9種釀造原料蒸煮過(guò)程中香氣成分分析

王晨慧，許文亮，梁 磊，張自軍，辛 鵬，李 楠，宋英儒，李春揚(yáng)*，張曉磊，彭 娟，程勁松

（1.中輕檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司，北京 100015；2.國(guó)家食品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心，北京 100015；3.甘肅濱河食品工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，甘肅張掖 734000）

糧食是白酒釀造的基礎(chǔ)，對(duì)白酒質(zhì)量和風(fēng)格具有重要影響[1]。目前國(guó)內(nèi)多集中于研究高粱、大米蒸煮過(guò)程中形成的香氣物質(zhì)[2]，對(duì)小米、糯米、玉米、綠豆、藜麥、蕎麥等蒸煮過(guò)程中香氣成分的研究相對(duì)較少，隨著我國(guó)白酒發(fā)展和新型白酒的興起，這些釀造糧食也被應(yīng)用于白酒釀造中[3]，這些糧食本身在蒸煮過(guò)程中主要香氣成分有哪些？對(duì)白酒風(fēng)味品質(zhì)有哪些影響？這些問(wèn)題的解析對(duì)白酒釀造風(fēng)味的形成過(guò)程具有重要意義。

頂空固相微萃取是目前在食品香氣成分或揮發(fā)性成分檢測(cè)中常用的新型萃取分離技術(shù),該技術(shù)可有效提高食品中香氣成分的檢測(cè)準(zhǔn)確度,并可詳細(xì)探查出不同種類(lèi)食品主要的呈香組分[4]，練順才等[5]采用同時(shí)蒸餾萃取和頂空固相微萃取技術(shù)檢測(cè)到高梁蒸煮時(shí)的108 種香氣成分；陳雙[2]比較多種前處理方法提取分析蒸熟高粱中香氣組分的效果，開(kāi)發(fā)出基于瓶?jī)?nèi)蒸煮結(jié)合頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，測(cè)定出46種香氣成分。

本試驗(yàn)以9 種釀造用糧為研究對(duì)象，通過(guò)比較基于瓶?jī)?nèi)同時(shí)蒸煮萃取和蒸煮后萃取（頂空固相微萃?。┙Y(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）對(duì)高粱的提取效果，建立適用于糧食蒸煮香氣測(cè)定的分析方法，并對(duì)高粱、大米、小米、糯米、玉米、小麥、藜麥、蕎麥、綠豆等9 種釀造用糧的香氣特征組分和關(guān)鍵呈味組分進(jìn)行了深入研究，有助于企業(yè)對(duì)釀造用糧食風(fēng)味價(jià)值的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：高粱（L-1）、大米（L-2）、小米（L-3）、糯米（L-4）、玉米（L-5）、小麥（L-6）、藜麥（L-7）、蕎麥（L-8）、綠豆（L-9）由甘肅濱河食品工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司提供。

試劑及耗材：2-甲氧基-3-甲基吡嗪（內(nèi)標(biāo)），上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；Milli-Q 超純水，美國(guó)Millipore公司。

儀器設(shè)備：GCMS-QP2010 Plus 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；色譜柱：ZB-WAX plus（60 m×0.25 μm×0.25 mm），美國(guó)Phenomenex 公司；SPME 萃取頭：DVB/CAR/PDMS，2 cm，50/30 μm，美國(guó)Supelco 公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 潤(rùn)糧

模擬白酒潤(rùn)糧工藝進(jìn)行釀造原料潤(rùn)糧，稱(chēng)取適量原料，加入20%蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蛴帽ｕr膜封口，于30～35 ℃烘箱中潤(rùn)糧1 h。

1.2.2 頂空固相微萃取-1（HS-SPME-1）

取2 g 潤(rùn)糧的樣品于20 mL 頂空瓶?jī)?nèi)，加1 mL超純水，加入2-甲氧基-3-甲基吡嗪（5 mg/L）5 μL，密封，將萃取頭插入頂空瓶?jī)?nèi)，置于水浴鍋中沸水浴1 h，萃取結(jié)束后萃取頭于進(jìn)樣口解吸5 min，進(jìn)行GC-MS檢測(cè)分析。

1.2.3 頂空固相微萃取-2（HS-SPME-2）

取2 g 潤(rùn)糧的樣品于20 mL 頂空瓶?jī)?nèi)，加1 mL超純水，加入2-甲氧基-3-甲基吡嗪（5 mg/L）5 μL，密封，置于水浴鍋中沸水浴1 h，將萃取頭插入頂空瓶?jī)?nèi)，70 ℃萃取60 min，萃取結(jié)束后萃取頭于進(jìn)樣口解吸5 min，進(jìn)行GC-MS檢測(cè)分析。

1.2.4 GC-MS條件

GC 條件：進(jìn)樣口溫度：250 ℃；載氣為高純He；柱流速：1 mL/min；分流模式：不分流；色譜柱為ZB-WAX plus（60 m×0.25 μm×0.25 mm）；升溫程序：初始溫度50 ℃，以4 ℃/min，升溫至230 ℃，保持15 min。

MS 條件：模式：SIM 模式；電子轟擊（EI）離子源，離子源溫度：230 ℃。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

釀造原料蒸煮的香氣化合物初步定性通過(guò)與NIST 14 質(zhì)譜庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)比對(duì)匹配，再計(jì)算所測(cè)物質(zhì)的保留指數(shù)（RI），并與文獻(xiàn)中報(bào)道的RI 值進(jìn)行比對(duì)定性。單個(gè)化合物的相對(duì)含量與其內(nèi)標(biāo)響應(yīng)值的比進(jìn)行半定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高粱蒸煮香氣不同萃取方法的比較

本研究以高粱為研究對(duì)象，高粱在密封性好的頂空瓶?jī)?nèi)進(jìn)行蒸煮，比較同時(shí)蒸煮萃取（HSSPME-1）和蒸煮后萃?。℉S-SPME-2）對(duì)香味物質(zhì)的提取效果，香氣化合物的統(tǒng)計(jì)剔除無(wú)明顯香氣特征的化合物，以有香氣特征的化合物作定性定量分析，如圖1 所示。通過(guò)GC-MS 對(duì)萃取后的香氣組分進(jìn)行分析，HS-SPME-1 共檢出56 種香氣化合物，HS-SPME-2 檢出46 種香氣化合物，且利用HS-SPME-1 萃取多數(shù)化合物的峰面積優(yōu)于HSSPME-2，表明同時(shí)蒸煮萃取可提高高粱蒸煮過(guò)程中的提取效果，其次同時(shí)蒸煮萃取可節(jié)約時(shí)間成本，有利于批量樣品分析檢測(cè)。

圖1 高粱同時(shí)蒸煮萃?。t）和蒸煮后萃?。ê冢┛傠x子流圖

2.2 釀造原料揮發(fā)性香氣物質(zhì)的檢測(cè)

采用頂空固相微萃?。℉S-SPME-1）與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的方法對(duì)9 種糧食蒸煮過(guò)程中風(fēng)味組分進(jìn)行分析，如表1 所示，共半定量揮發(fā)性風(fēng)味組分63 種，包含19 種醛類(lèi)、12 種醇類(lèi)、9 種酯類(lèi)、8 種酸類(lèi)、2 種酚類(lèi)和1 種呋喃化合物，其中高粱、大米、小米、糯米、玉米、小麥、藜麥、蕎麥、綠豆分別定量56 種、52 種、51 種、54 種、52 種、55 種、59 種、54 種、56種，各化合物含量詳見(jiàn)表1。

表1 釀造糧食揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量分析結(jié)果

就整體而言，釀造原料在蒸煮過(guò)程中化合物種類(lèi)相似，醛類(lèi)化合物含量最高，約占整體化合物含量的34.9 %，其次為醇類(lèi)化合物占17.8 %（不含乙醇），呋喃類(lèi)占15.9 %，酯類(lèi)占13.6 %，酮類(lèi)化合物（9.3%）、酸類(lèi)（5.5%）和酚類(lèi)（2.9%）較少。以9 種釀造糧食各化合物平均含量來(lái)看，含量最高化合物為乙醇（1832.9 μg/kg）、2-戊基呋喃（227.5 μg/kg）、壬醛（125.6 μg/kg）、2-壬烯-1-醇（122.9 μg/kg）、棕櫚酸乙酯（120.3 μg/kg）、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、E-2-壬烯醛、E-2-辛烯醛、植酮、(E,E)-2,4-癸二烯醛、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、正己醇等。風(fēng)味物質(zhì)總量比較結(jié)果為小米（2.66 mg/kg）＞玉米（2.57 mg/kg）＞藜 麥（2.31 mg/kg）＞高粱（1.39 mg/kg）＞小麥（1.24 mg/kg）＞糯米（0.87 mg/kg）＞大米（0.76 mg/kg）＞蕎麥（0.62 mg/kg）＞綠豆（0.49 mg/kg），小米、玉米和藜麥化合物總含量過(guò)高的原因與醛類(lèi)總量過(guò)高相關(guān)。

2.3 釀造原料蒸煮過(guò)程中關(guān)鍵呈味組分分析

選取上述釀造糧食為分析對(duì)象，以各組分平均值除以其感官閾值，計(jì)算得各組分香味活力值（OAV 值），并按OAV 值大小進(jìn)行分類(lèi)，詳見(jiàn)表1。構(gòu)成釀造糧食的關(guān)鍵風(fēng)味組分（OAV＞10）為(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、壬醛、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、辛醛、E-2-辛烯醛，與庚醛、2-十一烯醛、癸醛、正己醇、芳樟醇、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、3-辛烯-2-酮、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、γ-壬內(nèi)酯、己醛、異佛爾酮、正庚醇共20 種組分構(gòu)成了釀造的主體風(fēng)味組分（OAV＞1），其余組分的OAV值小于1，對(duì)糧香貢獻(xiàn)較小。

在釀造用糧蒸煮過(guò)程中共檢出9 種酯類(lèi)化合物，包含7 種乙酯、1 種甲酯和γ-壬內(nèi)酯，多數(shù)為長(zhǎng)鏈酯，除苯甲酸乙酯對(duì)高粱有一定呈味貢獻(xiàn)外（OAV=1.1），其余酯類(lèi)對(duì)糧食呈香作用未有明顯貢獻(xiàn)（OAV＜1），多數(shù)乙酯是白酒中重要的呈味物質(zhì)。壬酸乙酯和苯甲酸乙酯在高粱中含量較高，具有果香味；棕櫚酸甲酯在藜麥中含量高，呈清雅的老酒香氣；γ-壬內(nèi)酯具有椰子香氣，在藜麥和小麥中含量較高，是白酒的主要內(nèi)酯類(lèi)化合物；棕櫚酸乙酯是小米（87%）和玉米（64%）中占比最大的酯類(lèi)化合物，其余原料酯含量較低。

圖2 釀造糧食整體化合物含量柱形圖（不含乙醇）

醛類(lèi)組分是釀造用糧蒸煮香氣組分中種類(lèi)最多、含量最高的化合物。2-己烯醛、水楊醛、2-十一烯醛、十四烷醛、十一烯醛為首次檢出，僅2-十一烯醛對(duì)糧香略有貢獻(xiàn)，具有醛香、脂肪香和青香，2-己烯醛僅在藜麥中檢出，水楊醛和十一烯醛在蕎麥中含量最高，達(dá)204.5 μg/kg 和10.4 μg/kg，十四烷醛在小米風(fēng)味中略有貢獻(xiàn)（OAV=1.2），呈油脂和鳶尾似桃子香氣。E-2-壬醛(OAV=231.3)、壬醛(OAV=114.2)、辛醛(OAV=20.7)這3種脂肪醛在蒸煮糧食中具有較高OAV 值，多呈現(xiàn)類(lèi)似青草、麥芽等香氣，在玉米和小米中含量最高；壬醛平均含量最高，約125.6 μg/kg，其在水中閾值為1.1 μg/kg，被認(rèn)為是糧香香氣的關(guān)鍵成分[6]；不飽和脂肪醛(E,E)-2,4-壬二烯醛（OAV=253.2）、(E,E)-2,4-癸二烯醛(OAV=124.4)和E-2-辛烯醛(OAV=13.3)在蒸煮糧食中具有較高OAV 值，呈強(qiáng)烈的花果和油脂香氣；(E,E)-2,4-壬二烯醛是高粱、大米、小米、糯米、玉米、小麥、藜麥的關(guān)鍵呈味組分，但在蕎麥和綠豆中未檢出；(E,E)-2,4-癸二烯醛(OAV=124.4)在8 種糧食中OAV 值均＞10，僅在綠豆中OAV=7.7；E-2-辛烯醛在9 種糧食中OAV＞1，在玉米中含量最高，為144.0 μg/kg。莊名揚(yáng)等[7]提到釀造原料在蒸煮過(guò)程中會(huì)促進(jìn)脂肪氧化生成脂肪醛類(lèi)化合物，此外部分香型成品酒中也有該類(lèi)化合物檢出，這表明釀造糧食在蒸煮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生脂肪族類(lèi)化合物，隨乙醇蒸煮帶入酒體中使“糧香”更加豐滿(mǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)1-辛烯-3-醇，又稱(chēng)蘑菇醇，是釀造原料的主要呈香貢獻(xiàn)醇類(lèi)化合物（OAV=32.8），具有典型的蘑菇氣味的不飽和脂肪醇，在高粱（47.3 μg/kg）、糯米（105.1 μg/kg）和藜麥（67.1 μg/kg）中含量較高；其次為正己醇（OAV=5.1）、芳樟醇（OAV=4.4）和正庚醇（OAV=1.0），對(duì)釀造原料的呈味有一定貢獻(xiàn)，呈現(xiàn)青草香、花香及水果香。釀造糧食中含有豐富的氨基酸，在發(fā)酵過(guò)程中氨基酸通過(guò)分解脫氨產(chǎn)生正己醇和正庚醇等雜醇油，對(duì)白酒有呈味作用[8]。芳樟醇有類(lèi)似佛手（香檸檬）香味，具有甜嫩新鮮的花香，似鈴蘭香氣，僅在藜麥和綠豆中有檢出。

有機(jī)酸類(lèi)化合物是白酒的重要呈味物質(zhì)，在蒸煮糧食中共檢測(cè)出8種重要的風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)值略低（OAV＜1），己酸和壬酸在高粱（17.3 μg/kg，36.7 μg/kg）和玉米（25.8 μg/kg，31.2 μg/kg）中含量較高，肉豆蔻酸在高粱（36.8 μg/kg）、糯米（83.5 μg/kg）、小麥（31.5 μg/kg）和藜麥（38.9 μg/kg）中含量較高，酸類(lèi)化合物呈香作用在糧食香氣表現(xiàn)上不十分明顯，就其單一組分而言,主要呈現(xiàn)出酸刺激氣味、脂肪臭和脂肪氣味。

酚類(lèi)化合物中共檢測(cè)到2 種，4-乙烯基愈創(chuàng)木酚（OAV=2.7）屬于愈創(chuàng)木酚類(lèi)，呈強(qiáng)烈香辛料、丁香和發(fā)酵似香氣等，在藜麥、小麥和高粱中含量最高，為101.1 μg/kg、32.7 μg/kg 和29.5 μg/kg；香蘭素（OAV＜1）又稱(chēng)香草醛，具有強(qiáng)烈而又獨(dú)特的香莢蘭豆香氣，在玉米中含量較高，為24.8 μg/kg，香蘭素、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚在白酒中均有檢測(cè)出，對(duì)白酒藥香、煙熏味有一定貢獻(xiàn)。

雜環(huán)類(lèi)化合物（呋喃類(lèi)）只篩查出1 種組分，2-戊基呋喃是釀造原料的關(guān)鍵呈味組分（OAV=39.2），具有豆香、果香和青香，在玉米（681.6 μg/kg）、藜麥（401.3 μg/kg）、小 米（257.7 μg/kg）和高粱（171.4 μg/kg）中含量較高，呋喃類(lèi)化合物與原料蒸煮時(shí)發(fā)生糖酵解反應(yīng)有關(guān)[2]。

酮類(lèi)化合物中植酮、3-辛烯-2-酮、2-十五烷酮和2-辛酮含量較高，但起主要呈味作用的是異佛爾酮，OAV=1.9，僅在大米和綠豆中有檢出，有樟腦氣味，此化合物一般用于農(nóng)藥、涂料和罐頭涂層，在大米和綠豆中檢出可能與農(nóng)藥助劑殘留相關(guān)。

綜上所述，9 種釀造原料中，玉米、小米、藜麥、高粱、小麥在蒸煮過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量較高，醛類(lèi)、呋喃類(lèi)、醇類(lèi)是糧食蒸煮過(guò)程中種類(lèi)和含量占比高的類(lèi)別，(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、壬醛、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、辛醛、E-2-辛烯醛是9 種糧食蒸煮對(duì)“糧香”有重要作用的風(fēng)味組分。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)比較同時(shí)蒸煮萃取和蒸煮后萃取兩種前處理方式結(jié)合GC-MS 分析高粱中香氣成分，建立了基于瓶?jī)?nèi)同時(shí)蒸煮萃取結(jié)合頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜的香氣成分分析方法，該方法結(jié)合內(nèi)標(biāo)物可實(shí)現(xiàn)對(duì)釀造用糧食的半定量分析并通過(guò)OAV 計(jì)算得出9 種糧食的關(guān)鍵呈味化合物。采用新建立的方法研究9 種釀造原料蒸煮香氣化合物，共檢出63 種揮發(fā)性香氣化合物，含量較高的化合物包含乙醇、2-戊基呋喃、壬醛、2-壬烯-1-醇、棕櫚酸乙酯、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、E-2-壬烯醛、E-2-辛烯醛、植酮、(E,E)-2,4-癸二烯醛、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、正己醇；9 種釀造糧食蒸煮過(guò)程中風(fēng)味化合物存在一定差異，關(guān)鍵呈味組分有(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、壬醛、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、辛醛、E-2-辛烯醛；2-十一醛在蒸煮糧食中首次檢出，對(duì)玉米呈味有重要貢獻(xiàn)。酯類(lèi)和酸類(lèi)對(duì)釀造原料未有明顯貢獻(xiàn)，呈味關(guān)鍵組分多為不飽和脂肪族醛類(lèi)（(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛），給予釀造原料脂肪香氣和花果、青草香氣；不飽和脂肪醇（1-辛烯-3-醇）給予釀造原料蘑菇香氣；壬醛、辛醛帶有類(lèi)似青草、麥芽等香氣；2-戊基呋喃具有豆香、果香和青香；4-乙烯基愈創(chuàng)木酚有香瓜香、發(fā)酵大豆香及丁香、甜香、堅(jiān)果香和辛香等。這些化合物構(gòu)成了糧食蒸煮的主要香氣化合物，表明釀造原料本身在蒸煮過(guò)程中可以為酒體提供一定的呈味物質(zhì)，且各釀造原料存在一定差異，企業(yè)利用多糧釀造可豐富酒體，為生產(chǎn)特色風(fēng)味白酒打下基礎(chǔ)。