山西老陈醋熏醅阶段风味物质的动态变化

李婷，张磊，杨宇霞，韩建欣，王争争，李慧，杨林娥

(山西省生物研究院有限公司，太原 030006)

山西老陈醋是四大名醋之一，其独特的“蒸、酵、熏、淋、晒”酿造工艺被列入国家级非物质文化遗产[1,2]。熏醅工艺是山西老陈醋传统工艺的精华之一，是山西老陈醋色、香、味的主要来源[3]，可使山西老陈醋的酯香、熏香、陈香有机复合；同时也可获得满意色泽，无需添加调色剂，从而决定了山西老陈醋的独特品质[4]。

山西老陈醋的风味主要由呈香和呈味两类物质组成，呈香物质主要是酸类、酯类、醛类、酮类、杂环类等挥发性香气成分[5]，呈味物质主要是有机酸、氨基酸、糖类等不挥发物质[6]。这些不同的呈香、呈味物质共同存在于山西老陈醋中并协同作用，形成了山西老陈醋特有的味觉和嗅觉效果。此外，山西老陈醋还具有一定的营养保健功能，含有川芎嗪、总黄酮等功能成分[7,8]。

本文重点关注常规成分、有机酸、川芎嗪、总黄酮、乙偶姻等风味物质在山西老陈醋熏醅阶段含量的变化，旨在揭示其动态变化规律，以期为山西老陈醋熏醅过程质量控制与最终产品品质提升提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

熏醅：采自山西老陈醋集团有限公司，取样时间为熏醅第1～6天，同步跟踪3条熏醅生产线。

甲醇(色谱纯)：安徽时联特种溶剂股份有限公司；乙酸(优级纯)：天津市光复科技发展有限公司；乳酸、甲酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、α-酮戊二酸：均为色谱纯，美国Sigma-Aldrich公司；盐酸川芎嗪标准品、芦丁标准品：中国药品生物制品检定所；无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠：均为分析纯试剂，天津市光复精细化工研究所。

1.1.2 仪器与设备

1100型高效液相色谱仪、Hypersil BDS C18柱、Agilent TC-C18柱、Sinochrom ODS-BP柱 美国Agilent公司；NW150V超纯水系统 上海康雷分析仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品处理方法

熏醅：取当日熏醅样品，准确称取10.00 g，加入90 mL蒸馏水浸泡2 h，然后过滤，留滤液备用。

1.2.2 常规成分的测定

总酸、总酯、不挥发酸、还原糖、可溶性无盐固形物参照GB/T 19777-2013《地理标志产品 山西老陈醋》中的方法进行测定[9]。

1.2.3 有机酸的测定[10,11]

样品预处理：取2 mL待测样品，加2 mL 10.6%亚铁氰化钾和2 mL 30%硫酸锌溶液，用蒸馏水稀释定容到25 mL，10000 r/min离心10 min，上清液用0.22 μm微孔滤膜过滤，待用。

HPLC条件：色谱柱：Sinochrom ODS-BP柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相：0.01 mmol/L KH2PO4(用磷酸调pH至2.7)∶甲醇为97∶3；流速：0.6 mL/min；检测波长：210 nm；进样量：10 μL。

1.2.4 功能成分的测定

1.2.4.1 川芎嗪、总黄酮的测定

川芎嗪、总黄酮参照GB/T 19777-2013《地理标志产品 山西老陈醋》中的方法进行测定。

1.2.4.2 乙偶姻的测定[12]

样品预处理：取4 mL样品，调pH值为中性，用酸性甲醇提取剂定容至25 mL。超声提取45 min，10000 r/min离心5 min，去除沉淀，取上清液用0.22 μm微孔滤膜过滤，上机测定。

HPLC条件：色谱柱：Agilent TC-C18(2)(4.6 mm×250 mm，5 μm)；检测器：紫外检测器；检测波长：279 nm；流动相：1%醋酸水溶液(0.05%三氟乙酸)∶甲醇为70∶30；流速：0.8 mL/min。

1.2.5 数据处理与分析

采用SPSS 20.0软件对数据进行分析，并对熏醅阶段的风味物质进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 山西老陈醋熏醅过程中常规成分的动态变化

熏醅阶段是一个加热的过程，各项常规成分发生较大变化，结果见图1。总酸含量增幅较缓，熏醅结束时其含量由(5.26±0.29) g/100 g增至(5.97±0.06) g/100 g；不挥发酸、总酯在该阶段大幅上升，熏醅结束时其含量分别达到(1.90±0.07) g/100 g和(2.55±0.11) g/100 g，较熏醅初期分别增加了约2.5倍和1.4倍。氨基酸态氮含量变化平稳，而且呈小幅下降趋势，熏醅结束时含量为(0.22±0.02) g/100 g，可能与微生物的不断自溶以及美拉德反应有关；还原糖含量呈逐渐减少的趋势，其含量从熏醅第1天的(2.05±0.08) g/100 g降至熏醅结束时的(1.31±0.25) g/100 g，这可能与老陈醋在熏醅过程中发生的美拉德反应有关。

图1 山西老陈醋熏醅阶段常规成分动态变化Fig.1 Dynamic changes of conventional components of Shanxi aged vinegar in fumigation stage

2.2 山西老陈醋熏醅过程中有机酸的动态变化

采用高效液相色谱法，对山西老陈醋熏醅过程中的乙酸、乳酸、琥珀酸等7种有机酸进行跟踪检测分析，结果见图2和图3。

图2 有机酸标准品高效液相色谱图Fig.2 HPLC chromatogram of organic acids standard solution注：1为甲酸；2为苹果酸；3为α-酮戊二酸；4为乳酸；5为乙酸；6为柠檬酸；7为琥珀酸。

图3 山西老陈醋熏醅阶段有机酸动态变化Fig.3 Dynamic changes of organic acids of Shanxi aged vinegar in fumigation stage

在整个熏醅阶段，7种有机酸的总含量逐渐增加。乙酸和乳酸是山西老陈醋熏醅阶段的主体有机酸，占总有机酸含量的90%。乙酸是含量最高的挥发性酸，熏醅阶段其含量呈先降后增的变化趋势，增幅较缓，由熏醅初期的(4405.1±494.78) mg/100 g增至(5014.8±648.47) mg/100 g。乳酸是含量最高的不挥发性酸，熏醅阶段其含量的变化呈先增加后降低再升高的趋势，熏醅结束时乳酸含量较熏醅初期增加了近2.2倍。

由图4可知，熏醅过程中，乙酸和甲酸等挥发性有机酸的相对百分含量呈下降趋势，其占比由熏醅初期的75.95%降至熏醅结束时的67.12%，而乳酸、琥珀酸、苹果酸等不挥发性有机酸的相对百分含量逐渐上升，熏醅结束时其占比达到32.88%，不挥发性有机酸含量的提高对丰富山西老陈醋的风味具有重要意义[13]，可以缓冲乙酸的刺激性，提高老陈醋酸味的平和性。

图4 熏醅阶段有机酸相对含量变化Fig.4 The change in relative content of organic acids in fumigation stage

2.3 山西老陈醋生产过程中功能成分的动态变化

对熏醅阶段的总黄酮、川芎嗪等功能成分进行测定，结果见图5。

图5 山西老陈醋熏醅阶段功能成分动态变化Fig.5 Dynamic changes of functional components of Shanxi aged vinegar in fumigation stage

总黄酮含量在熏醅阶段小幅增加，从熏制开始的(42.40±5.17) mg/100 g增至熏醅结束时的(55.99±4.75) mg/100 g；川芎嗪最早产生于熏醅第2天，随后基本呈线性增加，熏醅结束时其含量增至约(58.13±3.06) mg/100 g，比刚产生时增加了近3倍。说明山西老陈醋独特的熏醅工艺为川芎嗪的生成提供了必要的条件；在醋酸发酵阶段积累了大量的乙偶姻，在随后的熏醅过程中其含量逐渐减少。

由图5可知，川芎嗪和乙偶姻在数据上呈现此消彼长的现象，可以推测熏醅过程中在热力学动力的作用下促进了乙偶姻向川芎嗪的转变。这些现象也提示山西老陈醋中的川芎嗪也可能部分来自于川芎嗪的前体物质乙偶姻。

2.4 山西老陈醋熏醅阶段风味物质的主成分分析

熏醅的主要作用在于增加醋的色泽和醋的熏香味，熏醅工艺使山西老陈醋含有丰富的有机酸、氨基酸、香气成分等，但从各成分出发很难找到合适的指标来表征山西老陈醋的熏醅质量。主成分分析是一种将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法，可将原变量进行转换，使少数几个新变量成为原变量的线性组合，同时，这些变量可尽可能多地表征原变量的数据结构特征而不丢失信息[14,15]。本文采用主成分分析的方法，对熏醅过程中的风味物质进行分析，结果见表1和图6。

表1 主因子方差分析表Table 1 The variance analysis of main factors

(a)各成分在第1主成分和第2主成分中的分布

由表1可知，前4个主成分特征值均大于1，累积贡献率达82.593%，说明前4个主成分基本上反映出熏醅阶段15种风味物质82.593%的综合信息[16]。因此，选取前4个主成分作为数据分析的有效成分。

载荷值主要反映各变量与主成分之间的相关系数[17]，由图6可知，总酯、川芎嗪、α-酮戊二酸在第1主成分正方向上有较高的载荷，分别为0.949，0.948，0.912；苹果酸、乙酸在第2主成分正向上有较高的载荷；柠檬酸、氨基酸态氮在第3主成分负方向上有较高的载荷；甲酸在第4主成分负方向上有较高的载荷。根据各主成分的贡献率，对山西老陈醋熏醅阶段影响较大的风味物质依次为总酯、川芎嗪、α-酮戊二酸、苹果酸、乙酸。

3 结论

山西老陈醋在熏醅过程中发生了复杂的生化反应[18]。川芎嗪产生于熏醅第2天，其含量呈不断增长的趋势，而还原糖、氨基酸态氮及乙偶姻含量的变化与川芎嗪相反，呈此消彼长的趋势；说明川芎嗪可能部分来自于熏蒸过程的美拉德反应，部分来自于川芎嗪的前体物质乙偶姻。

乳酸和乙酸是山西老陈醋熏醅阶段含量最多且变化最大的有机酸，这两种有机酸的含量约占总有机酸含量的90%。苹果酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酸含量相对较低，仅占总有机酸含量的10%左右，但它们对山西老陈醋的风味起着重要作用，可以减轻醋的刺激性气味，使得山西老陈醋酸味绵长、柔和可口。

通过对山西老陈醋熏醅阶段的15项检测指标进行主成分分析，提取前4个主成分能基本反映所有变量82.593%的信息。总酯、川芎嗪、α-酮戊二酸、苹果酸、乙酸代表了熏醅阶段的大部分变量信息，是对熏醅影响较大的风味物质，可以作为山西老陈醋熏醅阶段的质量控制指标指导山西老陈醋的生产，为山西老陈醋的品质提升提供了参考数据。