【红薯醋与山西老陈醋挥发性香气成分的对比探析7400字（论文）】

红薯醋与山西老陈醋挥发性香气成分的对比分析摘要本文通过山西老陈醋的酿造工艺酿造了红薯醋，采用顶空固相微萃取和气相色谱—质谱联用技术测定出挥发性香气成分，并在两者之间的香气成分进行对比分析。结果表明，在红薯醋与山西老陈醋中共检测出75种挥发性香气成分，其中红薯醋的挥发性香气成分为37种，山西老陈醋的挥发性香气成分为50种。两者共测得酯类19种、酸类11种、杂环类8种、醇类9种、醛类9种、酮类5种、酚类4种、烃类2种、其他类8种。此外两者酸类、酯类、醛类、杂环类化合物相对含量较高，主要共有挥发性成分为乙酸、2,3,5,6-四甲基吡嗪、丙二醇甲醚醋酸酯、苯乙醇、糠醛、3-羟基-2-丁酮。关键词：红薯醋；对比分析；挥发性香气成分目录摘要 Ⅰ1绪论 绪论1.1红薯概述红薯，流传历史较为悠久，从明代开始，在我国南北地区被广泛栽植。作为日常生活中常见蔬菜的红薯，是从发芽、生长、开花到死亡为期一年的植物。其适宜的生长温度范围在22~30℃内，生长过程中对光能要求极高，可适应干旱环境能力极强，耐土壤酸碱性较好。其生长度约为两米，叶子形状和宽卵大体相同，长12厘米左右，宽8厘米左右；花冠形状与漏斗毫无二致；其果实表皮颜色大多都为紫红色。红薯的营养价值极为丰富，内含蛋白质、矿物质等多种人体所必须的营养养分。根据其果肉颜色的不同，可分为红色、白色和紫色三种红薯。1.2红薯营养价值红薯块根内含水分含量最多，大约占70%，其次是淀粉约占20%，糖分占5%，剩余的5%是维生素、氨基酸等多种人体必需营养素以及钾、铁等微量元素。其所含的胡萝卜素在体内转化的营养物质可以起到维持视觉功能正常的作用；膳食纤维可减少体内肠道致癌物质含量从而预防一些疾病。其富含的钾元素可以维持平衡体内矿物质的均衡，从而起到辅助降压作用；黏多糖蛋白具有较好的抗突变功能，从而提高机体免疫力。红薯营养分布均衡，可以改善人体健康水平，很容易被人体消化吸收，防止营养不良症，深被减肥人士所喜爱。红薯主要成分含量[1]如表1所示。早在古时候，红薯就传有增寿的说法，所以那时候人们就把红薯当作粮食来食用[2]。传统医术在《本草纲目》中写着可以补体虚、增气血、健脾脏、养胃的作用。美国大学生物学家发现脱氢表雄酮（红薯中提取）具有抑制癌细胞增殖的作用，而且经过研究该物质的抑制作用非常明显，故将红薯称作“抗癌之王”[3]。而且红薯中含有大量的糖胺多糖，可预防动脉粥样化过早的发生，起到减缓人体机能衰老的作用。表SEQ表格\*ARABIC1红薯营养成分含量表（每100g）部位名称蛋白质g脂肪g糖%热量KJ粗纤维g钙mg磷mg铁mg胡萝卜素mgVB1mgVB2mgVB6mg尼克酸mgVCmg鲜甘薯2.30.229531.40.518200.41.310.120.04ND0.530甘薯叶2.80.84.1ND1.116342.36.420.070.240.7ND32嫩芽2.40.35.0ND1.456761.23.200.110.161.5ND21注：ND为未检测出。1.3红薯现状及前景在信息时代快速发展的今天，在强调食品保健功能的前提下,我国红薯产业飞速发展。以前我国对于红薯只是对其块根进行简单加工并食用，对其枝叶利用较少,对其块根加工方法较为单一，不能充分体现红薯的优势,致使浪费了资源，随着当今生产技术水平提高，简单加工产品已经无法满足人民美好日常生活的需要，因此深加工产品不断涌现而出，如红薯发糕、红薯粉条等，在食品日益多样化、多元化的今天，人们健康意识的逐渐提高，绿色生活、绿色食品已经成为潮流。而红薯作为纯天然的杂粮食物，其根、茎、叶的保健功能引起越来越多国内外研究学者所重视，为综合开发利用红薯提供了广阔的市场舞台。1.4红薯醋概述红薯醋是由主要原料（红薯、高粱、麸皮和水）、辅料（稻壳、谷壳）和糖化发酵剂经加入固态乙酸发酵和酿造而成的，具备良好的食用价值和药用价值，起初是在河南省东部一带用作调味品颇有特色，因其口感酸甜适中，回味绵长，稳定性较好，被越来越多人所喜爱。1.5红薯醋现状及前景近年来，我国食醋行业进入快车道，越来越多研究学者通过不断的学习生产经验和生产技术，逐渐形成了各式各样的食醋模式。改良配方、改善加工工艺，迎合消费者的对营养价值、风味口感、方便快捷的要求，朝着营养、安全、保健的方向进行多元化、多样化发展。这对于食醋行业来说既是机遇也是挑战。红薯醋在保留了食醋保健作用前提下，同时也具有醇香可口的特殊口味，多年来被越来越多人所喜爱，其市场状况十分乐观。1.6香气成分概述自然界中的香气分子往往会刺激生物的嗅觉系统，导致大脑产生反映，由于不同香气分子的刺激，便有了不同的直观感受，于是产生了种类各不相同的气味。由自然界中不同化合物经相互反应所形成的特有香气，因其香气成分的不同，所导致的风味特点也有所不同。因此，在食品特性中，香气成分的含量成为重要感官品质之一。1.7本试验研究目的及意义目前，我国对山西老陈醋的研究课题居多，但对红薯醋、山西老陈醋之间的的挥发性香气成分对比分析目前尚无人研究。为填补空白，本试验通过山西老陈醋的酿造工艺来酿造红薯醋，通过具体分析，体现二者之间香气成分的差异性，以及为后人探究二者之间的营养成分含量提供前提保障，红薯醋与山西老陈醋的感官品质好与坏，与香气成分有着密不可分的联系，因此研究对比红薯醋与山西老陈醋的品质和功能作用的前提是分析两者的芳香性成分。两者的芳香性成分与其原料的种类、酿造工艺、微生物菌群的生长代谢和该类微生物对环境变化的反应有关，这也是用来区分与其他粮食醋的区别的关键。本文对红薯醋和山西老陈醋先用顶空固相微萃取来提取其中的挥发性成分，然后采用气质联用法测对红薯醋和山西老陈醋中挥发性香气成分的相对含量进行测定和对比，旨在深层剖析二者的风味及实用价值[4]。

2材料与方法2.1材料与仪器2.1.1材料及试剂所用材料及试剂见表2。表SEQ表格\*ARABIC2材料及试剂名称厂家红薯山西省晋中市太谷区水秀乡高粱山西省晋中市榆次区某醋厂大曲山西省晋中市榆次区某醋厂谷糠安徽省寿县麸皮安徽省寿县稻壳天津市天力化学试剂有限公司山西老陈醋山西农业大学山西食醋研究中心NaCl（优级纯）深圳市溢蓬化学有限公司2.1.2仪器设备萃取头SUPELCO57310-U65μmPDMS/DVB，FusedSilica；色谱柱Agilent19091S-436HP-5MS5%PhenylMethylSilox（30m*250μm*0.25μm）;固相微萃取进样器Varian8400；气相色谱-质谱联用仪岛津公司GCMS-QP2010SE型；电子分析天平岛津公司AUW320型；多功能粉碎机上海精学科学仪器有限公司；722可见光分光光度计青岛精诚仪器仪表有限公司；20μL顶空进样瓶：SUPELCO。2.2红薯醋的酿造工艺2.2.1工艺流程原料预处理原料预处理润料糖化酒化发酵醋化发酵淋醋陈酿液化熏醅2.2.2操作要点2.2.2.1原料预处理将新鲜的红薯洗净，除去杂质，然后剁碎。2.2.2.2润料参照刘瑶[5]的润料步骤，将黄芪换为红薯进行润料操作。2.2.2.3液化参照刘瑶[5]的液化步骤，将液化后的原料进行液化处理。2.2.2.4糖化参照刘瑶[5]的糖化步骤，将液化醪进行糖化处理。2.2.2.5酒化发酵参照刘瑶[5]的酒化发酵步骤，将糖化醪进行酒化发酵。2.2.2.6醋化发酵参照李江涌[6]的醋化发酵步骤，将酒化醪进行发酵。2.2.2.7熏醅取40%醋醅放入熏醅锅中，熏醅4d，每天倒醅一次。2.2.2.8淋醋参照刘瑶[5]的淋醋步骤，将醋醅进行淋醋得到红薯原醋。2.2.2.9陈酿参照刘瑶[5]的陈酿步骤，将红薯原醋进行陈酿。2.3试验方法2.3.1固相微萃取方法参照刘瑶[5,7,8]固相微萃取方法，对红薯醋和山西老陈醋样品进行萃取挥发性成分。2.3.2GC–MS参数条件2.3.2.1色谱条件参照乔羽[9]的色谱条件，进行色谱。2.3.2.2质谱条件参照乔羽[9]的质谱条件，进行质谱。2.3.3定性与定量分析2.3.3.1定性方法参照乔羽[9]的定性方法进行分析。2.3.3.2定量方法参照乔羽[9]的峰面积归一化法计算其相对含量。3结果与分析3.1红薯醋与山西老陈醋挥发性成分数据结果二者挥发性成分相对含量见表4。二者挥发性成分种类及其相对含量汇总见表5。表3二者挥发性成分相对含量序号CAS号名称相对含量%红薯醋山西老陈醋酸类164-19-7乙酸24.9321.992502-50-14-酮庚二酸-1.25388-09-52-乙基丁酸0.311.04479-31-2异丁酸-0.285816-66-04-甲基-2-氧代戊酸-0.206503-74-2异戊酸-0.137116-53-02-甲基丁酸5.424.1782345-56-4丙醯胺酸-0.119107-92-6丁酸-0.03102835-82-73-氨基丁酸-0.101157-10-3棕榈酸（十六烷酸）0.44-酯类12345-56-4乙酸甲酯-0.212108-65-6丙二醇甲醚醋酸酯4.162.563103-45-7乙酸苯乙酯0.534.214108-05-4乙酸乙烯酯-0.775869-29-4烯亚丙基二乙酸酯-0.24642739-26-4山梨酸乙烯酯-6.797125-12-2乙酸异龙脑0.020.078692-45-5甲酸乙烯酯-0.079106-32-1辛酸乙酯1.02-10141-78-6乙酸乙酯-0.0511104-61-0γ-壬内酯0.43-1279297-93-12,3-丁二醇双乙酸酯0.40-13109-94-4甲酸乙酯0.21-1458984-19-3二甘醇己二酸酯0.48-1584-69-5邻苯二甲酸二异丁酯3.39-1684-74-2邻苯二甲酸二丁酯3.42-17817-95-82-乙氧基乙酸乙酯3.21-18110-19-0乙酸异丁酯10.66-19123-25-1丁二酸二乙酯0.15-杂环类11124-11-42,3,5,6-四甲基吡嗪15.1214.9821192-62-72-乙酰基呋喃0.360.04320662-84-42,4,5-三甲基唑-0.154108-50-92,6-二甲基吡嗪0.26-53777-69-32-戊基呋喃0.30-65910-89-42,3-二甲基吡嗪0.30-717398-16-22-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪-0.35813360-64-02-乙基-5-甲基吡嗪0.14-醇类160-12-8苯乙醇6.117.52513-85-92,3-丁二醇0.360.8432313-65-73-甲基-2-己醇-0.0843391-86-41-辛烯-3-醇-0.26519549-79-23,5-二甲基-4-庚醇-0.116108-82-7二异丁基甲醇-1.03710482-56-1α-松油醇-0.118104-76-72-乙基己醇-0.349504-63-21,3-丙二醇0.16-醛类198-01-1呋喃甲醛（糠醛）9.427.002100-52-7苯甲醛-1.593124-19-6壬醛-0.484112-31-2癸醛-0.155620-02-05-甲基呋喃醛2.34-64951-40-03-(2,6,6-三甲基-1-环己烯基)-2-丙烯醛-0.0771003-29-82-吡咯甲醛0.18-8122-78-1苯乙醛-0.92957568-60-2α-(2-呋喃基亚甲基)苯乙醛0.40-酮类1513-86-03-羟基-2-丁酮4.373.772579-07-71-苯基-1,2-丙二酮-1.3834906-24-53-乙酰基-2-丁酮-0.88482304-66-37,9-二叔丁基-1-氧杂菲罗（4,5）癸-6,9-二烯-2,8-二酮0.49-5116-09-61-羟基-2-丙酮（羟基丙酮）0.10-酚类196-76-42,4-二叔丁基苯酚-2.872128-37-02,6-二叔丁基对甲酚-0.37395-48-7邻甲酚-3.88417540-75-9对仲丁基-2,6-二叔丁基苯酚0.16-烃类11014-60-41,3-二叔丁基苯-0.102629-78-7十七烷0.08-其他182211-24-3扛倒胺-4.722139-86-6β-(2噻吩)-D-丙氨酸-0.993719-22-22,6-二叔丁基苯醌-0.3942460-77-72,5-二叔丁基-1,4-苯醌0.08-5631-61-8乙酸铵-0.2161464-44-4苯基-β-D-葡萄糖苷-0.107687-69-4L-丙氨酰甘氨酸-0.0781000222-86-2甲氧基苯基肟0.09-注：“-”表示未检出。表4二者挥发性成分种类及其相对含量汇总类型红薯醋山西老陈醋个数相对含量(%)个数相对含量(%)酸类431.101029.30酯类1328.08914.97杂环类616.48415.52醇类36.63810.27醛类412.34610.21酮类34.9636.03酚类10.1637.12烃类10.0810.10其他类20.1766.48总计3710050100从表3可以看出，本次测定总共检出75种挥发性成分，包括19种酯，11种酸，8种杂环，9种醇，9种醛，5种酮，４种酚，2种烃和8种其他类型。通过统计，甘薯醋中总共检测出37种挥发性成分，其中相对含量最多的是酸类4种（占31.10%），其次是酯类13种（占28.08%）、杂环类2种（占16.48%）、醛类4种（占12.34%）、醇类3种（占6.63%）、酮类3种（占4.96%）、其他类2种（0.17%）、酚类1种（占0.16%）、烃类1种（占0.08%）。通过对表中数据进行对比分析，可以得出，山西老陈醋中含有50种挥发性成分（10种酸类、4种杂环类化合物、9种酯类物质、8种醇类物质、6种醛类物质、3种酮类物质、3种酚类物质、1种烃类物质，其他类有6种），其中含量最高的是酸类，可占29.30%，其次是杂环类、酯类、醇类、醛类物质、酚类物质、其他类物质、酮类物质，各占15.52%、14.97%、10.27%、10.21%、7.12%、6.48%、6.03%，烃类物质含量最低，占0.10%。3.2红薯醋与山西老陈醋酯类物质对比分析食醋在一定阶段下进行的酯化反应所产生的大量酯类化合物，在提供醋香气中起着极其重要的作用。因此，测定酯类化合物含量是评价醋的质量是重要的指标之一。红薯醋中检出13种酯类化合物，山西老醋中检出9种酯类化合物。由表可以看出它们共有2种香气成分。其中，醋酸苯乙酯具有玫瑰，水果和威士忌的香气；醋酸异龙脑酯，该酯具有松香和樟脑的气味。在红薯醋中，有辛酸乙酯（类似于菠萝的香甜味），γ-壬内酯（稀释后为杏仁或桃子味），甲酸乙酯（菠萝的香甜味，朗姆酒味），邻苯二甲酸二丁酯（芳香味），异丁基醋酸盐（有果酯味），丙二醇甲醚醋酸盐（有特殊气味），更有琥珀酸二乙酯（可掩盖气味）；在山西老陈醋中的乙酸甲酯和甲酸乙烯酯，虽然都具有芳香气味，但是味道与红薯醋相比较为单一化。从表4可以看出，红薯醋和山西老醋具有较高的酯类化合物和较丰富的挥发性酯类。但是红薯醋会混合其中的不同酯类物质，并通过琥珀酸二乙酯来掩盖异味，而山西老陈醋中没有琥珀酸二乙酯，因此红薯醋具有非常独特的风味，山西老陈醋的风味相对来说较弱一些。3.3红薯醋与山西老陈醋酸类物质对比分析酸类物质是由食醋在发酵过程中经过一系列反应所产生的主要产物之一，为提供红薯醋和山西老陈醋的挥发性香气成分作出重要贡献。检测两种食醋发现所含的酸类化合物含量所占比例都处于较高水平，从表4可以看出，检测两种食醋发现所含的酸类化合物含量所占比例都处于较高水平，在红薯醋中检测到四种酸化合物。通过比较得出，醋酸的相对含量最高，约为24.93％。它具有强烈的刺鼻酸味，是红薯醋中的主要酸性物质。第二种是2-甲基丁酸，相对含量约为5.42％，带有水果味。除此之外，检测到的其他酸化合物的相对含量也相对较小。山西老醋中检测到的主要挥发性酸性物质也是乙酸，但其相对含量比红薯醋要低一点，约为21.99％。另外，所含的2-甲基丁酸相对含量约占4.17％，具有强烈的气味和奶酪风味[10]。总之，红薯醋与山西老陈醋中挥发性酸类化合物相比，酸类略少，但酸含量相差甚多，使得红薯醋的酸味比山西老陈醋更浓密、纯正。3.4红薯醋与山西老陈醋杂环类物质对比分析杂环类化合物数量庞大，在食醋中大多是经过熏醅工艺条件下的美拉德反应所产生的，而且食醋原料中所含含量高的多糖、氨基酸等成分的富集，为美拉德反应提供了一定的前提条件，因此经熏醅工艺的食醋都含有大量杂环类化合物[5]。在熏醅过程中通过美拉德反应降解氮源所产生的吡嗪类物质，也是杂环类化合物的一种，可导致食醋具有特有的香气[11]，还有大量研究数据表明吡嗪类物质也与食醋抗氧化活性有关[12,13]。从表4能知道，川芎嗪是两醋中含量最高的物质，且具有咖啡豆、熟花生、坚果的特殊香气，还具有改善冠心病和扩张血管的功效[14,15]。此外两者还共有2-乙酰基呋喃，它有鲜甜的杏仁味和烤香味。红薯醋与山西老陈醋相比，杂环类物质更为丰富、多样。3.5红薯醋与山西老陈醋醇类物质对比分析醇类物质主要是酒化阶段产生的，生成的醇类会在醋化阶段转化为酸类物质。从表4可以看出，醇类物质在红薯醋中有三种（总占比6.63%），在山西老陈醋中有八种（总占比10.27%），究其原因，可能是因为山西老陈醋在醋化发酵阶段未充分发酵，致使醇类物质氧化不完全。从表3可以看出，它们都含有大量的苯乙醇，主要是通过Strecker降解苯丙氨酸生成醛，再经还原生成苯乙醇，部分苯乙醇生产后直接转移到醋中[16—18]。该化合物具有玫瑰香气和花香气，目前已被鉴定为酒中主要的芳香族化合物[19]。红薯醋中独特的1,3-丙二醇具有略带辛辣的咸味。而山西老陈醋中有的2-乙基己醇（具有特殊气味）是一种食用香料，具有特殊气味，不宜过量食用；其中的1-辛烯-3-醇是一种天然等同香料，它的气味像菌类又像甘草；α-松油醇（具有宜人的花香，如泡桐，丁香，百合等）。总而言之，在醋化发酵阶段，红薯醋比山西老陈醋发酵更完全、更彻底，这也可证明为什么红薯醋酸类化合物相对含量比山西老陈醋更高。3.6红薯醋与山西老陈醋醛类物质对比分析食醋在熏醅条件下经过一系列的反应时，也很容易形成醛类物质。如表3所示，可得出红薯醋与山西老陈醋所含的醛类物质含量最高的是糠醛。糠醛的产生，可能是经微生物发酵下的五碳糖所生成的木糖，分解转化而成的，也可能是由于Strecker降解反应在高温条件下所引起的。当红薯醋处于淋醋阶段时，被浸泡在山西老陈醋中，山西老陈醋内的糖醛会转移到红薯醋中，所以红薯醋中含有大量糠醛。而山西老陈醋内有安息香醛，它可能来自被氧化后的苯甲醇，也可能是微生物在酚、酸和其他类物质条件下产生[20]。从表4可以看出，红薯醋中的醛类含量高于山西老陈醋，呈现的香气味与山西老陈醋相比更为明显，深受大众喜欢。4结论本研究采用顶空固相微萃取法提取红薯醋和山西老醋中的挥发性成分，然后用气相色谱质谱联用法测定红薯醋和山西老醋中的挥发性成分含量。总共检测出75种挥发性成分，包括19种酯、11种酸、8种环、9种醇、9种醛、5种酮、2种烃、4种苯酚和8种其他类型。研究表明、酸、酯、醛和杂环化合物的含量较高，它们是山西老陈醋和红薯醋挥发性香气的主要组成部分。本研究深入分析和对比红薯醋和山西老陈醋挥发香气物质相对含量及香气特征，研究数据表明，红薯醋中酯类物质和杂环化合物明显比山西老陈醋多，使得红薯醋所具有的多种香气混合而成特殊风味比山西老陈醋更为浓郁，且挥发性成分与山西老陈醋相比含量较高，因此，从风味角度来讲，红薯醋的风味比老山西醋好，更容易被消费者所接受。通过本次研究，为填补空白奠定了理论基础。参考文献[1]李春红,魏益民.甘薯食品加工及研究现状[J].中国食物与营养,2004(5):31-34.[2]伍军.红薯营养保健价值及综合利用[J].粮食与油脂,2004(01):18-19.[3]贺磊.基于响应面法优化的红薯山药饮料研制及红薯中DHEA提取工艺研究[D].西南交通大学,2019.[4]廖顺.利用顶空固相微萃取与气质联用技术分析食品中的挥发性成分[A].广东省食品学会.现代食品工程与营养健康学术研讨会暨2020年广东省食品学会年会论文集[C].广东省食品学会:广东省食品学会,2020:4.[5]刘瑶,文明,赵恒山,等.黄芪醋与山西老陈醋挥发性成分分析对比[J].中国调味品,2020,45(05):170-175.[6]李江涌.山西老陈醋主要工艺参数的分析研究[D].山西农业大学,2017.[7]王旭苹．山西老陈醋熏醅过程中香气成分动态变化的研究[D].太原:山西大学,2014.[8]许女,张天震,樊玮鑫,等．山西老陈醋酿造过程中香气成分的动态变化[J].中国食品学报,2018,18(11):198-210.[9]乔羽,王如福,于迪,邢晓莹,李江涌,张怀敏.HS-SPME和GC-MS联用法对甘薯醋挥发性香气成分的分析[J].中国酿造,2017,36(07):178-181.[10]徐梦瑶,赵祥颖,张立鹤,等.甘薯的营养价值及保健作用[J