3-甲硫基丙醛對啤酒麥汁味的影響及其GC/MS定量檢測方法的建立

劉楊，李紅，杜金華，李建飛

1(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018)2(中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100027)

3-甲硫基丙醛對啤酒麥汁味的影響及其GC/MS定量檢測方法的建立

劉楊1，李紅2，杜金華1，李建飛2

1(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018)2(中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100027)

對3-甲硫基丙醛在啤酒中的風(fēng)味特點(diǎn)及對啤酒麥汁味的影響進(jìn)行了研究，并對其在啤酒中的閾值進(jìn)行了測定，研究結(jié)果表明啤酒中3-甲硫基丙醛具有類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，與麥汁味相近，且其含量的高低與麥汁味成顯著正相關(guān)，可以用3-甲硫基丙醛作為表征啤酒麥汁味的指標(biāo)。經(jīng)感官品評測定其在啤酒中的差別閾值為5.0μg/L。對樣品進(jìn)行蒸餾萃取結(jié)合GC-MS，建立了一種測定麥汁或啤酒中3-甲硫基丙醛的方法，采用外標(biāo)法定量，該法的相關(guān)系數(shù)為0.9952，精密度為4.57%，回收率為83.71% ～92.48%，檢出限為0.015μg/L。應(yīng)用這一方法檢測了不同啤酒中3-甲硫基丙醛的含量，發(fā)現(xiàn)普通啤酒都在50μg/L以下，結(jié)合其差別閾值，得到啤酒中3-甲硫基丙醛的控制標(biāo)準(zhǔn)為不超過55μg/L。

啤酒，3-甲硫基丙醛，麥汁味，差別閾值，GC/MS

近年來無醇啤酒在啤酒市場上逐漸走俏，受到消費(fèi)者的歡迎，研制無醇啤酒也成為熱點(diǎn)課題之一。我國國家標(biāo)準(zhǔn)對無醇啤酒有明確規(guī)定:酒精含量低于0.5(%vol)，原麥汁濃度大于等于 3.0°P［1］，因此通過常規(guī)工藝是不可能生產(chǎn)出無醇啤酒的，需要采用特殊工藝或措施，例如限制性發(fā)酵法等。限制性發(fā)酵生產(chǎn)無醇啤酒的基本原理是控制麥汁的發(fā)酵程度，使最終成品酒中的酒精含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)的限制要求，這種方法具有生產(chǎn)工藝簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)無醇啤酒常用方法之一，但是實(shí)踐表明，限制性發(fā)酵在降低酒精度的同時(shí)，也會使麥汁發(fā)酵不完全，容易導(dǎo)致最終啤酒具有甜味、麥汁味［2－3］，嚴(yán)重影響到無醇啤酒的品質(zhì)，制約了該方法的應(yīng)用。要降低或消除無醇啤酒中的甜味可以通過適當(dāng)降低成品啤酒的原麥汁濃度，再通過調(diào)節(jié)啤酒的酸味和苦味進(jìn)行掩蓋。而要降低無醇啤酒的麥汁味，找到引起麥汁味的主體成分或能表征麥汁味的成分，并建立其定量檢測方法是關(guān)鍵。文獻(xiàn)報(bào)道，3-甲硫基丙醛是麥汁和啤酒中產(chǎn)生麥汁味的主要物質(zhì)［4－6］，麥汁味強(qiáng)弱與其含量高低有關(guān)。本研究對3-甲硫基丙醛在啤酒中的風(fēng)味特點(diǎn)及對啤酒麥汁味的影響進(jìn)行了研究，并對其在啤酒中的閾值進(jìn)行測定，為降低其含量提供標(biāo)準(zhǔn)，建立了從啤酒、麥汁中提取3-甲硫基丙醛的前處理方法，以及GS-MS的檢測方法。

1 材料與試劑

1.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，7890-5975(安捷倫，美國)，色譜柱型號DB-FFAP，規(guī)格60 m×0.25 mm×0.25 μm;Libror AEL-160電子天平(日本島津公司);超純水生成系統(tǒng)(北京湘順源科技有限公司)。

1.2 試劑

無水乙醇(色譜純);氯仿(分析純)。

標(biāo)準(zhǔn)試劑:3-甲硫基丙醛(≥98.0%，Alfa Aesar公司)。

標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制:移取標(biāo)準(zhǔn)試劑0.0200g至100 mL的容量瓶中，配制成200 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。低溫避光處保存待用。

2 試驗(yàn)條件

2.1 色譜條件

柱溫程序:起始溫度37℃，保留2 min，以0.5℃/min的速率升到 41℃，然后再以 10℃/min升到180℃，然后再以15℃/min升到210℃，保留2 min。

載氣(高純氦氣):1∶1分流進(jìn)樣。進(jìn)樣口溫度:260℃。

2.2 質(zhì)譜條件

離子源溫度:230℃，傳輸線溫度:240℃，四級桿150℃，定性采用全掃描模式(SCAN)，定量采用選擇離子掃描模式(SIM)。

2.3 樣品的前處理

移取100 mL啤酒樣品，用雙乙酰蒸餾裝置蒸出50mL餾出物。加入CHCl3萃取，用旋渦混合器混合3 min，離心力3 000 g離心10 min，取下層有機(jī)相1μL，直接進(jìn)樣［7－8］。

2.4 閾值的測定方法

啤酒開瓶后添加不同體積的3-甲硫基丙醛的儲備液，壓蓋后振蕩混勻，在20℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置24h 后進(jìn)行品評［9］。

由于啤酒本身含有3-甲硫基丙醛，所以本試驗(yàn)測定閾值的類型為差別閾值。差別閾值的定義為產(chǎn)生可靠的可察覺變化的刺激能量減少或增加的數(shù)量，本試驗(yàn)中3-甲硫基丙醛的差別閾值為添加到啤酒中使得啤酒麥汁味增強(qiáng)的濃度。本試驗(yàn)采用ASTM679標(biāo)準(zhǔn)方法確定其在啤酒中的個人和小組閾值。啤酒中所添加的濃度按照一固定常數(shù)依次增加。－代表不正確選擇，+代表正確選擇。個體閾值是最后一個判斷不正確的濃度值和下一個判斷正確的濃度值的幾何平均數(shù)。小組閾值是個體閾值的幾何平均數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 3-甲硫基丙醛的理化性質(zhì)及在啤酒中的風(fēng)味特點(diǎn)

3-甲硫基丙醛(3-Methylthiopropionaldehyde)的理化性質(zhì)見表1。從表1可知，3-甲硫基丙醛是種無色或淡黃色的液體，密度稍大于水，沸點(diǎn)較高，達(dá)到165℃，不溶于水，溶于乙醇、丙二醇和油類。具有醇厚的醬香、洋蔥香和紅燒肉香的香氣特征，國標(biāo)規(guī)定其為允許使用的食品用香料。用于烘烤食品、調(diào)味品、軟飲料和糖果。然而，3-甲硫基丙醛在啤酒中過多的存在會對啤酒的品質(zhì)有不利的影響，其產(chǎn)生類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，與麥汁味相近，因此，3-甲硫基丙醛的含量與啤酒的麥汁味有一定的關(guān)系。

表1 3-甲硫基丙醛的理化性質(zhì)

向同一啤酒中添加不同濃度的3-甲硫基丙醛，組織品評員對啤酒中的麥汁味強(qiáng)弱進(jìn)行打分，由輕到重為0～9分。0分:沒有感覺到;1～3分:能感覺到，但是較弱;4～5分:較明顯;6～7分:較強(qiáng);8分:很強(qiáng);9分:極強(qiáng)。從圖1可以看出，隨著啤酒中3-甲硫基丙醛添加濃度的增加，麥汁味的強(qiáng)度分?jǐn)?shù)增加，兩者成明顯的正相關(guān)，R2達(dá)到0.9835。

圖1 啤酒麥汁味與3-甲硫基丙醛濃度的關(guān)系

利用Minitab 15對這種線性關(guān)系的顯著性進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表2。從表2可以看出P=0.008＜0.01，說明麥汁味與3-甲硫基丙醛濃度的正相關(guān)是極顯著的，這意味著3-甲硫基丙醛濃度越大，麥汁味越濃，3-甲硫基丙醛的含量高低可以反映麥汁味的強(qiáng)弱，因此可以將3-甲硫基丙醛作為表征啤酒麥汁味的指標(biāo)。

表2 3-甲硫基丙醛與麥汁味的回歸分析

3.2 啤酒中3-甲硫基丙醛的閾值

向普通啤酒中添加3-甲硫基丙醛，相鄰兩個梯度的稀釋系數(shù)為2，品評測試按濃度遞增進(jìn)行，結(jié)果見表3。通過計(jì)算，可以得到每個品評員的個體閾值，從而計(jì)算出小組閾值為5.0μg/L，即啤酒中3-甲硫基丙醛的差別閾值為5.0μg/L。

啤酒中風(fēng)味物質(zhì)的閾值為啤酒中的含量與差別閾值之和，計(jì)算閾值時(shí)，應(yīng)該先檢測啤酒中3－甲硫基丙醛的含量，再測定其差別閾值，從而得出啤酒中3-甲硫基丙醛的識別閾值。

3.3 3-甲硫基丙醛檢測方法的建立

3.3.1 3-甲硫基丙醛的SIM采集參數(shù)及定量離子

表3 3-甲硫基丙醛差別閾值的測定

利用GC-MS檢測3-甲硫基丙醛，3-甲硫基丙醛的SIM采集參數(shù)及定量特征碎片離子見表4。

表4 3-甲硫基丙醛在GC-MS中的相關(guān)采集參數(shù)

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線、方法精密度及回收率

首先將濃度為200 mg/L的3-甲硫基丙醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液用4%的酒精水溶液稀釋成濃度50、100、250、500、1000、2 500、5 000μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)使用液。通過檢測分析，可以得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程，見表5，其中x為3-甲硫基丙醛的濃度，y為其響應(yīng)值，相關(guān)系數(shù)r=0.995 2，線性良好。

為了評價(jià)試驗(yàn)的重復(fù)性和穩(wěn)定性，需要對該方法的精密度進(jìn)行測定，按照2.3對同一啤酒連續(xù)前處理了5 次，結(jié)果為 29.8、28.4、31.7、27.8、29.1μg/L，計(jì)算其精密度為4.57%，精密度較好。

回收率:取4份100 mL的啤酒，1份為空白對照，向其余3份中加入0.025、0.050.125 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，使添加的濃度分別為 50、100、250μg/L，按2.3操作測定，回收率見表5。由表5可知，加標(biāo)50、100、250μg/L 回收率分別為 86.20%、83.71%、92.48%，回收情況良好，測定結(jié)果準(zhǔn)確。

表5 啤酒中3-甲硫基丙醛檢測方法的性能評價(jià)

3.4 樣品的測定

根據(jù)3.3建立的檢測方法測定麥汁和啤酒中的3-甲硫基丙醛，數(shù)據(jù)見表6。通過對麥汁和啤酒樣品的檢測可以看出:10°P麥汁中3-甲硫基丙醛的含量在1 000μg/L左右，而正常啤酒中含量要低得多，在50μg/L以下，不同啤酒的含量也有一定差異。結(jié)合3.2測得的啤酒中3-甲硫基丙醛的差別閾值為5.0μg/L，可以得出其閾值不超過55μg/L。而限制性發(fā)酵制得的無醇啤酒中3-甲硫基丙醛比普通啤酒高得多，約是普通啤酒的4～20倍，這也是限制性發(fā)酵無醇啤酒具有麥汁味的主要原因。因此，采取措施將限制性發(fā)酵液中3-甲硫基丙醛的含量降低到55μg/L以下，對于限制性發(fā)酵法的應(yīng)用、發(fā)展及無醇啤酒的生產(chǎn)具有重要的意義。

表6 樣品中3-甲硫基丙醛檢測分析結(jié)果

4 結(jié)論

啤酒中3-甲硫基丙醛具有類似于谷物蒸煮的味道，描述為麥皮味，其含量的高低與麥汁味成顯著正相關(guān)，即可以將3-甲硫基丙醛作為麥汁味的表征物質(zhì)。經(jīng)感官品評測定其在啤酒中的差別閾值為5.0μg/L。通過蒸餾萃取并結(jié)合GC-MS，建立了啤酒中3-甲硫基丙醛的檢測方法，并采用外標(biāo)法定量。該法的相關(guān)系數(shù)為0.995 2，精密度為4.57%，回收率在83.71% ～92.48%，檢出限為0.015μg/L，該方法的操作性強(qiáng)，測定結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。應(yīng)用這一方法檢測了麥汁及不同啤酒中的3-甲硫基丙醛，發(fā)現(xiàn)麥汁中的含量較高，限制性發(fā)酵制得的無醇啤酒中的含量約是普通啤酒的4～20倍，普通啤酒含量都在50μg/L以下，結(jié)合差別閾值，得到了啤酒中3-甲硫基丙醛的控制標(biāo)準(zhǔn)為55μg/L以下，這些數(shù)據(jù)為降低無醇啤酒的麥汁味，及限制性發(fā)酵法生產(chǎn)無醇啤酒的應(yīng)用與發(fā)展提供了參考，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ GB 4927－2008.啤酒［S］．

［2］ 趙文娟．無醇啤酒新型生產(chǎn)方法的研究［D］．濟(jì)南:山東輕工業(yè)學(xué)院，2007.

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Effect of 3-Methylthiopropionaldehyde to the Wort Flavor of Beer and Establishment of the Analysis Method by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Liu Yang1，Li Hong2，Du Jin-hua1，Li Jian-fei2
1(College of Food Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Tai’an 271018，China)
2(China National Research Institute of Food＆ Fermentation Industries，Beijing 100027，China)

The flavor characteristic of 3-methylthiopropionaldehyde in beer and its contribution to the beer wort flavor were researched，its threshold in beer was also determined．The results indicated that the flavor of 3-methylthiopropionaldehyde was grist braised．It resembled beer wort flavor and its content is positively correlated with the beer wort flavor．Therefore，3-methylthiopropionaldehyde could manifest the wort flavor of beer．Distinctive threshold in beer was 5．0μg/L．Distillation and liquid/liquid extraction were operated on samples．Following GC/MS quantification，we could obtain its content．The correlation coefficient of 3-methylthiopropionaldehyde by external standard method was 0．9952．The precision was 4．57%．The recoveries were 83．71% ～92．48%，with the limit of detection was 0．015μg/L．Different beers were analyzed with this method and the result showed a below 50μg/L content of 3 －methylthiopropionaldehyde，which should be the upper limit of control standard．

beer，3-methylthiopropionaldehyde，worty flavor，distinction threshold，GC/MS

碩士研究生。

2011－08－16，改回日期:2011－09－06