香型啤酒花札一的风味成分分析和评价(文章)

中国香型啤酒花札一的品质分析和评价刘玉梅1，王利平2，高智明3，王健3，刘奎钫1（1．新疆大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐830046；2．江南大学分析测试中心，江苏无锡2140003.新疆三宝乐农业科技开发有限公司，新疆乌鲁木齐830002）摘要文章采用顶空固相微萃取的方法对国产香型啤酒花品种札一的压缩花和液态CO2浸膏中的挥发性成分进行了分析，并测定了该啤酒花品种的总树脂、软树脂、硬树脂、α-酸、β-酸和啤酒花多酚等多项指标，同时与国外优质香型花SAAZ的各项影响酿造性能的参数进行比较，结果表明，札一啤酒花具有低的α-酸含量（3.40%，w/w），其β-酸含量在3.50%(w/w)，合葎草酮在α-酸中所占的比例为23.92%；挥发性成分中β-法呢烯的相对含量达到了11.52%(w/w)，在浸膏中的相对含量更高（14.48%）；α-香柠檬烯的含量在压缩花和浸膏中也分别为0.90%和1.56%，这些数据均与国际优质香型啤酒花的含量指标相符合，表明札一具有优质香型啤酒花的品质，其液态CO2浸膏基本保持了压缩花的风味特征。关键词札一啤酒花；风味成分；固相微萃取中图分类号：文献标识码：文章编号：AnalyzedandevaluatedonidentityofSA-1aromahopvarietyofChinaLIUYu-mei1，WANGLi-Ping2，GAOZhi-ming3，WANGJian3，LIUKui-fang1(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineerofXinjiangUniversity,Urmuqi,830046,Xinjiang,China；2.Testing&AnalysisCenterJiangnanUniversity,Wuxi,214000,Jiangsu,China；3.XinjiangSapporoAgricultureScience&TechnologyDevelopmentCo.Ltd.,Urmuqi,830002,Xinjiang,China)Abstract:InthisarticleithasbeenanalyzedthatthecontentoffragrancevolatilesinSA-1finearomavarietygrowninChinaanditsCO2hopextractbyusingheadspacesolid-phasemicroextraction(SPME)fixedwithGC-MS.ResearchwasfocusedonthecomparisonofqualityparametersofSA-1andforeignSAAZfinearomahopvariety.ItisshownthatSA-1varietyhasalowcontentofα-bitteracids（3.40%w/w），itscontentofβ-bitteracidsis3.50%(w/w)andco-humuloneratiois23.92%rel.ThecompositionofhopvolatilesinSA-1ischaracterizedbythecontentofβ-farneseneinthecontentof11.52%rel，andtrans-α-bergamoteneattheamountofca.0.9%rel.InthehopextractsofSA-1thisvalueisupto14.48%rel.and1.56%rel.respectively.ThedatawereshownthatdryhopandCO2hopextractofSA-1gaveexcellentidentitytotheiruseinthebrewingindustry.Key:SA-1Hop,Flavorcomponent，HeadSolidPhaseMicro-extraction1．前言啤酒花，是荨麻目大麻科葎草属多年生草本植物HumuluslupulusL.的球果，用于啤酒酿造中赋予啤酒独特的苦味和香味特征，啤酒的质量和风格在很大程度上取决于添加啤酒花的品种和添加工艺[1-3]。目前，国际上通常按啤酒花在啤酒酿造中所起的作用将其分为香型、苦型、苦香兼备型和高α-酸型啤酒花等四类，而每个品种都有其典型的风味组成，因此，啤酒厂通常使用一些品种和产地清晰的传统香型的啤酒花生产啤酒[4-5]。由于啤酒花在储藏期间各主要成分的含量会发生较大的变化，严重时能引起啤酒花品质的劣变，啤酒花采收后尽快将其加工成浸膏是保证其品质稳定的一个有效方法。因此，目前啤酒花浸膏的使用量也在逐年增加。2003年以来，世界主要啤酒花产区的种植面积逐年缩减，加之气候原因而造成的啤酒花减产，使得国际啤酒花市场出现了供不应求的局面，这一现象在2007年表现的最为突出。在国际市场上，啤酒花的产量一般是以α-酸的总产量来衡量的，但优质的香型酿造酒花却不是以其α-酸的含量来定价的，其售价远高于普通的苦型花。从啤酒花的市场和国际啤酒工业的发展趋势来看，目前啤酒收稿日期：作者简介：刘玉梅（1965-），女，新疆乌鲁木齐，高级工程师，博士，从事天然产物功能因子与分析检测方向研究。厂越发趋向于生产淡爽型的啤酒，啤酒中啤酒花用量与上世纪相比减少很多。为了提高啤酒的质量，稳定啤酒的风味，弥补由于啤酒的度数低而造成的啤酒口感淡泊等不足，以往很少使用香型啤酒花的国内啤酒厂家也逐渐增加了香型啤酒花的用量，但一般都是以使用进口的优质香型啤酒花SAAZ等为主。中国不仅为世界第三大啤酒花种植国，且啤酒产量自2000年以来一直稳居世界第一，以2007年计，中国啤酒已达393,137百升，因此，也是啤酒花及其制品的消费大国。但国产啤酒花主要是以青岛大花为主的苦型花，对香型啤酒花的培育和重视不够。作为世界第五大啤酒花产销公司的新疆三宝乐农业科技开发有限公司，非常重视啤酒花的品质和品种的研究，根据新疆特殊的土壤和气候条件，引种了源于世界优质香型品种SAAZ的香型啤酒花札一，通过多年的培育和改良，已经将其发展成为一个具有自主知识产权的香型啤酒花品种，并将其不断地在国内啤酒厂家中推广使用。正是基于这样一种发展需求，对目前国产啤酒花在国际市场最具竞争力的品种札一啤酒花开展相关的基础研究显得十分必要。本文采用顶空固相微萃取结合色谱质谱技术，对国产香型啤酒花札一的压缩花和液态CO2浸膏中的挥发性成分进行了分析，并测定了样品中的总树脂，软树脂，硬树脂、α-酸、β-酸和啤酒花多酚等多项指标，同时与国外的优质香花SAAZ的各项参数进行了比较，对札一啤酒花品种的酿造特性进行了合理的评价，为香型啤酒花札一及其浸膏的推广和使用提供了必要的理论依据。2．实验部分2.1实验材料啤酒花：札一压缩啤酒花和液态CO2啤酒花浸膏样品均由新疆三宝乐农业科技开发有限公司提供。2.2仪器设备2.2.1液相色谱Agilent1100高压液相色谱系统，色谱柱为HYPERSILODS-2C18柱，150mm×4.6mm，填料粒径4.5μm（大连伊力特科学仪器有限公司）；色谱条件：流动相，V(甲醇):V(水)=85:15，H3PO4调PH至3.5；流速1.0mL/min；柱温为室温；检测器波长为314nm；进样量为10μL；采用啤酒花浸膏国际标准对照物，峰面积外标法定量[6]。2.2.2GC-MS联用装置FinniganTraceMS气相色谱一质谱联用仪；色谱柱：PEG20M毛细管色谱柱，30m×0.25mm×0.25μm；检索谱库：NIST、Wiley；色谱条件：起始柱温35℃，保留2min，以8℃/min速度升温至100℃，然后再以6℃/min的速度升温至230℃，保留6min，载气He，不分流进样，恒流0.8mL/min，进样口温度250℃，接口温度250℃；质谱条件：离子源温度200℃，电离方式EI+，电子能量70eV，发射电流200μA，检测器电压350V，扫描质量范围33-453amu。2.2.3固相微萃取装置手动SPME进样器，100μmPDMS萃取头，美国SUPELCO公司产品。2.3样品处理压缩啤酒花，于-2℃以下密封储藏于冰箱中，使用前取出粉碎。啤酒花浸膏冷藏存放，使用前置于55-60℃的水浴中溶解混合均匀后备用。采用静态顶空固相微萃取法，取2克样品放入15mL顶空瓶中，于50℃的水浴中用已老化至无杂质峰的萃取头吸附30-40min，然后进GC-MS分析。2.4定量方法实验中样品的总树脂，软树脂，硬树脂和β-酸组分的含量分析采用重量法，用电导滴定法测定了α-酸的铅电导值[7]。而样品中α-酸和β-酸的含量，合葎草酮以及合蛇麻酮在其中所占的比例的测定采用了HPLC法，并以啤酒花国际标准对照物为标准，采用峰面积外标法来定量。样品中的挥发性成分的分析采用了SPME-GC-MS分析，并根据GC图谱，采用峰面积归一化法进行定量[8]。3.结果和讨论3.1札一压缩啤酒花和液态CO2浸膏的成分分析啤酒花品种的优劣主要是从苦味成分，香味成分和储藏性能等几个方面综合评价，札一啤酒花的酿造特性也是从这几个方面来评价的。表1是札一的主要成分的分析结果，并列举了优质香型啤酒花捷克SAAZ的文献数据与其对照。表1札一压缩花和札一液态CO2浸膏的组成Table1ThechemicalcomposistionofdriedhopandextractofSA-1hopvariety成分压缩花液态CO2浸膏捷克SAAZ含量范围（文献值）[9]总树脂（%）12.8±0.2189.96±0.2613-17铅电导值（%）3.7±0.0233.53±0.3β-酸组分（%）7.1±0.1843.75±0.328.0-10.0硬树脂（%）2.0±0.0101.0-2.0α-酸含量（%）3.40±0.0533.37±0.063.0-4.0合葎草酮比例（%）23.92±0.2125.68±0.0423-26β酸含量（%）3.50±0.0435.59±0.044.0-7.0合蛇麻酮比例（%）37.43±0.3243.27±0.0439-43α-酸/β-酸0.97±0.050.94±0.060.6-0.8总多酚含量（%）2.58±0.150.09±0.02总油含量%0.89±0.056.2±0.110.60-0.80储藏性能20℃储存六个月α-酸是初始含量的40-50%20℃储存六个月α-酸是初始含量的90-95%20℃储存六个月α-酸是初始含量的45-55%注：表中数据为三次测定的平均值±标准偏差。Thevaluesreportedarethemeansofthreeobservations±standarddeviation.分析结果表明，札一啤酒花苦味酸成分及其软、硬树脂含量数据均与SAAZ的数值范围一致或非常接近；札一的CO2浸膏中各组分的比值与压缩花相一致，更具有不含硬树脂和储藏性能好等优点，唯一的缺陷是浸膏中的多酚含量偏低。3.2挥发性成分的分析传统上分析啤酒花油的方法一般是采用水蒸汽蒸馏将啤酒花中的挥发油先分离出来，然后经溶剂稀释后用GC-MS进行分析，该法不但需要较大的样品数量（一般为100g左右），而且通常蒸馏时间也在四个小时以上，啤酒花中的一些低沸点易挥发的组分可能会相对损失严重。顶空固相微萃取是通过石英纤维头表面涂渍的高分子层对样品中的有机分子进行萃取和预富集，然后在气相色谱中直接热解吸，使样品的预处理过程大为简化，提高了分析速度和检测灵敏度[10-11]。该方法具有检出限低，相对标准偏差小，线性范围大，而且不使用或使用非常少量的溶剂等特点。本实验利用顶空固相微萃取的方法分析札一的压缩啤酒花和其CO2浸膏，表1是SPME-GC-MS分析压缩啤酒花的结果，同时列出了在札一浸膏中检索出的相同组分的峰面积相对含量。表2SPME-GC-MS分析札一啤酒花的结果table2AanalysisofvolatilescomponentsonSA-1hopvarietywithSP