基于高效液相色谱法分析梨酒发酵前后有机酸变化.pdf
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1、砀山梨、库尔勒香梨和库尔勒香梨芽变梨去皮榨汁后接入酵母发酵酿制,采用高效液相色谱(high perfor-mance liquid chromatography,HPLC)法对其发酵前后有机酸成分及含量进行分析。优化后色谱条件:色谱柱为 CNW-C18柱(250 mm伊4.6 mm,5 滋m);紫外检测波长为 210 nm;流动相为 0.01 mol/L 磷酸氢二铵(pH2.45);流速为 1.0 mL/min。与梨果汁相比,梨酒中有机酸总量增加,库尔勒香梨芽变梨酒中最高,为 10.543 mg/mL。3 种梨酒中酒石酸、莽草酸、柠檬酸、琥珀酸和乳酸含量增加,草酸含量降低;砀山梨酒中苹果酸含量
2、下降,库尔勒香梨和库尔勒香梨芽变梨酒中含量增加。3 种梨酒中,酒石酸含量由高到低为库尔勒香梨芽变梨酒跃库尔勒香梨酒跃砀山梨酒,库尔勒香梨芽变梨酒中乳酸含量为 1.568 mg/mL,砀山梨酒乳酸含量为 1.183 mg/mL,库尔勒香梨酒乳酸含量为 0.861 mg/mL。砀山梨酒的琥珀酸含量为 1.996mg/mL,其含量高于库尔勒香梨和库尔勒香梨芽变梨酒。库尔勒香梨酒中柠檬酸含量(0.544 mg/mL)显著高于其他 2 种梨酒。不同发酵温度下梨酒中各有机酸含量差异明显,15 益下发酵的砀山梨和库尔勒香梨酒中有机酸总含量略低于 25 益,在 15 益发酵温度下,库尔勒香梨酒中苹果酸和库尔勒
3、香梨芽变梨酒琥珀酸含量高于 25 益。发酵后梨酒中酒石酸、乳酸和琥珀酸为主要有机酸,且 3 种梨酒中有机酸含量存在较大差异。关键词:梨酒;有机酸;高效液相色谱法;发酵;主成分分析Detection of Organic Acids in Pear Juice and Pear Wine by High PerformanceLiquid ChromatographyTENG Da1,SI Jingtao1,ZHAO Jin2,QIN Ling1,KANG Wenhuai1*(1.College of Food Science and Biology,Hebei University of Sc
4、ience and Technology,Shijiazhuang 050018,Hebei,China;2.Xinjiang Rofit Fruit Science and Technology Co.,Ltd.,Korla 841000,Xinjiang,China)粤遭泽贼则葬糟贼:Dangshan pear,Korla fragrant pear and Korla fragrant sport pear after being peeled and juiced werefermented with yeasts.The composition and contents of org
5、anic acids before and after fermentation were analyzedby high performance liquid chromatography(HPLC).The samples were separated by a CNW-C18column(250 mm伊4.6 mm,5滋m)ata wavelengthof210nm,with0.01mol/L(NH4)2HPO4(pH2.45)as the mobile phase(1.0 mL/min flow rate).Compared with that in pear juice,the to
6、tal organic acid content in pear wine increased,while the highest content(10.543 mg/mL)was detected in Korla fragrant sport pear wine.The tartaric acid,shikimic acid,citric acid,succinic acid and lactic acid contents increased in the three kinds of pear wine,whilethe oxalic acid content decreased.Th
7、e malic acid content decreased in Dangshan pear wine,but increased inKorla fragrant pear wine and Korla fragrant sport pear wine.Among the three kinds of pear wine,the contents oftartaric acid followed a sequence as follows:Korla fragrant sport pear wine Korla fragrant pear wine Dangshan pear wine.T
8、he contents of lactic acid in Korla fragrant sport pear wine,Dangshan pear wine and Korlafragrant pear wine were 1.568,1.183 mg/mL and 0.861 mg/mL,respectively.The succinic acid content ofDangshanpear wine was 1.996 mg/mL,which was higher than those of Korla fragrant pear wine and Korla fragrantspor
9、tpearwine.Thecitricacidcontent(0.544mg/mL)inKorlafragrantpearwinewassignificantlyhigherthanthosein the other two pear wines.Moreover,the contents of organic acids in pear wine varied significantly under检测分析153食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期果酒是指以新鲜水果为原料,经破碎或压榨取汁,通过全部或部分发酵酿制而成的低度发酵酒,酒精含量一般在 7%vol耀18%vol
10、1-2。梨树是我国栽培面积最广的果树之一3,梨果肉质脆嫩,酸甜爽口,有清热消火、润肺止咳的功效,是酿造果酒的良好原料4。由于品种、发酵条件、酿造酵母等方面的影响,水果发酵前后有机酸、氨基酸、风味等均会发生较大的变化5。有机酸组分与含量是果实品质风味的重要影响因素,果酒中有机酸含量不仅对果酒风味、口感和色泽的平衡有重要作用,更对果酒中各类化学物质及pH 值有重要影响6。研究表明,发酵前苹果、梨、李子主要有机酸为苹果酸和柠檬酸,葡萄为酒石酸及其盐类,猕猴桃和蓝莓为奎宁酸和柠檬酸,柑橘和菠萝为柠檬酸7-11。发酵后的苹果酒中有机酸主要是苹果酸、乳酸、奎宁酸、柠檬酸和琥珀酸12;葡萄酒主要有酒石酸、柠
11、檬酸、苹果酸和琥珀酸10;猕猴桃酒主要为柠檬酸、乳酸和奎宁酸13。可见,不同果实发酵前后有机酸组成差异明显。李彩林等14对红香酥梨有机酸含量的研究显示,红香酥梨主要有机酸为苹果酸和柠檬酸,次要有机酸为琥珀酸和酒石酸。岳英等15采用高效液相色谱(high-performance liquid chromatography,HPLC)测定了 11 种不同梨汁的有机酸,证实梨果主要有机酸为苹果酸和柠檬酸。Wu 等16使用超高效液相色谱(ultra performance liquid chromatography,UPLC)法对 193 种梨果实中的有机酸进行研究,认为梨果主要有机酸为苹果酸、柠檬酸
12、、奎尼酸、草酸和莽草酸,并根据有机酸含量的高低,将梨分为苹果酸优势型和柠檬酸优势型。目前,对梨果实中的有机酸研究较多,但是关于不同品种梨酒中有机酸的组分与含量研究较少,不同温度对发酵后梨酒有机酸变化的研究也较少。目前关于有机酸检测方法有酶法17、离子色谱法18-19、毛细管电泳法17、高效液相色谱法20-21。与其他方法相比,使用 HPLC 法测定有机酸的方法简便、快捷、高效,已被广泛应用于水果及其深加工产品的有机酸测定。因此,本试验采用 HPLC 法,对砀山梨、库尔勒香梨和库尔勒香梨芽变梨 3 种梨发酵前后有机酸的变化进行详细研究,并对不同发酵温度梨酒中有机酸组分和含量进行比较,以期为梨酒的
13、发酵工艺改良提供技术参考。1材料与方法1.1材料、试剂与设备砀山梨、库尔勒香梨、库尔勒香梨芽变梨:采自新疆库尔勒地区,其含糖量为 9097 g/L。酿酒酵母(QA23)、果胶酶(60 000 U/mL):法国Lallemand 公司;淀粉酶(1 000 U/g):邢台万达生物工程有限公司;白砂糖:市售;偏重亚硫酸钾(食用级)、草酸、酒石酸、甲酸、苹果酸、丙二酸、苹果酸、莽草酸、抗坏血酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、琥珀酸、丙酸(纯度逸 98%)、磷酸氢二铵(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;甲醇(色谱纯):上海安谱实验科技股份有限公司。Agilent1260 高效液相色谱仪:美国
14、安捷伦科技公司;AL204-IC 分析天平:梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;CNW-C18 色谱柱:上海安谱实验科技股份有限公司;WBL2531H 打浆机:美的集团。1.2方法1.2.1梨酒酿造工艺流程工艺流程:梨寅去皮去核寅破碎打浆寅酶解寅加 SO2寅过滤取汁寅调节糖度寅接种酵母寅发酵寅倒罐寅灌装。操作要点:选取无病害且完熟的梨果削皮去核,用打浆机打浆,在梨浆中加入 0.5 g/L 果胶酶、1 g/L 淀粉differentfermentationtemperatures.The total organic acid contentsinDangshanpearwine andKorla
15、 fragrant pearwine fermented at 15 益 were slightly lower than those at 25 益,while the malic acid content in the Korla fragrantpear wine and the succinic acid content in Korla fragrant sport pear wine were higher than those at 25 益,respec原tively.Tartaric acid,lactic acid and succinic acid were the ma
16、in organic acids in pear wine after fermentation,while significantdifferenceswere detectedin the contents oforganic acidsamong the three kinds of pear wine.运藻赠 憎燥则凿泽:pear wine;organic acids;high performance liquid chromatography(HPLC);fermentation;prin原cipal component analysis引文格式:滕达,司静涛,赵进,等.基于高效液相
17、色谱法分析梨酒发酵前后有机酸变化J.食品研究与开发,2023,44(17):153-159.TENG Da,SI Jingtao,ZHAO Jin,et al.Detection of Organic Acids in Pear Juice and Pear Wine by High Performance LiquidChromatographyJ.Food Research and Development,2023,44(17):153-159.检测分析154食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期酶,4益低温静置 24 h 后,添加 60mg/LSO2;使用滤布取得果汁
18、,并添加白砂糖使糖度达到 220 g/L;将 QA23 酵母在 37 益水中活化 30 min,将梨果汁平均分装在 2 个发酵罐中,接种 200 mg/L 活化后的酵母后进行发酵;总糖达到 4 g/L 以下时停止发酵。发酵温度设置为15 益和 25 益。1.2.2色谱条件建立及优化色谱条件:色谱柱 CNW-C18柱(250 mm伊4.6 mm,5 滋m);流动相为磷酸氢二铵(0.01 mol/L,pH2.45);流速为 1.0mL/min;紫外检测波长为 210nm;柱温为 30益;进样量为 20 滋L;洗脱条件为等度洗脱。色谱条件的优化:1)流动相的比较:流动相分别选择磷酸氢二铵(0.01
19、mol/L)和磷酸二氢钾(0.02 mol/L),其他色谱条件同上。2)pH 值的选择:以磷酸氢二铵溶液为流动相,pH 值分别为 2.45、2.50、2.60 和 2.70,其它色谱条件同上。3)流速的选择:流速分别为 0.6、0.8、1.0、1.2 mL/min,其他色谱条件同上,考察各有机酸的分离情况。1.2.3标准曲线绘制标准曲线绘制:分别配制 5 mg/mL 草酸、酒石酸、甲酸、苹果酸、丙二酸、乙酸、莽草酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸溶液。用流动相将上述有机酸标准液稀释为不同浓度(2、1、0.5、0.25、0.125、0.062 5、0.031 25 mg/mL)的标准混合液,并在最优色谱条
20、件下进行检测,绘制各有机酸标准曲线。以信噪比(S/N=3、S/N=10)确定检出限和定量限。1.2.4样品检测取梨果汁、梨酒于离心机上以 8 000 r/min 离心10 min,取上清液用 0.45 滋m 针孔滤膜过滤,进行HPLC检测。具体色谱条件参考 1.2.2 的方法。1.3数据处理与统计分析试验数据采用 Excel 2019 进行统计,主成分分析采用 SPSS 22.0 专业统计软件。2结果与分析2.1色谱条件的确定在检测波长为 210 nm、柱温为 30 益、进样量为20 滋L 的条件下,比较流动相磷酸氢二钾和磷酸氢二铵对有机酸分离的影响,发现流动相为磷酸氢二铵时,各有机酸都能完整
21、分离,其保留时间短、检测时间短且无明显拖尾现象;不同流速(0.6、0.8、1.0、1.2 mL/min)下各有机酸分离度不同,研究发现流速为 1.0 mL/min时分离较好;不同 pH 值(2.45、2.50、2.60 和 2.70)对有机酸的分离效果结果表明,pH 值为 2.45 时有机酸分离较好,保留时间稳定、基线平稳且无拖尾现象。因此,最优的色谱条件:流动相为磷酸氢二铵,其浓度和 pH 值分别为 0.01 mol/L 和 2.45,流速为 1.0 mL/min。本试验对 10 种有机酸标样进行检测,但梨汁与梨酒中检测到 7 种有机酸,因此仅对梨果汁、梨酒中 7 种有机酸进行检测分析。采用
22、优化后的色谱条件,测得的有机酸标准样、梨果汁、梨酒的色谱图见图 1。由图 1 可知,其有机酸分离度较好,色谱峰型好,无拖尾现象。2.2标准曲线的绘制及加标回收率2.2.1标准曲线的绘制如图 1 所示,梨果汁和梨酒中常见的有机酸为草酸、酒石酸、苹果酸、莽草酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸,因此,以上述 7 种有机酸绘制标准曲线,结果见表 1。由表 1 可知,7 种有机酸的线性回归方程的相关系数均在 0.999 以上,方法的检出限为 0.010.05mg/mL,定量限为 0.050.17 mg/mL,7 种有机酸的峰面积均在807060504030210时间/min48A61076985432118016
23、0140120100806040200212时间/min48B67654321106005004003002001000212时间/min48C6765432110A.有机酸标准样色谱图;B.梨果汁有机酸谱图;C.梨酒有机酸谱图;1.草酸;2.酒石酸;3.苹果酸;4.莽草酸;5.乳酸;6.柠檬酸;7.琥珀酸。图 17 种有机酸标准样、梨果汁和梨酒色谱图Fig.1HPLC chromatogram of 7 organic acids in pear juice andpear wine检测分析155食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期5.0 mg/mL,其中,库尔勒香梨果
24、汁的有机酸总量最高(4.951 mg/mL),库尔勒香梨芽变梨果汁最低(3.390 mg/mL)。发酵后梨酒中有机酸含量大幅增加,库尔勒香梨芽变梨酒中的有机酸总含量为 10.543 mg/mL,在 3 种梨酒中含量最高。经过发酵后,3 种梨酒中酒石酸、柠檬酸、乳酸、莽草酸和琥珀酸含量均提高,而草酸含量降低,苹果酸在砀山梨酒中含量下降,在其他 2 种梨酒中含量升高。酒石酸的酸味强烈,对酒体稳定性、pH 值和口感有显著影响22。3 种梨果汁中酒石酸含量有较大差异,库尔勒香梨芽变梨汁中含量最低(0.410 mg/mL),库尔勒香梨汁酒石酸含量约为其 2.1 倍,砀山梨果汁中含表 1有机酸组分回归方程
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