基于OAVs的柔和醬香型白酒和醬香型白酒風味組分的主成分分析

陳華明，屈 午，付立業(yè)，沈 暉

(貴州茅臺酒廠集團技術(shù)開發(fā)公司，貴州仁懷564500）

白酒的主要成分是酒精和水，占總量的98%～99%，其余占白酒總量1%～2%的成分為微量有機化合物，微量有機化合物的種類和含量決定了白酒的風格和質(zhì)量[1]。作為中國白酒傳統(tǒng)香型代表之一的醬香型白酒，采用“兩次投料、七次取酒、八次發(fā)酵、九次蒸煮”的釀酒工藝，風味組分呈現(xiàn)“四高一低一多”的特征，即酸、醛酮、高級醇、氨基化合物含量高，酯含量低，含氮化合物多。雖然目前已有不少關(guān)于醬香型白酒風味成分的研究，但由于醬香型白酒風味成分眾多、香氣復雜，其主體香氣成分尚無定論，相關(guān)研究也一直是白酒科研領(lǐng)域的研究熱點之一[2]。

柔和醬香型白酒作為醬香型白酒的一種亞香型，在傳統(tǒng)醬香型白酒的基礎(chǔ)上，采用“兩次投料、一次續(xù)沙、七次取酒、九次發(fā)酵、十次蒸煮”的釀造工藝，酒體風格呈現(xiàn)“醬香顯著、綿柔醇和、幽雅細膩、尾凈味長、空杯留香”的特點，產(chǎn)品上市后受到良好的市場反饋，目前柔和醬香型白酒已成為中國白酒向綿雅柔和趨勢發(fā)展的代表產(chǎn)品之一。柔和醬香型白酒在不失醬香風格的同時，在酒體風格上與傳統(tǒng)醬香型白酒相區(qū)別，因此對柔和醬香型白酒的風味成分進行研究，不僅對了解柔和醬香型白酒與傳統(tǒng)醬香型白酒的酒體風格差異具有重要作用，同時對研究醬香型白酒的主體香氣也具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品：R1、R2、R3為貴州茅臺酒廠集團技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的柔和醬香型白酒產(chǎn)品，J1、J2、J3、J4、J5為市售名優(yōu)酒廠生產(chǎn)的醬香型白酒產(chǎn)品。

試劑：乙醛（X1）、乙縮醛（X4）、乙酸乙酯（X10）、丁酸乙酯（X11）、戊酸乙酯（X13）、己酸乙酯（X14）、乳酸乙酯（X16）、甲醇（X26）、2-丁醇（X27）、正丙醇（X28）、異丁醇（X29）、2-戊醇（X30）、正丁醇（X31）、正己醇（X35）為標準品，鄭州譜析科技有限公司；正丙醛（X2）、異丁醛（X3）、異戊醛（X5）、糠醛（X6）、異戊醛二乙縮醛（X7）、3-羥基-2-丁酮（X8）、甲酸乙酯（X9）、乙酸異戊酯（X12）、庚酸乙酯（X15）、己酸丁酯（X17）、辛酸乙酯（X18）、己酸異戊酯（X19）、癸酸乙酯（X20）、苯乙酸乙酯（X21）、月桂酸乙酯（X22）、棕櫚酸乙酯（X23）、油酸乙酯（X24）、亞油酸乙酯（X25）、2-甲基丁醇（X32）、3-甲基丁醇（X33）、正戊醇（X34）、糠醇（X36）、乙酸（X37）、丙酸（X38）、異丁酸（X39）、丁酸（X40）、異戊酸（X41）、戊酸（X42）、己酸（X43）、庚酸（X44）、辛酸（X45）、2,6-二甲基吡嗪（X46）、三甲基吡嗪（X47）、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪（X48）、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪（X49）、四甲基吡嗪（X50）、丙酮（X51）、2-戊酮（X52）、苯甲醛（X53）、2，3-丁二醇（X54）、丙二醇（X55）、β-苯乙醇（X56）、吡啶（X57）、噻唑（X58）、2-甲基吡嗪（X59）、2,5-二甲基吡嗪（X60）、2,3-二甲基吡嗪（X61）、2-乙基-6-甲基吡嗪（X62）、2-乙基-3-甲基吡嗪（X63）、叔戊醇（內(nèi)標）、乙酸正戊酯（內(nèi)標）、2-乙基正丁酸（內(nèi)標）、甲基甲氧基吡嗪（內(nèi)標）均為標準品。

儀器設備：氣相色譜儀（TRACE 1310型），帶FID檢測器、AI 1310自動進樣器、TR-WAX GC色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），Thermo Fisher Scientific；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，TRACE 1300 GCISQ單四級桿MS，帶AI 1310自動進樣器、TRWAX GC 色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），Thermo Fisher Scientific；氮吹儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、渦旋振蕩器等。

1.2 檢測方法

樣品中X1—X45類化合物按照郭兆陽[3]對不同香型白酒風味組分的檢測方法，采用GC進行定量分析；樣品中X46—X63類化合物按照王莉[4]對白酒中含氮化合物的分析方法，采用GC-MS進行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 柔和醬香型白酒和醬香型白酒中風味組分的OAVs值分析

醬香型白酒中微量成分豐富，如茅臺酒中已檢測出的可揮發(fā)和半揮發(fā)成分就達873種之多[5]，目前相關(guān)研究也多集中于白酒微量成分的檢測，但關(guān)于這些微量成分對于白酒酒體風格貢獻度的研究則相對較少。國外不少學者結(jié)合閾值對葡萄酒中風味成分的貢獻度進行了研究，如Pons[6]結(jié)合檢測閾值對馬索亞內(nèi)酯在葡萄酒發(fā)酵前后的香氣貢獻度進行了研究，Gómez-Míguez[7]對 Zalema 白葡萄酒中71種揮發(fā)性化合物進行了定量分析，發(fā)現(xiàn)23種化合物濃度高于其閾值，并結(jié)合香味活性值（OAVs）進行了研究，國內(nèi)學者郭兆陽[3]結(jié)合OAV值對不同香型白酒的風味組分進行了主成分分析。

為了解柔和醬香型白酒和醬香型白酒的酒體風格差異，同時進一步探明醬香型白酒中各微量成分對酒體風格的貢獻度，本試驗結(jié)合嗅閾值對柔和醬香型白酒和醬香型白酒中微量成分進行研究。通過對柔和醬香型白酒和醬香型白酒樣品中63種微量成分進行測定，并根據(jù)文獻、工具書[8-9]以及Flavor-Base（10th Edition）數(shù)據(jù)庫中查詢得到的嗅閾值，按下列公式計算各樣品中微量成分的OAVs[3]：

式中：xi——樣品中微量成分的含量，mg/L；OTi——微量成分的嗅閾值（Odor Thresholds），μg/L。

表1列出了樣品中各微量成分OAVs的分布范圍，在OAVs＞100的微量成分中，3款柔和醬香型白酒具有較高的一致性，OAVs最高的3個組分都為異丁醛（X3）、乙縮醛（X4）和乙醛（X1），其余成分在種類和順序上也具有相似性，這說明不同柔和醬香型白酒產(chǎn)品的酒體風格較為統(tǒng)一。醬香型白酒雖然在風味成分的種類上與柔和醬香型白酒相近，但在OAVs值順序上則有一定差別，如異丁醛（X3）的OAVs在J1和J5樣品中雖然都是最大的，但其他OAVs＞100的微量成分的OAVs順序則有明顯不同，這也說明不同廠家生產(chǎn)的醬香型白酒產(chǎn)品由于釀造環(huán)境、制酒工藝以及生產(chǎn)管理的不同，其酒體風格也不盡相同，這與公司白酒專業(yè)品酒委員對樣品的感官評價一致。從表1中也可以看出，醛、酮、低級脂肪酸乙酯以及酸類化合物對柔和醬香型白酒和醬香型白酒的香味貢獻度較大，這與醬香型白酒高沸點酸性物質(zhì)與低沸點脂類物質(zhì)組成的復合香氣說[10]具有一定相似性。

在100＞OAVs＞10的微量成分中，3款柔和醬香型白酒仍然具有一致性，3款產(chǎn)品在該區(qū)間共同含有乙酸（X37）、乙酸乙酯（X10）、乙酸異戊酯（X12）、戊酸（X42）、己酸（X43）、異戊酸（X41）、棕櫚酸乙酯（X23）7種風味成分，且上述7種風味成分的OAVs順序一致。醬香型白酒在該區(qū)間的微量成分種類不僅與柔和醬香型白酒存在一定差異性，如J1、J2、J4、J5樣品中都含有糠醛（X6），糠醛具有焦糊味，而柔和醬香型白酒采用獨創(chuàng)的五輪次續(xù)沙工藝[11]，有效降低了六輪、七輪次酒的焦苦味道，上述分析從微量成分分析的角度證明了柔和醬香型白酒釀造工藝的有效性；同時，在上述OAVs區(qū)間中，醬香型白酒微量成分OAVs順序與柔和醬香型白酒也存在明顯差異。

表1 樣品中各微量成分的OAVs分布

而在10＞OAVs＞1的微量成分中，各樣品間微量成分的差異性則較為明顯，這說明了不同柔和醬香型白酒的酒體風格差異主要源于該區(qū)間微量成分的種類和OAVs的不同。在1＞OAVs的微量成分中，存在較多的吡嗪類化合物，雖然相較于其他香型白酒，醬香型白酒中吡嗪類化合物的含量較高，但從OAVs分析看出，其對醬香型白酒酒體風格的貢獻度較小，這也質(zhì)疑了關(guān)于醬香型白酒香氣成分以吡嗪類化合物為主的學說[1]。

2.2 柔和醬香型白酒風味組分的主成分分析

OAVs較小說明微量成分在樣品中很難被人體所察覺，其對酒體風格的貢獻度有限，因此本文根據(jù)上述分析結(jié)果對樣品的主要風味成分進行篩選，將表1中R1、R2、R3、J1、J2、J3、J4、J5樣品在10＞OAVs區(qū)間內(nèi)共同的微量成分剔除，其余29種組分作為柔和醬香型白酒和醬香型白酒的主要風味組分進行主成分分析。本文以8個樣本中29種主要風味組分構(gòu)成8×29的矩陣，利用SPSS 19.0軟件進行多元統(tǒng)計分析，得到各主成分方差貢獻率和累積貢獻率，如表2所示。

表2 主成分分析特征值及方差貢獻率

從表2可以看出，前3個主成分方差的累計貢獻率達到81.956%，基本保留了原有變量的信息，可代表柔和醬香型白酒和醬香型白酒的主要風味組分，因此取前3個主成分作為分析對象。

根據(jù)軟件分析得到的主成分載荷矩陣，帶入表2中各主成分的特征值進行計算，得到各主成分的特征向量，結(jié)果如表3所示。各主成分變量載荷的絕對值越大，說明該變量對主成分的影響也越大[2]，如第一主成分與X1、X3、X5、X6等變量正相關(guān)，第二主成分與X23、X27、X28等變量正相關(guān)，第三主成分與X13、X42負相關(guān)，說明這些變量組分對主成分的代表性強，體現(xiàn)了主成分中較多的信息。不同樣品主成分得分表見表4。

以第一主成分和第二主成分、第一主成分和第三主成分的得分作二維散點圖（見圖1、圖2），通過圖1、圖2可知，柔和醬香型白酒樣品R1、R2、R3分布很集中，具有很好的聚類特性，與傳統(tǒng)醬香型白酒有明顯的區(qū)分，說明主成分所包含的主要風味組分是區(qū)分柔和醬香型白酒和傳統(tǒng)醬香型白酒的特征組分。相較于柔和醬香型白酒，傳統(tǒng)醬香型白酒樣品分布分散，說明不同生產(chǎn)企業(yè)的醬香型白酒中風味組分含量具有較明顯的差異，酒體風格不僅區(qū)別于柔和醬香型白酒，不同產(chǎn)品間的酒體風格也不盡一致。

圖1 第一、二主成分得分散點圖

圖3、圖4分別為主要風味組分在第一主成分、第二主成分和第一主成分、第三主成分上的載荷圖，結(jié)合圖1、圖2可分析不同樣品與主要風味組分之間的聯(lián)系。圖3中丁酸乙酯（X11）、己酸乙酯（X14）、棕櫚酸乙酯（X23）、2-丁醇（X27）、正丙醇（X28）、丁酸（X40）、己酸（X43）集中在第二象限，這些組分距原點距離較遠，對柔和醬香型白酒樣品在圖1中的位置分布貢獻較大，是柔和醬香型白酒區(qū)別于傳統(tǒng)醬香型白酒的主要風味組分；同時，從圖1、圖3可以看出，柔和醬香型白酒樣品R3受位于第三象限的3-羥基-2-丁酮（X8）影響較為明顯。圖4顯示，影響柔和醬香型白酒的主要風味組分集中在第二象限，包括3-羥基-2-丁酮（X8）、丁酸乙酯（X11）、棕櫚酸乙酯（X23）、2-丁醇（X27）、正丙醇（X28）、丁酸（X40）。根據(jù)上述分析，并結(jié)合主成分因子表（見表4）可知，第二主成分最能體現(xiàn)柔和醬香型白酒的特征組分，其主要包括丁酸乙酯、己酸乙酯、棕櫚酸乙酯等酯類化合物和對應的

脂肪酸，以及正丙醇、2-丁醇，這些風味組分大多帶有水果香、花香，是柔和醬香型白酒口感入口回甜、助香的主要物質(zhì)來源，在白酒中可起到緩沖作用，使酒體綿柔醇和。

表3 主成分特征向量及載荷

表4 不同樣品主成分得分表

圖2 第一、三主成分得分散點圖

圖3 變量在第一、二主成分上的載荷圖

3 結(jié)論

采用氣相色譜法對柔和醬香型和傳統(tǒng)醬香型白酒中63種微量成分進行測定，并結(jié)合嗅閾值計算不同樣品中風味組分的OAVs，分析各風味組分對柔和醬香型和傳統(tǒng)醬香型白酒酒體風格的貢獻度，并選出29種主要風味組分進行主成分分析。通過主成分分析，得到不同樣品的主成分得分散點圖和載荷圖，發(fā)現(xiàn)柔和醬香型白酒區(qū)別于醬香型白酒的特征成分主要集中在第2主成分中，包括糠醛、3-羥基-2-丁酮、丁酸乙酯、己酸乙酯、棕櫚酸乙酯、2-丁醇、正丙醇、丁酸以及己酸。綜上所述，本文通過OVAs分析對風味組分進行篩選，篩選得到的主要風味組分對柔和醬香型和傳統(tǒng)醬香型白酒酒體風格的形成更具代表性，再采用主成分分析找出柔和醬香型白酒區(qū)別于醬香型白酒的特征成分，為柔和醬香型白酒“醬香顯著、綿柔醇和、幽雅細膩、尾凈味長、空杯留香”的酒體風格特點提供了理論基礎(chǔ)。

圖4 變量在第一、三主成分上的載荷圖