一种浓缩苹果汁风味品质判别方法及其应用
技术领域:
本发明属于食品科学及技术领域,具体涉及一种对浓缩苹果汁风味品质进行快速判别的方法及其实际应用。
背景技术:
食品的风味是一种食品区别于另一种食品的质量特征,通常人们所讲的风味主要是指味感和嗅感的综合,即包括影响滋味的和带来香气的两部分物质,其中,影响滋味是指食品中有机酸、氨基酸、糖类等不挥发性物质,嗅感是指食品中各种挥发性风味物质。
苹果中含有多种营养成分,包括钙、镁等多种矿物质及微量元素,能帮助人体消化吸收、维持人体的酸碱平衡。而浓缩苹果汁则是以苹果为原料,采用机械方式获取的可以发酵但未发酵,经物理方法去除一定比例的水分获得的浓缩液,具有浓度高、体积小、易于储存、运输等优点,是食品工业重要的生产原料,可广泛应用于苹果酒、苹果醋、苹果醋饮料等产品的生产。中国是世界第一大浓缩苹果汁生产和出口国,国家标准GB/T 18963-2012对浓缩苹果汁产品可溶性固形物、可滴定酸、浊度等主要理化指标进行了规范,但由于原料品种、季节、环境等方面的原因,致使浓缩苹果汁批次间风味品质存在差异,导致利用浓缩苹果汁生产的苹果酒、苹果醋等相关食品批次间存在波动。
目前,已经鉴定出的苹果汁香气成分已有300多种,有机酸、氨基酸、糖类等不挥发性物质也直接影响果汁的风味品质。目前,人工感官评定是确定和检验浓缩苹果汁风味品质的有效手段,人工感官评定的具体方法见国标GB/T 29605-2013感官分析食品感官质量控制导则、GB/T 10220-2012感官分析方法学总论及NY 82.2-1988果汁测定方法感官检验等标准。
虽然人工感官评定的方法可以对浓缩苹果汁的风味品质进行区分,但存在差异性大、稳定性低、缺乏数据支撑等缺点,目前仍缺乏客观、有效的浓缩苹果汁风味品质鉴别方法。本发明对浓缩苹果汁风味品质有重要影响的风味物质进行了全面分析,筛选影响浓缩苹果汁风味品质的关键物质组成,并利用主成分分析等数理统计手段建立判别浓缩苹果汁风味品质的方法,为苹果酒、苹果醋、苹果醋饮料等的生产提供风味品质稳定的原料。
发明内容:
本发明的目的之一是提供一种快速判别浓缩苹果汁风味品质的方法,使得浓缩苹果汁风味品质的评价更为科学、客观、便捷。
本发明的另一目的是将浓缩苹果汁风味品质判别方法用于苹果酒、苹果醋、苹果醋饮料等产品生产原料的品质判别及选择,从而保障生产过程及产品风味品质稳定,并且产品风味优良。
为了达到上述目的,本发明的技术方案之一,是提供一种苹果汁风味物质判别的方法,其具体步骤如下:
(1)、浓缩苹果汁样品的分类,根据感官评分将样品分为A类和B类,其中A类浓缩苹果汁样品的风味品质适合苹果酒、苹果醋以及苹果醋饮料的生产,B类浓缩苹果汁样品的风味不适合苹果酒、苹果醋以及苹果醋饮料的生产;
(2)、利用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术对步骤(1)所述浓缩苹果汁样品进行挥发性风味物质的定性和定量分析;
(3)、利用紫外-高效液相色谱法对步骤(1)所述浓缩苹果汁样品进行有机酸的定性和定量分析;
(4)、利用柱前衍生-紫外-高效液相色谱法对步骤(1)所述浓缩苹果汁样品进行氨基酸的定性和定量分析;
(5)、利用示差折光-高效液相色谱法对步骤(1)所述浓缩苹果汁样品进行糖类物质的定性和定量分析;
(6)、采用主成分分析、因子分析综合打分方法,对步骤(2)-(5)获得的各类风味物质的测定结果进行综合分析:对于主成分分析中可将步骤(1)所述浓缩苹果汁样品区分为A,B两个类别的成分,进行因子分析综合打分,打分结果为大于0的物质即为各类中的主要风味物质;
(7)、对步骤(6)得到的主要风味物质进行筛选,筛选得到的主要风味物质需满足以下条件:主成分分析结果显示第一主成分与第二主成分累积百分比大于75%;A、B两类样品被第一或第二主成分分为两个区域且无重合,并且综合打分结果大于5分;
(8)、对步骤(7)筛选出的主要风味物质含量结果进行标准化处理以消除不同纲量带来的影响,并进一步进行聚类分析,比较步骤(7)筛选出的主要风味物质的不同组合下样品类内相似性数值与类间相似性数值,得到最优的物质组合即类内相似性值最高组合,同时要求类间相似值小于52%,用以准确、快速的判别浓缩苹果汁的风味品质;
(9)、以步骤(8)获得的最优物质组合为检测对象,对待测浓缩苹果汁样品进行步骤(2)-(5)的检测,并将待测样品与步骤(1)所述的浓缩苹果汁样品进行聚类分析,从而确定其属于A类或者B类;
(10)、选择步骤(9)中聚类为A类的样品用于苹果酒、苹果醋、苹果醋饮料的生产。
步骤(1)中,感官评分的标准为NY 82.2-1988果汁测定方法感官检验或企业根据自身需求制定的感官评价标准,其中A类为感官评分高于评分标准满分的75%,且各单项得分高于单项满分20%的样品,B类为感官评分不高于评分标准满分的75%,或任意单项得分不高于单项满分20%的样品;
步骤(1)中,浓缩苹果汁样品的分类还可以根据专业品评师的主观判断,分为风味品质适合苹果酒、苹果醋以及苹果醋饮料生产的A类浓缩苹果汁样品,和风味不适合苹果酒、苹果醋以及苹果醋饮料的生产的B类浓缩苹果汁样品;
步骤(1)中,所述A类样品数量大于等于4,B类样品数量大于等于4;
步骤(2)中,测定前首先对挥发性成分进行富集,所述富集具体步骤如下:取2mL目标样品置于30mL固相萃取瓶中,加入4mL超纯水,2-4g NaCl和1μL 1.6mg/mL 2-辛醇,2-辛醇作为内标,加入磁力搅拌器,迅速密封,将样品瓶放入40-50℃恒温水浴中平衡10-20min,然后插入老化的固相微萃取头,于40-50℃水浴30-50min,磁力搅拌速度为400-450r/min,吸附后,立即收回固相微萃取头内部用于吸附的纤维头,同时将固相微萃取头移至GC(气相色谱)中,在250℃条件下解析4-6min;
步骤(2)中,所述挥发性成分的检测步骤具体如下:采用气相色谱质谱联用技术对富集的挥发性成分进行测定,其中:
色谱条件:美国Agilent 6890N GC-5973 MS气-质联用仪器,HP-5毛细管柱(30m×250μm×0.25μm),氦载气流速1.0mL/min,进样口温度为250℃,色谱柱升温程序为:起始柱温35℃,保持1min,以1℃/min升温至70℃保持2min,然后以5℃/min升温至230℃维持2min,不分流进样;
质谱条件:检测温度为220℃,电离方式为EI,电子能量为70eV,捕获方式为全扫描,扫描范围为40到500m/z;
初始峰宽0.05-0.07,初始阈值14.0-16.0;
步骤(2)中,所述定性分析采用将样品色谱中每个峰与NIST数据库中已知化合物的质谱数据进行对比,相似度≥75%,同时参考文献确定苹果汁中的挥发性成分;
步骤(2)中,所述定量分析采用2-辛醇作为内标物进行定量分析,根据被测化合物和内标物相应的色谱峰面积之比,来计算被测组分的相对含量;
步骤(3)中,所述有机酸的高效液相色谱分析的条件为:美国Agilent 1200高效液相色谱仪,色谱柱为Aminex HPX-87H lon Exclusion Column(7.8×300mm),柱温30℃,流速0.6mL/min,紫外检测器波长215nm,流动相为5mmol/mL硫酸水溶液,运行时间为20-30min;
步骤(3)中,所述定性分析采用将样品液相色谱图中每个峰与混合标准品液相色谱图中各标准化合物的出峰时间进行对比,确定苹果汁中的各有机酸成分;
步骤(3)中,所述定量分析采用各标准品的标准曲线进行定量分析,根据被测化合物峰面积值及标准曲线方程来计算被测组分的绝对含量;
步骤(4)中,所述氨柱前衍生方法具体步骤如下:取目标样品1mL,于8000-12000r/min条件下离心20min,取上清液过膜,准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液150-200μL,混匀后再加入衍生试剂溶液100-150μL,混匀,将容量瓶置于50-70℃水浴中暗处恒温加热50-60min,放置待溶液冷却至室温后,加入定容缓冲液700μL稀释至刻度并摇匀,放置15min后用0.22μm滤膜过滤;
步骤(4)中,所述高效液相色谱分析的条件为:美国Agilent 1200高效液相色谱仪,色谱柱为Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm),柱温:33℃,流速:1mL/min,检测波长:360nm,流动相A为40-50%乙腈水溶液,流动相B为2-4‰醋酸钠水溶液,用HAC调pH至6.0-6.3;流动相A、流动相B在16:84~98:2范围内进行梯度洗脱;
步骤(4)中,所述定性分析采用将样品液相色谱图中每个峰与混合标准品液相色谱图中各标准化合物的出峰时间进行对比,确定苹果汁中的各氨基酸成分;
步骤(4)中,所述定量分析采用外标一点法进行定量分析,根据被测化合物峰面积值及标准品的峰面积值及其精确浓度来计算被测组分的绝对含量;
步骤(5)中,所述高效液相色谱分析的条件为:美国Agilent 1200高效液相色谱仪,色谱柱为Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm),柱温40-50℃,流速1.2mL/min,检测器温度45-55℃,流动相为乙腈:水=75:25-78:22;
步骤(5)中,所述定性分析采用将样品液相色谱图中每个峰与混合标准品液相色谱图中各标准化合物的出峰时间进行对比,确定苹果汁中的各糖类成分;
步骤(5)中,所述定量分析采用各标准品的标准曲线进行定量分析,根据被测化合物峰面积值及标准曲线方程来计算被测组分的绝对含量;
步骤(6)中,所述主成分分析方法具体如下:采用SIMCA-P 11.5Demo软件对步骤(2)、(3)、(4)、(5)所测得的挥发性风味物质、有机酸、氨基酸及糖类物质的测定结果分别进行主成分分析,其结果可显示所有浓缩苹果汁样品能否被区分到两个区域并且各样品有正确的归类,即A、B类样品分居于两个区域;
步骤(6)中,所述因子分析综合打分步骤具体如下:若主成分分析结果显示A、B类样品可分到两个区域且归类正确,说明两类样品间风味组成确实存在差异,若存在落到在两个区域以外的孤立样品点,说明其风味组成情况特殊,综合打分前应予以剔除,在此基础上采用IBM SPSS Statistics 19软件通过因子分析综合打分处理以找到对造成此种差异贡献率较大的主要风味物质,按综合得分由大到小依次可将各类风味物质进行排序,从而从测得的所有风味物质中筛选出大于0分的物质即为对造成风味品质差异贡献率较大的主要风味物质;
步骤(8)中,所述数据标准化处理及聚类分析均由Minitab 16 StatisticalSoftware软件完成,其中,数据标准化采用Z得分法进行,聚类分析采用欧式距离为度量标准的最短距离法对样品进行聚类分析;
步骤(8)中,所述聚类分析选取主要风味物质的种类至少为5种。
为了达到上述目的,本发明的技术方案之二,是所述苹果汁风味品质判别方法的实际应用
应用1、以上述风味品质判别方法对苹果酒原料进行判别,得到风味品质较好浓缩苹果汁,以制成风味优良、品质稳定的苹果酒;
应用2、以上述风味品质判别方法对苹果醋原料进行判别,得到风味品质较好浓缩苹果汁,以制成风味优良、品质稳定的苹果醋;
应用3、以上述风味品质判别方法对苹果醋饮料原料进行判别,得到风味品质较好浓缩苹果汁,以制成苹果醋,并加入浓缩苹果汁、冰糖、蜂蜜等进行调配,得到风味优良、品质稳定的苹果醋饮料。
作为优选,应用1-3中,所述的苹果酒、苹果醋及苹果醋饮料原料的风味判别方法是基于挥发性物质、有机酸、氨基酸及糖类中5种以上主要风味物质组成的组合,得到风味品质较好浓缩苹果汁为原料进行苹果酒、苹果醋及苹果醋饮料的生产。
有益效果:
(1)采用本发明的分析手段,可以建立一种浓缩苹果汁风味品质客观、快速判别的方法,为浓缩苹果汁使用者快速、准确判别其品质提供依据和指导。并且可以减少不同批次间,由于人工品评带来的差异。
(2)采用本发明关于浓缩苹果汁风味品质判别的实际应用方法,可以为浓缩苹果汁生产者合理调整工艺提供一定理论指导,从而提高产品风味品质的稳定性。
(3)采用本发明关于浓缩苹果汁风味品质判别的实际应用方法,可从众多样品中选择得到风味较好的浓缩苹果汁以制得风味良好、品质稳定的苹果酒、苹果醋及苹果醋饮料。
附图说明:
图1实施例1浓缩苹果汁中挥发性风味物质主成分分析结果图
其中,A:1-12依次为浓缩苹果汁样品14-1~14-12
B:Var1-39为浓缩苹果汁中检测到的39种挥发性物质;
图2实施例1浓缩苹果汁中有机酸主成分分析结果图
其中,A:1-12依次为浓缩苹果汁样品14-1~14-12
B:Var1-6依次为草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸;
图3实施例1浓缩苹果汁中氨基酸主成分分析结果图
其中,A:1-12依次为浓缩苹果汁样品14-1~14-12
B:Var1-14为浓缩苹果汁中检测到的14种氨基酸;
图4实施例1浓缩苹果汁中糖类主成分分析结果图
其中,A:1-12依次为浓缩苹果汁样品14-1~14-12
B:Var1-4依次为果糖、山梨醇、葡萄糖及蔗糖;
图5实施例1浓缩苹果汁的聚类分析结果图
其中,观测值1-12依次为12个浓缩苹果汁样品;
图6实施例2苹果酒原料浓缩苹果汁样品的聚类分析结果图
其中,观测值1-10依次为苹果酒原料浓缩苹果汁样品;
图7实施例2待测样品聚类分析结果
其中,观测值1-10依次为苹果酒原料浓缩苹果汁样品观测值11为待测样品;
图8实施例3苹果醋原料浓缩苹果汁的聚类分析结果图
其中,观测值1-14依次为苹果醋原料浓缩苹果汁样品;
图9实施例3待测样品聚类分析结果
其中,观测值1-14依次为苹果醋原料浓缩苹果汁样品观测值15为待测样品;
图10实施例4苹果醋饮料原料浓缩苹果汁样品聚类分析结果
其中,观测值1-12依次为苹果醋饮料原料浓缩苹果汁样品;
图11实施例4待测样品聚类分析结果
其中,观测值1-12依次为苹果醋饮料原料浓缩苹果汁样品观测值13为待测样品。
具体实施方式:
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,并结合附图说明对本发明做进一步阐述,但不限定本发明的保护范围。
实施例1:浓缩苹果汁风味品质判别方法的建立
1、材料
(1)样品
浓缩苹果汁样品均符合GB/T 18963-2012《浓缩苹果汁》相关规定,样品共12批次。依据NY 82.2-1988果汁测定方法感官检验,参考GB/T 29605-2013感官分析食品感官质量控制导则及GB/T 10220-2012感官分析方法学总论,对浓缩苹果汁样品进行感官品评,其中满分为20分,单项满分为5分,经过感官评价评定将浓缩苹果汁样品分为两类,得分大于15分且各单项得分高于1分属于A类,认为其风味较好,适合苹果酒、苹果醋以及苹果醋饮料的生产;得分小于等于15分或任一单项得分小于等于1分属于B类,认为其风味较差,不适合苹果酒、苹果醋以及苹果醋饮料的生产。其中A类包括6个批次(分别对应图1-4中样品14-1~14-6,及图5中观测值1-6),B类包括6个批次(分别对应图1-4中样品14-7~14-12,及图5中观测值7-12)。
(2)浓缩苹果汁样品的处理
将浓缩苹果汁密封在真空塑封带中,并在4℃冰箱中避光保存,待用。
2、风味物质测定方法
(1)浓缩苹果汁挥发性风味物质的顶空固相微萃取条件为:
分别吸取12个样品各2mL于30mL气相玻璃瓶,加入4mL超纯水,2g NaCl和1μL1.6mg/mL 2-辛醇(内标),加入磁力搅拌器,密封,40℃水浴平衡10min,然后插入固相微萃取头,40℃水浴40min,磁力搅拌速度为450r/min。随后迅速将萃取头插入进样口解吸5min,用GC-MS检测分析香气成分;
(2)浓缩苹果汁挥发性风味物质GC-MS分析条件为:
1)设置气相色谱条件:美国Agilent 6890N GC-5973 MS气-质联用仪器,HP-5毛细管柱(30m×250μm×0.25μm),氦载气流速1.0mL/min,进样口温度为250℃,色谱柱升温程序为:起始柱温35℃,保持1min,以1℃/min升温至70℃保持2min,然后以5℃/min升温至230℃维持2min,不分流进样;
2)设置质谱条件:检测温度为220℃,电离方式为EI,电子能量为70eV,捕获方式为全扫描,扫描范围为40到500m/z;
(3)挥发性风味物质GC-MS结果分析:
对化合物的确定采用NIST08谱库检索及文献检索两种方式共同完成。其中:初始峰宽设置为0.07,初始阈值设置为14.0,谱库检索是将质谱图中的未知香气化合物NIST谱库中进行检索,要求检索出的化合物匹配度≥75%。
对12个浓缩苹果汁样品进行GC-MS分析,结果中共鉴定出39种挥发性风味物质。
(4)浓缩苹果汁有机酸的HPLC分析:
将浓缩苹果汁加水稀释至原样浓度的1/5,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置色谱条件:色谱柱:Aminex HPX-87H lon Exclusion Column(7.8×300mm);柱温:30℃;流速:0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为21min。
对12个浓缩苹果汁样品进行HPLC分析,结果中共鉴定出6种有机酸。
(5)浓缩苹果汁氨基酸的衍生化方法
1)将浓缩苹果汁样品分别加水稀释至原样浓度的1/4,取1mL稀释液于1.5mL EP管内,12000r/min离心20min,取上清液过膜;
2)准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液200μL,混匀后再加入衍生试剂溶液100μL,混匀,将容量瓶置于60℃水浴中暗处恒温加热60min;
①衍生试剂溶液:1%的2,4-二硝基氟苯(DNFB)乙腈溶液。准确量取0.5mL的2,4-二硝基氟苯(DNFB)溶于50mL乙腈;
②衍生缓冲溶液:准确称取碳酸氢钠4.2g,用双蒸水溶解,随后转入至100mL容量瓶中,加双蒸水定容并摇匀后备用;
③定容缓冲溶液:准确称取磷酸二氢钾3.4g,用双蒸水溶解,随后转入至500mL容量瓶中,加入0.1mol/L NaOH 145.5mL,定容并摇匀后备用;
3)水浴结束后取出待溶液冷却至室温后,加入定容缓冲液700μL稀释至刻度并摇匀,放置15min后用0.22μm滤膜过滤,每个样品设置3个平行样。
(6)浓缩苹果汁氨基酸的HPLC分析条件为:
设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为50%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.4,定容到1L;
(7)浓缩苹果汁糖类的HPLC分析:
将浓缩苹果汁加水稀释至原样浓度的1/10,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:40℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:45℃;流动相为乙腈:水=78:22。
对12个浓缩苹果汁样品进各类风味物质测定,结果中共确定63种风物质。其中挥发性风味物质39种,如:2,4-二叔丁基苯酚、糠醛等;有机酸6种,如:苹果酸、乙酸等;氨基酸14种,如:谷氨酸、蛋氨酸等;糖类4种,如葡萄糖、果糖等。
3、数据分析
(1)浓缩苹果汁中风味物质主成分分析、因子分析综合打分:
在对浓缩苹果汁样品中各类风味物质进行测定的基础上,采用统计学软件(SIMCA-P 11.5)对浓缩苹果汁样品中各类风味物质进行主成分分析,进一步了解浓缩苹果汁中各类风味物质的组成情况,基于各类风味物质的浓缩苹果汁样品的主成分分析结果如图1-图4;
在主成分能够确定A、B类样品分居于两个区域的基础上,为进一步确定对两类样品各类风味物质组成差异造成较大影响的物质,首先剔除主成分分析结果中分布在两个样品区域外的孤立样品点,包括图1中的样品点1、3、11,图2中的样品点1和9,图3中的样品点7,图4中的样品点5,剔除孤立样品点后得到挥发性物质共计30种,有机酸6种,氨基酸14种及糖类4种,然后运用IBM SPSS Statistics 19软件对浓缩苹果汁样品的各类风味物质测定结果分别进行因子分析综合打分处理,其中得分大于零的物质说明其贡献率高于平均水平即为浓缩苹果汁中的主要风味物质,得到的主要风味物质结果如表1-表4,包括:挥发性物质6种,如,2,4-二叔丁基苯酚、邻苯二甲酸异丁基壬酯等;有机酸2种,如,苹果酸、乳酸;氨基酸3种,如蛋氨酸、丝氨酸及天冬氨酸;糖类2种,如,果糖及葡萄糖;
表1浓缩苹果汁中挥发性风味物质因子分析综合打分结果
表2浓缩苹果汁中有机酸因子分析综合打分结果
表3浓缩苹果汁中氨基酸因子分析综合打分结果
表4浓缩苹果汁中糖类因子分析综合打分结果
(2)基于主要风味物质的浓缩苹果汁聚类分析:
基于主成分分析及综合打分结果,对浓缩苹果汁的主要风味物质进行筛选,然后进行不同排列组合,采用Minitab 16 Statistical Software软件先对数据进行标准化处理,再对其进行聚类分析,力求最好的聚类效果及最大的类内相似值以得到最优物质组合,以实现浓缩苹果汁风味品质的快速判别。
在本实施例中,由浓缩苹果汁的风味物质测定及主成分分析结果可知,挥发性物质的主成分分析结果得到的第一主成分与第二主成分累积百分比小于75%,两类样品聚集区域有重合,且其各物质综合得分均小于5分,故剔除挥发性物质,而三类不挥发性物质满足上述两个条件,故选取三类不挥发性物质即苹果酸、乳酸、天冬氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、果糖、葡萄糖作为筛选出的主要风味物质,对这7种主要风味物质进行排列组合进行聚类分析,为了保证结果的可靠性与全面性,每种组合所选物质种数不少于5种,因而共得到28种组合方式,先采用Z得分法进行数据的标准化处理,而后利用Minitab软件将处理后的数据作为变量计算样品之间的欧氏距离,并采用最短距离法进行类与类的合并得到聚类分析树形图,其结果如表5,可见24号组合类内相似值最高,且类间相似值小于52%,因此为最优组合,其聚类分析树形图如图5。
表5不同风味物质组合聚类分析结果
(注:“①”表示有一个样品未正确聚类;“—”表示未能良好聚为两类,故没有相似性值;所有组合的类间相似性值均满足要求,即小于52%)
实施例2:苹果酒原料的风味品质判别
1、材料
(1)样品
浓缩苹果汁样品均符合GB/T 18963-2012《浓缩苹果汁》相关规定,样品共10批次,感官评价方法同实施例1,经感官评价可将样品分为两类,其中A类包括4批次为风味适合苹果酒的生产(图6中观测值1,4,5,6),B类包括6批次为风味不适合苹果酒的生产(图6中观测值2,3,7,8,9,10)。
(2)浓缩苹果汁样品的处理
将浓缩苹果汁密封在真空塑封带中,并在4℃冰箱中避光保存,待用。
2、风味物质测定方法
(1)浓缩苹果汁挥发性风味物质的顶空固相微萃取条件为:
分别吸取10个样品各2mL于30mL气相玻璃瓶,加入4mL超纯水,3g NaCl和1μL1.6mg/mL 2-辛醇(内标),加入磁力搅拌器,密封,45℃水浴平衡15min,然后插入固相微萃取头,45℃水浴40min,磁力搅拌速度为450r/min。随后迅速将萃取头插入进样口解吸5min,用GC-MS检测分析香气成分。
(2)浓缩苹果汁挥发性风味物质GC-MS分析条件为:
设置质谱条件:检测温度为220℃,电离方式为EI,电子能量为70eV,捕获方式为全扫描,扫描范围为40到500m/z。
(3)挥发性风味物质的GC-MS结果分析:
对化合物的确定采用NIST08谱库检索及文献检索两种方式共同完成。其中:初始峰宽设置为0.06,初始阈值设置为14.0,谱库检索是将质谱图中的未知香气化合物NIST谱库中进行检索,要求检索出的化合物匹配度≥75%。
(4)浓缩苹果汁有机酸的HPLC分析:
将样品加水稀释至原样浓度的1/10,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以10000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置柱温为30℃;流速为0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为25min。
(5)浓缩苹果汁氨基酸的衍生化方法:
将样品加水稀释到原样浓度的1/5,准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液150μL,混匀后再加入衍生试剂溶液150μL,混匀,将容量瓶置于70℃水浴中暗处恒温加热50min;
①衍生试剂溶液:1%的2,4-二硝基氟苯(DNFB)乙腈溶液。准确量取0.5mL的2,4-二硝基氟苯(DNFB)溶于50mL乙腈;
②衍生缓冲溶液:准确称取碳酸氢钠4.2g,用双蒸水溶解,随后转入至100mL容量瓶中,加双蒸水定容并摇匀后备用;
③定容缓冲溶液:准确称取磷酸二氢钾3.4g,用双蒸水溶解,随后转入至500mL容量瓶中,加入0.1mol/L NaOH 145.5mL,定容并摇匀后备用;
(6)浓缩苹果汁氨基酸的HPLC分析条件为:
设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为45%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.0,定容到1L。
(7)浓缩苹果汁糖类的HPLC分析:
将样品加水稀释至原样浓度的1/8,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:45℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:50℃;流动相为乙腈:水=76:24。
其它步骤同实施例1。
3、数据分析
利用主成分分析及因子分析综合打分方法筛选得到主要风味物质,具体步骤同实施例1,在此基础上进行聚类分析以得到最优的风味物质组合,其最终结果如图6所示,风味物质组合为乳酸、天冬氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、果糖及葡萄糖6种时,聚类效果最优,4个风味较好样品类内相似值为67.15%,6个风味较差样品类内相似值为74.14%,两类样品的类间相似值为35.60%即满足要求,此组合可用于苹果酒原料的风味品质快速判别。
4、待测样品风味判别
(1)对待测样品的乳酸、天冬氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、果糖及葡萄糖6种物质进行测定。
有机酸HPLC测定方法如下:将样品加水稀释至原样浓度的1/10,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以10000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;设置柱温为30℃;流速为0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为25min。
氨基酸柱前衍生-HPLC测定方法如下:将样品加水稀释到原样浓度的1/5,准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液150μL,混匀后再加入衍生试剂溶液150μL,混匀,将容量瓶置于70℃水浴中暗处恒温加热50min;浓缩苹果汁氨基酸的HPLC分析条件为:设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为45%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.0,定容到1L;
糖类物质HPLC测定方法如下:将样品加水稀释至原样浓度的1/8,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:45℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:50℃;流动相为乙腈:水=76:24。
(2)根据步骤(1)获得的测定结果,采用Minitab软件将待测样品与建立最优聚类组合的10批次样品一并进行聚类分析,其结果如图7所示,可见该浓缩苹果汁样品归类到A类,即为风味品质好,可用于苹果酒的制作的样品。其他待测样品的风味品质判别方法相同,能归类为A类的即为风味可用于苹果酒制作的苹果汁,归类为B类的即为风味不可用于苹果酒制作的苹果汁。
5、苹果酒制作
具体步骤为:安琪活性酿酒干酵母的活化即准确称取活性干酵母0.18g,用4.5mL3%的葡萄糖水于35℃恒温水浴下进行活化20min,得到酿酒酵母菌液;将活化好的酵母菌液接种到风味较好苹果汁中,混匀;放置于20℃恒温培养箱中进行发酵,直至还原糖含量保持稳定;发酵时长为7-10d;苹果酒中加入适量硅藻土进行澄清过滤,得到苹果酒酒体清亮透明,无杂质沉淀及悬浮物,将苹果酒瓶装,于60℃水浴30min进行巴氏杀菌,得到光泽透亮、果香浓郁的成品苹果酒。
实施例3:苹果醋原料的风味品质判别
1、材料
(1)样品
浓缩苹果汁样品均符合GB/T 18963-2012《浓缩苹果汁》相关规定,样品共14批次,感官评价方法同实施例1,经感官评价可将样品分为两类,其中A类包括7批次为风味较好适合苹果醋的生产(图8中观测值1,2,3,9,10,11,14);B类包括7批次为风味较差不适合苹果醋的生产(图8中观测值4,5,6,7,8,12,13)。
(2)浓缩苹果汁样品的处理
将浓缩苹果汁密封在真空塑封带中,并在4℃冰箱中避光保存,待用。
2、风味物质测定方法
(1)浓缩苹果汁挥发性风味物质的顶空固相微萃取条件为:
分别吸取14个样品各2mL于30mL气相玻璃瓶,加入4mL超纯水,2g NaCl和1μL1.6mg/mL 2-辛醇(内标),加入磁力搅拌器,密封,50℃水浴平衡10min,然后插入固相微萃取头,50℃水浴40min,磁力搅拌速度为450r/min。随后迅速将萃取头插入进样口解吸6min,用GC-MS检测分析香气成分。
(2)浓缩苹果汁挥发性风味物质GC-MS分析条件为:
设置质谱条件:检测温度为220℃,电离方式为EI,电子能量为70eV,捕获方式为全扫描,扫描范围为40到500m/z。
(3)GC-MS分析
对化合物的确定采用NIST08谱库检索及文献检索两种方式共同完成。其中:初始峰宽设置为0.07,初始阈值设置为15.0,谱库检索是将质谱图中的未知香气化合物NIST谱库中进行检索,要求检索出的化合物匹配度≥75%。
(4)浓缩苹果汁有机酸的HPLC分析:
将样品加水稀释至原样浓度的1/6,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以10000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置柱温为30℃;流速为0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为25min。
(5)浓缩苹果汁氨基酸的衍生化方法
准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液120μL,混匀后再加入衍生试剂溶液180μL,混匀,将容量瓶置于60℃水浴中暗处恒温加热50min;
(6)浓缩苹果汁氨基酸的HPLC分析条件为:
设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为50%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.2,定容到1L
(7)浓缩苹果汁糖类的HPLC分析:
将样品加水稀释至原样浓度的1/9,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:40℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:50℃;流动相为乙腈:水=75:25。
其它步骤同实施例1。
3、数据分析
利用主成分分析及因子分析综合打分方法筛选得到主要风味物质,具体步骤同实施例1,在此基础上进行聚类分析以得到最优的风味物质组合,其最终结果如图8所示,主要风味物质组合为苹果酸、乳酸、丝氨酸、蛋氨酸、葡萄糖5种时,聚类效果最优,7个风味较好样品类内相似值为73.82%,7个风味较差样品类内相似值为75.70%,两类间相似值为38.25%即满足要求,此组合可用于苹果醋原料的风味品质快速判别。
4、待测样品风味判别
(1)对待测样品的苹果酸、乳酸、丝氨酸、蛋氨酸、葡萄糖5种物质进行测定。
有机酸HPLC测定方法如下:将样品加水稀释至原样浓度的1/6,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以10000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;设置柱温为30℃;流速为0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为25min。
氨基酸柱前衍生-HPLC测定方法如下:准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液120μL,混匀后再加入衍生试剂溶液180μL,混匀,将容量瓶置于60℃水浴中暗处恒温加热50min。氨基酸的HPLC分析条件为:设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为50%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.2,定容到1L;
糖类HPLC测定方法如下:将样品加水稀释至原样浓度的1/9,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:40℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:50℃;流动相为乙腈:水=75:25。
(2)采用Minitab软件将待测样品与建立最优聚类组合的14批次样品一并进行聚类分析,其结果如图9所示,可见该浓缩苹果汁样品归类到A类,即为风味品质好,可用于苹果醋的制作的样品。其他待测样品的风味品质判别方法相同,能归类为A类的即为风味好,可用于苹果醋制作的苹果汁,归类为B类的即为风味差,不可用于苹果醋制作的苹果汁。
5、苹果醋制作
具体步骤为:安琪活性酿酒干酵母的活化即准确称取活性干酵母0.18g,用4.5mL3%的葡萄糖水于35℃恒温水浴下进行活化20min,得到酿酒酵母菌液;将活化好的酵母菌液接种到风味较好苹果汁中,混匀;放置于20℃恒温培养箱中进行发酵,直至还原糖含量保持稳定;发酵时长为7-10d;苹果酒中加入适量硅藻土进行澄清过滤,得到苹果酒酒体清亮透明,无杂质沉淀及悬浮物;将醋酸菌斜面置于30℃保温箱活化30min,在无菌操作台内,从斜面划一满环菌体接种于种子培养基中(50mL三角瓶),于30℃、180r/min摇床内培养24h;将醋酸菌种子液以10%接种量接种于苹果酒发酵培养基中,30℃、180r/min摇床内培养条件下进行醋酸发酵,直至总酸含量基本稳定,发酵时长为72-78h;在苹果醋中加入适量硅藻土进行澄清过滤,得到苹果醋醋体澄清,无杂质沉淀及悬浮物,将苹果醋瓶装,于62℃水浴30min进行巴氏杀菌,得到质地均一、色泽鲜亮的成品苹果醋。
实施例4:苹果醋饮料的原料的风味品质判别
1、材料
(1)样品
浓缩苹果汁样品均符合GB/T 18963-2012《浓缩苹果汁》相关规定,样品共12批次,经过专业品评师的判断可将样品分为两类,其中A类包括6批次为风味较好批次(图10中观测值1,2,3,10,11,12),适合苹果醋饮料的生产;B类包括6批次为风味较差批次(图10中观测值4,5,6,7,8,9),不适合苹果醋饮料的生产。
(2)浓缩苹果汁样品的处理
将浓缩苹果汁密封在真空塑封带中,并在4℃冰箱中避光保存,待用。
2、风味物质测定方法
(1)浓缩苹果汁挥发性风味物质的顶空固相微萃取条件为:
分别吸取12个样品各2mL于30mL气相玻璃瓶,加入4mL超纯水,4g NaCl和1μL1.6mg/mL 2-辛醇(内标),加入磁力搅拌器,密封,45℃水浴平衡10min,然后插入固相微萃取头,45℃水浴40min,磁力搅拌速度为450r/min。随后迅速将萃取头插入进样口解吸5min,用GC-MS检测分析香气成分。
(2)浓缩苹果汁挥发性风味物质GC-MS分析条件为:
设置质谱条件:检测温度为220℃,电离方式为EI,电子能量为70eV,捕获方式为全扫描,扫描范围为40到500m/z。
(3)GC-MS分析
对化合物的确定采用NIST08谱库检索及文献检索两种方式共同完成。其中:初始峰宽设置为0.06,初始阈值设置为14.0,谱库检索是将质谱图中的未知香气化合物NIST谱库中进行检索,要求检索出的化合物匹配度≥75%。
(4)浓缩苹果汁有机酸的HPLC分析:
将样品加水稀释至原样浓度的1/10,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置柱温为30℃;流速为0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为30min。
(5)浓缩苹果汁氨基酸的衍生化方法
准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液200μL,混匀后再加入衍生试剂溶液100μL,混匀,将容量瓶置于65℃水浴中暗处恒温加热60min;
①衍生试剂溶液:1%的2,4-二硝基氟苯(DNFB)乙腈溶液。准确量取0.5mL的2,4-二硝基氟苯(DNFB)溶于50mL乙腈;
②衍生缓冲溶液:准确称取碳酸氢钠4.2g,用双蒸水溶解,随后转入至100mL容量瓶中,加双蒸水定容并摇匀后备用;
③定容缓冲溶液:准确称取磷酸二氢钾3.4g,用双蒸水溶解,随后转入至500mL容量瓶中,加入0.1mol/L NaOH 145.5mL,定容并摇匀后备用;
(6)浓缩苹果汁氨基酸的HPLC分析条件为:
设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为50%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.3,定容到1L
(7)浓缩苹果汁糖类的HPLC分析:
将样品加水稀释至原样浓度的1/9,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以10000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;
设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:50℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:50℃;流动相为乙腈:水=75:25。
其它步骤同实施例1。
3、数据分析
利用主成分分析及因子分析综合打分方法筛选得到主要风味物质,具体步骤同实施例1,在此基础上进行聚类分析以得到最优的风味物质组合,其最终结果如图10所示,主要风味物质组合为苹果酸、乳酸、丝氨酸、蛋氨酸、果糖、葡萄糖6种时,聚类效果最优,6个风味较好样品类内相似值为67.46%,6个风味较差样品类内相似值为77.27%,两类间相似值为35.60%即满足要求,此组合可用于苹果醋饮料原料的风味品质快速判别。
4、待测样品风味判别
(1)对待测样品的苹果酸、乳酸、丝氨酸、蛋氨酸、果糖、葡萄糖6种物质进行测定。
有机酸HPLC分析:将样品加水稀释至原样浓度的1/10,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以12000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;设置柱温为30℃;流速为0.6mL/min;紫外检测器波长:215nm;流动相:5mmol/mL硫酸;运行时间为30min。
氨基酸柱前衍生-HPLC测定方法如下:准确量取过膜后的样品10μL于1mL离心管中,加入已经配制好的衍生缓冲溶液200μL,混匀后再加入衍生试剂溶液100μL,混匀,将容量瓶置于65℃水浴中暗处恒温加热60min。氨基酸的HPLC分析条件为:设置色谱条件:色谱柱:Diamonsil C18(250×4.6mm,5μm);柱温:33℃;流速:1mL/min;检测波长:360nm;流动相A为50%乙腈,流动相B为4‰醋酸钠,称量4.1g加400mL水,用HAC调pH至6.3,定容到1L
糖类HPLC测定方法如下:
将样品加水稀释至原样浓度的1/9,取2mL上述稀释液于2mL EP管内,以10000r/min转速离心5min后取上清液,滤液经0.45μm滤膜过滤后进行HPLC检测,每个样品设置3个平行样;设置色谱条件:色谱柱:Prevail Carbohydrate ES(250×4.6mm,5μm);柱温:50℃;流速:1.2mL/min;检测器温度:50℃;流动相为乙腈:水=75:25。
(2)采用Minitab软件将待测样品与建立最优聚类组合的12批次样品一并进行聚类分析,其结果如图11所示,可见该浓缩苹果汁样品归类到A类,即为风味品质好,可用于苹果醋饮料的制作。其他待测样品的风味品质判别方法相同,能归类为A类的即为风味好,可用于苹果醋饮料制作的苹果汁,归类为B类的即为风味差,不可用于苹果醋饮料制作的苹果汁。
5、苹果醋饮料的制作
具体步骤为:安琪活性酿酒干酵母的活化即准确称取活性干酵母0.18g,用4.5mL3%的葡萄糖水于35℃恒温水浴下进行活化20min,得到酿酒酵母菌液;将活化好的酵母菌液接种到风味较好苹果汁中,混匀;放置于20℃恒温培养箱中进行发酵,直至还原糖含量保持稳定;发酵时长为7-10d;在苹果酒中加入适量硅藻土进行澄清过滤,得到苹果酒酒体清亮透明,无杂质沉淀及悬浮物;将醋酸菌斜面置于30℃保温箱活化30min,在无菌操作台内,从斜面划一满环菌体接种于种子培养基中(50mL三角瓶),于30℃、180r/min摇床内培养24h;将醋酸菌种子液以10%接种量接种于苹果酒发酵培养基中,30℃、180r/min摇床内培养条件下进行醋酸发酵,直至总酸含量基本稳定,发酵时长为72-78h;在苹果醋中加入适量硅藻土进行澄清过滤,得到苹果醋醋体澄清,无杂质沉淀及悬浮物,将苹果醋瓶装,于63℃水浴20min进行巴氏杀菌,得到成品苹果醋原液;最后将苹果醋原液5-8%,冰糖7-9%,槐花蜂蜜3-5%进行调配,得到具有开胃、软化血管、养阴生津、降低血脂血压、清热补水、解毒润燥等保健功能的苹果醋饮料。