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超高温瞬时杀菌对苏派黄酒风味物质的影响

作者:姬中伟 衡洋洋 周志磊 王俊 毛健来源:《食品与发酵工业》日期:2022-06-22人气:35

黄酒是我国特有的传统发酵酒,深受消费者喜爱。黄酒风味主要来源于原料中固有的挥发性香气物质、发酵过程中产生的微生物代谢产物、热杀菌及陈酿过程中形成的风味物质等[1]。不同地区黄酒在酿造原料、工艺等方面存在差异较大,因此,各种黄酒的香气成分、口感均各不相同。地方代表性的黄酒有浙江绍兴黄酒、苏派黄酒(江苏黄酒)、海派黄酒(上海黄酒)、闽派黄酒(福建黄酒)、广东黄酒(客家娘酒)等[2]

风味是影响食品消费者接受性最关键的指标之一,一些物理处理技术可以显著改变食品风味,例如高压均质、超高温瞬时杀菌(ultra-high temperature instantaneous sterilization,UHT)等,在酿造食品尤其是饮料酒领域受到广泛关注。但是,目前这些工艺对黄酒的处理效果鲜有研究报道。

UHT是通过直接蒸汽处理或利用热交换器间接处理,使流体在高温条件下(120 ℃以上)热处理2~20 s,然后迅速冷却的杀菌方法。瞬时杀菌技术主要应用于牛奶、果酒、豆浆等产品中,主要是把流体加热到一定温度后进行迅速冷却,确保产品的营养价值能够最大限度的保留[3-6]。近年来,随着对此类研究的不断深入,UHT技术已被广泛应用于食品工业。本文以2种典型苏派黄酒(甜黄酒、半干黄酒)为研究对象,对其进行UHT处理,探究UHT处理对黄酒中挥发性风味化合物(香气成分)和非挥发性风味化合物(有机酸、游离氨基酸)含量的影响,为将来在实际生产过程中开发不同风味特征的黄酒提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄酒(甜黄酒、半干黄酒两种),江苏省张家港酿酒有限公司生产;2-辛醇、甲醇、乙腈、有机酸标品,安谱实验科技股份有限公司;硫酸锌、亚铁氰化钾、三氯乙酸等,国药集团化学试剂有限公司;氨基酸标准品,美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

AG1100型号高效液相色谱仪,美国安捷伦公司;Waters e2695型HPLC高效液相色谱仪,美国Waters科技有限公司;手动固相微萃取进样器,德国Gerstel公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS三项萃取头、Thermo Trace1300-ISQ气相色谱质谱联用仪,美国Thermo Fisher公司;5804R冷冻离心机,德国艾本德公司;FE28型pH计,瑞士Mettler Toledo公司;DSHZ-300A型水浴恒温振荡器,太仓市强乐实验设备有限公司;PT-20C-R型管板式组合式超高温杀菌机,日本Powerpoint International公司。

1.3 实验方法

1.3.1 UHT实验

考察UHT处理对黄酒风味物质的影响,参照文献[7-8],并稍作修改,将2种黄酒分别在120、125、130、135 ℃条件下处理5 s,样品处理完后备用,测定风味化合物含量,每组测3次平行。

1.3.2 挥发性风味物质的测定

(1)采用Thermo Trace1300-ISQ气相色谱质谱联用仪进行挥发性风味物质的测定,具体方法参照文献[9]

(2)样品预处理:取2 mL黄酒样品于顶空瓶中,加入4 mL超纯水,加入2 g氯化钠后充分摇匀,加入10 μL 2-辛醇溶液(内标),放入转子并盖上盖子,将萃取头置于50 ℃恒温水浴中吸附50 min,270 ℃解吸5 min,用于GC-MS测定。

(3)物质定性和定量分析:采用NIST质谱数据库检索结合标准物质进行定性分析,采用标样物质制备的标准曲线进行定量分析。

1.3.3 非挥发性风味物质的测定

(1)黄酒有机酸含量:采用高相液相色谱法[10]

(2)黄酒游离氨基酸含量:采用美国安捷伦高效液相色谱仪进行分析。色谱柱250 mm×4.6 mm,5 μm,ODS HYPERSIL;柱温40 ℃;流速1.0 mL/min[11]

1.4 数据统计

采用Microsoft Office Excel 2010软件汇总数据,SPSS statistics 22.0软件进行统计学显著性分析,Origin 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 UHT对黄酒中挥发性风味物质的影响

UHT处理后甜黄酒、半干黄酒2种黄酒检测到的挥发性风味化合物种类与原酒相同,均为40种。其中挥发性风味化合物组成成分具体为:酯类物质14种、醇类物质8种、醛类物质7种、苯酚类物质5种、酸类物质4种、其他类2种。

2.1.1 UHT对甜黄酒挥发性风味物质的影响

UHT处理后甜黄酒挥发性风味物质含量的变化情况如图1所示,经UHT处理后,随着温度从120、125、130、135 ℃逐渐增加,甜黄酒总酚含量平稳下降,总醛、总酸、总酯、总醇呈现幅度性变化。120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s处理条件下挥发性风味化合物总量与对照组相比显著性降低(P<0.05),并且呈逐渐降低的趋势,说明同样在5 s处理条件下,温度越高对甜黄酒中挥发性风味化合物的破坏性越大。这可能是由于高温所导致的黄酒中部分热敏性香气成分的分解和小分子香味物质的逸散[12],并且温度越高热敏性成分的分解和挥发程度越大,且UHT处理下甜黄酒中乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丁醇、辛酸、丁酸、异戊酸、己酸、苯甲醛等都呈下降的趋势,这与张丽华等[13]关于UHT对低醇枣酒品质的影响的研究有相似的结论。

图1 UHT对甜黄酒挥发性风味物质含量的影响
Fig.1 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on the content of volatile flavor substances in sweet Huangjiu 注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

2.1.2 UHT对半干黄酒挥发性风味物质的影响

由图2可知经UHT处理后,随着温度从120、125、130、135 ℃逐渐增加,半干黄酒总酸含量平稳增加,总醛、总酚、总酯、总醇呈现幅度性变化。120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s处理条件下挥发性风味化合物总量与对照组相比显著性降低(P<0.05),并且呈逐渐降低的趋势。这可能是由于高温所导致的黄酒中部分热敏性香气成分的分解和小分子香味物质的逸散,并且温度越高热敏性成分的分解和挥发程度越大。乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丁醇、己酸、苯甲醛、糠醛等都呈下降的趋势,推测可能是UHT处理下破坏了酒精水溶液中的各种缔合作用,导致酯、醇、酸、酚的缔合作用解体,从而引起含量下降[14]

图2 UHT对半干黄酒挥发性风味物质含量的影响
Fig.2 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on volatile flavor substance content in semi-dry Huangjiu

2.2 UHT对有机酸含量的影响

俗话说无酸不成酒,可见有机酸在黄酒中起着非常重要的作用,有机酸是黄酒中重要风味物质的前体[15],是黄酒风味组成中的重要物质,并且同时它还能有效增强黄酒的浓厚感、降低甜度、以及起到协助和缓冲其他香味成分的作用[16]

2.2.1 UHT对甜黄酒有机酸含量的影响

高温处理后甜黄酒共检测出8种有机酸,按含量高低分别是乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、酮戊二酸、草酸、苹果酸、丙酮酸。

UHT处理后甜黄酒有机酸含量的变化如图3所示,120 ℃ 5 s、125 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s与对照组相比有机酸总量分别增加了50.3%、42.8%、39.7%、101.5%,其中135 ℃ 5 s处理后有机酸总量呈显著性增加(P<0.05),这可能是由于UHT处理后,酒体温度增加,从而促进了酯类物质的水解或者酯交换,或者是醇类、醛类物质的氧化而导致部分有机酸含量增高[17],如乳酸、柠檬酸等,这与UHT处理导致酯类含量的降低相对应。

图3 UHT对甜黄酒有机酸含量的影响
Fig.3 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on organic acid content in sweet Huangjiu

2.2.2 UHT对半干黄酒有机酸含量的影响

高温处理后半干黄酒中共检测出8种有机酸,按含量高低分别是乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、苹果酸、酒石酸、丙酮酸。

UHT后半干黄酒有机酸含量的变化如图4所示,120 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s与对照组相比有机酸总量分别增加了39.9%、4.3%、8.5%,其中120 ℃ 5 s处理后有机酸总量呈显著性增长,(P<0.05),这可能是由于高温条件下促进了醇类、醛类物质的氧化,或加剧了酯类物质的水解或酯交换,而导致部分有机酸含量增高,如乙酸、乳酸、柠檬酸;这与乳酸乙酯含量的降低相对应,或高温促进了部分有机酸与醇类物质发生酯化反应生成酯类物质,从而导致部分有机酸含量降低[18-19],如酒石酸、草酸。

图4 UHT对半干黄酒有机酸含量的影响
Fig.4 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on organic acid content of semi-dry Huangjiu

2.3 UHT对游离氨基酸含量的影响

呈味氨基酸具有甜、酸、苦、鲜4 种不同的味感,游离氨基酸的含量及种类对酒类口感有很大的影响[20],UHT处理后共检测出6种甜味氨基酸(甘氨酸、苏氨酸、脯氨酸、丙氨酸、丝氨酸),7种苦味氨基酸(组氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、精氨酸),2种酸味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)。

2.3.1 UHT对甜黄酒游离氨基酸含量的影响

对甜黄酒中17种游离氨基酸(甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、胱氨酸、缬氨酸、组氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、脯氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸)进行分析[21],由表1可知,与对照组相比甜味氨基酸中甘氨酸、丝氨酸差异显著(P<0.05),苦味氨基酸中组氨酸、精氨酸差异显著(P<0.05),酸味氨基酸均无显著性差异(P>0.05),UHT处理后氨基酸总量在2 202.24~2 245.75 mg/L,没有明显差异(P>0.05),说明UHT不会显著影响甜黄酒中氨基酸含量[22]

表1 UHT对甜黄酒游离氨基酸含量的影响 单位:mg/L

Table 1 Effects of ultra-high temperature instantaneous sterilization on free amino acid content in sweet Huangjiu

注:同一行中不同字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

2.3.2 UHT对半干黄酒游离氨基酸含量的影响

对半干黄酒中17种必需氨基酸(胱氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸)进行分析,由表2可知,UHT处理后氨基酸总量显著性下降(P<0.05),其中125 ℃ 5 s处理条件下,氨基酸含量下降最明显,总量由2 342.41 mg/L降低为1 931.11 mg/L,降低了17.6%,其中酸味氨基酸含量降低最为明显,天冬氨酸含量下降了16.0%;谷氨酸含量下降了16.8%,甜味氨基酸和苦味氨基酸也有不同程度的降低。氨基酸含量的增减可能是在UHT的作用下,部分蛋白质和多肽发生了解离反应,促使了少部分氨基酸和酒中的醇类物质发生了酯化反应[23],有一部分氨基酸转化为其他物质,如缬氨酸转化为异丁醇,亮氨酸转化为异戊醇,2-异戊醇,3-异戊醇等[24],也可能是由于一些非氨基酸类的短链肽分解产生部分氨基酸或者一些不稳定氨基酸发生裂解转化为另一种氨基酸。

表2 UHT对半干黄酒游离氨基酸含量的影响 单位:mg/L

Table 8 Influence of ultra-high temperature instantaneous sterilization on free amino acid content in semi-dry Huangjiu

3 结论

本研究发现采用UHT处理后,2种苏派黄酒的挥发性风味化合物含量均显著降低,且随着处理温度的增高,挥发性香气成分含量降低幅度越大。与对照组相比,在135 ℃ 5 s处理条件下,甜黄酒挥发性风味化合物总量降低了17.5%;半干黄酒挥发性风味化合物总量降低了49.4%。

UHT处理后2种黄酒分别检测出8种有机酸,甜黄酒的有机酸总量较对照组均有所增加,且135 ℃ 5 s处理后有机酸总量显著性增加(P<0.05),这可能是由于UHT处理后,酒体温度增加,从而促进了酯类物质的水解或者酯交换,或者是醇类、醛类物质的氧化而导致部分有机酸含量增高;半干黄酒经120 ℃ 5 s、130 ℃ 5 s、135 ℃ 5 s处理后与对照组相比有机酸总量分别增加了39.9%、4.3%、8.5%,其中120 ℃ 5 s处理后有机酸总量显著性增加(P<0.05),这可能是由于UHT处理的高温作用促进了醇类、醛类物质的氧化,或加剧了酯类物质的水解或酯交换,而导致部分有机酸含量增高,如乙酸、乳酸、柠檬酸;或高温促进了部分有机酸与醇类物质发生酯化反应生成酯类物质,从而导致部分有机酸含量降低。

UHT处理后甜黄酒中17种游离氨基酸的含量变化不明显,UHT处理后氨基酸总量在2 202.24~2 245.75 mg/L,没有显著性差异(P>0.05),说明UHT处理不会对甜黄酒中氨基酸含量造成较大的影响;而半干黄酒的氨基酸总量显著性下降(P<0.05),其中125 ℃ 5 s处理条件下,氨基酸含量下降最明显,其中酸味氨基酸含量降低最为明显,甜味氨基酸和苦味氨基酸也有不同程度的降低。氨基酸含量的增减可能是在UHT的作用下,部分蛋白质和多肽发生了解离反应,促使了少部分氨基酸和酒中的醇类物质发生了酯化反应。


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