不同空間位置的濃香型原酒中香氣成分的差異性分析

段明松 ，胡曉龍 ，曾 田 ，王鳳玲 ，鄭 偉 ，吳 偉

（1.五糧液集團(tuán)有限公司，四川宜賓644007； 2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院，食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州450001； 3.河南五谷春酒業(yè)股份有限公司，河南信陽(yáng)464000）

泥窖發(fā)酵是濃香型白酒區(qū)別于其他香型白酒生產(chǎn)的最根本工藝之一。糟醅中微生物群落結(jié)構(gòu)受泥窖的空間位置影響顯著，上層糟醅中溶氧系數(shù)顯著高于下層糟醅，最直觀結(jié)果就是不同層次原酒的質(zhì)量存在顯著差異。因而，比較不同空間位置原酒中風(fēng)味物質(zhì)的差異對(duì)提高優(yōu)質(zhì)酒的產(chǎn)量具有重要指導(dǎo)意義。

近年來(lái)，風(fēng)味化學(xué)分析技術(shù)體系已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)白酒的揮發(fā)性成分的定性、定量研究。其中，白酒樣品預(yù)處理是準(zhǔn)確定性和定量分析白酒中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。目前，對(duì)白酒樣品前處理方法有很多，如攪拌棒吸附萃取、頂空固相微萃?。℉S-SPME）、液液萃取等已經(jīng)用于研究我國(guó)大部分蒸餾酒的揮發(fā)性成分[1-4]，促進(jìn)了對(duì)傳統(tǒng)白酒的理性認(rèn)識(shí)。然而由于種種原因，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中不同空間層次原酒的質(zhì)量差異及與質(zhì)量相關(guān)的風(fēng)味物質(zhì)的分析還嚴(yán)重匱乏。

本研究的目的就是基于實(shí)際生產(chǎn)，采集窖池中不同空間層次的原酒樣品，利用HS-SPME比較上述原酒樣品中的揮發(fā)性成分的構(gòu)成特點(diǎn)和差異性，以期為探討風(fēng)味物質(zhì)與酒質(zhì)的關(guān)聯(lián)性提供數(shù)據(jù)支撐，為實(shí)際生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

1.1.1 樣品采集

實(shí)驗(yàn)用原酒均采自河南五谷春酒業(yè)有限公司，原酒樣品包括3個(gè)典型的空間層次，即上層、中層和下層。不同層次原酒樣品的采集均為相應(yīng)層次糟醅蒸餾后去除頭段酒（約1 kg）后約30 kg綜合樣。

1.1.2 試劑和儀器

NaCl購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)；C7—C30直鏈正構(gòu)烷烴購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich公司；乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、辛醛、苯乙醇、β-大馬酮、異戊醇、己醇、正丁醇、異丁醇等均購(gòu)自TCI（上海）公司。

頂空固相微萃取手柄和50 μm CAR/DVB/PDMS纖維萃取頭購(gòu)自美國(guó)Supelco公司。氣質(zhì)聯(lián)用儀6890N-5973MSD購(gòu)自美國(guó)Agilent Technology公司。

1.2 HS-SPME

吸取1 mL原酒樣品于20 mL盛有磁力攪拌子的頂空樣品瓶中，加入9 mL去離子水及NaCl，并將其置于60℃水浴中平衡15 min，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為200 r/min，隨后插入萃取頭吸附45 min，進(jìn)而將萃取頭插入GC進(jìn)樣口熱解析4 min，進(jìn)行GC-MS定性及定量分析。

1.3 GC-MS條件

色譜柱：采用極性色譜柱DB-WAX（長(zhǎng)30.0 m×內(nèi)徑0.25 mm×膜厚0.25 μm）對(duì)樣品中的揮發(fā)性成分進(jìn)行分離。

氣相色譜條件：進(jìn)樣口溫度250℃，載氣(He)流速1 mL/min，不分流模式進(jìn)樣，氣相色譜升溫程序?yàn)椋浩鹗贾鶞?0℃，保持5 min，以4℃/min升至230℃，保持15 min。

質(zhì)譜條件：EI電離方式，電子能量70 eV；離子源溫度200℃，四級(jí)桿溫度150℃，質(zhì)量數(shù)掃描范圍m/z 50～500。

1.4 數(shù)據(jù)分析

揮發(fā)性成分的鑒定方法為將化合物的質(zhì)譜圖與NIST08標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)、Kováts保留指數(shù)（RI）[5]與已報(bào)道數(shù)據(jù)比較以及在相同色譜條件下的保留時(shí)間對(duì)比（std）等結(jié)果綜合后確定該化合物的類型。半定量方法為目標(biāo)化合物的峰面積與內(nèi)標(biāo)的峰面積之比。香氣活度值（OAV）指化合物的含量與氣味閾值之比[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同空間原酒酒樣中揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖

濃香型白酒的發(fā)酵過(guò)程與其他香型白酒最典型的區(qū)別是其采用泥窖發(fā)酵。由于糟醅在泥窖中的位置顯著不同，可將糟醅的層次大致區(qū)分為上、中、下3個(gè)主要的層次，上層為平窖面上下30 cm，中層為上層以下至黃水線，下層為黃水線以下部分。實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，由于下層糟醅接觸氧氣的機(jī)會(huì)最少，厭氧的微生物作用最強(qiáng)烈，進(jìn)而下層糟醅所產(chǎn)的酒的質(zhì)量顯著高于上層和中層糟醅所產(chǎn)的原酒。本研究中采用分層取樣的方式，采集了上中下3個(gè)層次糟醅對(duì)應(yīng)的原酒，采用HS-SPME進(jìn)行揮發(fā)性成分的分析。

利用HS-SPME萃取原酒中的揮發(fā)性成分，經(jīng)GC-MS分析（圖1），共鑒定出79種揮發(fā)性成分，包括酯類53種、醇類9種、醛類7種、酮類3種、酸類3種、芳香族2種、萜烯類1種、其他1種。

2.2 揮發(fā)性香氣成分的空間分布

2.2.1 酯類物質(zhì)

酯類物質(zhì)是濃香型白酒中最重要的呈香物質(zhì)，主要貢獻(xiàn)果香味。本研究中（表1），酯類物質(zhì)的總含量從上層到下層遞增；基于OAV值的大小，不同層次的原酒中主要的酯類物質(zhì)包括己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯和棕櫚酸乙酯。這與牛云蔚等[7]對(duì)多糧型濃香型白酒的檢測(cè)結(jié)果類似。

本研究中，己酸乙酯是不同層次原酒中最重要的物質(zhì)，下層原酒中己酸乙酯的含量最高，OAV值也最大。除棕櫚酸乙酯在不同層次原酒間區(qū)別不明顯外，下層原酒中主要的酯類物質(zhì)如乙酸乙酯、庚酸乙酯、己酸己酯、丁酸己酯等含量，OAV值顯著高于其他兩個(gè)層次的原酒。己酸乙酯是濃香型白酒的主要呈香物質(zhì)，具有典型的菠蘿、香蕉等復(fù)合果香味。乙酸乙酯具有典型的香蕉氣味。因而，本研究的下層原酒的果香味顯著高于其他層次原酒。

2.2.2 醇類物質(zhì)

本研究中共檢出醇類物質(zhì)9種，正己醇、異戊醇和正丁醇是主要的醇類物質(zhì)，下層原酒中此3種物質(zhì)的含量顯著高于其他層次。苯乙醇雖然含量不高，但由于其香氣閾值較低（1.5 ppb），致使其OAV值顯著高于其他醇類物質(zhì)。苯乙醇具有強(qiáng)烈的玫瑰花香、蜂蜜香等復(fù)合香氣[8]。1-辛烯-3-醇具有強(qiáng)烈的蘑菇味和土腥味，閾值為2.7 ppb，在各層次原酒中的含量區(qū)別不明顯，其對(duì)酒體風(fēng)格的影響值得深入探討。

2.2.3 酸類物質(zhì)

有機(jī)酸是白酒中重要的呈香呈味物質(zhì)，酸含量偏低，酒味寡淡，余味較短；酸高則酒體較粗糙，因此，適量的酸使酒體協(xié)調(diào)[9]。本研究中檢出了3種揮發(fā)性有機(jī)酸，己酸為主要的酸類物質(zhì)，且下層原酒中的含量最高。這與糟醅所在層次存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，往往下層糟醅中己酸含量高于中上層。

圖1 不同空間原酒中揮發(fā)性成分HS-SPME的總離子流圖

2.2.4 醛類物質(zhì)

表1中，醛類化合物7種，其中不飽和醛數(shù)量最多（5種），芳香醛1種。不飽和醛包括(E)-2-辛烯醛、反-2-十一烯醛、(E,E)-2,4-十二烯醛、(E,E)-2,4-十二烯醛和2-壬烯醛。(E,E)-2,4-十二烯醛貢獻(xiàn)油脂和割青草氣味。中層原酒中壬醛的OAV值較大，壬醛一般貢獻(xiàn)油脂和割青草氣味。

2.2.5 其他物質(zhì)

4-乙基愈創(chuàng)木酚呈強(qiáng)烈的煙熏味、木材味、低濃度的時(shí)候具有典型的甜香味等復(fù)合香氣，本研究中，下層原酒中的OAV值高于其他原酒。β-大馬酮在葡萄酒、黃酒、清香型白酒中均有檢出[6，10]，由于其香氣閾值極低（0.001 ppb），且有焦糖香氣、煙草等復(fù)合香味，對(duì)酒類香氣有烘托作用，本研究的下層原酒的OAV值最大。

3 結(jié)論

本研究利用HS-SPME分析了不同空間層次原酒中風(fēng)味物質(zhì)的差異性，共檢出79種揮發(fā)性成分，包括酯類53種、醇類9種、醛類7種、酮類3種、酸類3種、芳香族2種、萜烯類1種、其他1種。具有典型果香味的酯類物質(zhì)是所有原酒，尤其是下層原酒的主要呈香物質(zhì)。己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯和辛酸乙酯是主要的香氣活性化合物，且在下層原酒中的OAV值最高。具有花香味的苯乙醇是下層的主要呈香醇類。具有助香作用的β-大馬酮和4-乙基愈創(chuàng)木酚也是下層原酒的香氣活性物質(zhì)。

表1 不同空間原酒中的揮發(fā)性成分比較

續(xù)表1 不同空間原酒中的揮發(fā)性成分比較