張蕊 王慧君 葛霞 田甲春 田世龍

摘要：在紫馬鈴薯水解液中，分別接種不同的商業(yè)酵母XR、VR5、QA23進行發(fā)酵，得到的3種發(fā)酵馬鈴薯酒采用頂空固相微萃取結合氣相色譜質譜聯用技術（HS-SPME/GC-MS）比較分析香氣組分構成。結果表明，紫馬鈴薯酒中的香氣成分主要有醇類、酯類、萜烯類、羰基類、酸類等，3種酵母發(fā)酵的酒樣中共檢測出香氣成分96種，其中接種XR、VR5和QA23的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出83、76和89種香氣成分，3種酒樣中共有香氣成分38種，3種紫馬鈴薯酒中相對含量最高的香氣成分都是1-戊醇，其相對含量分別為23.98%、36.02%、30.34%。采用用QA23酵母作為菌種釀酒后，產生的酯類類型較另兩種商業(yè)酵母多。

關鍵詞：頂空固相微萃??；氣相色譜質譜聯用；紫馬鈴薯；原酒；香氣成分

紫馬鈴薯原產南美洲，近年引進中國，在中國很多地區(qū)如甘肅、云南、浙江等地均有種植。紫馬鈴薯營養(yǎng)豐富，含有大量的碳水化合物、維生素、食用纖維、蛋白質和氨基酸等營養(yǎng)物質，還含有各種礦物質，特別是對生命體有益的鈣、鎂、鉀、鈉以及銅等微量元素的含量較高。此外，紫色馬鈴薯中抗氧化物的含量高于普通馬鈴薯，熱量與淀粉含量低于普通馬鈴薯，其抗老化作用的酚類化合物的含量是普通馬鈴薯的2.2倍[1]，與葡萄中的含量相當，因而又稱為“地下葡萄”，具有廣闊的開發(fā)前景[2]。為了充分利用這一豐富資源，進一步提高紫馬鈴薯的附加值和利用率，基于其同時富含淀粉以及花色苷的特性釀出的馬鈴薯酒既具有葡萄酒的色澤又具有薯香，且還有抗氧化的保健功效[2]。

目前有關紫馬鈴薯的深加工研究主要集中在其花色苷的提取純化[3-10]、全粉[11，12]及淀粉[13]的加工以及紫馬鈴薯飲料的工藝[14]研究方面，有關紫馬鈴薯酒的深加工還少有報道。香氣是果酒食用品質最重要的評價指標之一[15]，本文以紫馬鈴薯為原料，分別使用三種不同的商業(yè)酵母來釀酒，采用頂空固相微萃取法，對紫馬鈴薯酒進行香氣成分的富集，利用氣相色譜-質譜聯用儀對薯酒中的香氣成分進行分析測定，鑒定比較不同酵母發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中香氣化合物組成，從而篩選出適宜釀造的酵母菌株，為釀制優(yōu)質的紫馬鈴薯酒提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

“隴彩一號”紫馬鈴薯，甘肅省農業(yè)科學院生物技術研究所提供。

α-淀粉酶（≥4000u/g）、糖化酶（≥105u/g） 南京都萊生物技術有限公司；檸檬酸購于天津市光復科技發(fā)展有限公司，分析純；無水氯化鈣購于天津市凱通化學試劑有限公司，分析純；商業(yè)酵母XR，法國Lamothe-Abiet公司；商業(yè)酵母Fermicru VR5，荷蘭DSM Food Specialties公司；商業(yè)酵母QA23，法國Lallemand 公司。

TRACE1310型氣相色譜-質譜聯用儀，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；手動固相微萃取（SPME）進樣器，美國Supelco公司；50?m/30?m CAR/DVB/PDMS（2cm）萃取頭，美國Supelco公司；pH計PB-10，賽多利斯；HH-S4型數顯恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；手持數顯糖度計（PAL-1），日本Atago公司；旋光儀，上海儀電物理光學儀器有限公司知道；MH2000型調溫型電熱套，北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 制備工藝與操作

紫色馬鈴薯干粉→調漿→蒸煮糊化→調pH→α-淀粉酶酶解液化→調pH→糖化酶糖化→調pH→加商業(yè)酵母→發(fā)酵7天→紫馬鈴薯原酒。

將馬鈴薯洗凈、切片、曬干后粉碎成細粉（淀粉含量62%），用70℃左右的水按1∶4的比例調漿，因為一般情況下此時的pH在淀粉酶作用范圍內，所以可以不用調，然后加入0.02%無水氯化鈣和10u/g的α-淀粉酶（按淀粉克數計），待溫度升至90℃，保溫70min。緊接著用檸檬酸調pH至4.0-4.5加入150u/g的糖化酶，在60℃下保溫一定時間；酵母在添加前，在30℃下活化30min，添加量0.2g/L；發(fā)酵階段每天定時測定酒體溫度、重量和糖度，便于控制發(fā)酵溫度和發(fā)酵進程。發(fā)酵溫度一般控制在22-27℃之間，待糖度和重量近乎恒定時，即可判斷為發(fā)酵結束。將發(fā)酵液過濾后用于測定。

1.2.2 香氣物質分析

1.2.2.1 香氣成分的富集。在裝有磁力攪拌器的頂空瓶中加入5mL紫馬鈴薯原酒、1.5g NaCl在45℃下恒溫攪拌30min后，用活化好的固相微萃取器吸附30min（使用前先將固相微萃取的萃取頭在氣相色譜儀的進樣口老化1h），GC進樣口解吸溫度250℃，解吸時間10min，進行GC分析。

1.2.2.2 色譜-質譜條件。GC分析條件：色譜柱為Thermo DB-WAX （60 m×0.25 mm，0.5μm）；

升溫程序：參照紫甘薯酒香氣測定[16]并作修改。33℃保持1 min，以8℃/min升至110℃，保持2min，以6℃/min升至150℃，保持2min，以8℃/min升至230℃，保持6min；載氣（He）流速1.00mL/min，壓力53.5kPa，進樣口溫度 250℃；采用不分流方式進樣。

MS分析條件：電離方式EI；電子能量70eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；ACQ方式為Scan；質量掃描范圍m/z50-450u。

1.2.2.3 定性方法。由GC-MS分析得到的質譜數據運用計算機譜庫在（NIST/WILEY）進行初步檢索及資料分析，再結合文獻進行人工圖譜解析。比對時要求匹配度>800（最大值為1000）。

2 結果與分析

2.1 接種XR、VR5、QA23酵母的原酒的香氣構成分析

圖1分別為3種酵母菌XR、VR5、QA23釀制的紫馬鈴薯酒的GC-MS總離子圖。經過譜庫檢索比對，鑒定出的芳香化合物定性及半定量結果見表2。由表1中可以看出，接種XR的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出83種化合物，占總峰面積的83.11%；接種VR5的紫馬鈴薯酒中定性的物質共76種，占總峰面積的94.97%；接種QA23的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出89種化合物，占總峰面積的96.78%。3種酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中主要香氣成分相同，都含有醇類、酯類、萜烯類、有機酸和羰基化合物等，但所占比例不同。由此可以看出，3種酵母菌釀造的紫馬鈴薯酒在香氣成分的種類上既有相似之處，又具備各自特有的香氣組分，從而構成不同酵母菌品種紫馬鈴薯酒風味的相似性與典型性。

2.2 不同酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒主要香氣成分比較

發(fā)酵階段可產生高級醇、酯和有機酸等主要香氣物質，揮發(fā)性香氣成分對紫馬鈴薯酒的感官特征有重要影響，是酒體質量的重要組成部分。

2.2.1 醇類化合物

高級醇是酵母酒精發(fā)酵過程中氨基酸或糖代謝的產物，其含量受發(fā)酵條件、醪液理化指標及原料等因素的影響。在接種XR、VR5、QA23酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出33種醇類化合物，其中感官表現為蘋果、香蕉、酵母、酒香香氣[17]的1-戊醇相對含量均最高，分別為23.98%、36.02%、30.34%。1-戊醇是馬鈴薯酒特有的香氣物質，紫甘薯酒中的主要醇類是異戊醇，占34.98%。而在許柏球等測的五糧液的香氣中醇類物質占47.54%[18]。

2.2.2 酯類化合物

3種紫馬鈴薯酒中共檢測出酯類物質29種，共有成分7種。大多數酯類具有花、果的芳香氣味，可增加酒體香氣的復雜性和典型性。從表可以看出，三種酒樣共有的酯類為乙酸異戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕櫚酸乙酯、甲酸庚酯，與楊雅利[16]等所做的紫甘薯酒的酯類物質基本一致。而QA23發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中的酯類類型比較多，例如安息香酸乙酯、肉桂酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯等均未在XR、VR5發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中檢測到。

2.3 萜烯類化合物

萜烯類組分感官閾值一般都非常低，所以其OAV（氣味活性值）很高，對總體香氣的形成有不可忽視的作用[19，20]。3種紫馬鈴薯酒中共檢測出萜烯類物質9 種，共有成分為α-松油醇、雪松醇和β-大馬士酮，它們都具有甜的、青香、花香、水果、玫瑰、木香、桂皮等香氣。此外，XR、VR5發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中還含有薄荷醇，具有清涼的薄荷味道；XR發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中含有的香芹醇具有杉木的芳香等。盡管這些物質的含量較低，但對酒體香氣依然具有一定的貢獻。

2.4 羰基化合物

四大類呈香物質中，醛類的香味最為強烈，有助于酒品放香。紫馬鈴薯酒中的羰基化合物主要是醛和酮類，其中含量最高的是具有尖刺的、青香、木香、威士忌味道的乙縮醛，是由于紫馬鈴薯中的乙醛與水結合生成水合物，和醇則產生了縮醛，其柔和爽口，味甜帶澀，似果香，香味文雅細致，有愉快感，尾凈，刺激性沒有乙醛大，3種紫馬鈴薯酒中乙縮醛在羰基類物質中的含量占了82.97%-91.56%。適量的醛類物質對紫馬鈴薯酒有明顯的助香、提香作用，使酒體醇和、甜凈，與其他香味成分互相影響，互相緩沖，互相協調，可構成紫馬鈴薯酒優(yōu)美、醇厚的香味。

2.5 酸類化合物

酸類物質大部分來源于酵母菌和乳酸菌代謝的副產物。在3 種酒中檢測到14 種酸，其中3種酸類物質是5種酒共有的。XR、VR5、QA23種酵母菌發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中酸含量分別占到15.65%、13.1%、18.58%。酒中的酸帶給酒體結構感，酸類物質中含量最高的成分為辛酸，辛酸具有奶酪味、澀味，對酒的整體結構具有很重要的作用。占總酸相對含量的42.52%-47.67%，遠高于其他脂肪酸類香氣化合物。而乙酸是影響酒質量的一個比較重要的因素，賦予酒體醋味，所以在發(fā)酵過程中要注意衛(wèi)生，避免乙酸含量過高。

3 結論

采用HS-SPEM法與GC-MS聯用技術分析3種酵母發(fā)酵的紫馬鈴薯酒的香氣成分，3種酵母發(fā)酵的酒樣中共檢測出香氣成分96 種，其中接種XR、VR5和QA23的紫馬鈴薯酒中共分離鑒定出83、76和89種香氣成分，3種酒樣中共有香氣成分38 種，用色譜峰面積歸一化定量計算出各香氣成分在3 種酒樣中的相對含量。由分析可知，3種酵母釀制的馬鈴薯酒中，醇類、酯類、酸類和醛類均為影響香氣的四大類主要化合物，酒樣香氣的差異主要表現在香氣成分組成和相對含量上：不同酵母發(fā)酵的紫馬鈴薯酒中，各個酒樣中主體香氣成分中有5 種相同，分別為1-戊醇、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、乙縮醛，主體香氣成分大部分相同說明3種酵母菌釀造的紫馬鈴薯酒在香氣種類上具有相似性，而其相對含量以及各酒樣特有香氣成分的差異又說明不同的酵母在釀造過程中可形成不同的香氣特性。

參考文獻

[1] Li K H，Park E J，Lee H S，et al. Evaluation of potato varieties with high antioxidant activities by measuring phenolie acids in different tuber Parts[J]. Hort Environ Biotechnol，2006，47（3）：126-131.

[2] 廉玉姬，等. 紫色馬鈴薯Bora+valley花青素的提取與含量的測定[J]. 臨沂師范學院學報，2009，31（6）：85-88.

[3] 倪勤學，高前欣，霍艷榮，等. 微波輔助提取紫馬鈴薯花色苷及其穩(wěn)定性的研究[J]. 食品科技，2011，04：170-175.

[4] 王仁雷，周 峰，周泉澄，等. 紫馬鈴薯花色苷的提取純化與鑒定[J]. 食品科學，2011，22：55-59.

[5] 陳 潔，白 林，呂亞娟，等. 綠色食品添加劑—紫馬鈴薯花色素提取工藝[J]. 低碳世界，2014，09：187-188.

[6] 崔 倩，蔣益虹，王穎瀅，等. 紫馬鈴薯花色苷提取工藝的研究[J]. 中國糧油學報，2010，11：106-109.

[7] 吳奇輝. 紫馬鈴薯花色苷分離純化及降脂減肥活性研究[D]. 浙江大學，2014.

[8] 李新華，牟 杰，張 超，等. 紫馬鈴薯皮中花色苷熱降解動力學的研究[J]. 沈陽農業(yè)大學學報，2009，02：202-205.

[9] 崔 倩. 紫馬鈴薯花色苷的提取純化和結構鑒定[D]. 浙江大學，2011.

[10] 于文娟，王常青，訾 艷，等. 紫馬鈴薯花青素穩(wěn)定性分析研究[J]. 農產品加工，2015，08：58-61.

[11] 崔璐璐，林長彬，徐懷德，等. 紫馬鈴薯全粉加工技術研究[J]. 食品工業(yè)科技，2014，05：221-224+228.

[12] 崔璐璐. 紫馬鈴薯全粉加工及其色素分離和穩(wěn)定性研究[D]. 西北農林科技大學，2014.

[13] 尤燕莉，孫 震，薛麗萍，等. 紫馬鈴薯淀粉的理化性質研究[J]. 食品工業(yè)科技，2013，09：123-127.

[14] 陳杰華，蔣益虹，王穎瀅，等. 酶法生產紫馬鈴薯飲料的工藝研究[J]. 中國食品學報，2012，04：57-64.

[15] 陳 娟， 闞建全， 杜木英， 等. 不同品種桑葚的蜂蜜發(fā)酵酒香氣成分的GC-MS分析[J]. 食品科學，2009，30（4）： 169-173.

[16] 楊雅利，沈海亮，闞建全. 紫色甘薯酒香氣成分分析和發(fā)酵規(guī)律[J]. 食品科學，2012，12：242-246.

[17] 林翔云. 香精香料辭典[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[18] 許柏球，張麗君，羅歡忠，等. 頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法分析五糧液的香氣成分[J]. 中國釀造，2013，06：141-144.

[19] STYGER G，PRIOR B，BAUER F F. Wine flavor and aroma[J]. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology，2011，38（9）： 1145-1159.

[20] 李紀濤，蔣一鳴，束俊霞，等. 不同釀酒酵母發(fā)酵的紫薯糯米酒香氣成分分析[J]. 食品科學，2014，16：202-207.