顶空-气质联用法研究湘西香醋中 特征香味物质

◎ 饶青青

（湘西土家族苗族自治州食品药品检验所，湖南 吉首 416000）

湘西香醋产于吉首市河溪镇，是地方名优特产，其成品红棕透明，香气馥郁，酸味浓厚，爽口不涩回味甘甜[1]。湘西香醋采用优质大米经蒸煮后与当地特有的野生食药两用植物辣蓼草、黄荆叶进行人工天然制曲，经二年以上固-液发酵和无盐陈酿。目前国内食醋在醋酸发酵基本结束后，均需添加约5%的食盐进入陈酿阶段，以抑制醋酸菌活动、有害杂菌繁殖及控制醋酸过氧化，从而导致食醋产品NaCl含量明显偏高[2]。但是湘西香醋采用无盐陈酿，使其成为一种不含盐的符合现代低盐饮食的优质食醋。但有关湘西香醋的研究过少，目前主要是黄群等[3-4]对于河溪香醋优势醋酸菌筛选和对其制曲工艺的研究，而对其中特征香味物质等有待进一步研究。

醋的香味是多种挥发性成分共同作用的结果，这些挥发性成分对醋的品质有着重要的影响[5]。顶空是一种常用于复杂样品挥发性成分定性或定量测定的简单操作，气相色谱-质谱联用技术是目前应用最广泛的食品挥发物分析技术和方法之一[6]。主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种无监督的多元变量统计分析方法，通过对多因素数据的降维，构建适当的价值函数，用较少的总和变量尽可能多地反映原来多元变量信息，并重新组合成一组新的互相无关的综合指标，借以对原有数据进行分析评价及描述数据集内部结构[7]。本文采用顶空-气质联用技术对湘西香醋中挥发性风味成分进行测定，同时采用主成分分析法进行分析，以期能够为提高湘西香醋的品质和对湘西香醋发酵进行调控提供数据支持，也为将湘西的生产由“经验型”向“科技型”转变奠定 基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

湘西香醋，市售7种湘西香醋（神秘湘西贡醋、神秘湘西原香醋、1797贡醋、河溪香醋蓝标、河溪香醋绿标、河溪香醋5年陈酿及河溪香醋3年陈酿）。

叔戊醇，色谱纯，成都HUAXIA Reagent公司；甲醇，色谱纯，美国TEDIA公司。

1.2 仪器与设备

7890B-5977A型气质联用仪（Aglient公司）；7697A型顶空（Aglient公司）；ML304T型天平（Mettler Toledo公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 试验条件

（1）气质联用条件。HP-INNOWAX色谱柱 （60 m×0.25 mm，0.25 μm）；色谱条件：初始温度30 ℃， 保持4 min，以1 ℃·min-1升至35℃，保持1 min，再以5 ℃·min-1升到160 ℃保持5 min，再以10 ℃·min-1升 至200 ℃，保 持1 min；柱 流 量 为 1 mL·min-1；进样口温度：220 ℃，采用分流进样，分流比为40∶1；四极杆温度：230 ℃；SCAN模式扫描范围： 20～300 amu；离子源温度：230 ℃。

（2）顶空条件。加热器：60 ℃；定量环：70 ℃；传输线：85 ℃；平衡时间：30 min。

1.3.2 样品处理

准确称取0.106 7 g叔戊醇于50 mL容量瓶中，用甲醇定容摇匀，作为内标溶液。准确量取5.0 mL混匀的醋样于顶空瓶中，加入50 μL内标溶液，摇匀，封盖。

1.4 数据处理

（1）定性和定量分析。采用标准谱库NIST14对各个峰进行定性分析，确定成分，以成分峰面积和内标峰面积的比值作为该成分的相对含量 。

（2）结果分析。IBM SPSS Statistics 26软件用于数据分析处理。

2 结果与分析

2.1 湘西香醋挥发性成分检测结果

按1.3.2处理样品上机检测，湘西香醋挥发性成分的总离子流图见图1，谱库NIST14识别出的成分及其相对含量见表1。从表1中可以看出7种湘西香醋中共检出27种物质且相对含量有较大差异，其中乙酸、乙醇、乙酸乙酯、2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环、 2,3-丁二酮、乙偶姻、乙酸甲酯以及2,3-丁二醇和糠醛为湘西香醋中相对含量较高的几种物质。

图1 湘西香醋香气成分的总离子流色谱图

表1 湘西香醋挥发性成分及其相对含量表

2.2 湘西香醋挥发性成分主成分分析结果

7种湘西香醋共检出挥发性成分有27种（见表1），为确定湘西香醋的特征性成分，以这7种样品及27种挥发性物质相对含量构成7×27的矩阵，由软件分析，表2为特征值与累计贡献率。由表2可知，第1主成分的贡献率为45.243%，至第3主成分，其累计贡献率达到89.561%，保留了原始变量的基本信息，且特征值都大于1，所以取前3个主成分进行分析。前3个主成分特征向量见表3。

表2 相关矩阵的初始特征值表

表3 前3个主成分特征向量表

醋中酸如乙酸，酯如乙酸乙酯、乳酸乙酯，醇类如苯乙醇和异丙醇，酮如2,3-丁二酮等，这些物质是醋中重要的香型物质。孙宗保[8]利用HS-SPME/GCMS/GC-O确定乙酸、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、苯乙醇、2,3-丁二酮、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛以及糠醛等为镇江香醋的特征香味物质，而邝格灵[9]在四川保宁醋和山西老陈醋的研究中也检测出这些物质，且含量差异性能很好地表征不同品种醋的差异性。综合表2和表3可知，第一主成分（PC 1）特征值为12.216，贡献率为45.243%，对应的特征向量是2-甲基丁醛、 3-甲基丁醛、仲丁基乙酸、乙偶姻和正丁醛等醛类及酮类物质，说明第一主成分受这些成分的影响较大，而这些成分对于醋中香型的影响较大，因此可作为醋中香型的综合反映。

醋中丰富的酸、酯、醇、酮及杂环类化合物及其不同的含量组成为醋的香气成分的复杂性和多样性提供了可能，其对醋味道的多元性也有一定的影响[10]。第2主成分（PC 2）的特征向量有正向的2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环、乙醛、乙酸丙酯、苯乙醇、仲丁醇等和负向的乙酸甲酯、乙酸乙酯等，这些向量都是醋中有特征性的香气物质。假设PC 2为醋中香型的复杂性和味型的评价，在同一种醋中可作为参考对醋龄进行评价，这也和孙宗保发现的杂环化合物是镇江香醋醋龄变化的重要标志物的研究结果相似[11]。而第3主成分（PC 3）特征向量的两极分别主要为乙酸和醇醛类物质，有研究发现乙酸和乳酸是四大名醋中含量较高的有机酸，是主要的呈酸物质[12]，因而PC 3拟定为对酸味的评判。

通过综合得分表结合PC 1和PC 2的得分分析（见表4）可知，湘西贡醋和原香醋的香型和特征性上较近，但和1797贡醋及经过3年和5年陈酿的河溪香醋的香型有较大区别，而河溪香醋蓝标和绿标产品则在香型上较为一致，也有别于经过陈酿的河溪香醋。这一点在香味的复杂性区别上就更为明显，河溪香醋经过陈酿得分上的变化表示其香味的多样性和味道的层次性在逐步改变。

表4 湘西香醋主成分分析综合得分表

3 结论

本文采用顶空-气质联用的方法对湘西香醋的挥发性风味物质进行测定，检测到共有的特征性物质27种，对这27种物质进行主成分分析，从而得到对湘西香醋的初步评价。结果表明，湘西贡醋、原香醋和河溪香醋香型特征性都是有区别的，且河溪香醋随着陈酿时间的延长，其味道和香味也是逐步变化的，综合主成分分析及含量结果分析，发现乙酸、乙偶姻 （3-羟基-2-丁酮）、糠醛、仲丁酸乙酯、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2,3-丁二酮、乙酸乙酯和乙酸甲酯为湘西香醋主要特征性香味物质。本文只针对湘西香醋中挥发性风味物质用相对含量进行分析，下一步可对其中特征性物质进行定量分析研究。