3-甲硫基丙醛对啤酒麦汁味的影响及其GC/MS定量检测方法的建立

刘杨，李红，杜金华，李建飞

1(山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安，271018)2(中国食品发酵工业研究院，北京，100027)

3-甲硫基丙醛对啤酒麦汁味的影响及其GC/MS定量检测方法的建立

刘杨1，李红2，杜金华1，李建飞2

1(山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安，271018)2(中国食品发酵工业研究院，北京，100027)

对3-甲硫基丙醛在啤酒中的风味特点及对啤酒麦汁味的影响进行了研究，并对其在啤酒中的阈值进行了测定，研究结果表明啤酒中3-甲硫基丙醛具有类似于谷物蒸煮的味道，描述为麦皮味，与麦汁味相近，且其含量的高低与麦汁味成显著正相关，可以用3-甲硫基丙醛作为表征啤酒麦汁味的指标。经感官品评测定其在啤酒中的差别阈值为5.0μg/L。对样品进行蒸馏萃取结合GC-MS，建立了一种测定麦汁或啤酒中3-甲硫基丙醛的方法，采用外标法定量，该法的相关系数为0.9952，精密度为4.57%，回收率为83.71% ～92.48%，检出限为0.015μg/L。应用这一方法检测了不同啤酒中3-甲硫基丙醛的含量，发现普通啤酒都在50μg/L以下，结合其差别阈值，得到啤酒中3-甲硫基丙醛的控制标准为不超过55μg/L。

啤酒，3-甲硫基丙醛，麦汁味，差别阈值，GC/MS

近年来无醇啤酒在啤酒市场上逐渐走俏，受到消费者的欢迎，研制无醇啤酒也成为热点课题之一。我国国家标准对无醇啤酒有明确规定:酒精含量低于0.5(%vol)，原麦汁浓度大于等于 3.0°P［1］，因此通过常规工艺是不可能生产出无醇啤酒的，需要采用特殊工艺或措施，例如限制性发酵法等。限制性发酵生产无醇啤酒的基本原理是控制麦汁的发酵程度，使最终成品酒中的酒精含量低于国家标准的限制要求，这种方法具有生产工艺简单，成本低等优点，是生产无醇啤酒常用方法之一，但是实践表明，限制性发酵在降低酒精度的同时，也会使麦汁发酵不完全，容易导致最终啤酒具有甜味、麦汁味［2－3］，严重影响到无醇啤酒的品质，制约了该方法的应用。要降低或消除无醇啤酒中的甜味可以通过适当降低成品啤酒的原麦汁浓度，再通过调节啤酒的酸味和苦味进行掩盖。而要降低无醇啤酒的麦汁味，找到引起麦汁味的主体成分或能表征麦汁味的成分，并建立其定量检测方法是关键。文献报道，3-甲硫基丙醛是麦汁和啤酒中产生麦汁味的主要物质［4－6］，麦汁味强弱与其含量高低有关。本研究对3-甲硫基丙醛在啤酒中的风味特点及对啤酒麦汁味的影响进行了研究，并对其在啤酒中的阈值进行测定，为降低其含量提供标准，建立了从啤酒、麦汁中提取3-甲硫基丙醛的前处理方法，以及GS-MS的检测方法。

1 材料与试剂

1.1 实验主要仪器

气相色谱-质谱联用仪，7890-5975(安捷伦，美国)，色谱柱型号DB-FFAP，规格60 m×0.25 mm×0.25 μm;Libror AEL-160电子天平(日本岛津公司);超纯水生成系统(北京湘顺源科技有限公司)。

1.2 试剂

无水乙醇(色谱纯);氯仿(分析纯)。

标准试剂:3-甲硫基丙醛(≥98.0%，Alfa Aesar公司)。

标准储备液的配制:移取标准试剂0.0200g至100 mL的容量瓶中，配制成200 mg/L的标准溶液。低温避光处保存待用。

2 试验条件

2.1 色谱条件

柱温程序:起始温度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。

载气(高纯氦气):1∶1分流进样。进样口温度:260℃。

2.2 质谱条件

离子源温度:230℃，传输线温度:240℃，四级杆150℃，定性采用全扫描模式(SCAN)，定量采用选择离子扫描模式(SIM)。

2.3 样品的前处理

移取100 mL啤酒样品，用双乙酰蒸馏装置蒸出50mL馏出物。加入CHCl3萃取，用旋涡混合器混合3 min，离心力3 000 g离心10 min，取下层有机相1μL，直接进样［7－8］。

2.4 阈值的测定方法

啤酒开瓶后添加不同体积的3-甲硫基丙醛的储备液，压盖后振荡混匀，在20℃恒温培养箱中静置24h 后进行品评［9］。

由于啤酒本身含有3-甲硫基丙醛，所以本试验测定阈值的类型为差别阈值。差别阈值的定义为产生可靠的可察觉变化的刺激能量减少或增加的数量，本试验中3-甲硫基丙醛的差别阈值为添加到啤酒中使得啤酒麦汁味增强的浓度。本试验采用ASTM679标准方法确定其在啤酒中的个人和小组阈值。啤酒中所添加的浓度按照一固定常数依次增加。－代表不正确选择，+代表正确选择。个体阈值是最后一个判断不正确的浓度值和下一个判断正确的浓度值的几何平均数。小组阈值是个体阈值的几何平均数。

3 结果与讨论

3.1 3-甲硫基丙醛的理化性质及在啤酒中的风味特点

3-甲硫基丙醛(3-Methylthiopropionaldehyde)的理化性质见表1。从表1可知，3-甲硫基丙醛是种无色或淡黄色的液体，密度稍大于水，沸点较高，达到165℃，不溶于水，溶于乙醇、丙二醇和油类。具有醇厚的酱香、洋葱香和红烧肉香的香气特征，国标规定其为允许使用的食品用香料。用于烘烤食品、调味品、软饮料和糖果。然而，3-甲硫基丙醛在啤酒中过多的存在会对啤酒的品质有不利的影响，其产生类似于谷物蒸煮的味道，描述为麦皮味，与麦汁味相近，因此，3-甲硫基丙醛的含量与啤酒的麦汁味有一定的关系。

表1 3-甲硫基丙醛的理化性质

向同一啤酒中添加不同浓度的3-甲硫基丙醛，组织品评员对啤酒中的麦汁味强弱进行打分，由轻到重为0～9分。0分:没有感觉到;1～3分:能感觉到，但是较弱;4～5分:较明显;6～7分:较强;8分:很强;9分:极强。从图1可以看出，随着啤酒中3-甲硫基丙醛添加浓度的增加，麦汁味的强度分数增加，两者成明显的正相关，R2达到0.9835。

图1 啤酒麦汁味与3-甲硫基丙醛浓度的关系

利用Minitab 15对这种线性关系的显著性进行分析，分析结果见表2。从表2可以看出P=0.008＜0.01，说明麦汁味与3-甲硫基丙醛浓度的正相关是极显著的，这意味着3-甲硫基丙醛浓度越大，麦汁味越浓，3-甲硫基丙醛的含量高低可以反映麦汁味的强弱，因此可以将3-甲硫基丙醛作为表征啤酒麦汁味的指标。

表2 3-甲硫基丙醛与麦汁味的回归分析

3.2 啤酒中3-甲硫基丙醛的阈值

向普通啤酒中添加3-甲硫基丙醛，相邻两个梯度的稀释系数为2，品评测试按浓度递增进行，结果见表3。通过计算，可以得到每个品评员的个体阈值，从而计算出小组阈值为5.0μg/L，即啤酒中3-甲硫基丙醛的差别阈值为5.0μg/L。

啤酒中风味物质的阈值为啤酒中的含量与差别阈值之和，计算阈值时，应该先检测啤酒中3－甲硫基丙醛的含量，再测定其差别阈值，从而得出啤酒中3-甲硫基丙醛的识别阈值。

3.3 3-甲硫基丙醛检测方法的建立

3.3.1 3-甲硫基丙醛的SIM采集参数及定量离子

表3 3-甲硫基丙醛差别阈值的测定

利用GC-MS检测3-甲硫基丙醛，3-甲硫基丙醛的SIM采集参数及定量特征碎片离子见表4。

表4 3-甲硫基丙醛在GC-MS中的相关采集参数

3.3.2 标准曲线、方法精密度及回收率

首先将浓度为200 mg/L的3-甲硫基丙醛标准储备液用4%的酒精水溶液稀释成浓度50、100、250、500、1000、2 500、5 000μg/L 的标准使用液。通过检测分析，可以得到标准曲线的线性回归方程，见表5，其中x为3-甲硫基丙醛的浓度，y为其响应值，相关系数r=0.995 2，线性良好。

为了评价试验的重复性和稳定性，需要对该方法的精密度进行测定，按照2.3对同一啤酒连续前处理了5 次，结果为 29.8、28.4、31.7、27.8、29.1μg/L，计算其精密度为4.57%，精密度较好。

回收率:取4份100 mL的啤酒，1份为空白对照，向其余3份中加入0.025、0.050.125 mL的标准储备液，使添加的浓度分别为 50、100、250μg/L，按2.3操作测定，回收率见表5。由表5可知，加标50、100、250μg/L 回收率分别为 86.20%、83.71%、92.48%，回收情况良好，测定结果准确。

表5 啤酒中3-甲硫基丙醛检测方法的性能评价

3.4 样品的测定

根据3.3建立的检测方法测定麦汁和啤酒中的3-甲硫基丙醛，数据见表6。通过对麦汁和啤酒样品的检测可以看出:10°P麦汁中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异。结合3.2测得的啤酒中3-甲硫基丙醛的差别阈值为5.0μg/L，可以得出其阈值不超过55μg/L。而限制性发酵制得的无醇啤酒中3-甲硫基丙醛比普通啤酒高得多，约是普通啤酒的4～20倍，这也是限制性发酵无醇啤酒具有麦汁味的主要原因。因此，采取措施将限制性发酵液中3-甲硫基丙醛的含量降低到55μg/L以下，对于限制性发酵法的应用、发展及无醇啤酒的生产具有重要的意义。

表6 样品中3-甲硫基丙醛检测分析结果

4 结论

啤酒中3-甲硫基丙醛具有类似于谷物蒸煮的味道，描述为麦皮味，其含量的高低与麦汁味成显著正相关，即可以将3-甲硫基丙醛作为麦汁味的表征物质。经感官品评测定其在啤酒中的差别阈值为5.0μg/L。通过蒸馏萃取并结合GC-MS，建立了啤酒中3-甲硫基丙醛的检测方法，并采用外标法定量。该法的相关系数为0.995 2，精密度为4.57%，回收率在83.71% ～92.48%，检出限为0.015μg/L，该方法的操作性强，测定结果可靠、准确。应用这一方法检测了麦汁及不同啤酒中的3-甲硫基丙醛，发现麦汁中的含量较高，限制性发酵制得的无醇啤酒中的含量约是普通啤酒的4～20倍，普通啤酒含量都在50μg/L以下，结合差别阈值，得到了啤酒中3-甲硫基丙醛的控制标准为55μg/L以下，这些数据为降低无醇啤酒的麦汁味，及限制性发酵法生产无醇啤酒的应用与发展提供了参考，有一定的现实意义。

［1］ GB 4927－2008.啤酒［S］．

［2］ 赵文娟．无醇啤酒新型生产方法的研究［D］．济南:山东轻工业学院，2007.

［3］ Montanari L，Marconi O．Production of alcohol-free Beer［C］．Beer in Health and Disease Prevention，Univted Sateda:Academic Press，2009:61 －75.

［4］ Perpète P，Collin S．Contribution of 3-Methylthiopropionaldehyde to the worty flavor of alcohol-free beers［J］．J Agric Food Chem，1999 ，47(6):2 374－2 378.

［5］ Perpète P，Collin S．Influence of beer ethanol content on the wort flavour perception［J］．Food Chemistry，2000，71(3):379–385.

［6］ Perpète P，Collin S．Fate of the worty flavours in a cold contact fermentation［J］．Food Chemistry，1999，66(3):359－363.

［7］ Ragazzo-Sanchez J A，Chalier P，Chevalier Lucia D，et al．Off-flavours detection in alcoholic beverages by electronic nose coupled to GC［J］．Sensors and Actuators B:Chemical，2009，140(1):29 － 34.

［8］ 江伟．李红，周梅，等．采用GC-MS同时检测啤酒中的醛酯类老化物质［J］．食品与发酵工业，2010，36(10):153－158.

［9］ 陈慧，张彦青，张菡，等．未除气与除气淡爽型啤酒中9种有机酸的阈值［J］．食品与发酵工业，2011，37(5):175－179.

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

硕士研究生。

2011－08－16，改回日期:2011－09－06