仰韶陶香型高溫大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)分析

韓素娜，牛姣，侯建光

（河南仰韶酒業(yè)有限公司博士后研發(fā)基地，河南三門峽472400）

仰韶陶香型高溫大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)分析

韓素娜，牛姣，侯建光

（河南仰韶酒業(yè)有限公司博士后研發(fā)基地，河南三門峽472400）

以仰韶陶香型高溫大曲為研究對象，采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)進行定性分析，并結(jié)合半定量和主成分分析法對檢測信息進行處理和分析。結(jié)果表明，在7塊曲樣中共鑒定出香味物質(zhì)50種，主要分為6大類化合物，其中包括醛類8種，醇類5種，酯類7種，吡嗪類4種，酮類6種，酸類10種，芳香族類5種，烷烴類4種，雜環(huán)類1種。相對含量分別為15.91%、33.19%、7.5%、6.35%、2.2%、26.52%、6.23%、2.08%、4.18%。其中，乙酸、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、3-甲基丁酸、己酸、苯乙醇、十六酸乙酯、四甲基吡嗪、2-甲基丙酸含量相對較高，這些微量成分可能對后期白酒香味形成起著重大作用。

頂空固相微萃取法；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；香味成分；高溫大曲

大曲是以大麥、小麥、豌豆、高粱等谷物為原料，粉碎、加水后壓制，形成曲坯，然后人為控制一定的溫度、濕度培育而成[1]。研究表明，大曲不僅是白酒生產(chǎn)的糖化劑和發(fā)酵劑，也是釀造原料的部分來源，其含有豐富的香味成分和香味物質(zhì)前驅(qū)成分，在白酒生產(chǎn)過程中，這些物質(zhì)直接或間接進入酒體，對白酒的香型和風格產(chǎn)生重大影響[2]。

大曲在白酒生產(chǎn)中的重要功能，吸引了很多研究人員對其進行研究。最初對大曲的研究主要集中在感官評定和理化指標的測定上，隨后逐漸發(fā)展到微生物水平。近年來，隨著對不同香型白酒風味成分研究的不斷深入，大曲的生香功能越來越受到重視，對白酒大曲香味物質(zhì)的研究可以幫助我們更好的認識白酒風味，從而為強化白酒香型，提高白酒質(zhì)量提供指導。

本研究選取仰韶陶香型高溫大曲為研究對象，采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）與氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用的方法[3-4]，對大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)進行定性和半定量測定，并結(jié)合主成分分析法對檢測信息進行處理和分析，以期獲得陶香型高溫大曲的主要揮發(fā)性香味物質(zhì)，為后續(xù)大曲質(zhì)量評價體系的完善和制曲生產(chǎn)標準化奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樣品：高溫大曲，由仰韶酒業(yè)有限公司制曲車間提供。

儀器設(shè)備：50μm/30μmDVAB/CAR/PDMS固相微萃取頭，美國Supelco公司；三合一自動SPME進樣器，美國Supelco公司；20m L帶硅橡膠墊的樣品瓶，美國Supel-co公司；Thermo Fishier1300-1310氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國賽默飛公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的采集及處理

分別于不同庫房用五點取樣法采集多塊大曲，由制曲生態(tài)園專業(yè)工作人員鑒定并挑選出優(yōu)質(zhì)曲樣7塊，分別編號為1，2，3……7。整塊粉碎后全部過40目篩，混合均勻后采用四分法濃縮至500 g，裝于無菌袋中保存于4℃冰箱中備用。

1.2.2 頂空固相微萃取（HS-SPME）條件

選取50μm/30μmDVAB/CAR/PDMS固相微萃取頭，第一次使用時需于氣相色譜進樣口以230℃老化5m in。

萃取條件：精確稱取3.0 g樣品放入頂空瓶中，蓋上瓶蓋，70℃頂空萃取30m in，將萃取頭取出插入GC-MS進樣口解吸5m in，進行GC-MS分析。

1.2.3 氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析條件

氣相色譜條件：毛細管色譜柱為DB-FFAP，規(guī)格為60 m×250μm×0.25μm；自動不分流進樣，進樣口溫度250℃；程序升溫：35℃保持10m in，以10℃/m in升至130℃，保持2m in，再以6℃/m in升至230℃，保持30m in；載氣：高純度氦氣，流速為0.81m L/m in。

質(zhì)譜條件：EI電離源，電子能量70 eV，掃描范圍30～550 u，離子源溫度230℃，接口溫度250℃。

1.2.4 定性與半定量分析

定性：檢出揮發(fā)性組分物質(zhì)的質(zhì)譜圖，通過與標準譜庫（NIST05a.L）對比鑒定，匹配度大于800的鑒定結(jié)果予以確認。

半定量：以乙酸丁酯為內(nèi)標，將大曲樣品中鑒定的揮發(fā)性化合物的濃度與乙酸丁酯質(zhì)量濃度作比進行計算。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

主成分分析法把原來眾多具有一定相關(guān)的多個指標重新組合成一組新的互相無關(guān)的少數(shù)幾個綜合指標來代替原來的指標，從而使復雜問題簡單化[5]。將各大曲樣品的香味成分含量數(shù)據(jù)錄入SPSS19.0，根據(jù)各樣品香味成分含量的標準化值列出相關(guān)系數(shù)矩陣，計算特征值及其相應的特征向量，得到特征值、方差貢獻率、累積貢獻率，選取累積貢獻率在85%以上的前幾個成分作為主成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 大曲樣品揮發(fā)性香味物質(zhì)定性分析

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測大曲中的揮發(fā)性物質(zhì)，經(jīng)計算機譜庫查詢，7組大曲樣中鑒定出123種化合物，其揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖見圖1。

結(jié)合相關(guān)文獻中香味物質(zhì)的報道，排除在少部分樣品中發(fā)現(xiàn)，大部分樣品中未檢測出的香味物質(zhì)，7組大曲樣品中共獲得揮發(fā)性香味物質(zhì)50種，主要分為6大類化合物（見表1），其中，醛類8種，醇類5種，酯類7種，吡嗪類4種，酮類6種，酸類10種，芳香族類5種，烷烴類4種，雜環(huán)類1種，相對含量分別為15.91%、33.19%、7.5%、6.35%、2.2%、26.52%、6.23%、2.08%、4.18%。大曲是白酒釀造的動力，曲中含有豐富的香味物質(zhì)，它們可以直接進入酒體，成為酒體中香味物質(zhì)的直接來源，同時也是酒中香味物質(zhì)的重要前驅(qū)物來源。

表1 大曲樣品中不同種類揮發(fā)性香味物質(zhì)總含量

相對含量最高的兩大類主要是醇類和酸類物質(zhì)，經(jīng)過一定時間的貯存，在細菌、酵母和霉菌產(chǎn)生的酯酶作用下，這兩大類物質(zhì)將會大量合成酯類物質(zhì)，進而賦予白酒更多的香味物質(zhì)。

圖1 總離子流圖

酸是大曲和白酒中都很重要的呈味物質(zhì)，在大曲中檢出強度較大的為乙酸和2-甲基丁酸，這與汪玲玲[6]研究結(jié)果一致。

醛類物質(zhì)占有較高比例（15.91%），其中含量最高的為3-糠醛，它是高溫堆積中形成的，賦予大曲焦糊香。

酯類物質(zhì)是大曲中存在的一類呈香物質(zhì)，它為大曲香味的構(gòu)成起著一定的貢獻作用，其中含量最高的是十六酸乙酯，它呈微弱蠟香、果爵和奶油香味。

吡嗪類物質(zhì)的形成與蛋白酶的作用和美拉德反應密切相關(guān)，特別在制曲頂溫超過50℃時，有利于該類物質(zhì)的產(chǎn)生，其中四甲基吡嗪含量最高，作為大曲中吡嗪類化合物的重要來源，它目前被視為中國白酒的有益健康成分進行研究[7]。

芳香族化合物是酒曲中另一類重要的化合物,它的含量占6.35%。芳香族化合物一般來源于原料中氨基酸，如苯丙氨酸類化合物的降解。此外，還有少量的烷烴類化合物以及一種雜環(huán)類化合物。這些化合物都是酒曲中的風味化合物。

表2 大曲樣品中揮發(fā)性香味物質(zhì)及含量(μg/g)

2.2 大曲樣品揮發(fā)性香味物質(zhì)半定量分析

內(nèi)標物乙酸丁酯的含量已知，根據(jù)各種化合物的色譜峰面積與乙酸丁酯的色譜峰面積的比值，可初步得出每克大曲中各種揮發(fā)性化合物的含量。7組樣品的各揮發(fā)性香味物質(zhì)含量統(tǒng)計見表2。由表2可知，大曲中的揮發(fā)性香味物質(zhì)種類豐富，含量各不相同。總體來看，乙酸、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、3-甲基丁酸、己酸、苯乙醇、十六酸乙酯、四甲基吡嗪，2-甲基丙酸含量較高，這些微量成分將對后期白酒香味形成起著重大作用。

2.3 大曲樣品揮發(fā)性香味物質(zhì)主成分分析

利用SPSS19.0軟件對7組曲樣中50種揮發(fā)性香味物質(zhì)的含量數(shù)據(jù)進行主成分分析（principal component analysis，PCA），得到主成分的特征值和貢獻率，見表3，主成分載荷矩陣見表4。

表3 四大主成分初始特征值和累計貢獻率

由表3可知，第1主成分貢獻率為36.141%，第2主成分貢獻率為25.095%，第3主成分貢獻率為15.201%，第4主成分貢獻率為12.957%，4個主成分累計貢獻率達到89.272%。主成分分析一般提取包含85%以上信息，就可以代表原始數(shù)據(jù)的信息，而提取的4個主成分累計貢獻率達到了89.394%，且4個主成分的特征值均大于1，可以較客觀地反映各曲樣的揮發(fā)性香味物質(zhì)的原始信息。

載荷值主要反映各變量與主成分之間的相關(guān)系數(shù)。由表4可知,第1主成分主要與香葉基丙酮、3-羥基-2-丁酮、棕櫚酸、2，3-環(huán)氧丙酸乙酯、四甲基吡嗪、3-甲基-1-丁醇、2,6,10-三甲基十二烷、苯酚、苯乙酸、三甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、正十四烷、4-苯基-四氫-2-呋喃酮、己酸乙酯、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、2-甲基丙酸、苯乙醇、十六烷有高的相關(guān)性，它們具有較高的載荷值，均大于0.7。第2主成分主要與2-吡咯烷酮、可卡醛、椰子醛、4-甲基戊酸、萘、3-糠醛、4-甲基愈創(chuàng)木酚、5-甲基吡咯-2-甲醛、植酮、香蘭素、苯甲酸、2-羥基-4-異丙基萘有高的相關(guān)性，它們具有較高的載荷值，均大于0.7。第3主成分主要與十七烷、十四酸乙酯、己酸相關(guān)，載荷值，均大于0.7，第4主成分主要與壬酸相關(guān)，載荷值大于0.7。在這些香味物質(zhì)中，載荷值較大的集中表現(xiàn)為酮類化合物，醛類化合物，吡嗪類化合物，酸類化合物，酯類化合物。由于第1主成分、第2主成分累計貢獻率為61.236%，包含了原始信息中的大部分信息，所以其中載荷值較大的香味物質(zhì)對曲香影響較大，確定為主要香味物質(zhì)即香葉基丙酮、3-羥基-2-丁酮、棕櫚酸、2，3-環(huán)氧丙酸乙酯、四甲基吡嗪、3-甲基-1-丁醇、2,6,10-三甲基十二烷、苯酚、苯乙酸、三甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、正十四烷、4-苯基-四氫-2-呋喃酮、己酸乙酯、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、2-甲基丙酸、苯乙醇、十六烷、2-吡咯烷酮、可卡醛、椰子醛、4-甲基戊酸、萘、3-糠醛、4-甲基愈創(chuàng)木酚、5-甲基吡咯-2-甲醛、植酮、香蘭素、苯甲酸、2-羥基-4-異丙基萘。

3 結(jié)論

利用頂空固相微萃取（HS-SPME），結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS）測定仰韶酒廠曲庫房中剛制的7房高溫曲樣品中的揮發(fā)性香味成分，共鑒定出香味物質(zhì)50種，主要分為六大類化合物，其中包括醛類8種，醇類5種，酯類7種，吡嗪類4種，酮類6種，酸類10種，芳香族類5種，烷烴類4種，雜環(huán)類1種。相對含量分別為15.91%、33.19%、7.5%、6.35%、2.2%、26.52%、6.23%、2.08%、4.18%。同時利用內(nèi)標法對這些香味成分進行半定量分析，總體來看，乙酸、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、3-甲基丁酸、己酸，苯乙醇、十六酸乙酯、四甲基吡嗪，2-甲基丙酸含量相對較高，這些微量成分可能對后期白酒香味形成起著重大作用。

對檢測的50種揮發(fā)性香味物質(zhì)含量進行主成分分析，共提取4個主成分，累計貢獻率達到了89.394%，且4個主成分的特征值均大于1，可以較客觀地反映各曲樣的揮發(fā)性香味物質(zhì)的原始信息。其中：第1主成分主要與香葉基丙酮、3-羥基-2-丁酮、棕櫚酸、2，3-環(huán)氧丙酸乙酯、四甲基吡嗪、3-甲基-1-丁醇、2,6,10-三甲基十二烷、苯酚、苯乙酸、三甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、正十四烷、4-苯基-四氫-2-呋喃酮、己酸乙酯、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、2-甲基丙酸、苯乙醇、十六烷有高的相關(guān)性，它們具有較高的載荷值，均大于0.7。第2主成分主要與2-吡咯烷酮、可卡醛、椰子醛、4-甲基戊酸、萘、3-糠醛、4-甲基愈創(chuàng)木酚、5-甲基吡咯-2-甲醛、植酮、香蘭素、苯甲酸、2-羥基-4-異丙基萘有高的相關(guān)性，它們具有較高的載荷值，均大于0.7。第3主成分主要與十七烷、十四酸乙酯、己酸相關(guān)，載荷值，均大于0.7，第4主成分主要與壬酸相關(guān)，載荷值大于0.7。在這些香味物質(zhì)中，載荷值較大的集中表現(xiàn)為酮類化合物，醛類化合物，吡嗪類化合物，酸類化合物，酯類化合物。由于第1主成分、第2主成分累計貢獻率為61.236%，包含了原始信息中的大部分信息，所以其中載荷值較大的香味物質(zhì)對曲香影響較大，確定為主要香味物質(zhì)即香葉基丙酮、3-羥基-2-丁酮、棕櫚酸、2，3-環(huán)氧丙酸乙酯、四甲基吡嗪、3-甲基-1-丁醇、2,6,10-三甲基十二烷、苯酚、苯乙酸、三甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、正十四烷、4-苯基-四氫-2-呋喃酮、己酸乙酯、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、2-甲基丙酸、苯乙醇、十六烷、2-吡咯烷酮、可卡醛、椰子醛、4-甲基戊酸、萘、3-糠醛、4-甲基愈創(chuàng)木酚、5-甲基吡咯-2-甲醛、植酮、香蘭素、苯甲酸、2-羥基-4-異丙基萘。該研究結(jié)果為進一步量化評價大曲香味及完善大曲質(zhì)量評價體系提供了參考。

表4 成分矩陣

[1]范文來,張艷紅,徐巖.應用HS-SPME和GC-MS分析白酒大曲中微量揮發(fā)性成分[J].釀酒科技,2007(12)：74-78.

[2]崔利.形成醬香型酒風格質(zhì)量的關(guān)鍵工藝是“四高兩長,一大一多”[J].釀酒,2007,34(3)：24-35.

[3]明紅梅,姚霞,周健,等.中高溫濃香型大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)分析[J].釀酒科技,2015(6)：73-79.

[4]周健,郭志,明紅梅,等.優(yōu)質(zhì)中高溫濃香型大曲主要香味成分的初步研究[J].釀酒科技,2014(4)：11-14.

[5]張力.SPSS在生物統(tǒng)計中的應用[M].廈門：廈門大學出版社, 2010.

[6]汪玲玲.醬香型白酒微量成分及大曲香氣物質(zhì)研究[D].無錫：江南大學,2013.

[7]吳建峰.白酒中四甲基吡嗪全程代謝機理研究[D].無錫：江南大學,2013.

Volatile Flavoring Com ponents in Yangshao-flavor High-temperature Daqu

HAN Suna,NIU Jiao and HOU Jianguang
(Postdoctoral Research&Development Base,Yangshao Distillery Co.Ltd.,Sanmenxia,He'nan 472400,China)

In this study,Taoxiang high-temperature Daqu was used as the research object,and qualitative analysis of its volatile flavoring compounds was performed by HS-SPME coupled with GC-MS.Furthermore,the analytic results were processed by semi-quantitative and principal component analysis.The results showed that,50 kinds of volatile flavoring compounds in total were detected in 7 Daqu samples and they were mainly divided into 6 varieties including 8 kinds of aldehyde,5 kinds of alcohol,7 kinds of ester,4 kinds of pyrazine,6 kinds of ketone, 10 kinds of acid,5 kinds of aromatic compounds,4 kinds of alkanes,and 1 kind of heterocyclic with their relative contentas15.91%,33.19%, 7.5%,6.35%,2.2%,26.52%,6.23%,2.08%and 4.18%respectively;among them,the content of acetic acid,(2S,3S)-(+)-2,3-butanediol,3-methyl-butanoic acid,hexanoic acid,phenylethyl alcohol,hexadecanoic acid ethylester,tetramethyl-pyrazine and 2-methyl-propanoic acid was higher than others,and those compounds might make great contributions to the formation of liquoraroma.

HS-SPME;GC-MS;flavoring components;high-temperature Daqu

TS261.7；TS262.3；TS261.1

A

1001-9286（2017）02-0049-05

10.13746/j.njkj.2016304

2016-10-14

韓素娜(1973-)，女，高級工程師，國家評委，在職研究生，河南仰韶酒業(yè)有限公司總工程師。

牛姣(1988-)，女，碩士研究生，主要從事微量成分檢測研究。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-11-25；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161125.1239.003.htm l。