中国四大名醋中呈味有机酸和多羟基化合物研究

发布时间：2020-04-26 08:43

【摘要】：食醋是人类饮食中常见的酸性调味品。有机酸和多羟基类化合物是食醋中重要的呈味成分,是食醋酸味和甜味的主要来源,直接影响着食醋的感官质量和食醋品质。目前已有大量研究对食醋中总酸、总糖、还原糖、挥发及不挥发性有机酸以及其他功能性成分的含量进行了分析,但是对食醋中有机酸和多羟基化合物的研究深度及广度有限,因此,本课题以具有代表性的中国传统发酵四大名醋:山西老陈醋、镇江香醋、四川保宁醋和福建红曲老醋为研究对象,运用顶空固相微萃取(Headspace solid phase-microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对挥发性有机酸进行了鉴定,采用N-特丁基二甲基硅烷基-N-甲基三氟乙酰胺(N-(tert-butyldimethylsilyl)-N-methyltrifluoroacetamide,MTBSTFA)和N,O-双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(N,O-bis-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide,BSTFA)硅烷化衍生结合GC-MS的手段对谷物醋中游离难挥发有机酸(含氨基酸)及多羟基化合物进行了鉴定,在此基础上运用超高效液相色谱(Ultra performance liquid chromatography,UPLC)、GC-MS、气相色谱-氢火焰离子检测器(Gas chromatography with flame ionization detector,GC-FID)等技术结合标准品对鉴定出的化合物进行了定量分析,明确了四大名醋中的有机酸和多羟基化合物的种类组成和含量分布,同时测定了挥发性有机酸在水中的味觉阈值,确定了它们对食醋呈味的贡献,为认识四大名醋中呈味成分以及对食醋感官品质的认识和把控提供一定的理论参考。主要研究内容如下:(1)在四大名醋中检测到13种游离挥发性有机酸,其中乙酸含量最高(UPLC方法定量),在各醋中平均含量29.86~49.93 g·L~(-1);其余所有挥发性有机酸含量均在50mg·L~(-1)以下,但保宁醋中丙酸(672.48 mg·L~(-1))除外,己酸到十二酸等长链脂肪酸含量只有μg·L~(-1)级别。对乙酸至癸酸等11种挥发性有机酸味觉与口感阈值进行了测定,发现挥发性有机酸在水中同时呈现酸味和涩味,酸味阈值随有机酸碳原子数增加整体呈现增大的趋势,但涩味阈值随碳原子数增加呈现先增加后减少的趋势,通过计算DoT值(Dose-over-Threshold),评估挥发性有机酸对四大名醋呈味的贡献,可以发现,乙酸对醋的酸涩味贡献最大,其次是丙酸,保宁醋中丁酸和镇江香醋中的异戊酸对其涩味有一定贡献,其余化合物的DoT值均小于1。(2)首次建立了MTBSTFA硅烷衍生化结合GC-MS醋中游离难挥发有机酸和氨基酸检测方法,并对四大名醋进行了研究。在四大名醋中共检测到63种难挥发羧酸,包括氨基酸17种、芳香酸14种、羟基酸11种、一元脂肪酸8种、二元及多元羧酸7种(不含羟基)、杂环酸2种、酮酸2种、含硫有机酸1种和1种二酸单酯;首次检测到的酸性化合物有21种,分别为:2-糠酸、丁二酸单乙酯、乙醇酸、3-羟基丙酸、2-羟基-3-甲基丁酸、2-羟基-4-甲基戊酸、2-羟基己酸、2-甲基丁二酸、戊二酸、甘油酸、扁桃酸、2-羟基-3-苯丙酸、对羟基苯乙酸、棕榈油酸、十五烷酸、丙三酸、十七烷酸、2,6-二羟基苯甲酸、DL-对羟基苯乳酸、3-羟基-3-甲基戊二酸、咖啡酸等。在四大名醋中,羟基酸含量最高,在四大名醋中平均含量为17.74 g·L~(-1);所有醋中乳酸含量均最高,达7.06~43.33 g·L~(-1),DoT值为372~2281,是对食醋酸味贡献最大的难挥发性有机酸。(3)建立了BSTFA硅烷衍生化测定醋中多羟基化合物的方法。该法共鉴定出25种多羟基化合物,包括8种单糖、3种二糖、8种多羟基醇(甘油和糖醇)、3种糖酸和3种糖苷,其中7种为临时性鉴定。其中12种化合物为首次测定到,包括2,3,4-三羟基丁酸、D-来苏糖、阿拉伯糖、D-阿卓-2-庚酮糖、D-木糖、D-阿卓糖、2-酮基-1-葡萄糖酸、核糖酸、甲基-α-D-吡喃半乳糖苷、半乳糖、α-甲基葡萄糖苷、甲基-吡喃木糖苷、塔罗糖、海藻糖。四大名醋中单糖总含量最高,达20.57 g·L~(-1),其次为多羟基醇,平均含量10.22 g·L~(-1)。单个化合物中葡萄糖、甘油、果糖的含量较高,达g·L~(-1)级,优级镇江香醋中蔗糖明显高于其余几种醋。根据DoT高低判断,果糖、甘油、葡萄糖对四大名醋的甜味有重要贡献。
【图文】：

食醋,总离子流,挥发性有机酸

3.1 四大名醋中的游离挥发性有机酸3.1.1 四大名醋中游离挥发性有机酸的定性和定量方法目前对醋中挥发性有机酸的测定一般采用 HS-SPME-GC-MS 的方法，不经任何理或仅经过简单稀释[43-48]，但由于食醋并不是澄清透明的体系（即使稀释后亦如此会影响挥发性化合物的挥发，从而影响萃取头吸附效果；已有的研究为了吸附更多发性化合物大多采用 DVB/CAR/PDMS 三相萃取头，此萃取头对脂肪酸并不敏感。避免上述问题，本研究先对食醋样品进行离心，并过 0.22 μm 滤膜，得到清亮透明液后，再进行 HS-SPME；同时，采用极性更强的、对脂肪酸吸附效果更好的 PA 萃取以期检测到更多挥发性有机酸并获得更低的检测限。在四大名醋中共检测到 17 种挥发性、难挥发性有机酸，，其中 13 种挥发性有机包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一十二酸；4 种难挥发性有机酸：苯甲酸、苯乙酸、十四酸、十六酸（如图 3-1 所示其中十一酸、十二酸、十四酸属首次在四大名醋中检测到。

衍生化,羧酸,总离子流,挥发性有机酸

江南大学硕士学位论文高，但它们不是化合物的特征离子，不能用于定性，因此对未知有机酸的鉴定有很大的难度，但有机酸特征离子相对丰度很高，故可以用该离子实现良好的检测限。醋样经 MTBSTFA 衍生化后，共鉴定出含乳酸在内的 46 种游离难挥发性有机酸和17 种游离氨基酸，如图 3-2 所示。难挥发性有机酸中一元脂肪酸 8 种、二元及多元酸 7种（不含羟基）、羟基酸 11 种、芳香酸 14 种、含硫有机酸 1 种、杂环酸 2 种、酮酸 2种和还有 1 种二酸单酯。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS264.22

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