基于GC-MS江西米酒風(fēng)味物質(zhì)的分析及品質(zhì)比較

桂江平，于化泓，余 勃，胡晟昊，文戰(zhàn)輝，萬(wàn)思雨，吳志華

（1.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047；2.南昌大學(xué) 食品學(xué)院，江西 南昌 330031；3.南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院，江西 南昌 330047；4.江西窯尚酒業(yè)有限公司，江西 進(jìn)賢 331701；5.南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院 科技處，江西 南昌 330006）

米酒也稱為酒釀、醪糟等，是我國(guó)傳統(tǒng)的發(fā)酵類食品，因其風(fēng)味純粹及營(yíng)養(yǎng)豐富，深受人們喜愛[1]。江西米酒主要以糯米為原料，經(jīng)過(guò)淘洗、挑選、浸泡、蒸煮、接種、發(fā)酵釀造等一系列過(guò)程制備而成。

糯米營(yíng)養(yǎng)成分豐富，富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、鐵、維生素B1（vitamin B1，VB1）、VB2、煙酸等[2]。經(jīng)蒸煮糊化后，糯米在酒曲中的霉菌等微生物及其酶等代謝產(chǎn)物的共同作用下，淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等大分子物質(zhì)被降解成葡萄糖等單糖、低聚糖、肽類、氨基酸、有機(jī)酸等小分子物質(zhì)[1，3]，賦予米酒獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味特征。米酒長(zhǎng)期以來(lái)被看作是屬于黃酒的范疇，但米酒在風(fēng)味品質(zhì)上似乎更接近日本的清酒。近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)米酒的研究主要集中在釀造工藝[4]、菌種的考察，或?qū)μ囟ㄔ霞疤囟▍^(qū)域米酒的分析[5]，而對(duì)米酒的風(fēng)味物質(zhì)報(bào)道較少。

雖然米酒的營(yíng)養(yǎng)豐富，深受人們喜愛，但因風(fēng)味不穩(wěn)定，其品質(zhì)定位較低，經(jīng)濟(jì)效益不佳[6]。風(fēng)味能影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受度和整體評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)米酒風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，可以探索提升米酒品質(zhì)的途徑。本研究對(duì)江西米酒風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并與以日本清酒和葡萄酒為代表的兩種低度釀造酒進(jìn)行比較，探索江西米酒風(fēng)味特色，為其品質(zhì)提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米酒（產(chǎn)地中國(guó)江西）、清酒（產(chǎn)地日本福井）、紅葡萄酒（產(chǎn)地中國(guó)山東）：購(gòu)于南昌市天虹商場(chǎng)。

硫酸銅、酒石酸鉀鈉、葡萄糖、次甲基藍(lán)、鹽酸、甲基紅、氫氧化鈉、硫酸肼、六次甲基四胺（均為分析純）：南昌綠斯生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ME20電子分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HWS-26恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；BR680型酶標(biāo)儀：美國(guó)Bio-Rad公司；Biochrom 30+氨基酸自動(dòng)分析儀：英國(guó)Biochrom 公司；7890B-7000D氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀：美國(guó)安捷倫公司；進(jìn)樣器、DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭（50/30 μm）頭：美國(guó)SUPELCO公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 基本理化指標(biāo)的測(cè)定

總酸：按照GB/T 13662—2018《黃酒》中的滴定法測(cè)定；酒精度：按照GB/T 13662—2018《黃酒》中的儀器法測(cè)定；總糖：按照GB/T 13662—2018《黃酒》中的廉愛農(nóng)法測(cè)定；非糖固形物：按照GB/T 13662—2018《黃酒》中的重量法測(cè)定；濁度：按照GB/T4928—2008《啤酒分析方法》中的儀器法測(cè)定。

1.3.2 游離氨基酸的測(cè)定

根據(jù)GB/T 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》采用氨基酸自動(dòng)分析儀檢測(cè)游離氨基酸，將酒樣用0.22 μm濾膜過(guò)濾，取濾液至進(jìn)樣瓶中，用全自動(dòng)氨基酸分析儀上樣分析。

1.3.3 特征呈味物質(zhì)的篩選

參考文獻(xiàn)[7]的方法，利用滋味活度值（taste activity value，TAV）評(píng)價(jià)游離氨基酸對(duì)酒滋味的影響。TAV計(jì)算公式如下：

1.3.4 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[8]的方法并根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)。

頂空固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）條件：頂空瓶中加入20 mL酒樣，60 ℃水浴20 min，每5 min手搖振蕩1 min。頂空吸附40 min，250 ℃解吸5 min。

氣相色譜條件：AgilentVF-Waxms色譜柱（60m×0.25mm，0.5 μm），氦氣（He）流速3 mL/min；升溫程序：不分流進(jìn)樣；初始溫度30 ℃，保持4 min，以6 ℃/min升溫至60 ℃，保持1 min，再以9 ℃/min升溫至150 ℃，然后以10 ℃/min升溫至250 ℃，保持3 min；進(jìn)樣口溫度250 ℃，檢測(cè)器溫度250 ℃。

質(zhì)譜條件：電子電離（electronic ionization，EI）源，接口溫度250 ℃，離子源溫度200 ℃，電子能量70 eV，質(zhì)譜掃描范圍40.00～800.00 m/z，溶劑延遲時(shí)間2 min。

定性定量方法：將得到的每個(gè)樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）Library對(duì)照相匹配，對(duì)匹配度＞80%（最大為100%）的鑒定結(jié)果予以確認(rèn)。按峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析[9]。

1.3.5 相對(duì)氣味活度值的計(jì)算

利用相對(duì)氣味活度值（relativeodoractivityvalue，ROAV）評(píng)定各揮發(fā)性化合物對(duì)樣品總體氣味的貢獻(xiàn)，定義對(duì)樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分：ROAVstan=100，則其他揮發(fā)性化合物的ROAV＜100，按下式計(jì)算[10]：

式中：Cri、Ti分別為各揮發(fā)性化合物的相對(duì)含量（%）和氣味閾值（μg/kg），Crstan、Tstan分別為對(duì)樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)最大組分的相對(duì)含量（%）和氣味閾值（μg/kg）。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS Statistics 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，Origin 2018制圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，基于單因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）中的Duncan檢驗(yàn)法分析數(shù)據(jù)差異顯著性，P＜0.05表示差異顯著。所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均平行測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

釀造酒的理化指標(biāo)可以反映酒的基本特性和品質(zhì)，其中總酸和總糖是酒類產(chǎn)品重要指標(biāo)，對(duì)成品酒酒體和風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[11]。由表1可以看出，總糖含量最高的是米酒（19.70 g/L），清酒總糖含量稍低（18.91 g/L），葡萄酒總糖含量最低（9.71g/L）；總酸含量最高的則是葡萄酒（6.59 g/L）；清酒的酒精度（15%vol）最高；葡萄酒的濁度（477.37 EBC）最高、非糖固形物含量（18.33 g/L）最低。米酒和清酒口感更為接近，也和這兩種酒的總酸及總糖含量相近有關(guān)。

表1 3種酒樣的基本理化指標(biāo)Table 1 Basic physicochemical indexes of 3 kinds of wine samples

2.2 游離氨基酸及滋味活度值分析

釀造酒中游離氨基酸含量豐富，游離氨基酸不僅是食品的營(yíng)養(yǎng)成分，更是風(fēng)味物質(zhì)[12]或風(fēng)味的前體物質(zhì)。氨基酸主要來(lái)源于原料中蛋白質(zhì)酶解及酵母自溶，釀造酒在發(fā)酵過(guò)程中一部分氨基酸會(huì)被酵母利用，另一部分轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒?jí)醇，其余部分則會(huì)作為酒體的一部分。游離氨基酸種類和含量的增加有助于提高酒的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，豐富酒的滋味，對(duì)增強(qiáng)酒的感官風(fēng)味具有積極作用[13]。研究檢測(cè)了酒樣中17種游離氨基酸的含量，并且計(jì)算了酒中氨基酸的滋味活度值，結(jié)果見表2。從表2可以看出，米酒氨基酸含量最為豐富，3種酒樣中共檢出17種氨基酸，包括7種人體必需氨基酸；葡萄酒中檢出13種常見游離氨基酸，包括7種人體必需氨基酸；清酒中檢出氨基酸種類較少，僅11種，包括6種人體必需氨基酸。米酒中氨基酸種類最多，清酒中氨基酸的總含量最高。

表2 3種酒樣的游離氨基酸含量、閾值、呈味特性及滋味活度值Table 2 Free amino acids content,threshold value,taste characteristics and taste activity value of 3 kinds of wine samples

常見的17種氨基酸又可分為鮮味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和無(wú)味氨基酸[14]，游離氨基酸賦予了酒豐富的味覺層次，使其具有鮮美、醇和、濃郁、柔潤(rùn)、協(xié)調(diào)的滋味特征[13]。在四類呈味氨基酸中，鮮味氨基酸和甜味氨基酸是構(gòu)成酒特殊滋味的最主要成分。鮮味氨基酸中，谷氨酸僅在米酒中檢出，研究表明，谷氨酸可以提供強(qiáng)烈的鮮味，此外，精氨酸可以與谷氨酸協(xié)同作用以提供令人愉快的整體味道[15]；甜味氨基酸中，清酒含量最高，葡萄酒含量最低，研究發(fā)現(xiàn)印度毛霉（Mucor indicus）和米根霉（Rhizopus oryzae）共培養(yǎng)可以顯著提高米酒中甜味氨基酸的含量[16]。酒中游離氨基酸含量不足以全面說(shuō)明對(duì)酒體滋味貢獻(xiàn)，還需結(jié)合游離氨基酸的滋味閾值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。滋味活度值是滋味物質(zhì)對(duì)于整體滋味的貢獻(xiàn)程度的表征指標(biāo)，當(dāng)滋味物質(zhì)的滋味活度值大于1時(shí)該物質(zhì)被認(rèn)為具有強(qiáng)烈的滋味活性，對(duì)整體滋味具有較大的貢獻(xiàn)[17]。由表2可知，米酒中組氨酸的TAV＞1，清酒中纈氨酸、組氨酸的TAV＞1，他們有強(qiáng)烈的滋味活性，對(duì)整體滋味具有較大的貢獻(xiàn)。

3種酒樣的呈味氨基酸堆積圖見圖1。按照呈味類型，將氨基酸分類并比較滋味活度值。由圖1可以看出，3種酒樣中的各類呈味氨基酸占比都不相同，但米酒與清酒的各類呈味氨基酸占比最接近，并且米酒中的鮮味氨基酸和甜味氨基酸滋味活度值含量比葡萄酒更高，米酒中的鮮味氨基酸和甜味氨基酸滋味活度值占比比清酒大。結(jié)合酒樣的總酸與總糖數(shù)據(jù)，可以看出這些內(nèi)含物會(huì)使米酒口感豐富飽滿，酸甜可口。

圖1 3種酒樣游離氨基酸滋味活度值對(duì)比Fig.1 Comparison of taste activity values of free amino acids in 3 kinds of wine samples

2.3 酒樣中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（SPME-GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對(duì)3種酒樣的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定和分析，結(jié)果見表3。

表3 3種酒樣中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量Table 3 Relative contents of volatile compounds in 3 kinds of wine samples

續(xù)表

由表3可知，3種酒樣中共檢出81種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)酒的感官特征有重要影響，是酒體質(zhì)量的重要組成部分，主要由酯類、醛類、醇類、酮類等化合物組成，3種酒樣含量最高的兩種風(fēng)味物質(zhì)均為酸類和酯類，而含量最低的風(fēng)味物質(zhì)在米酒中為醇類，在清酒中為醚類，在葡萄酒中則為醛酮類物質(zhì)。

2.3.1 醇類化合物分析

醇類物質(zhì)是酒中主要香氣物質(zhì)，主要呈水果香、花香。適宜濃度該類物質(zhì)可襯托酯香，促進(jìn)香氣的協(xié)調(diào)性，是酒中重要的香氣物質(zhì)[18]。在本實(shí)驗(yàn)3種酒的醇類物質(zhì)中，除乙醇外，共檢測(cè)出六種醇類物質(zhì)，其中異戊醇、3,3-二甲基-2-丁醇、苯乙醇和2,3,4-三甲基-1-戊醇在葡萄酒中檢出。異戊醇是雜醇油或高級(jí)醇的主要成分，呈醇香、麥芽香、水果香和花香，異戊醇大量存在于發(fā)酵酒和醋及其原料中[19]，在葡萄酒中含量為6～490 mg/L。苯乙醇是莽草酸衍生物，具有玫瑰花香和蜂蜜香，是葡萄與葡萄酒重要香氣化合物[19]。1,14-十四烷二醇和3-環(huán)已基-1-丙醇在清酒中檢出，而米酒中未檢出其他醇類物質(zhì)。這與實(shí)際酒樣風(fēng)味相符，僅葡萄酒具有較濃郁玫瑰香味和果香氣。

2.3.2 酯類化合物分析

酯類化合物可能是飲料酒中最重要的風(fēng)味化合物，大多數(shù)酯類具有花、果的芳香氣味，可增加酒體香氣的復(fù)雜性和典型性[20]，在酒類風(fēng)味中占有十分重要的地位[20]。在本實(shí)驗(yàn)的3種酒樣中共檢出酯類化合物29種，米酒、清酒和葡萄酒分別檢測(cè)出15、14和9種酯類物質(zhì)，其中大多為乙酯類化合物，是測(cè)得化合物中數(shù)量最多的一類，米酒、清酒和葡萄酒中所檢測(cè)到的酯類化合物各占全部檢出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的11.06%、10.24%和9.47%。三種酒樣的酯類化合物種類與含量大多不同，其中辛酸乙酯和棕櫚酸乙酯是3種酒樣檢出的共有酯類化合物，二者都具有令人愉悅的花香、果香、酒香，能給酒增添雅致的香氣。

2.3.3 酸類化合物分析

酸類物質(zhì)大部分來(lái)源于酵母菌和乳酸菌代謝的副產(chǎn)物。脂肪酸類物質(zhì)在濃度較低時(shí)呈奶油和奶酪香，濃度太高則會(huì)產(chǎn)生酸澀味和腐臭味[21]；其可與醇類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成酯類，使酒體香氣更加協(xié)調(diào)、平衡。在本實(shí)驗(yàn)的3種酒樣中共檢測(cè)出9種酸類化合物，其中3種酸類物質(zhì)是3種酒所共有的（甲基酒石酸、乙酸和棕櫚酸）。除去共有的3種酸類物質(zhì)，米酒中還檢測(cè)出月桂酸（呈脂肪味）；清酒中還檢測(cè)出甲酸、2-甲基癸酸和4-羥基丁酸；葡萄酒中還檢測(cè)出L-乳酸、甲酸和2-（氨基氧基）-戊酸。甲酸俗稱為蟻酸，飲料酒中的甲酸主要來(lái)源于酒的發(fā)酵過(guò)程，呈酸味和刺激性氣味；乙酸俗稱醋酸，是飲料酒在含量和感覺上均十分重要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，呈酸、刺激性氣味；乳酸沒有香氣，呈酸味，酸味柔和，圓潤(rùn)，稍強(qiáng)于檸檬酸；棕櫚酸（十六酸）通常被認(rèn)為沒有氣味[19]。這與實(shí)際酒樣風(fēng)味相符，在3種酒樣中，葡萄酒和清酒的酸味與刺激性氣味比米酒稍強(qiáng)，米酒氣味更加柔和。

2.3.4 醛酮類化合物分析

醛酮類物質(zhì)可通過(guò)醇氧化形成，這些化合物與其他化合物結(jié)合，可能會(huì)產(chǎn)生奇妙的芳香，有助于增強(qiáng)整體芳香的復(fù)雜性和平衡性[22]，也是不穩(wěn)定的中間體化合物，會(huì)進(jìn)一步氧化成羧酸，使其含量降低[23]。在醛酮類化合物是酒特征風(fēng)味化合物，是另一類重要的香味化合物，一般均釋放出水果香、花香和柑橘香等香氣。在本實(shí)驗(yàn)的3種酒樣中，米酒中未檢出醛酮類物質(zhì)；清酒中檢出2種酮類物質(zhì)（3-羥基-2-丁酮和2-羥基環(huán)戊癸酮）和1種醛類物質(zhì)（壬醛），其中3-羥基-2-丁酮（乙偶姻）呈水果香、花香，壬醛具有強(qiáng)烈的果香、柑橘香和花香[19]；葡萄酒中共檢出1種酮類物質(zhì)（1-（1′-吡咯烷基）-2-丁酮）和2種醛類物質(zhì)（乙醛和十五醛），其中乙醛通常呈青香和碰傷蘋果香，十五醛呈果香、柑橘香[19]。這表明清酒與葡萄酒可能比米酒具有更濃郁的果香。

2.4 酒中特征香氣物質(zhì)比較分析

揮發(fā)性香氣成分對(duì)酒的感官特征有重要影響，是酒體質(zhì)量的重要組成部分，但其相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)并不能全面說(shuō)明其對(duì)整體香氣貢獻(xiàn)的大小。ROAV是評(píng)價(jià)揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)酒整體香氣感官貢獻(xiàn)率的一種常用方法[8]。ROAV≥1的物質(zhì)為酒樣的特征揮發(fā)性物質(zhì)；0.1≤ROAV＜1的物質(zhì)對(duì)酒樣整體風(fēng)味有修飾作用，且ROAV越大說(shuō)明該物質(zhì)對(duì)酒樣總體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大。為全面說(shuō)明酒中揮發(fā)性成分對(duì)酒整體香氣貢獻(xiàn)的大小，根據(jù)已報(bào)道香氣物質(zhì)的感覺閾值[24]及其特征描述，結(jié)合表3中GC-MS檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算相對(duì)氣味活度值（ROAV）進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]，結(jié)果見表4。

表4 3種酒樣的揮發(fā)性風(fēng)味成分及對(duì)應(yīng)的相對(duì)氣味活度值Table 4 Volatile flavor components and its corresponding relative odor activity value in 3 kinds of wine samples

由表4可知，在米酒中發(fā)現(xiàn)對(duì)酒體風(fēng)味具有修飾作用（ROAV≥0.1）的揮發(fā)性成分有1種，為乙酸。對(duì)酒體具有巨大貢獻(xiàn)（ROAV≥1）的有5種，依次為辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯。這6種香氣成分是米酒香氣的主要成分，賦予米酒濃郁的米香；在清酒中，對(duì)酒體風(fēng)味具有修飾作用（ROAV≥0.1）的揮發(fā)性成分有2種，為乙酸和乳酸乙酯。對(duì)酒體具有巨大貢獻(xiàn)（ROAV≥1）的有5種，依次為己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕櫚酸乙酯、壬醛。表明這7種香氣成分是清酒香氣的主要成分，賦予清酒濃郁的清香；在葡萄酒中，對(duì)酒體風(fēng)味具有修飾作用的（ROAV≥0.1）揮發(fā)性成分有1種，為辛酸乙酯；對(duì)酒體具有巨大貢獻(xiàn)（ROAV≥1）的有4種，依次為己酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕櫚酸乙酯、乙醛。表明這4種香氣成分是葡萄酒香氣的主要成分，賦予葡萄酒濃郁的果香與花香。

米酒與清酒具有較多相同的特征揮發(fā)性物質(zhì)，包括乙酸、辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕櫚酸乙酯；清酒與米酒相比，獨(dú)有的特征揮發(fā)性物質(zhì)有乳酸乙酯、己酸乙酯、壬醛。研究發(fā)現(xiàn)，印度毛霉（Mucor indicus）和米根霉（Rhizopus oryzae）共培養(yǎng)可以顯著提高米酒中高級(jí)醇關(guān)鍵風(fēng)味化合物的含量[16]；乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、酵母菌屬（Saccharomyces）和柳條菌屬（Wickerhamomyces）與乙酯類物質(zhì)，如月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、乙酸乙酯、癸酸乙酯、丁酸乙酯等呈現(xiàn)強(qiáng)烈的正相關(guān)性[25]；芽孢桿菌（Bacillussp.）BH072主要與醛類等風(fēng)味物質(zhì)相關(guān)[26]。因此通過(guò)制備復(fù)合酒曲、菌種共培養(yǎng)，可以定向調(diào)整米酒風(fēng)味特性，實(shí)現(xiàn)其品質(zhì)的提升。

3 結(jié)論

本研究對(duì)江西米酒進(jìn)行了基本理化指標(biāo)、游離氨基酸及揮發(fā)性風(fēng)味成分分析，并比較了江西米酒與日本清酒和葡萄酒風(fēng)味差異。基于對(duì)酒樣基本理化數(shù)據(jù)特征揮發(fā)性的分析可以看出，米酒和清酒的風(fēng)味物質(zhì)相似程度較高。游離氨基酸分析顯示，清酒中游離氨基酸總含量高，而米酒中的游離氨基酸種類多，兩者都是組氨酸對(duì)滋味貢獻(xiàn)最大。酒樣的揮發(fā)性成分分析及其ROAV表明，米酒與清酒具有較多相同的特征揮發(fā)性物質(zhì)，包括乙酸、辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕櫚酸乙酯。對(duì)特征風(fēng)味物質(zhì)的分析，為米酒的品質(zhì)優(yōu)化提供了參考數(shù)據(jù)，通過(guò)發(fā)酵和澄清工藝的改進(jìn)，將米酒清酒化，有望提升其商品品質(zhì)。