基于多元統(tǒng)計(jì)分析和O A V值分析不同窖齡基酒的風(fēng)味組分

曹潤(rùn)潔 ，李安軍 ，湯有宏 ，侯素麗 ，劉國(guó)英 ，湯知輝

(1.安徽古井貢酒股份有限公司，安徽亳州236820； 2.安徽省固態(tài)發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，安徽亳州236820）

基于多元統(tǒng)計(jì)分析和O A V值分析不同窖齡基酒的風(fēng)味組分

曹潤(rùn)潔1，2，李安軍1，湯有宏1，2，侯素麗1，2，劉國(guó)英1，2，湯知輝1，2

(1.安徽古井貢酒股份有限公司，安徽亳州236820； 2.安徽省固態(tài)發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，安徽亳州236820）

采用氣相色譜分析技術(shù)，對(duì)不同窖齡窖池所產(chǎn)的基酒的風(fēng)味組分進(jìn)行分析。每次采集40種樣品進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行兩個(gè)生產(chǎn)周期測(cè)定，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析及香氣活度值（odor activity value，OAV）評(píng)價(jià)分析方法，對(duì)比分析不同窖齡濃香型基酒香味成分含量之間的異同關(guān)系。結(jié)果表明，高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中香味成分含量、綜合分析指標(biāo)、名酒率等都顯著優(yōu)于低窖齡窖池所產(chǎn)基酒，尤其是對(duì)濃香型白酒貢獻(xiàn)度較高的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)，并且區(qū)分度較好。本研究可為不同窖齡窖池之間微生物菌群及其代謝產(chǎn)物的分析提供一定理論方向。

多元統(tǒng)計(jì)分析； 香氣活度值（odor activity value，OAV）OAV； 窖齡； 基酒； 風(fēng)味組分

中國(guó)白酒歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，在幾千年的發(fā)展過(guò)程中，形成了獨(dú)特的工藝和風(fēng)格。白酒主要以大米、小麥、高粱為原料，以曲類、酒母為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、貯存、勾調(diào)而制成。我國(guó)酒類種類繁多，其中濃香型白酒的風(fēng)格特征是窖香濃郁、綿甜醇厚、香味協(xié)調(diào)、尾凈爽口。濃香型白酒以己酸乙酯為主體香味，適量丁酸乙酯、乙酸乙酯和乳酸乙酯等構(gòu)成復(fù)合香氣[1]。白酒主要基本成分是乙醇和水，約占總量的98%，剩余2%的微量成分中的醇類、醛類、酯類、酸類、酚類等才是形成白酒獨(dú)特風(fēng)格的色譜骨架成分以及香氣、口感和風(fēng)格的關(guān)鍵[2-3]。

感官閾值對(duì)風(fēng)味化學(xué)分析有著重要的意義，早期的國(guó)外研究學(xué)者將白酒風(fēng)味成分的化學(xué)濃度與感官特征聯(lián)系起來(lái)，并為此做了大量工作[4-6]。將白酒風(fēng)味成分的化學(xué)濃度轉(zhuǎn)化為香氣活度值（odor activity value,OAV）后，可用來(lái)確定白酒中的關(guān)鍵組分。“中國(guó)白酒169計(jì)劃”在2008—2009年，中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織聯(lián)合江南大學(xué)和企業(yè)品酒專家進(jìn)行了79種白酒風(fēng)味化合物的嗅覺(jué)閾值測(cè)定[7]。本文中閾值使用“中國(guó)白酒169計(jì)劃”的測(cè)定結(jié)果，并結(jié)合主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）進(jìn)行綜合分析。

多元統(tǒng)計(jì)分析作為一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析手段，在酒類風(fēng)味特征研究中應(yīng)用廣泛，如用于區(qū)分不同產(chǎn)地、品種類型的葡萄酒或蒸餾酒[8-10]。其中應(yīng)用最為廣泛的統(tǒng)計(jì)分析軟件是統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（Statistical Product and Service Solutions，SPSS）軟件。而在酒類風(fēng)味特征研究的應(yīng)用中使用軟件分析主要包括主成分分析、相關(guān)性分析、聚類分析和判別分析等[11-17]。

1 材料與方法

1.1 材料樣品

古井貢酒兩個(gè)排次所產(chǎn)基酒中40個(gè)窖池，其中：

第1排次：20個(gè)高窖齡（＞50年）窖池所產(chǎn)基酒樣品，編號(hào)為G1-1～G20-1；20個(gè)低窖齡（＜5年）窖池所產(chǎn)基酒樣品；編號(hào)為D1-1～D20-1。

第2排次：20個(gè)高窖齡（＞50年）窖池所產(chǎn)基酒樣品，編號(hào)為G1-2～G20-2；20個(gè)低窖齡（＜5年）窖池所產(chǎn)基酒樣品；編號(hào)為D1-2～D20-2。

從新原料投料開(kāi)始到發(fā)酵結(jié)束蒸酒完成的一個(gè)釀酒生產(chǎn)周期為一排，兩個(gè)排次在這里指兩輪釀酒生產(chǎn)周期。

1.2 儀器設(shè)備

1.2.1 儀器

Agilent7890B氣相色譜儀，氫火焰離子化檢測(cè)器（FID），7693自動(dòng)進(jìn)樣器；色譜柱：CP-WAX 57 CB，50 m×0.25 mm×0.20 μm。

1.2.2 方法

取10 mL酒樣于比色管中，加入100 μL內(nèi)標(biāo)溶液（叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸），振蕩混勻后自動(dòng)進(jìn)樣1 μL分析，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品保留時(shí)間定性，以內(nèi)標(biāo)法定量。

1.2.3 色譜條件

進(jìn)樣口：230 ℃；分流比：30∶1，載氣：氮?dú)?；載氣流速：1 mL/min；檢測(cè)器：250℃；程序升溫：起始35℃，以2℃/min升至60℃，保持4 min，以6℃/min升至195℃，保持20 min。

1.3 香氣活度值OAV計(jì)算

各組分的OAV，能夠確定各香型白酒風(fēng)味貢獻(xiàn)度高的關(guān)鍵組分，通常認(rèn)為OAV大于1的物質(zhì)對(duì)白酒風(fēng)味有貢獻(xiàn)，OAV大于10的則為重要香氣物質(zhì)[18]。本次樣品中通過(guò)SPSS21.0軟件中描述分析的結(jié)果，采用每個(gè)排次中高、低窖齡窖池產(chǎn)酒的具體化合物含量的均值，閾值則是使用“中國(guó)白酒169計(jì)劃”的測(cè)定結(jié)果。

1.4 多元統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS21.0進(jìn)行描述性分析、主成分分析（PCA）。

1.5 名酒率的計(jì)算

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中基酒的產(chǎn)量確定出酒率及名酒率。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩個(gè)排次40個(gè)樣品的色譜分析及名酒率描述性分析

2.1.1 第1排次40個(gè)樣品的色譜分析及名酒率描述性分析結(jié)果（見(jiàn)表1、表2）

表1和表2是對(duì)第1排次40個(gè)窖池所產(chǎn)基酒的香味組分進(jìn)行色譜分析后結(jié)合名酒率做的統(tǒng)計(jì)學(xué)的描述相關(guān)分析，從第1排次對(duì)所測(cè)樣品的描述相關(guān)分析表中對(duì)比發(fā)現(xiàn)，高窖齡窖池的基酒名酒率顯著高于低窖齡窖池所產(chǎn)的基酒。其中，所測(cè)的香味物質(zhì)成分中，酸、酯類含量高于其他物質(zhì)，兩種基酒樣品表現(xiàn)的趨勢(shì)一致，酸、酯類占主要成分，同時(shí)也表明它們是對(duì)基酒風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的關(guān)鍵性組分。

2.1.2 第2排次40個(gè)樣品的色譜分析及名酒率描述性分析結(jié)果（表3、表4）

表1 第1排次高窖齡窖池名酒率及色譜分析的描述相關(guān)量

表2 第1排次低窖齡窖池名酒率及色譜分析的描述相關(guān)量

表3 第2排次高窖齡窖池名酒率及色譜分析的描述相關(guān)量

表4 第2排次低窖齡窖池名酒率及色譜分析的描述相關(guān)量

表3和表4是對(duì)第2排次40個(gè)窖池所產(chǎn)基酒的香味組分進(jìn)行色譜分析后結(jié)合名酒率做的統(tǒng)計(jì)學(xué)的描述相關(guān)分析。結(jié)果顯示，把所得數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比第1排次的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高窖齡窖池的基酒名酒率顯著高于低窖齡窖池所產(chǎn)基酒。高窖齡窖池的基酒樣品中關(guān)鍵組分含量依然高于低窖齡窖池的基酒樣品。為更為直觀地表現(xiàn)出整體的結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)樣品中化合物組分含量總和進(jìn)行了綜合分類，總體分為醇、酯、酸、醛四大類和其他類別，其中其他類別是一些高級(jí)脂肪酸和其他芳香化合物的總和。

2.2 兩個(gè)排次40個(gè)樣品中各類化合物化學(xué)含量（見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4）

圖1 第1排次高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中各類化合物化學(xué)含量

圖2 第1排次低窖齡窖池所產(chǎn)基酒中各類化合物化學(xué)含量

由圖1和圖2可以直觀看出，關(guān)鍵風(fēng)味組分里酯類含量最高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他所有組分的總和，醇、酸、醛類含量也較高。這與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)上酯類被認(rèn)為是白酒風(fēng)味的主體香味成分表現(xiàn)一致。圖1、圖2的對(duì)比分析也直觀表現(xiàn)出高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中各類化合物化學(xué)含量總和高于低窖齡窖池所產(chǎn)基酒，主體組分酯類含量也更高。初步反映了高窖齡窖池所產(chǎn)的基酒的香味物質(zhì)含量更高，更能體現(xiàn)出濃香型白酒“窖香濃郁”的風(fēng)味特征。

圖3和圖4中表現(xiàn)出更為顯著的規(guī)律，第2排次的結(jié)果與第1排次表現(xiàn)的趨勢(shì)一致：樣品中關(guān)鍵風(fēng)味組分里酯類含量最高，醇、酸、醛類含量也較高。高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中各類化合物化學(xué)含量總和高于低窖齡窖池所產(chǎn)基酒，主體組分酯類含量也更高。再次反映了高窖齡窖池所產(chǎn)的基酒的香味物質(zhì)含量更高，也更能體現(xiàn)出濃香型白酒“窖香濃郁”的風(fēng)味特征。

圖3 第2排次高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中各類化合物化學(xué)含量

圖4 第2排次低窖齡窖池所產(chǎn)基酒中各類化合物化學(xué)含量

2.3 兩個(gè)排次中所有樣品酒樣中風(fēng)味組分的OAV

據(jù)“中國(guó)白酒169計(jì)劃”測(cè)定的閾值結(jié)果分析，醇類的閾值相對(duì)醛、酯類較高，因此在綜合對(duì)比化學(xué)含量后，酯類和醛、酸類由于閾值較低則具有極高的香氣活度（OAV）。

OAV＞1的分類列表見(jiàn)表5和表6。

表5和表6是兩個(gè)排次的酒樣組分的OAV值，OAV值大于1的物質(zhì)對(duì)白酒風(fēng)味有貢獻(xiàn)，OAV值大于10的則為重要香氣物質(zhì)。我們從結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)不論高窖齡窖池還是低窖齡窖池所產(chǎn)的基酒樣品組分中，OAV值最高的均為酯類化合物，表現(xiàn)較為一致，其中，己酸乙酯的OAV值最高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他所有酯。綜合具體的化學(xué)含量，酯類含量高且閾值低，因此具有極高的OAV值，另外，醛類相對(duì)其他類物質(zhì)化學(xué)含量較低，但因其閾值較低也具有非常高的OAV值，其中，異戊醛的閾值（0.017 mg/L）非常低，盡管其化學(xué)含量較低，反而表現(xiàn)出非常高的OAV值，是不容忽視的潛在關(guān)鍵化合物。

表5 第1排次酒樣中組分的OAV

表6 第2排次酒樣中組分的OAV值

圖5 第1排次中OAV值最大的4種酯類

基酒樣品中OAV值構(gòu)成比例最高的酯類分別是己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯和戊酸乙酯。圖5給出了第1排次中OAV值最大的4種酯的比對(duì)圖。由圖5可看出，從OAV值能反映出濃香型白酒主體香是己酸乙酯，這與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)保持一致。

2.4 主成分分析

選擇樣品中OAV＞1的對(duì)白酒風(fēng)味有貢獻(xiàn)的組分化合物，通過(guò)主成分分析，有效減少特征分析的復(fù)雜度，分析基酒樣品中風(fēng)味物質(zhì)的特點(diǎn)。

對(duì)第一批酒樣進(jìn)行主成分分析（PCA），表7為相關(guān)矩陣的特征值，主成分分析后的成分矩陣，提取了6個(gè)成分，綜合成分矩陣分析，我們選取前兩個(gè)成分作為研究問(wèn)題的主成分分析區(qū)分本次實(shí)驗(yàn)中高低窖齡窖池的信息，其中，F(xiàn)AC1中表現(xiàn)多為酸醇類正相關(guān)，F(xiàn)AC2表現(xiàn)多為醛酯類。此外，結(jié)合基酒樣品的名酒率綜合分析。

表7 相關(guān)矩陣的特征值

圖6為根據(jù)提取的FAC1和FAC2，得到的基酒樣品中的散點(diǎn)分布圖，因FAC1中表現(xiàn)多為酸醇類正相關(guān)，F(xiàn)AC2表現(xiàn)多為醛酯類。圖6表明能夠顯著區(qū)分第一批次的酒樣中高、低齡窖池所產(chǎn)基酒的劃分，高窖齡窖池所產(chǎn)的基酒樣品多數(shù)在第一象限，部分在第四象限，低窖齡窖池所產(chǎn)的基酒樣品多數(shù)在第三象限，少數(shù)在第二象限。表明高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中風(fēng)味組分的綜合影響顯著優(yōu)于低窖齡窖池，結(jié)合第二批次的對(duì)照分析（圖7）以及二者的名酒率的對(duì)比分析，也能很好解釋高窖齡窖池的名酒率明顯高于低窖齡窖池的原因所在。

3 討論

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果，多次表明高窖齡窖池所產(chǎn)基酒中香味成分含量、綜合分析指標(biāo)、名酒率等都顯著優(yōu)于低窖齡窖池所產(chǎn)基酒，尤其是對(duì)濃香型白酒貢獻(xiàn)度較高的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，并且區(qū)分度較好，對(duì)于濃香型基酒的關(guān)鍵組分和風(fēng)味物質(zhì)也表現(xiàn)出明顯的區(qū)別。本研究對(duì)“老窖出好酒”的說(shuō)法提供了一種科學(xué)依據(jù)，雖然風(fēng)味成分相互之間的作用等問(wèn)題比較復(fù)雜，需進(jìn)行深入研究，但本研究可為結(jié)合不同窖齡窖池之間微生物菌群及其代謝產(chǎn)物的分析提供一定理論方向，為進(jìn)一步探究濃香型白酒特征風(fēng)味物質(zhì)，提高基酒質(zhì)量提供一定的參考方向和理論依據(jù)。

圖6 第一批酒樣FAC1、FAC2散點(diǎn)分布圖

圖7 第二批酒樣FAC1、FAC2散點(diǎn)分布圖

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Analysis of Flavoring Components of Base Liquor Produced in Pits of Different Age Based on Multivariate Statistical Analysis and OAV

CAO Runjie1,2,LI Anjun1,TANG Youhong1,2,HOU Suli1,2,LIU Guoying1,2and TANG Zhihui1,2
(1.Gujing Gongjiu Co.Ltd.,Bozhou,Anhui 236820;2.Anhui Engineering Technology Research Center for Solid-state Fermentation,Bozhou,Anhui 236820,China)

The flavoring components of base liquor produced in pits of different age were analyzed by GC.40 samples in two production cycles were detected each time;combined with multivariate statistical analysis and OAV,the similarities and the differences in flavoring components content in base liquor produced in pits of different age were compared.The results suggested that,flavoring components content,comprehensive analysis indexes,quality rate,and especially the key flavoring compounds of the base liquor produced in older pits were evidently superior to that produced in younger pits.This study could provide certain theoretical directions for the analysis of microbial flora and its metabolites in pits of different age.

multivariate statistical analysis;odor activity value(OAV);pit age;base liquor;flavoring components

TS262.3；TS261.7

A

1001-9286（2017）11-0044-07

10.13746/j.njkj.2017205

2017-07-24

曹潤(rùn)潔，女，碩士，主要從事白酒固態(tài)釀造工藝及釀酒微生物研究，E-mail：18756766056@163.com。

李安軍，男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事釀酒技術(shù)研究與管理，取得專利數(shù)10項(xiàng)，發(fā)表論文20多篇。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2017-09-20；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170920.1454.004.html。