黃翠,王鳳麗,陳耀林,于佳俊,王偉,杜蘇峰,宋濤,蔡忠水,薛潔*,武運(yùn)*
基于GC-MS和GC-O的茶本酒中特征風(fēng)味物質(zhì)研究
黃翠1,王鳳麗2,陳耀林2,于佳俊3,4,王偉2,杜蘇峰2,宋濤3,4,蔡忠水3,4,薛潔3,4*,武運(yùn)1*
1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052;2. 廣西國晶酒業(yè)有限公司,廣西 百色 531405; 3. 中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院,北京 100015;4. 國家酒類品質(zhì)與安全國際聯(lián)合研究中心,北京 100015
茶本酒作為茶原料深加工技術(shù)的進(jìn)一步延伸,融合了茶香與酒香且風(fēng)味獨(dú)特。為明確不同工藝下茶本酒風(fēng)味物質(zhì)的變化,應(yīng)用頂空固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(Solid-phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry,SPME/GC-MS)分析其風(fēng)味成分,采用液液萃取/氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用法(Liquid-liquid extraction/gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry,LLE/GC-O-MS)中的香氣強(qiáng)度(Odor specific magnitude estimation,OSME)法和香氣活力值(Odor activity value,OAV)法確定特征風(fēng)味物質(zhì)及其對整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度。結(jié)果表明,在6款茶本酒中共檢測出76種香氣物質(zhì),其中酯類32種,醇類14種,醛酮類10種,酸類4種,萜烯類13種及其他3種物質(zhì);氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用(Gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry,GC-O-MS)分析結(jié)果顯示,有21種可被嗅聞的香氣成分,由OAV和OSME法共同鑒定出了12種關(guān)鍵香氣物質(zhì),包括芳樟醇(玫瑰花香)、茴香腦(草藥香)、癸酸乙酯(果香)、己酸乙酯(酒香)等。研究表明,不同種類微生物、發(fā)酵方式、蒸餾工藝顯著影響茶本酒風(fēng)味物質(zhì)的組成及含量。研究結(jié)果對茶本酒特征香氣表征及質(zhì)量控制具有重要的指導(dǎo)意義。
茶本酒;氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜;香氣活度值;香氣強(qiáng)度;香氣物質(zhì)
茶葉與酒的融合釀造形成了我國傳統(tǒng)白酒的新酒類;不僅在感官風(fēng)味上增添新特色,而且符合我國酒類向“低度、營養(yǎng)、低糧耗、高質(zhì)量”發(fā)展的趨勢。同時(shí)也是擴(kuò)展酒類市場的新途徑,具有廣闊的市場前景[1-2]。
凌云白毫茶主要的種植基地位于廣西,是廣西百色凌云地區(qū)特產(chǎn)的喬木類大葉茶種,也是當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)作物[3]。以茶葉為原料釀造而成的蒸餾酒具有鮮明的風(fēng)格特征,且茶葉的骨架成分未受到發(fā)酵的影響[4]。依據(jù)廣西釀酒協(xié)會(huì)發(fā)布的T/GXJX 001—2023《茶本香型蒸餾酒》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)[5],茶本香型蒸餾酒(簡稱茶本酒)是以綠茶為原料,經(jīng)預(yù)處理、發(fā)酵、蒸餾、陳釀、勾調(diào)等現(xiàn)代化釀造工藝加工而成的蒸餾酒,兼具茶與酒的風(fēng)味特點(diǎn),是一款以適口、舒適為導(dǎo)向的具有營養(yǎng)健康功能的蒸餾酒。
近年來,食品風(fēng)味化學(xué)的研究日益引起各國學(xué)者的廣泛關(guān)注,風(fēng)味物質(zhì)成為評價(jià)食品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。如世界八大蒸餾酒之一的中國白酒,其主要成分是水和乙醇,約占總量的98%~99%,但溶于酒中的醇、醛、酸、酯等微量風(fēng)味化合物(占總量1%~2%)卻是決定白酒香氣、口感和風(fēng)格的關(guān)鍵。這些微量成分不僅決定了白酒香型,而且合適配比會(huì)使酒體更加豐滿,形成不同的風(fēng)格[6-7]。
目前有關(guān)茶酒的風(fēng)味研究主要集中于發(fā)酵型茶酒和固態(tài)發(fā)酵蒸餾酒,如陳琳琳等[8]以大葉綠茶為原料,研究不同酵母、發(fā)酵方式、接種量、發(fā)酵參數(shù)等對茶酒風(fēng)味物質(zhì)的影響,共檢測出了27種香氣物質(zhì),發(fā)現(xiàn)產(chǎn)香酵母與釀酒酵母混合發(fā)酵會(huì)顯著增加酒體香氣的復(fù)雜性;關(guān)玉權(quán)等[9]以夏秋茶為輔料釀造茶曲清香型白酒,檢測出了乙酸糠酯、苯乙酸乙酯、苯乙醇等61種重要揮發(fā)性香氣成分,為固態(tài)發(fā)酵型茶酒的組分特征評價(jià)及研制開發(fā)提供了依據(jù);劉青青等[10]采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)(Headspacesolid-phase microextraction combined with gas chromatography-masss pectrometry,HS-SPME-GC-MS)法對以茶葉為原料,白酒為酒基配制而成的露酒進(jìn)行了風(fēng)味分析,檢測出了芳樟醇、松油醇等茶葉的特征揮發(fā)性物質(zhì)。有研究表明,發(fā)酵后的茶酒經(jīng)蒸餾可能會(huì)產(chǎn)生其他香氣物質(zhì),導(dǎo)致蒸餾型茶酒風(fēng)味成分眾多且香氣復(fù)雜[11-12],而目前有關(guān)液態(tài)發(fā)酵蒸餾型茶本酒關(guān)鍵香氣物質(zhì)尚不確定。
飲料酒香氣成分間的相互協(xié)同、掩蓋等作用使得感官研究尤為重要,為更高效鑒定茶本酒特征香氣組分,氣相色譜-嗅聞(Gas chromatography-olfactometry,GC-O)、香氣活性值(Odor activity value,OAV)等技術(shù)被廣泛應(yīng)用于香氣活性物質(zhì)的分析中。GC-O技術(shù)可將儀器檢測與感官很好地結(jié)合起來,可從復(fù)雜的混合物中選擇和評價(jià)氣味活性物質(zhì)[13]。OAV技術(shù)可評價(jià)單一香氣化合物對酒體整體香氣的貢獻(xiàn)度,一般認(rèn)為OAV≥1的香氣物質(zhì)會(huì)影響飲料酒的風(fēng)格,即OAV值越大其香氣貢獻(xiàn)程度可能越高[14]。
本研究以茶本酒為研究對象,利用GC-O-MS結(jié)合OAV技術(shù)對茶本酒香氣成分進(jìn)行定性定量及嗅聞分析,明晰茶本酒的特征風(fēng)味組成及感官品質(zhì)特征,研究不同工藝參數(shù)對茶本酒風(fēng)味特征的影響,旨在為茶酒的品質(zhì)控制及工業(yè)化生產(chǎn)提供理論支持。
6款茶本酒均由廣西國晶酒業(yè)有限公司提供,釀制年份為2021年,具體信息如表1所示。氯化鈉、無水乙醇(均為分析純)、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、十四酸乙酯、棕櫚酸乙酯、仲丁醇、正丙醇、活性戊醇、異戊醇、正戊醇、乙酸香茅酯、-松油醇、香茅醇、橙花醇、玫瑰醚、-苯乙醇、橙花叔醇、丁子香酚、芳樟醇等100種香氣化合物標(biāo)準(zhǔn)品購自Sigma-Aldrich(上海)有限公司,所有標(biāo)準(zhǔn)品純度均在98%以上。
葡萄汁有孢漢遜酵母(,菌株保藏編號:ICAB10279)、發(fā)酵畢赤酵母(,菌株保藏編號:ICAB10276)、釀酒酵母(,菌株編號:ICAB10098)均來自國家酒類品質(zhì)與安全國際聯(lián)合研究中心。
Agilent 7890B-5977B_PAL RSI 120氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、DB-WAX色譜柱(30?m×0.25?mm×0.25?μm,安捷倫科技(中國)有限公司;SPME Allow Cond型固相微萃取裝置、Fiber Conditioning Station老化裝置、Agitator樣品加熱箱,瑞士思特斯分析儀器有限公司;ODP3嗅聞儀,德國Gestel公司。
表1 6款茶本酒酒樣信息
香氣定性定量:頂空固相微萃?。℉eadspace solid-phase microextraction,HS-SPME)提取揮發(fā)性成分,在10?mL頂空進(jìn)樣瓶中加入1?mL酒樣、5?g鹽、4?mL蒸餾水,將樣品瓶在恒溫條件下振蕩15?min,使用30?μm DVB萃取頭萃取,萃取前將萃取頭老化2?h,樣品萃取40?min,每個(gè)樣品重復(fù)3次取平均值。
GC條件:初始溫度30?℃,2?min;以4?℃·min-1升至230?℃。進(jìn)樣口溫度為250?℃,載氣為He,流速為1.2?mL·min-1,不分流。
MS條件:電子轟擊(Electron impact,EI)離子源,電子能量70?eV,傳輸線溫度230?℃,離子源溫度為230?℃,質(zhì)量掃描范圍55~500/。
香氣嗅聞:前處理參考文獻(xiàn)[15]采用液液萃?。↙iquid-liquid extraction,LLE)法,合并3次有機(jī)溶劑層旋轉(zhuǎn)濃縮后采用直接進(jìn)樣方式進(jìn)行上機(jī)嗅聞。
GC-O條件:準(zhǔn)確移取5?mL發(fā)酵完成的酒樣于萃取瓶,密封狀態(tài)下35?℃水浴15?min,插入萃取針吸附40?min,然后氣相色譜進(jìn)樣,250?℃解析5?min,上機(jī)參數(shù)與GC-MS條件一致。
定性采用MS即計(jì)算機(jī)內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫NIST進(jìn)行對比檢索(匹配度≥80),查詢對應(yīng)的CAS號、保留時(shí)間;利用相同的程序上機(jī)香氣標(biāo)準(zhǔn)品(St),并對比各物質(zhì)出峰時(shí)間及標(biāo)準(zhǔn)品出峰時(shí)間來保證定性的準(zhǔn)確性。
定量采用外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法[16],用100種標(biāo)準(zhǔn)品配制混合標(biāo)準(zhǔn)品,按梯度稀釋后與待測樣品在相同處理參數(shù)下測出標(biāo)準(zhǔn)樣品在不同濃度下的峰面積,并繪制工作曲線計(jì)算待測化合物含量。
一般以O(shè)AV值的大小來反映香氣物質(zhì)對酒體的貢獻(xiàn)程度,選取OAV≥1的香氣物質(zhì)用于評價(jià)香氣對風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度[17]。OAV值計(jì)算公式如下:
=/
式中,是根據(jù)外標(biāo)法計(jì)算出的該化合物的質(zhì)量濃度(mg·L-1);是指香氣化合物在文獻(xiàn)中查閱到的氣味閾值(mg·L-1)[18-22]。香氣化合物閾值及香氣特征描述均查閱自同類型蒸餾酒相關(guān)的參考文獻(xiàn)。
香氣強(qiáng)度(Odor specific magnitude estimation,OSME)分析法:選用5名國家級專業(yè)品酒師進(jìn)行聞香,在聞香前熟悉待測酒樣,每個(gè)樣品嗅聞3次,記錄嗅聞到香氣物質(zhì)的保留時(shí)間、香氣特征、香氣強(qiáng)度,并選取3次的平均值,記錄專業(yè)品酒師描述所聞香氣特征并與文獻(xiàn)報(bào)道的香氣化合物特征進(jìn)行比對,確定最終香氣特征。參照樊杉杉等[23]的方法,打分采用10點(diǎn)標(biāo)度法打分,0表示未嗅到,1~3表示香氣強(qiáng)度較弱,4~6表示香氣強(qiáng)度中等,7~10表示香氣強(qiáng)度較強(qiáng)。
采用SPSS 20.0進(jìn)行差異性統(tǒng)計(jì)分析,采用Excel 2016作柱狀圖,使用Origin 2018繪制香氣雷達(dá)圖、堆積條形圖、主成分分析。
采用HS-SPME結(jié)合GC-MS的方法,通過優(yōu)化不同工藝茶本酒定量分析最優(yōu)條件,對樣品中微量風(fēng)味成分進(jìn)行了檢測分析,結(jié)果如表2所示。
由表2可知,在不同工藝釀造的6款茶本酒中共檢測出76種香氣成分,其中酯類物質(zhì)32種、醇類物質(zhì)14種、醛酮類10種、酸類物質(zhì)4種、萜烯類物質(zhì)13種、其他類3種。6種茶本酒都具有上述的6類物質(zhì),表明不同工藝茶本酒在風(fēng)味化合物的種類方面具有一致性,但主體風(fēng)味化合物的種類略有差異。
綜合圖1和表2可知,3種酵母復(fù)合發(fā)酵所釀造的茶本酒樣品(1號、2號和3號)在風(fēng)味方面存在較大差異。2號樣品的酯類和醇類物質(zhì)含量較高,分別達(dá)到了915.11?mg·L-1和2?534.01?mg·L-1;1號茶本酒總風(fēng)味物質(zhì)含量約為3?746.66?mg·L-1,低于2號(4?110.90?mg·L-1)和3號(3?873.46?mg·L-1)。多數(shù)萜烯類化合物賦予酒體濃郁的花果香氣息,其中1號萜烯類化合物占比最高,說明由釀酒酵母與葡萄汁有孢漢遜酵母混菌發(fā)酵的產(chǎn)花香能力較強(qiáng)。3款茶本酒共有的香氣物質(zhì)為乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、乳酸丁酯、正丙醇、異丁醇、活性戊醇、異戊醇、-苯乙醇等;2號酒樣特有的香氣物質(zhì)為異戊醛;說明不同酵母發(fā)酵茶本酒其風(fēng)味物質(zhì)含量及種類間均有差異,這也為生產(chǎn)不同特點(diǎn)的茶本酒基酒奠定了基礎(chǔ)。
不同蒸餾階段(3號、4號)茶本酒風(fēng)味物質(zhì)也存在明顯差異,蒸餾的第一階段,收集的風(fēng)味物質(zhì)總量為3?873.46?mg·L-1,顯著高于第二階段風(fēng)味物質(zhì)總量(2?435.19?mg·L-1);而且蒸餾第一階段酯類、醇類、萜烯類和醛酮類物質(zhì)含量較高,而酸類物質(zhì)在第二階段含量較高。由于酸類物質(zhì)是酒體結(jié)構(gòu)的重要組成部分,而萜烯類物質(zhì)能給酒體帶來令人愉悅的花果香氣[24],因此選擇適宜蒸酒時(shí)間是影響產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。
表2 HS-SPME-GC-MS分析茶本酒香氣物質(zhì)組成含量
注:MS.NIST庫定性,St.香氣標(biāo)準(zhǔn)品定性;ND表示樣品中未檢測到該物質(zhì),<0.05
Note: MS.NIST library qualitative, St. aroma standard qualitative. ND, not detected in the sample,<0.05
續(xù)表2-1
香氣物質(zhì)Aroma componentCAS號CAS No.含量Content /mg·L-1定性方式Qualitative approach 1號2號3號4號5號6號 酯類Esters十一烷酸乙酯627-90-71.31±0.091.87±0.031.03±0.020.68±0.020.65±0.030.57±0.02MS 2-甲基丁酸乙酯7452-79-13.31±0.052.75±0.054.29±0.03NDND1.41±0.04MS 月桂酸異戊酯6309-51-948.50±1.0231.52±0.0917.90±0.0416.69±0.0729.33±0.0917.80±0.03MS 肉桂酸乙酯103-36-641.70±1.0522.44±0.087.91±0.026.61±0.0414.35±0.049.61±0.02MS/St 小計(jì)891.37915.11853.56463.66612.42340.45MS/St 醇類Alcohols甲醇67-56-1249.95±1.09274.64±2.02105.22±1.06120.79±1.14344.68±1.23360.68±1.09MS/St 仲丁醇78-92-20.76±0.01ND1.01±0.020.63±0.030.52±0.06NDMS/St 正丙醇71-23-8300.66±2.11295.81±2.08240.87±1.06229.19±1.14214.18±1.32203.90±1.09MS/St 異丁醇78-83-1353.97±1.06393.80±1.15464.82±1.25238.99±1.36156.58±1.1969.92±0.09MS 正丁醇71-36-38.83±0.0511.21±0.087.35±0.067.30±0.095.79±0.064.99±0.15MS/St 活性戊醇137-32-6208.30±2.05268.61±1.94289.25±0.97143.35±0.0973.62±0.0334.92±0.98MS/St 異戊醇123-51-3877.66±1.951?166.85±1.871?166.18±2.04642.85±2.13365.69±1.05224.54±1.11MS/St 正戊醇71-41-0NDNDND1.24±0.082.46±0.113.48±0.02MS/St 2,3-丁二醇(左消旋)513-85-915.41±0.098.97±0.1124.14±0.0840.92±0.164.84±0.071.71±0.03MS/St 2,3-丁二醇(內(nèi)消旋)5341-95-72.03±0.031.43±0.023.76±0.015.22±0.04ND0.72±0.03MS/St 1,2丙二醇4254-15-30.89±0.010.54±0.041.88±0.030.86±0.021.22±0.013.16±0.06MS/St 2-庚醇543-49-718.51±0.0710.71±0.0915.08±0.089.60±0.034.65±0.021.53±0.07MS/St 2-壬基醇628-99-9ND15.25±0.1219.74±0.0712.76±0.069.75±0.048.63±0.05MS/St 苯甲醇100-51-65.62±0.0886.20±0.2351.73±0.2547.96±0.1368.67±0.196.66±0.03MS/St 小計(jì)2?042.592?534.012?391.021?501.681?252.65924.83MS 醛酮類Aldehydes and ketones乙醛75-07-0240.26±2.07200.55±2.42214.93±1.96158.92±1.85140.90±2.0376.56±0.09MS/St 丙醛123-38-610.61±0.0720.43±0.0812.62±0.093.53±0.0521.06±0.0731.33±0.06MS 異丁醛78-84-25.03±0.055.33±0.042.03±0.032.15±0.015.93±0.032.19±0.01MS/St 丙酮67-64-112.68±0.0910.95±0.097.49±0.025.92±0.049.83±0.084.74±0.03MS/St 乙縮醛105-57-7284.85±2.03236.31±2.24196.70±94.57±1.01226.49±2.0578.26±0.07MS/St 異戊醛590-86-3ND0.68±0.02ND1.20±0.05NDNDMS/St 2-戊酮107-87-92.18±0.082.45±0.040.82±0.02ND2.86±0.07NDMS/St 3-羥基-2-丁酮513-86-00.96±0.021.89±0.05ND2.53±0.040.81±0.012.33±0.03MS/St 糠醛98-01-12.96±0.032.16±0.020.69±0.022.16±0.083.82±0.055.65±0.05MS/St 苯甲醛100-52-7NDNDNDND0.65±0.01NDMS/St 小計(jì)559.53480.74435.27270.97412.35201.05MS/St
續(xù)表2-2
香氣物質(zhì)Aroma componentCAS號CAS No.含量Content /mg·L-1定性方式Qualitative approach 1號2號3號4號5號6號 酸類Acids乳酸50-21-518.00±0.2314.01±1.033.62±0.078.58±0.0810.51±0.096.77±0.05MS/St 乙酸64-19-7132.00±0.2185.85±0.24123.26±2.03131.94±1.0974.15±1.0548.62±0.06MS/St 甲酸64-18-623.96±0.1813.01±1.0216.26±0.0817.89±1.0117.62±0.037.80±0.02MS 磷酸7664-38-221.65±0.1519.74±0.099.63±0.026.39±0.0711.06±0.0810.68±0.03MS/St 小計(jì)195.61132.61152.78164.80113.3573.86MS/St 萜烯類Terpenes芳樟醇78-70-66.18±0.126.42±0.097.24±0.046.69±0.038.22±0.075.76±0.06MS/St 乙酸香茅酯150-84-50.44±0.020.52±0.040.22±0.010.07±0.010.32±0.010.12±0.02MS/St 香葉酸甲酯1189-09-911.31±0.1510.50±0.088.30±0.050.90±0.039.59±0.093.14±0.03MS α-萜品醇(α-松油醇)98-55-50.89±0.091.10±0.041.47±0.023.44±0.050.79±0.031.93±0.09MS 香茅醇106-22-90.32±0.030.22±0.050.22±0.040.14±0.010.21±0.020.11±0.01MS/St 橙花醇(檸檬醇)106-25-20.221±0.030.241±0.050.475±0.030.905±0.020.291±0.010.006±0.01MS/St 玫瑰醚16409-43-10.000?7±0.000?30.000?3±0.000?10.000?1±0.000?1ND0.000?2±0.000?1NDMS/St β-苯乙醇60-12-817.04±0.0612.57±0.1416.66±0.0815.84±0.0716.62±0.0913.21±0.11MS/St 橙花叔醇407166-66-30.12±0.020.12±0.030.20±0.030.14±0.020.20±0.020.31±0.03MS/St 丁子香酚97-53-00.15±0.010.02±0.006NDND0.01±0.0020.01±0.001MS/St 甲基丁香酚(丁香酚甲醚)93-15-20.10±0.010.02±0.005NDND0.01±0.001NDMS/St 香葉醇16736-42-80.55±0.030.55±0.021.30±0.062.61±0.080.66±0.010.91±0.01MS/St 大馬士酮23726-93-42.15±0.12NDNDNDND1.68±0.32MS/St 小計(jì)37.3132.2936.0930.7336.9225.51MS/St 其他Others正十三烷629-50-57.68±0.116.90±0.08NDNDNDNDMS/St 茴香腦104-46-18.39±0.049.23±0.084.74±0.033.36±0.026.25±0.035.22±0.02MS/St P-傘花烴535-77-34.18±0.09NDNDNDNDNDMS/St 小計(jì)20.2516.134.743.366.255.22MS/St 總計(jì) Total3?746.664?110.903?873.462?435.192?433.941?570.93
為了提高資源利用率,最大程度的回收尾酒中的有用物質(zhì),本研究對尾酒進(jìn)行了重蒸處理,研究尾酒二次蒸餾過程中不同蒸餾階段的風(fēng)味物質(zhì)組成及含量的差異,5號與6號酒樣分別取自3號尾酒二次蒸餾的蒸餾一段和二段。結(jié)果表明,尾酒重蒸后第一階段(5號)和第二階段(6號)的風(fēng)味物質(zhì)總量分別為2?433.94?mg·L-1和1?570.93?mg·L-1;與3號樣品相比,尾酒蒸餾第一階段樣品(5號)的醛酮類物質(zhì)在樣品中的占比從11%增加到17%,醇類物質(zhì)占比從62%降低至51%;尾酒重蒸第二階段樣品(6號)的風(fēng)味物質(zhì)總量遠(yuǎn)低于其他樣品,不太適合作為酒體設(shè)計(jì)的基酒。
盡管茶本酒在風(fēng)味物質(zhì)種類方面差異較小,但在風(fēng)味物質(zhì)含量方面卻存在較大差異,如圖1所示,6種茶本酒中,各類風(fēng)味物質(zhì)的含量的排序由高到低為醇類>酯類>醛酮類>酸類>萜烯類。其中醇類的含量最高,范圍在51%~62%;酯類其次,含量在19%~25%;醛酮類的含量在11%~17%;相比于糧食類蒸餾酒[25],茶本酒中酸類化合物相對較高,含量在3%~7%。說明不同微生物及工藝條件導(dǎo)致風(fēng)味化合物的種類及含量不同,進(jìn)而使茶本酒的品質(zhì)風(fēng)味存在顯著差異。
為較直觀了解6款酒的香氣濃度差異,對6款茶本酒中香氣物質(zhì)進(jìn)行主成分分析(Principal component analysis,PCA),結(jié)果如圖2所示。圖中用直線連接樣品,線段的長短反映樣品間的差異大小。由圖2可知,不同工藝的6款樣品呈現(xiàn)出不同的風(fēng)格特征,其中5號與6號連接線段最短,說明來自同一尾酒不同蒸餾階段的酒樣具有相似的風(fēng)格特征;1號、2號、3號相隔距離較遠(yuǎn),說明它們的酒體風(fēng)格特征差異較大,其可能是受到酵母的影響;由此可知不同工藝的樣品呈現(xiàn)出不同的風(fēng)格特征。
由圖2可知,前三主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到80.6%,酒體中大部分醇酯類物質(zhì)位于PC1正半軸,在1號與2號酒樣中占比最高,與風(fēng)味物質(zhì)分析總含量百分比堆積條形圖的結(jié)果一致。5號和6號作為尾酒重蒸樣品,位于同一維度風(fēng)格較為接近,而且油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯等分子量較高的酯類物質(zhì)均接近5號和6號樣品,也說明了尾酒中含有大量的高沸點(diǎn)風(fēng)味物質(zhì);同時(shí)也是茶本酒酒體設(shè)計(jì)時(shí)重要的基酒組成。
圖1 各樣品物質(zhì)總含量百分比堆積條形圖
圖2 PCA主成分載荷圖
香氣化合物含量在不同酒樣中有顯著差異,但含量的高低無法直觀說明其對風(fēng)味貢獻(xiàn)程度的大小,通過計(jì)算6款茶本酒香氣物質(zhì)OAV值,選取OAV>1的香氣物質(zhì)進(jìn)行分析(表3)。
表3結(jié)果顯示,6種茶本酒中OAV>1?000的化合物有4種,包括癸酸乙酯(椰子香)、肉桂酸乙酯(肉桂香)、辛酸乙酯(甘草香)、己酸己酯(果香);100<OAV≤1?000的氣味活性化合物有7種,分別為戊酸乙酯(果香)、己酸乙酯(醇香)、芳樟醇(玫瑰花香)、茴香腦(香辛)、乙酸異戊酯(香味)、2-甲基丁酸乙酯(橡膠味)、乙酸苯乙酯(花香);10<OAV≤100的氣味活性化合物有7種,分別為苯乙酸乙酯(花香)、丁酸乙酯(甜果香)、己酸丁酯(菠蘿、葡萄果香)、-松油醇(丁香)、異戊醛(蘋果味)、橙花叔醇(橙花氣息)、香葉醇(玫瑰花香),說明了茶本酒具有明顯的花果香風(fēng)格。
分子感官科學(xué)(Molecular sensory science)是在分子水平上研究食品感官質(zhì)量的多學(xué)科交叉技術(shù)[27],它可以將儀器分析與感官評價(jià)相結(jié)合篩選出由少數(shù)物質(zhì)組成、能代表樣品風(fēng)味特征的重組物,為食品生產(chǎn)實(shí)踐過程中的品質(zhì)控制提供了科學(xué)理論依據(jù)[28]。本研究以茶本酒為研究對象,采用液液萃取法(Liquid lliquid extraction,LLE)提取茶本酒的揮發(fā)性成分,通過GC-O-MS技術(shù)結(jié)合香氣強(qiáng)度分析(Odor specific magnitude estimation,OSME)篩選鑒定茶本酒的香氣活性成分,并通過定量試驗(yàn)計(jì)算其香氣活性值以獲得重要香氣活性成分,確定關(guān)鍵香氣活性成分,以期為保持茶本酒產(chǎn)品風(fēng)格提供依據(jù)。
綜合表4、圖3所示,不同生產(chǎn)工藝的酒樣其風(fēng)味輪廓具有明顯差異;采用LLE/GC×GC-O-MS共檢出氣味活性化合物21種,其中花香、玫瑰花香共7種;草藥香,2種;水果香,7種;酒香(醇香),1種;奶香,1種;不愉快的氣味,1種,其他氣味,2種。
根據(jù)不同樣品的香氣強(qiáng)度值(表4)比較6種茶本酒香氣特點(diǎn)發(fā)現(xiàn),1號樣品香氣強(qiáng)度為8的風(fēng)味物質(zhì)有4種,2號與3號樣品均只有1種,說明1號樣品的香氣最濃郁,可能是因?yàn)?號樣品采用釀酒酵母和葡萄汁有孢漢遜酵母進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵的發(fā)酵方式,具有較強(qiáng)的產(chǎn)酯香特點(diǎn)。與蒸餾一段樣品(5號)相比,蒸餾二段樣品(6號)花香較強(qiáng),但果味相對較弱,說明摘酒方式對香氣的差異也有較大的影響。
表3 茶本酒中風(fēng)味物質(zhì)香氣活性值(OAV>1)
注:“—”表示樣品中未檢測到該物質(zhì),閾值為香氣化合物在同類型蒸餾酒中的閾值
Note: "—" indicates that the substance is not detected in the sample. Threshold, the threshold of the aroma compound in the same type of distilled wine
表4 6種茶本酒氣相色譜-嗅聞(GC-O)分析香氣活性化合物
注:“—”表示樣品中未嗅到該物質(zhì)
Note: "—" indicates that the substance is not smelled in the sample
圖3 香氣特征雷達(dá)圖
根據(jù)香氣特征將6款茶本酒風(fēng)味劃分為7種類型,分別是花香、果香、酒香、草藥香、奶酪香、溶劑香、其他香,根據(jù)香氣強(qiáng)度值之和得到香氣特征雷達(dá)圖(圖3)。綜合風(fēng)味物質(zhì)含量、香氣活性值以及香味強(qiáng)度分析結(jié)果,比較3種不同酵母生產(chǎn)的茶本酒樣品,1號、2號、3號樣品中1號花香、果香、酒香最強(qiáng)烈,特征香氣物質(zhì)有乙酸異戊酯、芳樟醇、己酸乙酯等;說明1號酵母采用復(fù)合發(fā)酵的方式產(chǎn)香效果好。3號(采用釀酒酵母發(fā)酵蒸餾一段)相較于4號(采用釀酒酵母發(fā)酵蒸餾二段)整體香氣強(qiáng)度較強(qiáng),特征香氣化合物有乙酸苯乙酯、異戊醇、異丁醇、芳樟醇等,說明隨著蒸餾階段增加,酒體中香氣物質(zhì)含量呈下降趨勢。5號取自3號尾酒進(jìn)行二次蒸餾,其花香強(qiáng)度有所減弱,特征香氣化合物有異戊醇、-苯乙醇、芳樟醇等;萜烯類化合物主要香氣特征是花香,說明尾酒蒸餾降低了部分萜烯類化合物的香氣強(qiáng)度。
尾酒的添加可以有效提高基酒質(zhì)量,因此通過對尾酒的重蒸處理可以增加特殊香氣物質(zhì)及其酒體豐滿度[29-30];5號和6號來自尾酒蒸餾,關(guān)鍵香氣有乙酸苯乙酯、異戊醇、芳樟醇、大馬士酮等,帶給酒體花香、果香、酒香、玫瑰花等清甜香味。其萜烯化合物、醇類物質(zhì)的含量有所降低,可能是由于蒸餾時(shí)間造成香氣物質(zhì)的揮發(fā)損失。
結(jié)合表2和表3可知,OAV與OSME兩種方法分別鑒定出了28種和21種風(fēng)味物質(zhì),共有的化合物有12種,包括乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、異丁醇、異戊醇、橙花叔醇、-松油醇、芳樟醇、-苯乙醇、茴香腦。兩種不同的方法對鑒定關(guān)鍵化合物略有差異,究其原因可能是兩種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。OAV是通過計(jì)算單種香氣成分含量與其閾值的比值來評估該物質(zhì)對整體風(fēng)味的貢獻(xiàn),該方法首先要確定香氣物質(zhì)的閾值,但目前閾值多是參考同類蒸餾酒中的閾值,因此會(huì)對結(jié)果的可靠性有一定的影響。而OSME法作為一種主觀方式,利用GC分離能力與人靈敏的嗅覺來判定飲料酒中的關(guān)鍵呈香物質(zhì),可快速推斷樣品中的主要特征風(fēng)味物質(zhì),但OSME法受品評人員嗅聞能力的影響,也會(huì)因?yàn)橄銡馕镔|(zhì)間的互作或掩蓋作用影響試驗(yàn)的結(jié)果[31],因此兩種方法各有特點(diǎn),可相互補(bǔ)充。
本研究以凌云白毫茶為原料經(jīng)釀造、蒸餾而成的茶本酒為研究對象,采用HS-SPME與LLE/GC×GC-O-MS相結(jié)合的方式解析其不同工藝生產(chǎn)的茶本酒香氣活性組分;研究發(fā)現(xiàn)采用釀酒酵母與葡萄汁有孢漢遜酵母復(fù)合發(fā)酵的方式可以顯著增強(qiáng)酒體花果香氣息。隨著蒸餾次數(shù)的增加其香氣雖揮發(fā)損失,但油酸乙酯、棕櫚酸乙酯等高沸點(diǎn)物質(zhì)有所增加。采用OAV與OSME主客觀相結(jié)合的方式確定酒體關(guān)鍵香氣物質(zhì),主要包括乙酸乙酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、異丁醇、異戊醇、橙花叔醇、-松油醇、芳樟醇、-苯乙醇、茴香腦。其中,1號樣品關(guān)鍵呈香物質(zhì)為葵酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸乙酯等,2號樣品關(guān)鍵呈現(xiàn)物質(zhì)為芳樟醇、異戊醇,3號樣品呈香物質(zhì)為乙酸苯乙酯、芳樟醇,4號和5號樣品關(guān)鍵呈現(xiàn)物質(zhì)為異戊醇、乙酸苯乙酯、芳樟醇等,均帶給酒體濃郁的花果香氣息。
通過定量分析發(fā)現(xiàn),關(guān)鍵香氣物質(zhì)乳酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯等在二次蒸餾階段顯著增多,推測這些香氣物質(zhì)應(yīng)是蒸餾過程中產(chǎn)生的。1號酒樣的混合酵母發(fā)酵方式中,己酸乙酯、乙酸苯乙酯、葵酸乙酯、辛酸乙酯等關(guān)鍵香氣物質(zhì)顯著高于其他酒樣,說明這幾類物質(zhì)來源于發(fā)酵過程。且不同發(fā)酵方式均會(huì)影響茶葉中香氣前體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和形成途徑,這也是茶本酒存在香氣特征差異的原因。
田甜等[32]通過對不同季節(jié)的凌云白毫綠茶進(jìn)行香氣成分分析,研究發(fā)現(xiàn)凌云白毫綠茶主要香氣成分為芳樟醇、正戊醇、香葉醇、異丁醛、異戊醛、壬醛、乙酸乙酯等,構(gòu)成了廣西凌云白毫綠茶清新、濃醇鮮爽、回味清甘的獨(dú)特香氣風(fēng)味。因此,本研究中所確定的關(guān)鍵香氣物質(zhì)乙酸乙酯、芳樟醇、香葉醇等可能來源于茶葉本身。郭雪峰[33]等對不同香型白酒進(jìn)行風(fēng)味成分分析,發(fā)現(xiàn)己酸乙酯是濃香型白酒特征風(fēng)味形成的關(guān)鍵化合物;壬醛、癸酸乙酯和苯乙醇是清香型白酒中的特征性化合物;乙酸苯乙酯、苯乙醇、月桂酸乙酯和異戊醇等對醬香型白酒酒體的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大;這與本研究的關(guān)鍵香氣成分相類似。畢赤酵母屬具有高產(chǎn)乙酸乙酯、乙酸異丁酯和乙酸異戊酯等酯類物質(zhì)的特性,對酒體具有增酯、提香的作用[34];Zhang等[35]采用釀酒酵母、畢赤酵母和乳酸菌混合發(fā)酵制成蒸餾棗酒,具備突出果味,表明可以采用酵母復(fù)合發(fā)酵方式為來提高酒體香氣復(fù)雜度。趙志聰[36]等分析蘋果白蘭地原酒蒸餾過程的主要揮發(fā)性香氣物質(zhì),發(fā)現(xiàn)醇酯類物質(zhì)含量隨著蒸餾的進(jìn)行在不斷降低,按照適當(dāng)比例對酒頭和尾酒進(jìn)行蒸餾,均有利于提升產(chǎn)品品質(zhì)。因此后續(xù)對于提升茶本酒香氣品質(zhì)方面研究可以從混菌發(fā)酵、尾酒蒸餾、頭尾酒比例勾兌等方面入手。
本研究通過探討不同工藝下的6款茶本酒香氣物質(zhì)間的差異,不僅為建立以凌云白毫為原料釀造而成的茶本酒特征香氣成分?jǐn)?shù)據(jù)庫提供理論數(shù)據(jù),而且有助于實(shí)現(xiàn)以風(fēng)味為導(dǎo)向的產(chǎn)品開發(fā),開拓茶本酒廣闊的市場潛力,對穩(wěn)定產(chǎn)品品質(zhì)具有重要意義。
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Study on Characteristic Flavor Substances in Tea Aroma Type Distilled Spirit Based on GC-MS and GC-O
HUANG Cui1, WANG Fengli2, CHEN Yaolin2, YU Jiajun3,4, WANG Wei2, DU Sufeng2, SONG Tao3,4, CAI Zhongshui3,4, XUE Jie3,4*, WU Yun1*
1. School of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China; 2. Guang Xi Guo Jing Liquor Co., Ltd., Baise 531405, China; 3. China Food Fermentation Industry Research Institute, Beijing 100015, China; 4. National International Joint Research Center for Liquor Quality and Safety, Beijing 100015, China
As a further extension of the deep processing technology of tea raw materials, tea aroma type distilled spirit combines the aroma of tea and wine, and has a unique flavor. In order to clarify the changes of flavor substances of tea aroma type distilled spirit under different processes,solid-phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry was used to analyze the flavor components. The odor specific magnitude estimation method and Odor activity value method in liquid-liquid extraction/gas chromatography-olfactometry-mass spectrometrywere used to determine the characteristic flavor substances and their contribution to the overall flavor. The results show that 76 kinds of aroma substances were detected, including 32 esters, 14 alcohols, 10 aldehydes and ketones, 4 acids, 13 terpenes and 3 other substances. Gas chromatography-olfactometry mass spectrometry analysis results show that there were 21 aroma compounds that could be smelled, and 12 key aroma compounds were identified by OAV and OSME together,including linalool (rose flowers), anisole (herbal), ethyl caprate (fruit), ethyl caproate (wine aroma) and so on. The results show that different kinds of microorganisms, fermentation methods and distillation technology significantly affected the composition and contents of flavor substances in tea aroma type distilled spirit. The results of this study have important guiding significance for the characteristic aroma characterization and quality control of tea aroma type distilled spirit.
tea aroma type distilled spirit, GC-O-MS, OAV, OSME, aroma components
S571.1;TS262
A
1000-369X(2023)05-703-15
2023-05-26
2023-07-12
新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2021B02005-3)
黃翠,女,碩士研究生,主要從事食品加工與安全方面的研究。*通信作者:lxxuejie@126.com;wuyunster@sina.com