釀酒用糠殼中糠味物質(zhì)的研究

謝正敏，練順才，李楊華，葉華夏(五糧液集團(tuán)技術(shù)研究中心，四川宜賓644007)

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釀酒用糠殼中糠味物質(zhì)的研究

謝正敏，練順才，李楊華，葉華夏
(五糧液集團(tuán)技術(shù)研究中心，四川宜賓644007)

摘要：采用同時(shí)蒸餾萃取法（SDE）和固相微萃取法研究了釀酒用糠殼中產(chǎn)生糠味物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)及其來源，其中發(fā)現(xiàn)trans-1,10-Dimethyl-trans-9-decalol，譯為土臭素，占0.201 %。通過感官評(píng)定、保留時(shí)間定性、雙柱定性、標(biāo)準(zhǔn)品的添加等方法確認(rèn)并鑒定糠殼中產(chǎn)生糠味的特征物質(zhì)，其質(zhì)譜解析相似度達(dá)97 %。從而為控制糠味的產(chǎn)生及對(duì)糠殼前處理工藝提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：糠殼；GC-O；同時(shí)蒸餾萃取；固相微萃?。淮篌w積進(jìn)樣；土臭素

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2015-09-21；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20150921.0947.002.html。

白酒生產(chǎn)屬于傳統(tǒng)工藝，生產(chǎn)過程中因?yàn)楦鞣N原因往往會(huì)產(chǎn)生異味。白酒中的糠味是常見的異味之一，而在各種香型的白酒的釀造過程中都會(huì)使用糠殼作為疏松劑或填充劑，這樣糠殼中的異味物質(zhì)就會(huì)或多或少地進(jìn)入發(fā)酵過程，最后進(jìn)入白酒的蒸餾階段，嚴(yán)重影響白酒的質(zhì)量和風(fēng)味。所以在釀酒生產(chǎn)過程中對(duì)糠殼的前處理就十分重要，釀酒生產(chǎn)工藝中對(duì)糠殼的清蒸均有嚴(yán)格的要求，有的廠家要求清蒸30 min以上。白酒中常見的異味還有霉味、蘑菇味、臭味、酸味等。Darriet等人研究發(fā)現(xiàn)葡萄酒中土腥味主要由geosmin產(chǎn)生[1]。Geosmin (GSM)譯為土臭素、土臭味素或土味素，La Guerche等人研究腐爛釀酒葡萄中的異味，發(fā)現(xiàn)1-octen-3-one、1-octen-3-ol等產(chǎn)生的蘑菇味和2-Methylisobomeol、土臭素產(chǎn)生的土腥味，這些物質(zhì)可以傳遞到葡萄酒中。

在我國白酒中也已經(jīng)檢測到土臭素，該重要異味化合物的感官特征描述為：土霉或糠嗅味(土霉異味)。雖然白酒生產(chǎn)中會(huì)對(duì)糠殼進(jìn)行清蒸，但是來自糠殼中的異味物質(zhì)或多或少還是會(huì)殘留并進(jìn)入酒中。由于它們具有極低的風(fēng)味閾值，據(jù)有關(guān)報(bào)道，該化合物在46 %vol酒精水溶液中的閾值為0.11 μg/L，在水中的閾值為0.01 μg/L?？梢姲拙浦写嬖谖⒘康耐脸羲貙?duì)其風(fēng)味也會(huì)造成較大的破壞，因此近年來，土臭素越來越受到研究者的重視。

本實(shí)驗(yàn)采用生產(chǎn)中使用的糠殼作為試驗(yàn)材料，利用同時(shí)蒸餾萃取法（SDE）和頂空固相微萃取法（SPME）與GC-MS大體積進(jìn)樣方式相結(jié)合的方法，對(duì)樣品進(jìn)行了分離萃取、定性分析等工作，并用GC-O對(duì)樣品進(jìn)行了分析研究，通過感官評(píng)定、保留時(shí)間定性、雙柱定性、標(biāo)準(zhǔn)品的添加等方法確認(rèn)并鑒定糠殼中產(chǎn)生糠味的特征物質(zhì)。

1材料與方法

1.1材料及儀器

原料：生產(chǎn)用糠殼（未清蒸過）。

儀器設(shè)備：固相微萃取自動(dòng)進(jìn)樣器(MPS2)，德國Gerstel公司；微萃取頭，加拿大Supelco公司；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，GC 7890-MS 5975，美國Agilent公司。同時(shí)蒸餾萃取裝置一套，GC-O聞香器，德國Gerstel公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1頂空-固相微萃取法

糠殼處理：取糠殼樣品20 g放入20 mL頂空瓶中，旋緊瓶蓋，用裝有50/30 μmDVB/CAR/PDMS萃取頭的固相微萃取自動(dòng)進(jìn)樣器對(duì)裝入頂空瓶中的風(fēng)味成分進(jìn)行萃取，以40～60℃恒溫萃取30～45 min，再將萃取頭取出即時(shí)插入氣-質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口，解析5 min[2]。

1.2.2同時(shí)蒸餾萃取法

取200 g糠殼于1000 mL2個(gè)圓底燒瓶中，加入400 mL水，將燒瓶接在SDE樣品端。另取100 mL有機(jī)溶劑于250 mL圓底燒瓶中，接在SDE溶劑端。樣品燒瓶從底部通入蒸汽，溶劑燒瓶水浴，保持沸騰，連續(xù)萃取1.5 h，于分液漏斗中除去有機(jī)溶劑中的水，用干燥氮?dú)獯党嘤嗟娜軇瑵饪s至1 mL，大體積進(jìn)樣供GC-MS測定分析[3]。

1.2.3氣相色譜-質(zhì)譜分析條件

色譜柱：HP-INNOWax Agilent 60×0.25×0.25和HP-5 Agilent 30×0.25×0.25；進(jìn)樣口溫度：250℃；柱流速：恒流1.0 mL/min;分流模式：不分流或溶劑排空方式；接口溫度：280℃；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；數(shù)據(jù)采集模式：全掃描；質(zhì)量掃描范圍：20～550 au柱溫程序升溫：（HP-INNOWax）35℃（保持5 min）以4℃/min升溫至100℃（保持6 min）再以5℃/min升溫至220℃（保持30 min）；（HP-5）60℃（保持1 min）以15℃/min升溫至180℃（保持0.5 min），再以20℃/min升溫至280℃（保持10 min）。

1.3數(shù)據(jù)處理方法

定性分析：糠殼氣味成分經(jīng)氣相色譜分離形成其各自的色譜峰,用GC-MS聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。各組分質(zhì)譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(NIST08)檢索及資料分析,再結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析,確認(rèn)氣味物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。同時(shí)定性結(jié)果通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)譜、標(biāo)準(zhǔn)樣品的保留時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)品的風(fēng)味對(duì)比。

2結(jié)果與分析

2.1使用同時(shí)蒸餾法檢測到糠殼中的糠味物質(zhì)

按照1.2.2方法處理分析樣品，采用極性柱子HPINNOWax Agilent 60×0.25×0.25對(duì)處理好的樣品進(jìn)行分離，同時(shí)將GC-MS與GC-O相結(jié)合進(jìn)行檢測分析，在35.593 min時(shí)明顯聞到霉糠味的氣味（圖1和圖2）。通過計(jì)算機(jī)譜庫(NIST08)檢索得到MS碎片離子圖譜與MS標(biāo)準(zhǔn)圖譜（NIST Mass Spectral Database）比較（圖3），其質(zhì)譜解析相似度達(dá)97 %。

圖1同時(shí)蒸餾萃取法提取未蒸過糠殼香氣成分的總離子流圖

圖2同時(shí)蒸餾萃取法提取未蒸過糠殼香氣成分中GSM總離子圖譜

圖3同時(shí)蒸餾萃取法提取未蒸過糠殼中具有糠味化合物的離子碎片圖（圖3a）和GSM標(biāo)準(zhǔn)圖譜比較（圖3b）

2.2使用頂空固相微萃取法對(duì)糠殼中糠味物質(zhì)的進(jìn)一步鑒定

對(duì)分析樣品進(jìn)行處理，采用非極性柱子HP-5 Agilent 30×0.25×0.25所吸附的樣品進(jìn)行分離，同時(shí)將GCMS與GC-O相結(jié)合進(jìn)行檢測分析，在8.476 min處明顯有霉糠味的氣味（圖4）。通過計(jì)算機(jī)譜庫(NIST08)檢索得到MS碎片離子圖譜與MS標(biāo)準(zhǔn)圖譜（NIST Mass Spectral Database）比較（圖5），其質(zhì)譜解析相似度達(dá)92 %。

圖4頂空固相微萃取法（SPME）檢測未清蒸過糠殼特征離子圖（m/z=112）

圖5頂空固相微萃取法（SPME）檢測未清蒸過糠殼GSM的MS圖譜

2.3采用標(biāo)準(zhǔn)品的添加和保留時(shí)間進(jìn)一步對(duì)糠味物質(zhì)的鑒定

向待測樣品中添加GSM標(biāo)準(zhǔn)品，采用非極性柱子HP-5 Agilent 30×0.25×0.25所吸附的樣品進(jìn)行分離。同時(shí)將GC-MS與GC-O相結(jié)合進(jìn)行檢測分析，在8.476 min處明顯聞到霉糠味的氣味，將添加前后的2張譜圖進(jìn)行對(duì)比（圖6），其保留時(shí)間是相同的。

3　結(jié)論

通過同時(shí)蒸餾法萃取出的未蒸過糠殼的氣味成分175種，其中氣味明顯的醛、酮、醇、酯、芳香族以及雜環(huán)類化合物占到了80 %以上，說明糠殼中能夠影響到白酒風(fēng)味品質(zhì)的異雜物質(zhì)很多，所以生產(chǎn)過程中對(duì)原輔料糠殼的清蒸工藝是保證白酒品質(zhì)的重要工作之一。作為對(duì)比，用生產(chǎn)上經(jīng)過清蒸處理的糠殼進(jìn)行同樣的處理，只檢出了51種氣味成分，相比未蒸過糠殼大量減少，而且沒有發(fā)現(xiàn)Geosmin，可以看出清蒸處理除去了大部分的氣味物質(zhì)，但也可能是殘留的氣味成分低于檢出限而未能檢出。

圖6色譜對(duì)比圖

在未蒸過糠殼萃取的氣味成分中檢出了Geosmin，為進(jìn)一步確認(rèn)，用SPME方法萃取并結(jié)合GC-O進(jìn)行檢測，GC-O技術(shù)是研究食品中香氣成分的一種有效手段，已被廣泛應(yīng)用于白酒香氣成分以及各種基質(zhì)中的異味研究。按建立的SPME方法處理樣品，用HP-INNOWax毛細(xì)管柱將萃取物進(jìn)行分離，同時(shí)進(jìn)行GC-O分析，在36.593 min處發(fā)現(xiàn)了較為明顯的糠霉味，將該質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)圖庫進(jìn)行對(duì)比，檢出為Geosmin，相似度達(dá)到97 %。

關(guān)于Geosmin的產(chǎn)生原因，大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道其主要是生物代謝生產(chǎn)。在自然界中，土壤中也發(fā)現(xiàn)了該化合物，它不但可由原核生物產(chǎn)生，也可以由真核生物產(chǎn)生，例如霉菌、地錢、植物、昆蟲等，所以糠殼中無論是土壤污染或是自身產(chǎn)生該化合物都有一定的可能。

糠殼是白酒生產(chǎn)最關(guān)鍵的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，傳統(tǒng)的釀酒工藝在生產(chǎn)過程中都使用到了糠殼，研究發(fā)現(xiàn)其中確實(shí)含有大量的異雜味化合物。長期以來糠味一直是影響中國白酒感官品質(zhì)的重要異味，目前能夠做的就是適當(dāng)延長輔料清蒸的時(shí)間，最大限度地消除輔料中的異雜物質(zhì)，但是蒸過的糠殼是否合格并適用于生產(chǎn)，還僅是生產(chǎn)人員依靠經(jīng)驗(yàn)感官鑒定，如何建立快速、簡便的方法并檢測，還需要進(jìn)一步的研究。雖然在糠殼中檢出了Geosmin，但是白酒中糠味物質(zhì)并不一定是糠殼帶入的，只有系統(tǒng)地研究該物質(zhì)的本質(zhì)、產(chǎn)生過程及機(jī)理，以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生該物質(zhì)的環(huán)節(jié)，才能有效防止白酒生產(chǎn)過程中的異雜味，如此，或許可以推動(dòng)白酒生產(chǎn)技術(shù)不斷完善，使白酒的質(zhì)量控制向著深層次目標(biāo)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] Darriet P, Pons M, Lamy S, et al. Identification and quantification of geosmin，an earthy odorant contaminating wines[J].JAgric Food Chem, 2000,48(10)：4835-4838.

[2]江南大學(xué).一種中國白酒中非糠殼帶來的土霉異味化合物土臭素的測定方法：201010206992[P].2010-11-24.

[3]練順才，謝正敏，等.糧食香氣成分分析方法的研究[J].釀酒科技,2011(8)：31-35.

Research on Earthy-musty Substances in Liquor-making Bran

XIE Zhengmin, LIAN Shuncai，LI Yanghua and YE Huaxia
（Technical Center of Wuliangye Group Co.Ltd., Yibin, Sichuan 644007, China）

Abstract:In this study, simultaneous distillation & extraction (SDE) and solid phase micro extraction method were adopted to study the chemical nature and the source of earthy-musty substances in liquor-making bran. Among all the substances, trans-1,10-Dimethyl-trans-9-decalol, also named geosmin, accounted for 0.201 %. Through sensory evaluation, retention time, qualitative double column, and the addition of standard products etc., the characteristic substances producing earthy-musty smell were determined and identified with their mass spectrum analytic similarity up to 97 %. This study provided theoretical base for the control of earthy-musty substances and the improvement of pretreatment technology of bran.

Key words:bran; GC-O; SDE; SPME; LVI; trans-1,10-Dimethyl-trans-9-decalol

通訊作者：練順才，女，四川宜賓人，高級(jí)工程師，碩士研究生，現(xiàn)任宜賓五糧液股份公司技術(shù)中心副主任，主要從事酒類技術(shù)研究工作，發(fā)表論文數(shù)篇。

作者簡介：謝正敏，女，四川宜賓人，工程師，主要從事酒類分析研究工作。

收稿日期：2015-06-12；修回日期：2015-09-14

DOI：10.13746/j.njkj.2015264

中圖分類號(hào)：TS262.3；TS261.7；TS261.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-9286（2016）01-0047-03