陈酿时间对黄酒中挥发性风味物质和氨基酸含量的影响研究
时间：2023-06-21 08:15:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
沈 棚，薛红玮
（1.上海康诺执信食品有限公司，上海 201703；
2.上海营家生物科技有限公司，上海 201703）
黄酒是中国传统酿造酒，其历史可以追溯到5 000多年前，其与啤酒、葡萄酒并称是世界三大古酒[1]。黄酒通常是以谷物为原料、经过浸泡、蒸煮、加曲、发酵、压榨、过滤、煎酒、陈酿等复杂工序酿制而成[2]。由于其独特的原料和复杂的酿造工艺赋予了黄酒甜、苦、鲜、涩、酸的口感和醇香、果香、曲香、焦糖香等丰富的风味[3]。黄酒的风味是评价其品质的重要指标之一，黄酒中的挥发性风味物质对其整体风味有着重要贡献，而不同陈酿年份的黄酒风味成分也有所不同。而黄酒的特点就在于随着陈酿时间的延长，其风味会愈加丰富、协调，其香气也会更加浓郁、醇和[4]。对于同一种黄酒样品而言，不同陈酿时间使得黄酒中各香气物质含量也会有所不同。
黄酒由于其特殊的发酵工艺保留了绝大部分对人体有益的营养成分，并且在其发酵过程中也会产生部分容易被人体吸收利用的功能性成分，如氨基酸、低聚糖、活性肽、酚类等[5-7]，因此黄酒被称之为“液体蛋糕”[8]。其中，氨基酸是黄酒中较为重要的一类营养素，主要来源于其独特的原料与微生物的代谢作用，对评价黄酒的品质至关重要[9]。氨基酸具有多种味感，可以协调黄酒中的醇类、酯类、酚类等物质，赋予了黄酒丰富的味觉层次[10]。目前，有关氨基酸的测定方法主要有比色法、毛细管电泳法以及纸层析法等，但是这些方法存在操作繁琐、定量不准确等问题，而全自动氨基酸分析仪不仅准确、操作简单，还具有良好的重现性[11]。高云超等[12-13]采用全自动氨基酸分析仪，分析测定氨基酸含量，结果发现黄酒中含有十分丰富的氨基酸。黄酒的香气是由酒中各种挥发性风味物质所提供的，而其口味又很大程度上受氨基酸的影响[14]。苗雨田等[13]则建立采用全自动氨基酸分析仪测定黄酒中游离氨基酸的含量的方法，测定不同年份的黄酒中游离氨基酸含量，并发现不同酒龄的黄酒中氨基酸的总含量不同，各氨基酸含量随年份的不同也会发生变化。本研究将通过顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）法以及全自动氨基酸分析仪对不同陈酿年份黄酒中的挥发性风味物质、氨基酸含量进行测定，以期对不同陈酿年份中黄酒风味与营养研究提供一定的研究基础。
1.1 材料与试剂
绍兴黄酒样品：2008、2010、2012、2014、2018、2019年份的黄酒，分别为14年陈、12年陈、10年陈、8年陈、4年陈、3年陈，均采用相同工艺制作，源自农家自酿。
氨基酸混合标准液（B型）：日本和光纯药株式会社。
1.2 仪器与设备
固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）装置配SPME手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头、8890-5975气相色谱-质谱联用仪、DB-5MS（30m×0.25mm，0.25μm）毛细管色谱柱：美国Agilent科技有限公司；
L-8900全自动氨基酸分析仪：日本日立公司。
1.3 方法
1.3.1 挥发性风味物质测定
前处理条件：取5 mL黄酒样品于顶空瓶中，放入转子并盖上盖子，置于50 ℃固相萃取台上，并使用萃取头进行吸附40 min，250 ℃解吸10 min，用于GC-MS测定。
色谱条件：柱温程序为起始温度40 ℃，以10 ℃/min升温至50 ℃，保持3 min，以3 ℃/min程序升温至80 ℃，保持3 min，以6 ℃/min程序升温至240 ℃，保持3 min；
载气为高纯氦气（He）（纯度≥99.999%），流速1 mL/min，不分流进样；
进样口温度：250 ℃。
质谱条件：离子源温度250 ℃，传输线温度250 ℃，电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV；
采用全扫描模式，质量扫描范围30～550 amu。
定性定量分析：采用美国国家标准技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）质谱数据库检索结合标准物质进行定性分析，采用峰面积归一化法进行定量分析。
1.3.2 游离氨基酸含量测定
将氨基酸混合标准液（B型）用0.02 mol/L盐酸配制成0.5×10-3mol/L的标准溶液。取0.5 mL黄酒样品稀释20倍，充分混匀后，过0.22 μL水膜后通过全自动氨基酸分析仪待测。
1.3.3 数据处理
供试样品进行3次重复，分析结果使用Microsoft Office Excel 2010软件处理数据，同时采用Origin 2021软件绘图。
2.1 陈酿年份对黄酒中挥发性风味物质的影响
固相微萃取得到的挥发性成分经GC-MS分析，得到的总离子流色谱图见图1，随后通过计算保留指数、检索NIST 11L谱库以及人工解析质谱图进行定性，匹配度＞80的物质共有28种，结果见表1。
图1 不同陈酿年份黄酒酒样挥发性风味物质GC-MS分析总离子流色谱图Fig.1 Total ion flow chromatogram of volatile flavor substances in Huangjiu samples of different aging years analysis by GC-MS
表1 不同陈酿年份黄酒酒样中挥发性成分及相对含量Table 1 Volatile components and relative contents in Huangjiu samples of different aging years
如表1所示，6种不同年份酒中共检测到酯类物质13种、醇类物质4种、醛类物质5种、酮类物质2种、其他物质4种。被检测到的酯类物质有苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、醋酸苯乙酯、γ-壬内酯、丙酸乙酯、辛酸乙酯、2-羟基苯甲酸乙酯、丁二酸二乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、烟酸乙酯、2-呋喃甲酸乙酯、苯丙酸乙酯，酯类是黄酒的主要风味物质之一[15]，主要呈特殊的花香或水果香气[16]。醇类物质有苯乙醇、辛醇、2-甲基-1-丁醇、4-羟基苯乙醇，黄酒中的醇类物质不仅是呈味物质，更是呈香物质，可以起到丰富黄酒口感和助香的作用。醛类物质有糠醛、苯甲醛、癸醛、异戊醛、α-亚乙基-苯乙醛；
酮类物质有苯乙酮、香叶基丙酮；
其他物质有棕榈酸、2,4-二叔丁基苯酚、2-氟丙烯、柠檬烯等。并且，由表1可以看出，随着储存年份增加后，会有新的物质产生，这是由于黄酒中含有多种有机酸，储存过程中，醇类物质就会与有机酸发生酯化反应，由于新生成的这种酯类物质都具有各自的特殊香气，所以经一定时间储存的酒大都变得格外香醇。
不同陈酿年份黄酒酒样中挥发性风味物质热图分析结果见图2。由图2可知，随着年份的增加，黄酒中的乙醇以及少量高级醇在陈酿过程中与酒中的有机酸发生酯化反应，促使酯类物质的含量也不断增加，从而使得黄酒更加具有浓郁的香气。其中，乙酯类为黄酒中最主要的酯类物质，本研究中所检测出的乙酯类物质有苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、醋酸苯乙酯、丙酸乙酯、辛酸乙酯、2-羟基苯甲酸乙酯等，对酒体香气和品质起着决定性作用[17]。
图2 不同陈酿年份黄酒酒样中挥发性风味物质热图分析Fig.2 Heat map analysis of volatile flavor substances in Huangjiu samples of different aging years
醇类物质随着年份的增加，整体呈下降趋势，其主要原因同样是由于醇类物质与酸类发生酯化反应[18]。本实验中主要检测出的醇类物质主要为苯乙醇，苯乙醇是黄酒中的主要醇类物质，呈玫瑰花香，具有清甜蜜样的香气，与醛、酯类组分融合可以形成协调而又细腻的黄酒香气，给人以柔和、优雅、愉悦的感觉[19]。
黄酒中还存在少量醛类物质，醛类物质随着年份的增加，整体呈上升趋势，这与江伟等[20-21]研究结果相似。其中苯甲醛为黄酒中的主要醛类物质，具有一种令人感到愉悦的杏仁气味。另外，本实验中检出的酸类、萜类物质、酚类化合物以及酮类化合物种类虽然较少，但其同样是黄酒挥发性风味物质的重要组成成分，可以决定黄酒的风格特征和品质差异。
2.2 陈酿年份对黄酒中氨基酸的影响
黄酒中氨基酸主要来自于原料及微生物的代谢作用，氨基酸赋予黄酒较高的营养价值，并且黄酒中很多味道来自游离氨基酸[22-24]。根据ZHAO C等[25-26]的方法可将呈味氨基酸分为鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸以及咸味氨基酸，其中鲜味氨基酸包括谷氨酸、天冬氨酸；
甜味氨基酸包括丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸；
苦味氨基酸包括组氨酸、赖氨酸、缬氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、精氨酸；
咸味氨基酸包括半胱氨酸、甲硫氨酸。该研究从6种不同年份的黄酒中共检测出7种必需氨基酸，分别为苏氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸。不同陈酿年份对黄酒中游离氨基酸含量的影响见图3。
由图3可知，6种不同年份的黄酒中共检出16种游离氨基酸，包括7种必需氨基酸和9种非必需氨基酸，其氨基酸总含量为2 802.62～3 984.85 mg/L。由图3（a）可知，不同年份黄酒中各氨基酸含量不尽相同，14年陈黄酒样品中丙氨酸与甘氨酸含量较高；
12年陈黄酒样品中丙氨酸、亮氨酸含量较高；
10年陈黄酒样品中丙氨酸、甘氨酸含量较高；
8年陈黄酒样品中丙氨酸、精氨酸含量较高；
4年陈黄酒样品中丙氨酸、亮氨酸含量较高；
3年陈黄酒样品中丙氨酸、亮氨酸含量较高。由此可以看出，丙氨酸为黄酒中主要游离氨基酸。必需氨基酸中，苯丙氨酸、亮氨酸的含量最高。3年陈、4年陈、8年陈黄酒中苯丙氨酸的含量高于亮氨酸，亮氨酸含量于2012年后急速增长，此时亮氨酸的含量高于苯丙氨酸，后又急速下降，苯丙氨酸的含量再次高于亮氨酸。
图3 不同陈酿年份对黄酒酒样中氨基酸含量的影响Fig.3 Effect of different aging years on the amino acid contents in Huangjiu samples
由图3（b）可知，6个样品中的非必需氨基酸在陈酿3～12年间整体呈上升趋势，其中精氨酸含量呈无规律变化。由此可发现随着陈酿时间的增长，在一定时间范围内，游离氨基酸的含量呈上升趋势，一旦时间过长，游离氨基酸的含量也会随之下降。且无论在哪个年份中，黄酒中的甜味氨基酸和苦味氨基酸占比较大，而咸味氨基酸占比很小。
由图3（c）可知，非必需氨基酸含量远高于必需氨基酸含量，且氨基酸总量随着陈酿年份的增加整体呈上升趋势，于2010年后急速下降；
并且必需氨基酸含量占氨基酸总含量的35%左右，李华等[28]通过采用氨基酸自动分析仪对黄酒糟的氨基酸组成进行研究发现，黄酒糟的必需氨基酸含量为111.7 g/kg，占氨基酸总量的36.60%，其结果与本实验结果相似；
而田翔等[9]则发现不同产地黄酒中必需氨基酸占总游离氨基酸含量的38.68%、51.07%、46.13%和48.39%。其原因可能是由于黄酒的产地、酿造原料以及发酵过程的不同或酿造过程中蛋白质分解差异有关。
该文研究了不同陈酿年份江浙黄酒中挥发性风味物质和氨基酸的变化。通过固相微萃取-气相色谱-质谱联用法对不同储存年份黄酒中挥发性风味物质进行分析，共鉴定出28种挥发性风味成分，分别为酯类13种、醇类4种、醛类5种、酮类2种、其他物质4种，主要挥发性风味化合物由苯甲醛、苯乙醇、丁二酸二乙酯、2-甲基-1-丁醇、癸醛等；
其中，醇类物质随着年份的增加而逐渐减少，酯类化合物随着年份的增加而增加。通过全自动氨基酸分析仪检测了6个不同陈酿年份黄酒样品中16种游离氨基酸，其氨基酸总含量为2 802.62～3 984.85 mg/L，其中包括7种必需氨基酸以及9种非必需氨基酸，并且必需氨基酸含量占氨基酸总含量的35%左右。通过实验发现，3～12年陈酿的黄酒中，随着陈酿年份的增长，游离氨基酸含量整体呈现上升趋势，而12年陈酿后，游离氨基酸含量急速下降。
