现代工业镇江香醋中醇类物质总含量要高于传统手工镇江香醋，并且新醋差值最大。随着醋龄变化，2种醋中醇类物质总含量变化情况相同，陈酿前2年内，总含量减少，后又逐渐上升。总相对含量也都是呈先下降后又缓慢上升状态。

试验检测到的醇类共9种，2, 3-丁二醇、苯乙醇和乙醇含量较高。苯乙醇具有典型的玫瑰花香味和蜂蜜味，是苯丙氨酸经Strecker降解产生醛后进一步还原后生成。已被鉴定为酒中主要的芳香族化合物[15]。相同醋龄的现代工业镇江香醋中苯乙醇和乙醇的含量要高于传统手工镇江香醋。2种醋中乙醇含量在陈酿的前2年下降，之后逐渐上升，乙基苯乙醇只在传统手工镇江香醋里面发现，2-甲基丙醇和正己醇只在现代工业镇江香醋中出现，而2-甲基丙醇在马铃薯醋和沙棘果醋中存在[16]。

图4 不同醋龄镇江香醋中醇类物质总含量及相对含量对比

3) 酯类

酯类赋予醋特殊的香味，是评价醋品质的一个重要指标。由图5可知现代工业生产镇江香醋中酯类物质总量与相对含量始终比传统手工镇江香醋高，2种醋中酯类物质总量随陈酿时间均是波浪状变化，并在陈酿两年后各自达到最小值。

试验得到检测到的酯类共14种，丁二酸二乙酯、乙酸苯乙酯、乙酸乙酯和乙酸3-甲基丁酯含量较高，这与镇江香醋醋龄识别的研究一致[2]。乙酸丁酯和丁二酸二丙酯只在现代工业镇江香醋中检测出，邻苯二甲酸二甲酯只在传统手工镇江香醋中检测出。相同醋龄的现代工业镇江香醋中的乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸3-甲基丁酯、2, 3-丁二醇二乙酸酯、苯乙酸乙酯和乙酸苯乙酯的含量均比传统手工镇江香醋中的含量多。传统手工镇江香醋和现代工业生产镇江香醋中的苯乙酸乙酯在陈酿过程中逐渐减少。乙酸乙酯具有香蕉、梨的香味[6]。

4) 醛类

由图6可知，除醋龄半年外，其他醋龄的传统手工镇江香醋中醛类总含量和相对含量都要高于现代工业镇江香醋，传统手工镇江香醋醛类含量总量随陈酿时间先下降后上升，而现代工业镇江香醋呈波浪状变化。

试验检测到的醛类共7种，醛类阈值低，但能够较好调和镇江香醋中各种风味成分，使风味协调、平和。苯甲醛、3-甲基丁醛和亚乙基苯乙醛在镇江香醋中含量都较高，苯乙醛、2-吡咯甲醛和5-羟甲基-2-呋喃甲醛只在现代工业镇江香醋中检测到。在传统手工镇江香醋中，随着醋龄的变化，乙醛、苯甲醛和亚乙基苯乙醛含量先增加后降低。3-甲基丁醛含量随醋龄变化呈波浪形；而现代工业镇江香醋中，乙醛、苯甲醛、亚乙基苯乙醛和3-甲基丁醛含量变化均呈波浪形。

图5 不同醋龄镇江香醋中酯类物质总含量及相对含量对比

5) 酮类

由图7可知，现代工业镇江香醋的酮类总含量与相对含量都比同醋龄传统手工镇江香醋高，并且两者随陈酿时间含量变化都是呈波浪形。

样本中检测到的酮类共13种，其中2, 3-丁二酮和3-羟基-2-丁酮含量较高。荔枝醋中也是3-羟基-2-丁酮含量最高[17]。3-戊烯-2-酮、1-苯基-1-丙酮、1-（3, 5-二甲基）-乙酮只在传统手工镇江香醋的醋样中找到，2, 3-戊二酮、1-（2, 4-二甲基-呋喃-3-基）-乙酮只在现代工业镇江香醋的醋样中找到。相同醋龄的现代工业镇江香醋中丙酮、2, 3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮的含量比对应的传统手工镇江香醋含量高。3-羟基-2-丁酮具有强烈奶香，常作为香料用于奶制品和酒类中，该成分天然存在于可可、奶油、葡萄酒或者烟叶中[18]。

图7 不同醋龄镇江香醋中酮类物质总含量及相对含量对比

6) 杂环类

由图8可知，现代工业镇江香醋杂环类化合物总量与相对含量均在新醋时值最小，陈酿半年达最大值；而传统手工镇江香醋杂环类化合物总量与相对含量在陈酿半年时值最小，4年时达最大值。

试验得到醋样中检测到的杂环类化合物一共有18种。其中吡嗪类有9种，还包括呋喃、糠醛、吡咯和恶唑类。2, 6-二甲基吡嗪和6-甲基-2-乙基吡嗪只在传统手工镇江香醋中检测到，2, 3, 5-三甲基-6-异戊基吡嗪和2, 3-二甲基-5-（1-丙烯基）-吡嗪只在现代工业镇江香醋中得到。在吡嗪类中4-甲基吡嗪的含量相对较高，且在两种醋中都随醋龄的升高而升高，该物质在其他名醋如山西老陈醋（20.84%）和保宁醋（15.88%）中都有检测出，说明吡嗪类是醋的香气成分的重要贡献者之一[19]。糠醛在杂环类中含量最高，主要由戊糖褐变而来，有焦糖和药味，对陈酿风味有很大贡献。

图8 不同醋龄镇江香醋中杂环类物质总含量及相对含量对比

7) 其他类

由图9可知，传统手工镇江香醋和现代工业镇江香醋中其他物质总含量在在前2年类变化较小，增加到第4年又有所减少。但是传统手工镇江香醋的相对含量要高于现代工业镇江香醋。

从镇江香醋醋样中检测到的其他类物质共10种，包括醚类、苯酚和苯胺类。二甲基硫醚和2, 4-二叔丁基苯酚含量相对较高。2, 5-二甲基-1, 4-苯二酚和4-甲基-1-甲氧基苯只在现代工业镇江香醋中检测到，3-甲基-4-甲氧基苯酚和4-乙基-2-甲氧基苯酚只存在于传统手工镇江香醋中。相同醋龄的传统手工镇江香醋中二甲基硫醚含量高于现代工业镇江香醋，而2,4-二叔丁基苯酚的含量却少于相同醋龄的现代工业镇江香醋。

图9 不同醋龄镇江香醋中其他类物质总含量及相对含量对比

3 结论与讨论

除醋龄为4年外，其他年份的现代工业镇江香醋的挥发性成分比对应的传统手工镇江香醋高，由于现代工业镇江香醋用酿酒酵母进行纯种发酵，其发酵效率比传统手工镇江香醋的多菌种混合发酵的效率高，使得现代工业镇江香醋中酸类、醇类和酯类的含量几乎都比传统手工镇江香醋高。而杂环类物质占挥发性物质总含量的百分比几乎都随醋龄的增加而逐渐升高。

总的来说，传统手工镇江香醋具有更加柔和、温润的酸味、醇香、果香味，更加浓厚的焦糖味、杏仁味，而现代工业镇江香醋的酸味、醇香、果香味更浓郁，焦糖味、杏仁味更圆润，二者的酯香、花香味类似。

镇江香醋中乙酸、3-甲基丁酸、2, 3-丁二醇、苯乙醇、乙醇、丁二酸二乙酯、乙酸乙酯、苯甲醛、2, 3-丁二酮、3-羟基-2丁酮、四甲基吡嗪和糠醛等含量很高，对镇江香醋的特征风味有重要作用，其他物质含量虽然较低，但不同物质之间感觉阈值差别大，它们的共同存在造就了协调和多元化的食醋。