不同果酒挥发性风味物质对比分析

柯旭清

（贵州轻工职业技术学院 轻工化工系，贵州 贵阳 550025）

果酒是指以新鲜水果为原料，经破碎或压榨取汁，通过全部或部分发酵酿制而成的低度发酵酒，酒精含量一般在7%vol～18%vol[1-2]。果酒具有酒精度低[3]、营养丰富[4]、果香浓郁[5]、柔和协调等特点[6]，深受消费者喜爱，也是近年来学者的研究热点[7-8]。我国水果资源丰富，但大部分以鲜食为主，深加工方面仍存在较大缺口，随着果酒行业的不断发展，果酒酿造逐渐兴起，一方面避免了鲜果成熟期的堆积，另一方面丰富了我国低度健康酒的产品种类，提高了原有水果的经济价值[9]。相较于国外果酒如日本梅子酒、法国苹果酒、以色列石榴酒等行业化、产业化的发展，我国果酒整体行业的发展仍处在萌芽期[10]。目前，我国市场上主要果酒有青梅酒、杨梅酒、桑葚酒等，其与日本梅子酒、法国苹果酒、以色列石榴酒在酿制工艺及品质上存在一定差距。

香气是影响果酒感官品质的重要组成部分[11-14]，是影响消费者是否购买的重要因素之一[15]。对生产商而言，果酒的风味和品质直接影响其经济效益，因此研究果酒香气成分是很有必要的[16]。目前，挥发性风味物质提取方法有顶空-固相微萃取[17]（headspace-solidphase microextraction，HS-SPME）、顶空捕集法[18]，溶剂萃取法[19]、同时蒸馏萃取法[20]（simultaneous distillation extraction，SDE）等。在食品风味研究中，广泛采用顶空-固相微萃取（headspace-solidphase microextraction，HS-SPME）技术结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用法等[21-22]。近年来，关于果酒风味物质的研究报道较多[23-24]，NIU Y W等[25]通过固相微萃取结合气质联用技术，从樱桃酒中检出24种成分；
结合气相色谱-嗅闻技术，确定了7种主要挥发性成分。SUN S Y等[26]利用顶空固相微萃取结合气质联用技术，从蓝莓酒中检出21种挥发性成分，包括6种酯类、2种醇类、6种萜类和1种酚类物质等。董赛君等[27]利用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术分析最佳发酵工艺酿制枸杞果酒中挥发性风味物质种类及相对含量。目前，国内果酒研究大多都集中于果酒工艺的研发及风味物质分析，而缺乏对不同果酒间挥发性风味物质对比分析研究。

本试验采用顶空-固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）对不同果酒（青梅酒、桃花酒、杨梅酒、桑葚酒）的挥发性风味成分进行分析，并对其挥发性物质进行主主成分分析（principal components analysis，PCA），以期探讨不同果酒香气物质之间的差异性和相关性，以期探索4种果酒的风味特征，为不同种类果酒的品质提升提供理论依据。

1.1 材料与试剂

青梅酒（酒精度为12%vol，干型）、桃花酒（酒精度为8.8%vol，干型）、杨梅酒（酒精度为16.5%vol，干型）、桑葚酒（酒精度为10.5%vol，干型）：泸州相思引酒业有限公司。

氯化钠（分析纯）：山东源海膜结构工程有限公司；
环己酮（色谱纯）：沈阳依莱普克斯化工有限公司；
乙腈（色谱纯）、碳酸钙、磷酸氢二钾、硫酸镁等（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；
正己烷（色谱纯）：滁州市润达溶剂有限公司。

1.2 仪器与设备

6890气相色谱-串联质谱仪：美国安捷伦公司；
AOC-500多功能自动进样器（配备50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex萃取头）：日本岛津公司；
GT300振动球磨仪：北京盛世致远科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 挥发性风味物质的提取

精确吸取5 mL果酒样品至20 mL顶空瓶中，加盖密封，采用AOC-500多功能自动进样器进样。DVB/CAR/PDMS StableFlex萃取头（50/30 μm）；
老化温度为240 ℃；
萃取前老化时间为20 min；
平衡时间为10 min；
萃取时间为20 min；
进样口温度为250 ℃；
解吸时间为2 min；
老化时间为5 min。

1.3.2 挥发性风味物质的测定

气相色谱条件：色谱柱为InerCap5MS/SiL（30m×0.32mm（0.50μm）；
升温程序为初始温度50℃，保留5min，以10℃/min升温至250℃，保留15min；
载气为氦气（He）（纯度≥99.999%）；
载气压力为44.5 kPa；
进样方式为分流进样；
分流比为5∶1；
载气控制方式为恒线速度；
线速度为47.6 cm/s；
溶剂延迟时间为3 min；
柱流量为1.05 mL/min。

质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI）源；
离子源温度为200 ℃；
碰撞诱导解离气为高纯氩气（Ar）（纯度≥99.999%）；
色谱质谱接口温度为250 ℃；
电离能量为70 eV；
检测器电压（相对于调谐电压）为0.5 kV；
采集方式为SCAN/多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）；
扫描质量范围为25～500 amu。

1.3.3 挥发性风味物质的定性定量分析

对分析所测总离子流色谱图中的各峰经质谱计算机数据系统检索对比Wiley275和美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）2017s标准质谱图，通过检索相似度匹配值（相似度值≥90.0%）确定其挥发性风味物质的化学成分，用峰面积归一化法计算各化学成分的相对含量。

1.3.4 数据处理

运用Microsoft Excel2016、SPSS20.0及Origin2019软件进行数据整理、主成分分析[28]和作图。

2.1 不同果酒挥发性风味成分分析

采用HS-SPME-GC-MS/MS技术对不同果酒挥发性风味物质进行分析，结果见表1。

表1 4种果酒中挥发性风味物质GC-MS/MS分析结果Table 1 Results of volatile flavor components in 4 kinds of fruit wines analysis by GC-MS/MS

续表

续表

由表1可知，4种果酒中共检出挥发性风味物质79种，其中醇类17种、醛类16种、酮类8种、酯类18种、脂肪酸类5种、萜烯类11种及其他类4种。影响不同果酒香气品质的主要风味物质为酯类、醇类、醛类、萜烯类与酮类，醇类物质相对含量最高，青梅酒、桃花酒、杨梅酒、桑葚酒的醇类相对含量分别为30.17%、25.15%、28.08%、28.41%。青梅酒、桃花酒中均共检出挥发性风味物质55种；
杨梅酒、桑葚酒中均共检出挥发性风味物质53种。由表1亦可知，青梅酒各类挥发性风味物质种类和相对含量分别为：醇类12种、30.17%；
醛类11种、20.69%、酮类6种、10.09%；
酯类12种、24.01%；
脂肪酸类3种、0.81%；
萜烯类9种、13.92%；
其他类2种、0.31%；
桃花酒各类挥发性风味物质种类和相对含量分别为：醇类10种、25.15%；
醛类10种、22.04%；
酮类6种、17.49%；
酯类11种、15.39%；
脂肪酸类4种、1.60%；
萜烯类10种、16.01%；
其他类4种、2.32%；
杨梅酒各类挥发性风味物质种类和相对含量分别为：醇类10种、28.08%；
醛类11种、21.97%；
酮类8种、16.84%；
酯类11种、17.37%；
脂肪酸类3种、1.35%；
萜烯类7种、11.96%；
其他类3种、2.43%；
桑葚酒各类挥发性风味物质种类和相对含量分别为：醇类11种、26.41%；
醛类11种、28.41%；
酮类7种、14.36%；
酯类11种、16.22%；
脂肪酸类4种、1.03%、萜烯类7种、11.21%；
其他类2种、2.36%。4种不同果酒中醇类挥发性风味物质共有成分为苯乙醇及D-松醇；
醛类共有成分为铃兰醛；
酮类共有成分有4种，分别为甲基庚烯酮、N-乙基-4-哌啶酮、呋喃并色酮、D-香芹酮；
酯类共有成分为异戊酸松油酯、丁酸橙花酯；
萜烯类共有成分有3种，分别为萘并乙烯、正癸烯、正戊基乙烯；
其他类共有成分为二羟基呋喃。其他挥发性风味物质在4种不同果酒中均存在一定差异。

2.2 不同果酒挥发性风味物质主成分分析

以不同果酒的挥发性风味物质进行主成分分析[31]，结果见表2。由表2可知，取特征值＞1的成分为主成分，可得到3个主成分PC1、PC2、PC3；
青梅酒的3个主成分PC1、PC2、PC3的方差贡献率分别为46.87%、33.88%、16.58%；
桃花酒的3个主成分PC1、PC2、PC3的方差贡献率分别为56.48%、26.45%、14.89%；
杨梅酒的3个主成分PC1、PC2、PC3的方差贡献率分别为45.25%、26.25%、25.77%；
桑葚酒的3个主成分PC1、PC2、PC3的方差贡献率分别为36.77%、35.46%、26.54%；
各果酒前3个主成分的累计方差贡献率均＞95.0%，说明前3个主成分能较客观的反映样品挥发性物质绝大部分信息。

表2 不同果酒挥发性风味成分的主成分的特征值及方差贡献率Table 2 Eigenvalues and variance contribution rates of principal components of volatile flavor substances in different fruit wines

2.2.1 不同果酒主成分特征向量分析

选用前3个主成分已经足够描述果酒种风味物质的总体水平，以7种风味物质为初始自变量，经主成分分析，最终得出3个主成分因子的方程表达式。

不同果酒的特征向量矩阵见表3。由表3可知，青梅酒第1主成分F1=0.454X1-0.345X2+0.451X3+0.547X4-0.121X5-0.325X6+0.214X7，第2主成分F2=0.245X1+0.141X2-0.354X3+0.457X4-0.314X5+0.241X6-0.345X7，第3主成分F3=-0.235X1-0.451X2+0.345X3+0.451X4+0.122X5+0.341X6+0.211X7。青梅酒第1主成分与醇类、酮类、酯类及其他类物质呈正相关，与醛类、脂肪酸类及萜烯类物质呈负相关；
酮类和酯类、醛类与酯类分别是第2主成分、第3主成分特征贡献因子。因此，醇类、酮类、酯类、醛类及萜烯类是影响青梅酒香气品质的主要成分。

表3 不同果酒挥发性风味成分的特征向量载荷矩阵Table 3 Eigenvector matrix of volatile flavor components in different fruit wines

桃花酒第1主成分F1=0.358X1-0.415X2+0.236X3+0.347X4+0.214X5-0.354X6+0.109X7，第2主成分F2=0.254X1-0.451X2+0.235X3+0.512X4+0.241X5-0.314X6-0.235X7，第3主成分F3=-0.321X1+0.231X2-0.241X3+0.411X4+0.109X5+0.345X6+0.241X7。桃花酒第1主成分与醇类、酮类、酯类、脂肪酸类及其他类物质呈正相关，与萜烯类及醛类物质呈负相关；
酯类和醛类、酯类和萜烯类物质分别是第2主成分、第3主成分特征贡献因子。因此，醇类、酯类、醛类及萜烯类物质是影响桃花酒香气品质的主要成分。

杨梅酒第1主成分F1=0.415X1-0.214X2+0.239X3+0.415X4-0.214X5+0.451X6+0.141X7，第2主成分F2=0.324X1+0.234X2-0.451X3+0.365X4-0.154X5+0.148X6+0.214X7，第3主成分F3=0.387X1-0.384X2+0.481X3+0.456X4+0.142X5-0.451X6+0.321X7。杨梅酒第1主成分与醇类、酮类、酯类、萜烯类及其他类物质呈正相关，与醛类及脂肪酸类呈负相关；
醇类和酯类均是第2主成分、第3主成分特征贡献因子。因此，醇类、酯类、萜烯类、醛类及脂肪酸类是杨梅酒香气品质的主要成分。

桑葚酒第1主成分F1=0.451X1+0.234X2-0.451X3+0.451X4-0.365X5+0.341X6+0.265X7，第2主成分F2=0.421X1-0.365X2+0.254X3+0.395X4-0.201X5+0.451X6+0.211X7，第3主成分F3=0.345X1+0.301X2+0.416X3+0.465X4-0.414X5+0.102X6+0.133X7。桑葚酒第1主成分与醇类、醛类、酯类、萜烯类及其他类物质呈正相关，与酮类及脂肪酸类呈负相关；
萜烯类及醇类、酯类及酮类分别是第2主成分、第3主成分特征贡献因子。因此，醇类、酯类、酮类、脂肪酸类及萜烯类是桑葚酒香气品质的主要成分。

2.2.2 不同果酒标准化主成分得分

以第1主成分、第2主成分、第3主成分的方差贡献率大小为分配系数，计算不同果酒主成分的综合得分模型。青梅酒综合得分F=46.87F1+33.88F2+16.58F3，桃花酒综合得分F=56.48F1+26.45F2+14.89F3，杨梅酒综合得分F=45.25F1+26.25F2+25.77F3，桑葚酒综合得分F=36.77F1+35.46F2+26.54F3。标准化后主成分综合得分及排名见表4。由表4可知，4种果酒综合得分按高低顺序依次为青梅酒＞桑葚酒＞杨梅酒＞桃花酒。

表4 不同果酒主成分得分及排名Table 4 Score and ranking of main components of different fruit wines

采用SPME-GC-MS/MS对4种果酒挥发性物质进行分析，4种果酒中共检出挥发性风味物质79种，其中醇类17种、醛类16种、酮类8种、酯类18种、脂肪酸类5种、萜烯类11种及其他类4种，影响不同果酒香气品质的主要风味物质为酯类、醇类、醛类、萜烯类与酮类，醇类物质相对含量最高，青梅酒、桃花酒、杨梅酒、桑葚酒的醇类相对含量分别为30.17%、25.15%、28.08%、28.41%。青梅酒、桃花酒均共检出挥发性风味物质55种；
杨梅酒、桑葚酒均共检出挥发性风味物质53种，挥发性风味物质种类基本相同。根据主成分分析的综合得分及排名得出4种不同果酒香气品质综合排名为青梅酒＞桑葚酒＞杨梅酒＞桃花酒。通过探索4种果酒的风味特征，为不同种类果酒的品质提升提供理论依据。