麻城老米酒中酚类物质的初探

王奕芳1,2,温承坤1,2,陈茂彬1,2,张 玉1,2,李 琴1,2,方尚玲1,2*

(1.湖北工业大学 生物工程与食品学院,湖北 武汉 430068;2.湖北省酿造工艺与装备工程技术中心,湖北 武汉 430068)

摘 要:以糯米为主要原料,进行半固态发酵得到麻城老米酒,采用高效液相色谱(HPLC)法对麻城老米酒中酚类物质进行定性定量分析,色谱条件为Hypersil Gold C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)用作分离柱,0.1%的甲酸水和甲醇用作梯度洗脱的流动相,流速1 mL/min,紫外检测波长280 nm;结果表明,方法的检出限为0.117~0.156 mg/L,回收率均在86.2%~102.3%,相对标准偏差(RSD)为0.48%~2.75%。该方法检测了麻城老米酒中11种酚类物质,其中儿茶素、表儿茶素、芦丁是老米酒中主要的单酚物质,占总含量的比例较大。

关键词:麻城老米酒;酚类物质;高效液相色谱

麻城老米酒已有一千年酿造历史,主要产于麻城市东部地区的木子店、东古城等地。其由糯米和特制酒曲制成,色泽清亮,味道淳甜,含有丰富的营养物质和功能成分[1]。因而深受人民群众欢迎。麻城老米酒属于黄酒的一种,与黄酒相同的也含有酚类物质。

多酚又称单宁,是一类广泛存在于植物体内的多元酚化合物。多酚的独特结构使其具有一些独特的功能性[2-3],如清除自由基和抗衰老,多酚物质对保护心脑血管系统和预防心脏病也非常重要,它还是一种天然的肿瘤抑制剂因子,对肝癌、皮肤癌、鼻咽癌等有较强的抑制作用[4-5]。建立准确的定量方法对研究麻城老米酒的保健功能具有重要意义。国内外多酚的检测方法主要包括紫外分光光度法、荧光检测、毛细管电泳-电化学方法、高效液相色谱法,其中单体酚类的检测最常用方法是高效液相色谱(high performance liquid chormatography,HPLC)法,该方法准确、灵敏[6-8]。如姜莉等[9-10]对黑米酒、陈磊等[11]对黄酒、谭悦等[12]对木瓜酒多种酚类物质进行测定,建立了可靠的分析方法。

本实验以糯米为原料,经半固态发酵酿造获得富含多种活性成分的麻城老米酒,采用高效液相色谱法着重分析麻城老米酒中的多酚含量,旨在了解麻城老米酒中功能性成分的含量,为麻城老米酒工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

麻城老米酒:麻城市某酒厂生产的三种不同类型的酒,分别为c1(在米曲中添加酵母K)、c2(在米曲中添加酵母cxds)、c3(在米曲中添加酵母S)。

11种酚类标准品(香草酸、没食子酸、原儿茶酸、对香豆酸、儿茶素、表儿茶素、槲皮素、芦丁、阿魏酸、绿原酸、咖啡酸):上海源叶生物科技有限公司;甲醇、甲酸、乙醇(均为色谱纯):赛默飞世尔科技(中国)有限公司;乙酸乙酯、甲酸、氢氧化钠(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Ultimate 3000高效液相色谱仪及检测器、Hypersil Gold C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm):美国Thermo Scientific公司;Ev201旋转蒸发仪:北京莱伯泰科仪器股份有限公司;DTD-3R超声波清洗仪:湖北鼎泰精锐仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 麻城老米酒酿造工艺及操作要点

糯米→选料→浸泡→滤水→水洗→蒸饭→摊凉→拌曲、加水→装缸→发酵→压榨→澄清→灭菌→成品

选料:选取颗粒饱满,无杂质,无霉变的糯米。

浸泡:秋季浸米的时长8~10 h,浸米水温20~25 ℃;冬季浸米的时长12~15 h,浸米水温10~15 ℃。

滤水、水洗:把浸米的水滤掉之后,再用清水清洗2~3遍即可。

蒸饭:蒸米以蒸汽冒出时开始计时,出蒸汽15~20 min,蒸米要求米粒松、软、透、不粘连。

摊凉:是在洁净卫生竹制凉席上自然降温,冷却至20~30 ℃。

拌曲:先在缸内撒一层曲,然后一层米一层曲,直到把原料放完(一缸是50 kg米),最后倒入水,再撒入剩余的曲,封缸发酵(发酵中途不能开缸)。

发酵:在20 ℃左右的情况下,发酵一个月。

压榨、澄清:经30 d发酵,酒液开始澄清,说明发酵基本结束,此时可以开坛取酒,把酒装入压榨机进行压榨,让酒糟分离。压榨出来的酒通过沉淀后,装入酒瓶中。

灭菌:75 ℃灭菌15~20 min。

1.3.2 标准溶液的配制

准确称取标准品儿茶素、表儿茶素、芦丁、槲皮素、原儿茶酸、p-香豆酸、阿魏酸、香草酸、绿原酸、咖啡酸以及没食子酸于25 mL容量瓶中,甲醇定容,分别配制成儿茶素13 μg/mL、表儿茶素13.75 μg/mL、芦丁15.75 μg/mL、槲皮素16.75 μg/mL的中性酚标准品储备液,咖啡酸14 μg/mL、原儿茶酸19.5μg/mL、绿原酸16.25μg/mL、阿魏酸14.75 μg/mL、没食子酸13.75 μg/mL、对香豆酸14.25 μg/mL的酸性酚标准品储备液和香草酸16.6 μg/mL的标准储备液,储存于4 ℃冰箱中备用。将以上的各标准品储备液用甲醇稀释5倍、10倍、25倍、62.5倍、100倍,并分别进样分析作标准曲线。

1.3.3 样品前处理方法

参照文献[13-14],取50 mL的样品,先用盐酸溶液调至pH2.0,再用150 mL乙酸乙酯分3次萃取,合并萃取液并真空浓缩至干,然后用甲醇定容至5 mL,得到麻城老米酒的酸性酚。将萃取余液用NaOH溶液调至pH7.0,然后用乙酸乙酯萃取,合并萃取液并真空浓缩至干,得到麻城老米酒中性酚样品。

1.3.4 色谱条件

色谱柱为Hypersil GOLD(250 mm×4.6 mm,5 μm),流动相A为0.1%甲酸,流动相B是甲醇,并使用梯度洗脱,梯度洗脱程序见表1。流速1 mL/min,紫外检测波长280 nm,进样量20 μL。

表1 梯度洗脱程序
Table 1 Gradient elution procedure

2 结果与分析

2.1 流动相的选择

图1 中性酚混合标样色谱图
Fig.1 Chromatogram of neutral phenol mixed standard

图2 稀释过的中性酚混合标样色谱图
Fig.2 Chromatogram of diluted neutral phenol mixed standard

由图1和图2可知,以C18柱用作固定相时,常用的流动相有甲醇-水、乙腈-水等。但是本实验主要检测的是酚类物质,酚类物质由于含有酚羟基、羧基,这些基团在水溶液中易发生电离,易出现拖尾现象。添加少量酸性试剂,可以抑制酚类物质的电离,提高分离度,避免色谱峰的拖尾[15-17]。分别尝试0.1%乙酸和甲醇、0.1%甲酸和甲醇、0.1%乙酸和乙腈、0.1%甲酸和乙腈,实验最终选择0.1%甲酸为流动相A,甲醇为流动相B,在此条件下,梯度洗脱时,基线发生较小的飘移,并且获得更好的分离[18-20]。为了使峰型更好,用流动相1∶1稀释样品,结果表明,稀释过后得出的峰分离效果更佳。

2.2 色谱条件的确定

从上述实验中,最终确定分离多酚类物质的色谱条件是检测波长280 nm,柱温30 ℃,进样量为20 μL,0.1%甲酸水溶液与甲醇梯度洗脱。在该色谱条件下进样,得到标样中酸性酚及香草酸的分离色谱图和保留时间(retention time,RT)分别见图3、图4。

图3 酸性酚混合标样色谱图
Fig.3 Chromatogram of acid phenol mixed standard

图4 香草酸标样色谱图
Fig.4 Chromatogram of vanillic acid standard

由图3~图4可知,11种酚类物质得到了很好地分离。与姜莉等[5]对黑米酒、谭悦等[11]对木瓜酒、谢广发[14]对黄酒多种酚类物质进行测定相比,分离时间较短,在22 min之内,11种物质就能得到分离,且洗脱程序不复杂,分离效果良好。

2.3 标准曲线、检出限

采用以上确定的色谱条件,得到以下11种酚类物质的回归方程见表2。由表2可知,线性关系良好,且相关系数R均>0.999 0。各组分目标物的检出限为0.117~0.156 mg/L,满足不同种类物质的检测要求。

表2 11种酚类物质回归方程及检出限
Table 2 Regression equations and detection limits of 11 phenolic compounds

2.4 老米酒中酚类物质分析

按照1.3.4方法对老米酒样品c1、c2、c3处理,对处理过的样品进行高效液相色谱分析,样品中酚类物质含量见表3。

表3 样品中酚类物质含量的测定结果
Table 3 Determination results of phenolic content in samples mg/L

注:“-”表示未检出。

由表3可知,3种不同类型的老米酒中含有丰富的酚类,其中c1老米酒中含量最高的是香草酸,其次是儿茶素、表儿茶素以及芦丁;c2老米酒中含量最高的是表儿茶素,其次是芦丁、儿茶素以及阿魏酸;c3老米酒中含量最高的是儿茶素,其次是原儿茶酸、表儿茶素以及香草酸。从测定的这11种单酚来看,儿茶素、表儿茶素、芦丁是这3种老米酒中主要的单酚物质,占总含量的比例较大。回收率测定结果相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)为0.48%~2.75%,而3种不同类型老米酒11种酚类总量与绍兴黄酒比起来,含量相对较低,与红米酒比起来,含量稍高一些。这可能由于酒中的酚类物质主要来源于原料(大米、小麦)和微生物(米曲霉、酵母)的转化,特别是由于发酵周期长(传统工艺酒达100 d左右),小麦带皮发酵,麦皮中的大量酚类物质融入酒中[20-22]。老米酒发酵时长比起绍兴黄酒较短,而比起米酒时长较长,且绍兴黄酒一般用的酒曲是麦曲,而老米酒用的甜酒曲,这些原因都会导致酚类物质的含量不同。

3 结论

在选定的色谱条件下,首次采用高效液相色谱测定麻城老米酒中的11种酚类物质,并且在22 min之内使这11种物质得到了较好的分离,11种酚类物质的回收率在86.2%~102.3%,其相对标准偏差为0.48%~2.75%,说明此测定方法准确可靠。

由以上实验可知,麻城老米酒中含有一定量的酚类物质。3种不同类型的老米酒中含有丰富的酚类,其中c1老米酒中含量最高的是香草酸,其次是表儿茶素、儿茶素以及芦丁,c2老米酒中含量最高的是表儿茶素,其次是儿茶素、芦丁以及阿魏酸,c3老米酒中含量最高的是儿茶素,其次是表儿茶素、原儿茶素以及芦丁。从测定的这11种单酚来看,儿茶素、表儿茶素、芦丁是这3种老米酒中主要的单酚物质,占总含量的比例较大。并使其测定结果与绍兴黄酒、红米酒中酚类物质含量的对比发现,麻城老米酒中酚类物质的含量与其工艺密切相关,为老米酒类产品的开发和保健功能的研究提供依据。

本次实验只对麻城老米酒中的酚类进行了检测,而麻城老米酒中不仅仅含有酚类,还含有其他的功能成分,比如氨基酸、维生素等,有待进一步的研究。

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Preliminary study on phenolic substances in Macheng old rice wine

WANG Yifang1,2,WEN Chengkun1,2,CHEN Maobin1,2,ZHANG Yu1,2,LI Qin1,2,FANG Shangling1,2*
(1.College of Bioengineering and Food Science,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;2.Hubei Brewing Technology and Equipment Engineering Technology Center,Wuhan 430068,China)

Abstract:Using glutinous rice as the main raw material,Macheng old rice wine was fermented by semi-solid fermentation.The phenolic substances in Macheng old rice wine were qualitatively and quantitatively analyzed by HPLC.The chromatographic conditions were:separation column Hypersil Gold C18(250 mm×4.6 mm,5 μm),0.1%formic acid water and methanol as the mobile phase of gradient elution,flow rate 1 ml/min,and UV detection wavelength 280 nm.The results showed that the detection limit of the method was 0.117-0.156 mg/L.The recoveries ranged from 86.2%to 102.3%,and the relative standard deviations ranged from 0.48%to 2.75%.The 11 kinds of phenolic substances in the old rice wine of Macheng were detected,among which,catechin,epicatechin and rutin were the main monophenolic substances in the old rice wine,and the proportion of the total content was large.

Key words:Macheng old rice wine;phenolic substances;HPLC

中图分类号:O657.7

文章编号:0254-5071(2019)12-0175-04

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2019.12.035

引文格式:王奕芳,温承坤,陈茂彬,等.麻城老米酒中酚类物质的初探[J].中国酿造,2019,38(12):175-158.

收稿日期:2019-05-30

修回日期:2019-10-08

基金项目:“十三五”国家重点研发计划项目中的重点课题(2016YFD0400500);湖北省科技厅重大专项(2018ABA084)

作者简介:王奕芳(1994-),女,硕士研究生,研究方向为食品科学。

*通讯作者:方尚玲(1967-),女,教授,博士,研究方向为微生物。