釀酒用糠殼中糠味物質的研究

謝正敏，練順才，李楊華，葉華夏(五糧液集團技術研究中心，四川宜賓644007)

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釀酒用糠殼中糠味物質的研究

謝正敏，練順才，李楊華，葉華夏
(五糧液集團技術研究中心，四川宜賓644007)

摘要：采用同時蒸餾萃取法（SDE）和固相微萃取法研究了釀酒用糠殼中產生糠味物質的化學本質及其來源，其中發現trans-1,10-Dimethyl-trans-9-decalol，譯為土臭素，占0.201 %。通過感官評定、保留時間定性、雙柱定性、標準品的添加等方法確認并鑒定糠殼中產生糠味的特征物質，其質譜解析相似度達97 %。從而為控制糠味的產生及對糠殼前處理工藝提供堅實的理論基礎。

關鍵詞：糠殼；GC-O；同時蒸餾萃??；固相微萃取；大體積進樣；土臭素

優先數字出版時間：2015-09-21；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20150921.0947.002.html。

白酒生產屬于傳統工藝，生產過程中因為各種原因往往會產生異味。白酒中的糠味是常見的異味之一，而在各種香型的白酒的釀造過程中都會使用糠殼作為疏松劑或填充劑，這樣糠殼中的異味物質就會或多或少地進入發酵過程，最后進入白酒的蒸餾階段，嚴重影響白酒的質量和風味。所以在釀酒生產過程中對糠殼的前處理就十分重要，釀酒生產工藝中對糠殼的清蒸均有嚴格的要求，有的廠家要求清蒸30 min以上。白酒中常見的異味還有霉味、蘑菇味、臭味、酸味等。Darriet等人研究發現葡萄酒中土腥味主要由geosmin產生[1]。Geosmin (GSM)譯為土臭素、土臭味素或土味素，La Guerche等人研究腐爛釀酒葡萄中的異味，發現1-octen-3-one、1-octen-3-ol等產生的蘑菇味和2-Methylisobomeol、土臭素產生的土腥味，這些物質可以傳遞到葡萄酒中。

在我國白酒中也已經檢測到土臭素，該重要異味化合物的感官特征描述為：土霉或糠嗅味(土霉異味)。雖然白酒生產中會對糠殼進行清蒸，但是來自糠殼中的異味物質或多或少還是會殘留并進入酒中。由于它們具有極低的風味閾值，據有關報道，該化合物在46 %vol酒精水溶液中的閾值為0.11 μg/L，在水中的閾值為0.01 μg/L。可見白酒中存在微量的土臭素對其風味也會造成較大的破壞，因此近年來，土臭素越來越受到研究者的重視。

本實驗采用生產中使用的糠殼作為試驗材料，利用同時蒸餾萃取法（SDE）和頂空固相微萃取法（SPME）與GC-MS大體積進樣方式相結合的方法，對樣品進行了分離萃取、定性分析等工作，并用GC-O對樣品進行了分析研究，通過感官評定、保留時間定性、雙柱定性、標準品的添加等方法確認并鑒定糠殼中產生糠味的特征物質。

1材料與方法

1.1材料及儀器

原料：生產用糠殼（未清蒸過）。

儀器設備：固相微萃取自動進樣器(MPS2)，德國Gerstel公司；微萃取頭，加拿大Supelco公司；氣相色譜質譜聯用儀，GC 7890-MS 5975，美國Agilent公司。同時蒸餾萃取裝置一套，GC-O聞香器，德國Gerstel公司。

1.2實驗方法

1.2.1頂空-固相微萃取法

糠殼處理：取糠殼樣品20 g放入20 mL頂空瓶中，旋緊瓶蓋，用裝有50/30 μmDVB/CAR/PDMS萃取頭的固相微萃取自動進樣器對裝入頂空瓶中的風味成分進行萃取，以40～60℃恒溫萃取30～45 min，再將萃取頭取出即時插入氣-質聯用儀進樣口，解析5 min[2]。

1.2.2同時蒸餾萃取法

取200 g糠殼于1000 mL2個圓底燒瓶中，加入400 mL水，將燒瓶接在SDE樣品端。另取100 mL有機溶劑于250 mL圓底燒瓶中，接在SDE溶劑端。樣品燒瓶從底部通入蒸汽，溶劑燒瓶水浴，保持沸騰，連續萃取1.5 h，于分液漏斗中除去有機溶劑中的水，用干燥氮氣吹除多余的溶劑，濃縮至1 mL，大體積進樣供GC-MS測定分析[3]。

1.2.3氣相色譜-質譜分析條件

色譜柱：HP-INNOWax Agilent 60×0.25×0.25和HP-5 Agilent 30×0.25×0.25；進樣口溫度：250℃；柱流速：恒流1.0 mL/min;分流模式：不分流或溶劑排空方式；接口溫度：280℃；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；數據采集模式：全掃描；質量掃描范圍：20～550 au柱溫程序升溫：（HP-INNOWax）35℃（保持5 min）以4℃/min升溫至100℃（保持6 min）再以5℃/min升溫至220℃（保持30 min）；（HP-5）60℃（保持1 min）以15℃/min升溫至180℃（保持0.5 min），再以20℃/min升溫至280℃（保持10 min）。

1.3數據處理方法

定性分析：糠殼氣味成分經氣相色譜分離形成其各自的色譜峰,用GC-MS聯用儀進行分析鑒定。各組分質譜經計算機譜庫(NIST08)檢索及資料分析,再結合有關文獻進行人工譜圖解析,確認氣味物質的化學結構。同時定性結果通過與標準樣品的質譜、標準樣品的保留時間和標準品的風味對比。

2結果與分析

2.1使用同時蒸餾法檢測到糠殼中的糠味物質

按照1.2.2方法處理分析樣品，采用極性柱子HPINNOWax Agilent 60×0.25×0.25對處理好的樣品進行分離，同時將GC-MS與GC-O相結合進行檢測分析，在35.593 min時明顯聞到霉糠味的氣味（圖1和圖2）。通過計算機譜庫(NIST08)檢索得到MS碎片離子圖譜與MS標準圖譜（NIST Mass Spectral Database）比較（圖3），其質譜解析相似度達97 %。

圖1同時蒸餾萃取法提取未蒸過糠殼香氣成分的總離子流圖

圖2同時蒸餾萃取法提取未蒸過糠殼香氣成分中GSM總離子圖譜

圖3同時蒸餾萃取法提取未蒸過糠殼中具有糠味化合物的離子碎片圖（圖3a）和GSM標準圖譜比較（圖3b）

2.2使用頂空固相微萃取法對糠殼中糠味物質的進一步鑒定

對分析樣品進行處理，采用非極性柱子HP-5 Agilent 30×0.25×0.25所吸附的樣品進行分離，同時將GCMS與GC-O相結合進行檢測分析，在8.476 min處明顯有霉糠味的氣味（圖4）。通過計算機譜庫(NIST08)檢索得到MS碎片離子圖譜與MS標準圖譜（NIST Mass Spectral Database）比較（圖5），其質譜解析相似度達92 %。

圖4頂空固相微萃取法（SPME）檢測未清蒸過糠殼特征離子圖（m/z=112）

圖5頂空固相微萃取法（SPME）檢測未清蒸過糠殼GSM的MS圖譜

2.3采用標準品的添加和保留時間進一步對糠味物質的鑒定

向待測樣品中添加GSM標準品，采用非極性柱子HP-5 Agilent 30×0.25×0.25所吸附的樣品進行分離。同時將GC-MS與GC-O相結合進行檢測分析，在8.476 min處明顯聞到霉糠味的氣味，將添加前后的2張譜圖進行對比（圖6），其保留時間是相同的。

3　結論

通過同時蒸餾法萃取出的未蒸過糠殼的氣味成分175種，其中氣味明顯的醛、酮、醇、酯、芳香族以及雜環類化合物占到了80 %以上，說明糠殼中能夠影響到白酒風味品質的異雜物質很多，所以生產過程中對原輔料糠殼的清蒸工藝是保證白酒品質的重要工作之一。作為對比，用生產上經過清蒸處理的糠殼進行同樣的處理，只檢出了51種氣味成分，相比未蒸過糠殼大量減少，而且沒有發現Geosmin，可以看出清蒸處理除去了大部分的氣味物質，但也可能是殘留的氣味成分低于檢出限而未能檢出。

圖6色譜對比圖

在未蒸過糠殼萃取的氣味成分中檢出了Geosmin，為進一步確認，用SPME方法萃取并結合GC-O進行檢測，GC-O技術是研究食品中香氣成分的一種有效手段，已被廣泛應用于白酒香氣成分以及各種基質中的異味研究。按建立的SPME方法處理樣品，用HP-INNOWax毛細管柱將萃取物進行分離，同時進行GC-O分析，在36.593 min處發現了較為明顯的糠霉味，將該質譜圖與標準圖庫進行對比，檢出為Geosmin，相似度達到97 %。

關于Geosmin的產生原因，大多數文獻報道其主要是生物代謝生產。在自然界中，土壤中也發現了該化合物，它不但可由原核生物產生，也可以由真核生物產生，例如霉菌、地錢、植物、昆蟲等，所以糠殼中無論是土壤污染或是自身產生該化合物都有一定的可能。

糠殼是白酒生產最關鍵的物質基礎之一，傳統的釀酒工藝在生產過程中都使用到了糠殼，研究發現其中確實含有大量的異雜味化合物。長期以來糠味一直是影響中國白酒感官品質的重要異味，目前能夠做的就是適當延長輔料清蒸的時間，最大限度地消除輔料中的異雜物質，但是蒸過的糠殼是否合格并適用于生產，還僅是生產人員依靠經驗感官鑒定，如何建立快速、簡便的方法并檢測，還需要進一步的研究。雖然在糠殼中檢出了Geosmin，但是白酒中糠味物質并不一定是糠殼帶入的，只有系統地研究該物質的本質、產生過程及機理，以及生產過程中產生該物質的環節，才能有效防止白酒生產過程中的異雜味，如此，或許可以推動白酒生產技術不斷完善，使白酒的質量控制向著深層次目標發展。

參考文獻：

[1] Darriet P, Pons M, Lamy S, et al. Identification and quantification of geosmin，an earthy odorant contaminating wines[J].JAgric Food Chem, 2000,48(10)：4835-4838.

[2]江南大學.一種中國白酒中非糠殼帶來的土霉異味化合物土臭素的測定方法：201010206992[P].2010-11-24.

[3]練順才，謝正敏，等.糧食香氣成分分析方法的研究[J].釀酒科技,2011(8)：31-35.

Research on Earthy-musty Substances in Liquor-making Bran

XIE Zhengmin, LIAN Shuncai，LI Yanghua and YE Huaxia
（Technical Center of Wuliangye Group Co.Ltd., Yibin, Sichuan 644007, China）

Abstract:In this study, simultaneous distillation & extraction (SDE) and solid phase micro extraction method were adopted to study the chemical nature and the source of earthy-musty substances in liquor-making bran. Among all the substances, trans-1,10-Dimethyl-trans-9-decalol, also named geosmin, accounted for 0.201 %. Through sensory evaluation, retention time, qualitative double column, and the addition of standard products etc., the characteristic substances producing earthy-musty smell were determined and identified with their mass spectrum analytic similarity up to 97 %. This study provided theoretical base for the control of earthy-musty substances and the improvement of pretreatment technology of bran.

Key words:bran; GC-O; SDE; SPME; LVI; trans-1,10-Dimethyl-trans-9-decalol

通訊作者：練順才，女，四川宜賓人，高級工程師，碩士研究生，現任宜賓五糧液股份公司技術中心副主任，主要從事酒類技術研究工作，發表論文數篇。

作者簡介：謝正敏，女，四川宜賓人，工程師，主要從事酒類分析研究工作。

收稿日期：2015-06-12；修回日期：2015-09-14

DOI：10.13746/j.njkj.2015264

中圖分類號：TS262.3；TS261.7；TS261.4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）01-0047-03