林业科学  2007, Vol. 43 Issue (9): 133-138   PDF    
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房玉林, 张莉, 宋建强, 宋士任, 薛飞, 常微, 王华.
Fang Yulin, Zhang Li, Song Jianqiang, Song Shiren, Xue Fei, Chang Wei, Wang Hua.
树莓果及其发酵产品挥发性成分的分析
Determination of Volatile Compounds of Rubus idaeus Fruits and Their Fermented Products
林业科学, 2007, 43(9): 133-138.
Scientia Silvae Sinicae, 2007, 43(9): 133-138.

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收稿日期:2006-08-11

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房玉林
张莉
宋建强
宋士任
薛飞
常微
王华

树莓果及其发酵产品挥发性成分的分析
房玉林, 张莉, 宋建强, 宋士任, 薛飞, 常微, 王华     
西北农林科技大学葡萄酒学院 杨凌 712100
关键词:树莓    果实        酿造工艺    挥发性成分    GC/MS分析    
Determination of Volatile Compounds of Rubus idaeus Fruits and Their Fermented Products
Fang Yulin, Zhang Li, Song Jianqiang, Song Shiren, Xue Fei, Chang Wei, Wang Hua     
College of Enology, Northwest A & F University Yangling 712100
Abstract: The volatile compounds of Rubus idaeus fruits and the wines made by tradional technology in small containers were analyzed by GC/MS.The results indicated that 85 kinds of volatile components were detected in 4 samples altogether and the number of volatile compounds found in fruits, raw wine, and wine aged for 3 months and 6 months was 33, 33, 27 and 26 respectively. In fruits, 33 kinds of volatile components were detected, in which the relative content of 9-octadecenamide, erucylamide, mono (2-ethylhexyl) phthalate and dibutyl phthalate was 78.66%. About 33 kinds of volatile components were found in raw wine, and 24 kinds of them were new compared with fruits. 48 kinds of volatile components were found successively in wine during the aging time, and 17 kinds of them were the same as fruits and raw wines. In the aging wines the cardinal volatile components were benzeneethanol, 1-pentyl alcohol, 1, 2-benzenedicarboxylic acid dibutyl ester, ethyl caproate and 1, 6-dideoxydulcitol whose relative content was about 80%. This indicated that an aging treatment could improve the quality of wines.
Key words: Rubus idaeus    fruit    dry wine    processing    volatile compounds    GC/MS    

树莓(Rubus idaeus)为蔷薇科(Rosaceae)悬钩子属(Rubus)多年生落叶果树或常绿灌木、小乔木。由于其果实色泽诱人,风味独特,营养丰富,被称作第三代水果(刘建华等,2004)。树莓既可生食,又适宜加工制成果汁、果酒等,市场开发前景广阔(和加卫等,2005徐怀德等,2004)。目前我国树莓栽培区域主要分布在黑龙江南部、吉林东南部及晋、鲁、冀、陕、京、辽等地区。

风味成分是构成果酒质量的主要因素(李华,20032005),而目前对树莓果实及树莓酒香气成分研究报道尚不多(张运涛,2003de Ancos et al., 2000Horvat et al., 1996),尤其是酿造过程中树莓果香对树莓酒香气影响的研究鲜见报道(李维林等,1998)。因此,本研究采用溶液萃取和气相色谱-质谱法对树莓果实和发酵的树莓酒中挥发性成分进行比较研究,以期探索树莓果香和树莓酒酿造过程中酿造香和陈酿香的变化规律,以期为树莓酒的优化工艺提供科学依据。

1 试验材料 1.1 原料及处理

树莓原料采自陕西眉县果树实验站。树莓2000年定植,2002年开始挂果。树体长势良好,常规管理。果实在2005年7月20日手工采摘。原料含糖量为85.43 g·L-1,含酸为9.08 g·L-1(以酒石酸计)。在进行压榨果汁前,按照随机取样法抽取不同田块植株的成熟果实5 kg,经人工破碎后,立即加入150 mL SO2溶液带皮浸泡48 h,取汁后经1 000 r·min-1离心,去除沉淀,取清汁200 mL,用于提取测定。树莓酒按照干红葡萄酒生产工艺进行酒精发酵。酵母为CY3079,发酵容器为20 L玻璃罐。树莓酒经6个月的贮藏,自然澄清,未进行下胶过滤和降酸处理。由5位专家组成的品尝小组按照葡萄酒果露酒品尝标准进行了感官鉴定:该酒酒体呈紫红色,较清澈、有光泽,果香较浓郁;入口绵软,口味纯正,余味较长。

各取200 mL果实前处理后的清汁、酒精发酵刚结束的原酒、贮藏3个月和6个月时的酒样测定酸、pH值等指标。另各取200 mL样品,分别用100、50和30 mL的重蒸2遍的CH2Cl2萃取3次,合并有机相,用无水硫酸钠脱水干燥,浓缩至5 mL,旋转蒸发仪(0~5 ℃),浓缩至1 mL,供GC/MS分析,分析中做重复处理。

1.2 GC/MS分析

Thermo Finnigan TRACE DSQ气质联用仪,RtxR-5MS 15 m×0.25 mm×0.25 μm色谱柱。色谱条件:进样口温度为260 ℃,柱温箱起始温度60 ℃,保留时间2.5 min,以6 ℃ ·min-1升至240 ℃,保留15 min;载气He,恒流1 mL·min-1;分流比80:1。质谱条件:电离方式EI,电子能量为70 eV,离子源温度200 ℃,连接杆温度260 ℃。倍增器电压1 800 V。

2 结果与分析

取上述已处理的树莓果实和3种树莓酒挥发性成分1 μL,用气相色谱-质谱联用仪分析鉴定,共分离出86种成分。图 1为树莓果实和3个阶段的树莓红酒挥发性成分的GC/MS总离子图。

图 1 树莓果实与树莓酒挥发性成分GC/MS总离子图 Fig. 1 GC/MS total ion chromatogram of volatile components in the fruit and the wines of R.idaeus A:果实Fruit; B:原酒Raw wine; C: 3个月贮藏酒Aged wine for 3 months; D: 6个月贮藏酒Aged wine for 6 months.下同。The same below.

通过检索NIST标准谱库,并结合有关文献(丛浦珠等,2000汪正范等,2001)标准谱图核对分析,确定了其中86种挥发性化学成分。并采用气相色谱峰面积归一化定量计算出各化学成分在树莓果实与树莓酒中的峰面积的相对含量。鉴定出的挥发性化合物及相对含量见表 1。从表 1可以看出,树莓果实、原酒、陈酿酒中共检测到85种挥发性化合物,其中果实中共检测到33种,主要成分是9-十八烯酰胺(9-octadecenamide)和芥酸酰胺(erucylamide),两者的含量占到了果实中总挥发性化合物含量的58.52%。酒精发酵后的树莓原酒共检测到33种挥发性化合物,与果实比较有24种是新出现的成分。陈酿阶段先后出现了48种挥发性化合物,3个月和6个月贮藏酒中分别检测出27和26种挥发性化合物,其中与树莓果实和原酒相同的化合物仅有17种,占总挥发性化合物种类的34%,而其含量占到了80%以上,主要有苯乙醇(27.37%)、戊醇(48.06%)和1, 2-邻苯二甲酸二正丁基酯(5%),它们是构成树莓陈酿酒香气的主要物质。陈酿过程使得树莓酒的香气更加成熟、丰富,有着非常重要的改善作用。

表 1 树莓果实和酒的挥发性化合物GC/MS检测结果 Tab.1 GC/MS analysis result of volatile compounds in the fruit and dry red wine of R.idaeus
2.1 醇类化合物

对检测出的树莓果实及不同贮藏时期的树莓酒的挥发性成分按化合物结构分类做图比较(图 2)。在树莓果实和树莓酒中共检测出12种醇类物质。其中,树莓果实和原酒均有6种,而在2种陈酿酒中仅各有3种。与树莓酒相比,果实中醇类化合物含量相对较低,仅有4.06%,但种类较多。在发酵后的酒中,脂肪醇、芳香醇种类和含量都呈现显著变化的趋势,原酒中醇类物质相对含量已达到50.32%,而在3个月和6个月陈酿酒中则分别达到78.1%和76.1%。表明在发酵过程中,经过酵母酒精发酵过程使醇类化合物大量生成,最终构成树莓酒的主要香气成分。芳香醇在树莓酒中种类上由果实中的3种转化为1种,总体含量由2.73%上升为43.46%(原酒)、68.83%(3个月酒)和27.37%(6个月酒),增幅分别达到近16倍、25倍和10倍以上。其中苯乙醇含量变化剧烈,由果实中的1.12%分别升至酒中的43.01%、68.83%和27.37%。芳香醇在果酒香气风格呈现中具有重要的作用,由于它们的嗅觉阈值一般都很低,所以其香气值(浓度阈值)很高,构成了树莓酒主要特征香气的组分。

图 2 树莓果实与酒挥发性物质种类及其相对含量 Fig. 2 Volatile components and relative contents in the fruit and dry red wine of R.idaeus
2.2 酯类化合物

酯类是构成果实和果酒香气的重要部分。树莓果实中酯类种类为7种,相对含量占25. 16%;而树莓原酒中酯类种类为11种,相对含量下降为16.58%。在贮藏过程中,酯类物质的种类一直呈现减少的趋势,分别在3个月和6个月时降为6种和4种,相对含量在3个月时最低,降至2.82%,而在6个月时又升至9.53%。4种脂肪酸酯类化合物为树莓果实所特有,只有3-羟基丁酸乙酯为整个过程所共有。

2.3 羧酸类化合物

树莓果实和原酒中羧酸类物质各只有1种,3个月和6个月的酒中各检出3种。羧酸类化合物在4个检测样中含量均比较低,分别只有0.81%、0.63%、2.08%和0.70%。从果实到酒羧酸的种类没有明显的变化规律。

2.4 酮类化合物

树莓果实和酒中均检测到少量的酮类物质,种类少且相对含量低。果实、原酒中各检出1种,3个月酒检出2种酮,6个月酒中检出3种。表明陈酿过程可以使酮类物质增加。醛类物质只在果实中检出1种(壬醛),相对含量为0.20%。表明醛类不是树莓果实和酒的特征香气。据报道,树莓含有一种对香味产生重要影响的化合物,其化学名称为1-(对-羟基苯基)-3-丁酮,一般称之为“树莓酮”(张运涛,2003Rosenfeld et al., 1999Robertson et al., 1995),本试验中未检测出该成分,这可能是由于土壤栽培等原因,使得该类特征化合物含量在本试验检测阈值以下,有待进一步研究证实。

2.5 酚类化合物

与酮类相似,酚类物质在树莓果实和酒中有少量存在。在果实、原酒和6个月酒中检出3种酚,而在3个月酒中未检出。相对而言,原酒中4-(2-羟基)苯酚的相对含量较高,为4.25%。

2.6 其他化合物

树莓果实中存在多种酰胺类和烃类化合物。酰胺类种类为4种,相对含量为64.23%,其中9-辛基癸烯酰胺和芥酸酰胺分别占到了39.86%和18.66%,其次为棕榈酸酰胺(3.27%)和硬脂酰胺(2.44%)。酰胺类物质在树莓酒发酵和陈酿过程中逐步减少,原酒中为3种,相对含量为16.35%,陈酿3个月时检测出4种,相对含量为4.79%,而在陈酿6个月时仅有1种,相对含量为0.88%。这表明酰胺类物质是果实中挥发性成分的主体,也是树莓酒陈酿中挥发性成分的前体物。

烃类物质中,芳香烃仅检测出4种,相对含量较低。相比之下,脂肪烃类则检测出13种,其中饱和脂肪烃为10种,不饱和烃为1种。在树莓果实和3种酒中的相对含量分别为3.49%、10.35%、5.96%和4.88%。醚类和萜类化合物在果实和酒中都未检出,这可能与品种、栽培环境以及检测阈值有关。

3 结论

通过对树莓果实和原酒及陈酿过程中挥发性成分变化的比较分析发现:1)树莓果实中共检测出33种挥发性物质,以邻苯二甲酸单2-乙基己酯(12.42%)、9-十八烯酰胺(39.86%)、芥酸酰胺(18.66%)为主要呈香物质,它们的相对含量共占到了70.94%,提供了树莓的果香、植物香。2)酒精发酵后,产生大量新的香气物质。传统工艺中共检测到33种挥发性物质,其中24种(72.7%)是发酵过程中产生的;在树莓原酒中,苯乙醇的含量非常高,为43.01%。苯乙醇的香味独特,具有玫瑰香(rose)、紫罗兰香(violets)、茉莉香(jasmine)、香料辛辣味/矿物味(spicy/miny)、茴芹香(anise)、丁香味(cloves)、果味(fruity)等多样风味,赋予树莓原酒丰富、基本的香气特征。树莓果实中仅有5种香气物质最后出现在陈酿酒中,其余28种在发酵、前期陈酿过程中聚合、分解,转化为其他香气化合物。这5种香气物质在陈酿酒中含量占32.2%,其中苯乙醇占27.37%。所以在树莓陈酿酒中依然能找到它的果香。随着陈酿时间的延长,果香会越来越少。3)传统工艺酿造树莓酒,从发酵原酒到陈酿酒共得到55种新的化合物,其中主要物质为苯乙醇、戊醇等。在树莓酒的不同发酵阶段呈现不同香气特征。与国外其他有关树莓果实香气成分的研究相比较,以醇类和酯类为主的主要香气种类差别不大,而微量香气成分则有较大差异,如酮类、呋喃类、杂环类化合物。特征香气组分的鉴定必须与感官品尝分析相结合完成,本文试验结果为树莓酒酿造过程中特征香气物质组分的变化提供了可靠的参考数据,结果表明适当陈酿可以改善树莓酒的香气风格,对树莓酒的生产开发和质量评价有重要的实用价值。

参考文献(References)
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