瀘型酒蒸餾前后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)的差異性分析*

郎召偉，陸震鳴，3，龔勁松，3，王松濤，沈才洪，史勁松，，許正宏，，3

1(江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，藥學(xué)院，江蘇 無錫，214122)

2(國家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州，646000)

3(中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所天津市工業(yè)生物系統(tǒng)與過程工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津，300308)

中國白酒是世界蒸餾酒的典型代表，具有獨(dú)特的生產(chǎn)工藝和風(fēng)味特征［1］。多項(xiàng)研究證實(shí)，除乙醇以外白酒酒體中存在種類極其豐富的風(fēng)味物質(zhì)［2-4］。這些風(fēng)味物質(zhì)雖然含量很低，但是其種類和組成卻是決定白酒風(fēng)格和品質(zhì)的重要因素。

蒸餾取酒階段是白酒生產(chǎn)過程中形成典型風(fēng)味的關(guān)鍵工序之一。在蒸餾過程中，裝載于甑桶的發(fā)酵成熟酒醅中各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)隨著乙醇進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和冷凝，最終形成酒精度為55%～65%，風(fēng)味化合物相對(duì)含量為1%～2%的基酒［5-6］。各種風(fēng)味物質(zhì)由于其化學(xué)特性的不同，導(dǎo)致其在蒸餾過程中的餾出特性和和蒸餾結(jié)束后的殘留量不同。且在蒸餾過程中由于熱化學(xué)反應(yīng)，某些風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生熱分解，或重組形成新的風(fēng)味物質(zhì)［1］。除此之外，輔料中的某些物質(zhì)也會(huì)經(jīng)蒸餾進(jìn)入基酒。LI等人研究了蒸餾取酒階段瀘型酒基酒的風(fēng)味物質(zhì)組成變化規(guī)律［7］。但是對(duì)于蒸餾前、后酒醅中風(fēng)味物質(zhì)的組成差異，以及蒸餾取酒之后殘留于酒醅并參與下一輪發(fā)酵的化合物種類等尚缺少深入研究。

本研究采用頂空固相微萃取/氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME/GC-MS)分析比較了瀘型酒同一蒸餾批次的蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)的組成差異，以期為深入研究白酒蒸餾過程機(jī)理和解析產(chǎn)品風(fēng)味物質(zhì)組成奠定研究基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 儀器與材料

瀘州老窖羅漢釀酒基地發(fā)酵成熟的酒醅，加入適量糠殼后為蒸餾前酒醅。

NaCl，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純;內(nèi)標(biāo)2-辛醇，美國Sigma-Aldrich公司，色譜純。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Bruker SCION SQ 456GCMS)，德國 Bruker公司;頂空固相萃取頭(50/30μmDVB/CAR/PDMS)，美國 Supelco公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

稱取2 g酒醅至20 mL頂空固相微萃取瓶中，加8 mL 蒸餾水和 2.88 g NaCl和 10 μL 2-辛醇(2.2g/L)作為內(nèi)標(biāo)，旋緊瓶蓋，混勻。

1.2.2 HS-SPME條件

將萃取頭插入萃取瓶至液面上部，在50℃下頂空吸附40 min。取出吸附完成的萃取頭，在GC進(jìn)樣口250℃下解吸5 min，同時(shí)啟動(dòng)GC-MS進(jìn)行樣品分析。

1.2.3 GC-MS分析條件

色譜柱:DB-Wax毛細(xì)管色譜柱，柱長30 m，內(nèi)徑0.32 mm，液膜厚度 0.25 μm;載氣:氦氣;流速:1.0 mL/min，不分流;柱溫:氣化室溫度保持250℃，色譜柱起始溫度為40℃，維持3 min，再以5℃/min的升溫速率升至60℃，不維持，最后以10℃/min的升溫速率升至230℃，維持8 min，共計(jì)32 min。

質(zhì)譜條件:選擇電子轟擊電離離子源(EI)，電子倍增器電壓為350 V，電子能為70 eV，發(fā)射電流為200 μA，接口溫度為 250℃，離子源溫度為 200℃，質(zhì)量范圍控制在33～450 u。

1.2.4 定性分析

在NIST08譜庫和Willey譜庫中檢索出匹配度大于800的化合物，并輔助以人工圖譜解析予以確認(rèn)。計(jì)算各風(fēng)味化合物相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性化合物的鑒定結(jié)果

采用HS-SPME/GC-MS方法分析蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖見圖1，化合物鑒定結(jié)果及其相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比見表1。

圖1 揮發(fā)性化合物GC-MS分析的總離子流圖Fig.1 Total ionic chromatograms of volatile compounds

從蒸餾前、后酒醅中共鑒定出52種揮發(fā)性化合物，其中醇類8種、酸類8種、羰基類4種、酯類29種、酚類3種(表1)，不同類別化合物的相對(duì)含量見圖2。可以明顯看出，蒸餾取酒之后，酒醅揮發(fā)性物質(zhì)中醇類化合物的相對(duì)含量降低了21.68%，而酸類、羰基類、酚類和酯類物質(zhì)的相對(duì)含量分別提高了10.83%、6.68%、0.21%和4.08%(圖2)。白酒蒸餾過程遵循拉烏爾定律，酒醅中所含的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)性能不同，蒸酒時(shí)氣相中含有較多易揮發(fā)組分，隨之冷凝進(jìn)入基酒，而液相中含有較多難揮發(fā)組分，繼續(xù)保留在酒醅中，從而導(dǎo)致了蒸餾前、后酒醅中各風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量的差異［1］。不僅如此，某種或某幾種風(fēng)味物質(zhì)在蒸餾前后含量上的較大變化也會(huì)影響其他風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量。

圖2 蒸餾前酒醅(A)和蒸餾后酒醅(B)中5類揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量Fig.2 Relative contentsof volatile compounds in fermented grain(A)and distilled grain(B)

如表1所示，大部分酯類化合物和部分醇類化合物在蒸餾后酒醅中相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比低于蒸餾前酒醅，說明它們較多地被蒸餾至基酒中。這些酯類化合物是白酒中重要的呈香呈味物質(zhì)，具有窖香、水果香氣和花香，且具有較低的嗅覺閾值，例如丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯的閾值均低于100 μg/L［8］。而在蒸餾后酒醅中相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比高于蒸餾前酒醅的化合物主要為酸類和羰基類。其中，酸類化合物多具有汗臭、酸臭和窖泥臭，且嗅覺閾值多高于1 000 μg/L［8］。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，白酒蒸餾是對(duì)酒醅中的風(fēng)味化合物進(jìn)行提純提香的過程，能夠使大量易揮發(fā)、閾值較低且具有芳香氣味的化合物濃縮至基酒，而對(duì)于較難揮發(fā)、閾值較高且具有異嗅味的化合物加以克制。

2.2 蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)差異性比較

2.2.1 醇類化合物

白酒中醇類化合物主要為酒醅中多種微生物利用糖、果膠、氨基酸等物質(zhì)代謝產(chǎn)生，多具有甜味，是酒體中微量香味物質(zhì)的基本組成部分［1，9］。本實(shí)驗(yàn)在蒸餾前、后酒醅中檢測(cè)出8種醇類化合物，蒸餾過后酒醅中乙醇相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比從117.59%大幅下降至3.93%，說明乙醇被大量蒸餾至基酒中。異戊醇、己醇、辛醇和苯乙醇的峰面積百分比也有所降低(表 1)。經(jīng)蒸餾后，3-辛醇、2，3-丁二醇和糠醇的峰面積百分比有所升高。

表1 蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性化合物的峰面積百分比Table 1 The peak areapercentage of volatile compounds in fermented grain and distilled grain

2.2.2 酸類化合物

酸類化合物伴隨著酒精發(fā)酵而產(chǎn)生，同時(shí)也是白酒中酯類化合物的前體物質(zhì)［9］。在蒸餾前、后酒醅中酸類化合物有8種，除己酸以外，其他酸類物質(zhì)在蒸餾后酒醅中的峰面積百分比均高于蒸餾前酒醅(表1)。這些增加的酸類物質(zhì)可能由相應(yīng)的酯類化合物受熱分解所產(chǎn)生，同時(shí)產(chǎn)生的醇類較易揮發(fā)，被蒸餾至基酒，而酸類物質(zhì)沸點(diǎn)較高，多積累在蒸餾后的酒醅中，參與下一輪發(fā)酵。

2.2.3 羰基類化合物

瀘型酒酒醅中檢出的羰基類化合物種類較少(表1)。經(jīng)過蒸餾后，除壬醛以外，其他化合物的峰面積百分比都高于蒸餾前酒醅。其中，在蒸餾前酒醅中未檢測(cè)到的糠醛經(jīng)蒸餾后，其峰面積百分比大幅提高至12.28%，其來源主要由酒醅糠殼和輔料中的多縮戊糖在蒸餾過程中受熱分解產(chǎn)生，是白酒風(fēng)味物質(zhì)的重要組成成分，也是形成其他具有“焦香”和“糟香”化合物的前體物質(zhì)［1，10］。

2.2.4 酯類化合物

酯類化合物主要由醇類和酸類化合物經(jīng)酯化作用生成，由于大部分酯類化合物沸點(diǎn)較低，經(jīng)蒸餾易進(jìn)入基酒，因此是白酒中含量和數(shù)量最多的風(fēng)味化合物［11-12］。從蒸餾前、后酒醅中共檢測(cè)到酯類化合物29種(表1)。除乙酸異戊酯、己酸丁酯、壬酸乙酯和乙酸苯乙酯4種在蒸餾后酒醅中峰面積百分比有所增加以外，其他25種酯類化合物的峰面積百分比都有不同程度的降低(表1)，說明這些酯類化合物有較高的蒸出效率，能夠被大量蒸餾至基酒中。其中，己酸乙酯作為濃香型白酒的主體香，其峰面積百分比從蒸餾前酒醅中的142.12%大幅下降至蒸餾后酒醅中的89.49%，有將近40%被蒸餾至基酒。另外，酒醅中乳酸乙酯在蒸餾前、后的峰面積百分比下降顯著，與乳酸乙酯揮發(fā)能力較低、通常留在白酒酒尾和酒醅中的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)不一致，這可能與瀘州老窖采用“大火蒸糧”蒸餾工藝，能夠促使乳酸乙酯在蒸餾后期被較多的蒸出有關(guān)。

2.2.5 酚類化合物

在瀘型酒酒醅中檢測(cè)到的酚類化合物種類和含量都較少，2，4-二叔丁基苯酚在蒸餾后酒醅中出現(xiàn)，而4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-甲基苯酚經(jīng)蒸餾后，其峰面積百分比都有所降低。

3 結(jié)論

通過比較發(fā)現(xiàn)蒸餾前、后的酒醅中各揮發(fā)性化合物種類相似，但相對(duì)含量具有較大差異。其中，經(jīng)過蒸餾后，酒醅中醇類化合物的相對(duì)含量降低了21.68%，而酸類、羰基類、酚類和酯類物質(zhì)的相對(duì)含量分別提高了10.83%、6.68%、0.21%和4.08%。酒醅經(jīng)過蒸餾后，大部分酯類化合物(除乙酸異戊酯、己酸丁酯、壬酸乙酯、乙酸苯乙酯)相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比都有不同程度的降低，說明這些酯類化合物有較高的蒸出效率，能夠被大量蒸餾至基酒中。與之相反，大部分酸類(除己酸)和羰基類化合物(除壬醛)在蒸餾后酒醅中相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比高于蒸餾前酒醅，這是由于某些酯類化合物在蒸餾過程中受熱分解，產(chǎn)生的酸類物質(zhì)由于沸點(diǎn)較高不易蒸出，積累至酒醅中所致。與此同時(shí)，糠殼和輔料中的多縮戊糖在蒸餾過程中受熱分解產(chǎn)生糠醛，是形成其他具有“焦香”和“糟香”化合物的前體物質(zhì)，對(duì)白酒風(fēng)味也有重要作用。

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