山西老陈醋（Shanxi aged vinegar，SAV）以其“饮之而绵软酸甜，口感之香气扑鼻，滋味之上乘柔软，余香之回味绵长”而享誉国内外[1]。其酿造原料都是山西的高原本土所生产培育的高粱、大麦等农作物[2]，由于地处高原地带，常年受到阳光直射和温差的影响，这些粮食含糖量较高，且其他成分含量也较高，因此山西老陈醋中各种氨基酸含量也较其他食醋丰富[3]。山西老陈醋由于其别具一格的酿造工艺，赋予其别样的香气和品味，而且使得山西老陈醋具有增进饮食风味、改善人体机能等重要效果。
山西老陈醋的制作工艺可以总结为“蒸、酵、熏、淋、陈”[4]，“陈”，指将制备好的食醋放入缸或池中进行陈酿，食醋在时间的作用下发生多种物理化学反应，总酸、还原糖、可溶性固形物等基础理化指标，有机酸、氨基酸等风味物质，川芎嗪、黄酮、多酚等功能物质的种类和含量皆发生改变，经过沉淀凝缩，口感、风味与营养成分皆明显得到提升[5-7]。随着陈酿时间的延长，山西老陈醋的香味会越来越明显[8]。范梦蝶等[9]采集了晾晒前后的山西老陈醋样品，通过比较发现，经过晾晒，山西老陈醋中的一些酯类物质减少，吡嗪类化合物及含硫化合物增加。张磊等[10]采集了不同陈酿时间的山西老陈醋样品，发现随着陈酿的进行，氨基酸、川芎嗪和黄酮类物质的含量皆出现上升。苗志伟等[11]对比了市售的陈酿期为5年和8年的山西老陈醋中的挥发性香气成分，发现陈酿5年的醋的挥发性香气成分总含量高于陈酿8年的醋，但陈酿8年的醋中的香气成分种类更丰富。邢晓莹等[12]采集了不同陈酿时间的山西老陈醋，发现随着陈酿时间的增加，醋的各项理化指标和功能物质的含量均不同程度增加。
本研究采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）技术、氨基酸自动分析、肌酸比色等方法，对不同陈酿年份市售山西老陈醋的18个样品（陈酿1年样品（编号为SAV1-1、SAV1-2、SAV1-3），陈酿3年样品（编号为SAV3-1、SAV3-2、SAV3-3）、陈酿5年样品（编号为SAV5-1、SAV5-2、SAV5-3）、陈酿6年样品（编号为SAV6-1、SAV6-2、SAV6-3）、陈酿8年样品（编号为SAV8-1、SAV8-2、SAV8-3）、陈酿10年样品（编号为SAV10-1、SAV10-2、SAV10-3））的基础理化指标、风味及功能物质进行测定，旨在比较不同陈酿年份的市售山西老陈醋样品间的品质差异，为进一步规范山西老陈醋市场与陈酿工艺提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
不同陈酿年份的市售山西老陈醋（同一年份买3瓶）：陈酿1年（SAV1-1、SAV1-2、SAV1-3）、陈酿3年（SAV3-1、SAV3-2、SAV3-3）、陈酿5年（SAV5-1、SAV5-2、SAV5-3）、陈酿6年（SAV6-1、SAV6-2、SAV6-3）、陈酿8年（SAV8-1、SAV8-2、SAV8-3）、陈酿10年（SAV10-1、SAV10-2、SAV10-3），共18个山西老陈醋样品。
甲醛（分析纯）：济南复浩化工有限公司；柠檬酸钠、柠檬酸、盐酸、硫酸（均为分析纯）：天津市天利化学试剂有限公司；草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、川芎嗪标准品（纯度均＞98%）：天津市光复精细化工研究所。
1.2 仪器与设备
Trace1300气相色谱仪、U3000高效液相色谱仪、Biochrom 30+氨基酸自动分析仪：赛默飞世尔科技有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 理化指标测定
pH、总酸、还原糖、可溶性固形物、总酯和氨基酸态氮均参照国标GB 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》进行测定。
1.3.2 有机酸测定
有机酸测定采用高效液相色谱法[13]。取山西老陈醋样品1 mL，超纯水定容至10 mL，12 000 r/min离心10 min，用0.22 μm微孔的滤膜过滤上清液，进样检测。高效液相色谱条件：Agilent ZORBAX-C18色谱柱（4.6 mm×150 mm×5 μm）；20 mmol/L NaH2PO4作为流动相；进样量20 μL；流动速度0.8 mL/min；波长为210 nm；柱温30 ℃。
1.3.3 氨基酸测定
氨基酸采用氨基酸自动分析仪测定[14]。取样品1 mL，参照文献[14]配制不同pH的缓冲溶液，将样品与稀释液（柠檬酸钠11.8 g，柠檬酸6 g，37%的HCl溶液10.4 mL，加水定容至1 L，用NaOH溶液调整pH值为2.2）以1∶15的比例混合，过膜进样。高效液相色谱条件：流动相为不同pH的缓冲溶液和茚三酮溶液，其流速分别为25.0 mL/h和35.0 mL/h；柱温135 ℃。
1.3.4 功能物质测定
采用Folin-Ciocalteu比色法测定总多酚含量；参照文献[15]的方法，采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法测定总黄酮含量；采用肌酸比色法测定乙偶姻的含量。
川芎嗪的测定采用高效液相色谱法[16]。取50 mL醋液用NaOH溶液调整pH值至8～10，用25 mL CHCl3混和萃取，7 000 r/min离心15 min，转移CHCl3，再重复一次，用0.2 mol/L HCl萃取，超纯水定容至50 mL。色谱条件：Venusil MP C18色谱柱（4.6 mm×150 mm×5 μm）；0.2 mmol/L NH4H2PO4：甲醇（48∶52，V/V）水溶液为流动相；进样量20 μL；流动速度1 mL/min；柱温：室温。
2 结果与分析
2.1 不同陈酿年份市售山西老陈醋理化指标
国标GB 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》中对山西老陈醋的理化指标做出了明确规定：pH应在3.6～3.9之间，总酸、还原糖、总酯和氨基酸态氮的含量分别≥6.00 g/100 mL、2.00 g/100 mL、2.50 g/100 mL、0.20 g/100 mL。
pH值是评判食醋酸味强度和特性的重要指标[17]。由图1a可知，随着陈酿年份增加，山西老陈醋pH值略微升高，均在3.6～3.9。总酸是食醋滋味的基础[18]，在陈酿过程中，夏伏晒，冬捞冰散失大量水分，总酸含量随陈酿年份增加而增加，陈酿1年的醋，总酸含量平均为6.40 g/100 mL，陈酿10年的醋总酸平均含量最高，为8.40 g/100 mL。还原糖作为一种非常重要的碳水化合物，对于酿造食品的风味具有促进的作用，由于陈酿过程中的美拉德反应，使得还原糖转化生成了其他风味物质[19]，陈酿过程水分蒸发，同时产生浓缩效应，其含量随陈酿年份增加整体呈上升趋势。由图1b可知，陈酿1年的醋平均含量为2.27 g/100 mL，陈酿10年的平均含量最高，为3.91 g/100 mL。可溶性固形物可以减缓醋中的酸味，使醋的口感柔和[20]，陈酿年份越长的山西老陈醋中的可溶性固形物含量越高，陈酿8年和10年的醋中的平均含量较高，分别为14.80 g/100 mL和14.05 g/100 mL。陈酿过程中，酯化反应[21]与水分的大量散失导致醋的总酯含量随时间增加而增加。由图1c可知，陈酿1年的醋平均总酯含量为2.65 g/100 mL，陈酿8年和10年的醋平均总酯含量较高，分别达到了3.62 g/100 mL和3.64 g/100 mL。由于陈酿过程中水分的蒸发与蛋白质的降解，醋中的氨基酸态氮含量随陈酿年份增加而增加，陈酿1年的醋的氨基酸态氮平均含量为0.29 g/100 mL，陈酿10年的醋平均含量最高，为0.54 g/100 mL。
图1 不同陈酿年份山西老陈醋理化指标测定结果
Fig.1 Determination results of physiochemical indexes of Shanxi aged vinegar with different aging years
2.2 不同陈酿年份市售山西老陈醋有机酸分析
食醋中的乳酸、苹果酸、琥珀酸等有机酸可以减缓酸味的刺激，使山西老陈醋变得绵柔醇厚，另外，部分有机酸还有提鲜作用[22]，各类有机酸杂糅在一起，有机酸丰富了山西老陈醋的风味和口感。
随着陈酿年份增加，醋中水分蒸发，复杂的生化、物理反应发生，使得醋中的有机酸发生变化，采用高效液相色谱法测定不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸含量，根据有机酸含量和种类制作热图见图2。由图2可知，不同年份的市售山西老陈醋样品聚为两支，SAV1-1、SAV1-2、SAV1-3、SAV5-3聚为一支，SAV3-1、SAV3-2、SAV3-3、SAV5-1、SAV5-2、SAV6-1、SAV6-2、SAV6-3、SAV8-1、SAV8-2、SAV8-3、SAV10-1、SAV10-2、SAV10-3聚为另一支。不同陈酿年份山西老陈醋有机酸含量测定结果见表1。由表1可知，陈酿年份高的山西老陈醋的平均有机酸总含量越高，SAV10-2有机酸总量最高，为7.015 6 g/100 mL。陈酿年份越高，酒石酸、丙酮酸、乳酸和乙酸含量越高，与陈酿1年的醋相比，陈酿10年的醋样的酒石酸、丙酮酸、乳酸和乙酸的平均含量分别增加了216.17%、872.34%、15.01%和72.91%。草酸进入人体后，会导致体内酸碱失衡，严重的还会引起中毒[23]，随着陈酿年份的增加，醋中的草酸含量降低，陈酿1年的醋的草酸平均含量高于其他年份，为0.278 5 g/100 mL。陈酿年份与柠檬酸含量变化的关系不明显。
表1 不同陈酿年份山西老陈醋有机酸含量测定结果
Table 1 Determination results of organic acids contents in Shanxi aged vinegar with different aging years
图2 不同陈酿年份山西老陈醋有机酸含量聚类分析热图
Fig.2 Heat map of clustering analysis of organic acids contents in Shanxi aged vinegar with different aging years
图中的颜色由蓝到红代表不同有机酸在样品中的含量，颜色越红，含量越高。
2.3 不同陈酿年份市售山西老陈醋氨基酸分析
作为山西老陈醋中重要的呈味物质，每一种氨基酸都具有独特的味道，它们混合在一起，为醋提供了酸、甜、苦、鲜的复杂口感，构成山西老陈醋特有的味觉层次。不同陈酿年份山西老陈醋氨基酸含量测定结果见表2。
表2 不同陈酿年份山西老陈醋氨基酸含量测定结果
Table 2 Determination results of amino acid contents in Shanxi aged vinegar with different aging years
由表2可知，随着陈酿的进行，氨基酸总量升高，与陈酿1年的醋相比，陈酿10年的醋中氨基酸总量平均提高了243.60%。根据氨基酸含量和种类制作热图，结果见图3。由图3可知，不同陈酿年份老陈醋共聚为2支，陈酿1年（SAV1-1、SAV1-2、SAV1-3）和3年（SAV3-1、SAV3-2、SAV3-3）的老陈醋聚为1支，陈酿5年（SAV5-1、SAV5-2、SAV5-3）、6年（SAV6-1、SAV6-2、SAV6-3）、8年（SAV8-1、SAV8-2、SAV8-3）、10年（SAV10-1、SAV10-2、SAV10-3）的老陈醋聚为另1支。不同陈酿年份山西老陈醋氨基酸含量测定结果见表2。由表2可知，随着陈酿的进行，大部分氨基酸含量呈现上升的变化趋势，部分氨基酸和羟基化合物发生美拉德反应，含量有所降低。丙氨酸作为一种甜味氨基酸，为山西老陈醋提供独特的口感，其含量在一直高于其他氨基酸。陈酿年份为5年的醋中，有5种氨基酸的平均含量超过0.5 mg/mL，其中，呈甜味的丙氨酸、脯氨酸含量分别为1.493 5 mg/mL和0.660 8 mg/mL，呈苦味的异亮氨酸、缬氨酸和亮氨酸含量分别为0.518 4 mg/mL、0.522 4 mg/mL和0.536 1 mg/mL。陈酿10年的醋中，有12种氨基酸的平均含量超过0.5 mg/mL，其中，呈甜味的丙氨酸和脯氨酸含量高于其他氨基酸，分别为1.922 1 mg/mL和1.116 2 mg/mL。王争争等[19]对陈酿过程中的山西老陈醋的氨基酸成分变化研究发现，随陈酿时间的延长，醋中氨基酸的总量不断增加，各类氨基酸中，含量最高的是呈甜味的丙氨酸。郑梦林等[24]研究发现，随着陈酿的进行，醋中氨基酸总量升高。
图3 不同陈酿年份山西老陈醋氨基酸含量聚类分析热图
Fig.3 Heat map of clustering analysis of amino acid content of Shanxi aged vinegar with different aging years
图中的颜色由蓝到红代表不同氨基酸在样品中的含量，颜色越红，含量越高。
2.4 不同陈酿年份市售山西老陈醋功能物质分析
2.4.1 不同陈酿年份山西老陈醋总多酚和总黄酮
多酚类化合物具有较强的抗氧化作用[25]，是山西老陈醋中重要功能物质。不同陈酿年份山西老陈醋总多酚和总黄酮含量测定结果见图4。由图4a可知，陈酿年份越高的山西老陈醋中的总多酚含量越高，与陈酿6年的醋相比，陈酿8年的醋总多酚平均含量明显提高，由159.07 mg/100 mL增长到了197.96 mg/100 mL。陈怡等[26]也对不同年份山西老陈醋中总多酚含量研究时发现随着时间的增加，多酚含量的上升趋势。黄酮是山西老陈醋中的一项特征指标，具有降低血脂，强化血管壁、抗氧化的重要功能[27]。国标GB 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》中对山西老陈醋中总黄酮含量做了明确规定，要求其含量≥60 mg/100 g，在山西老陈醋的陈酿过程中，虽然黄酮醇类会与糖苷类物质结合生成配糖体，但在水分的蒸发作用下，总黄酮整体含量增高。由图4b可知，随着陈酿年份增加，各年份山西老陈醋的总黄酮的平均含量整体呈上升趋势，陈酿6年和陈酿8年的醋的总黄酮含量差距较大，平均分别为122.72 mg/100 g和172.04 mg/100 g。
图4 不同陈酿年份山西老陈醋总多酚（a）和总黄酮（b）含量测定结果
Fig.4 Determination results of total polyphenols (a) and total flavonoids (b) contents in Shanxi aged vinegar with different aging years
2.4.2 不同陈酿年份山西老陈醋乙偶姻和川芎嗪分析
乙偶姻作为一种具有特殊奶油香味和酯香味的物质，不仅在山西老陈醋中有着非常重要的调味作用，也是川芎嗪形成的重要前体物质[28]。不同陈酿年份山西老陈醋乙偶姻和川芎嗪含量测定结果见图5。由图5a可知，随着陈酿年份增加，水分大量散失，乙偶姻平均含量整体呈上升趋势，陈酿1年的醋的平均含量为1.74 mg/mL，陈酿10年的醋的平均含量最高，达到了2.55 mg/mL。川芎嗪是食醋中重要的保健功能因子及风味成分，国标GB 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》对山西老陈醋中的川芎嗪含量做出了明确规定，要求其含量应≥30 mg/L。川芎嗪在醋酸发酵阶段就已经开始产生，在熏醅和陈酿过程中积累较快[29]。李丹亚[30]对存放不同年份的镇江香醋中的氨基酸、川芎嗪等物质的含量进行了分析，发现在陈放过程中，醋中的还原糖和氨基酸发生的美拉德反应和氨基酮的缩合反应都会产生川芎嗪。由图5b可知，川芎嗪含量随陈酿年份增加整体呈现上升的变化趋势，陈酿8年和10年的醋的川芎嗪的平均含量较高，分别为96.89 mg/L和96.50 mg/L。
图5 不同陈酿年份山西老陈醋乙偶姻（a）和川芎嗪（b）含量的测定结果
Fig.5 Determination results of acetoin (a) and ligustrazine (b)contents in Shanxi aged vinegar with different aging years
3 结论
本研究对不同陈酿年份的18个市售山西老陈醋样品的理化指标、风味及功能物质进行检测。结果显示：陈酿年份越高山西老陈醋中的pH、总酸、总酯、还原糖、可溶性固形物、氨基酸态氮、有机酸、大部分氨基酸及总多酚、总黄酮、川芎嗪和乙偶姻等功能物质越高，陈酿10年SAV的总酸、总酯、还原糖及氨基酸态氮平均含量最高，且有12种氨基酸的平均含量超过0.5 mg/mL，SAV10-2样品中有机酸总量最高。总多酚、总黄酮、川芎嗪均在陈酿8年的醋样中平均含量最高。本研究为年份醋标准的出台提供基础数据的积累，对山西老陈醋的品牌建设和发扬光大有一定促进作用。
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