不同空間位置的濃香型原酒中香氣成分的差異性分析

段明松 ，胡曉龍 ，曾 田 ，王鳳玲 ，鄭 偉 ，吳 偉

（1.五糧液集團有限公司，四川宜賓644007； 2.鄭州輕工業學院，食品與生物工程學院，河南鄭州450001； 3.河南五谷春酒業股份有限公司，河南信陽464000）

泥窖發酵是濃香型白酒區別于其他香型白酒生產的最根本工藝之一。糟醅中微生物群落結構受泥窖的空間位置影響顯著，上層糟醅中溶氧系數顯著高于下層糟醅，最直觀結果就是不同層次原酒的質量存在顯著差異。因而，比較不同空間位置原酒中風味物質的差異對提高優質酒的產量具有重要指導意義。

近年來，風味化學分析技術體系已經廣泛應用于我國白酒的揮發性成分的定性、定量研究。其中，白酒樣品預處理是準確定性和定量分析白酒中揮發性香氣物質的重要環節。目前，對白酒樣品前處理方法有很多，如攪拌棒吸附萃取、頂空固相微萃取（HS-SPME）、液液萃取等已經用于研究我國大部分蒸餾酒的揮發性成分[1-4]，促進了對傳統白酒的理性認識。然而由于種種原因，對實際生產中不同空間層次原酒的質量差異及與質量相關的風味物質的分析還嚴重匱乏。

本研究的目的就是基于實際生產，采集窖池中不同空間層次的原酒樣品，利用HS-SPME比較上述原酒樣品中的揮發性成分的構成特點和差異性，以期為探討風味物質與酒質的關聯性提供數據支撐，為實際生產提供理論指導依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

1.1.1 樣品采集

實驗用原酒均采自河南五谷春酒業有限公司，原酒樣品包括3個典型的空間層次，即上層、中層和下層。不同層次原酒樣品的采集均為相應層次糟醅蒸餾后去除頭段酒（約1 kg）后約30 kg綜合樣。

1.1.2 試劑和儀器

NaCl購自國藥集團；C7—C30直鏈正構烷烴購自美國Sigma-Aldrich公司；乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、辛醛、苯乙醇、β-大馬酮、異戊醇、己醇、正丁醇、異丁醇等均購自TCI（上海）公司。

頂空固相微萃取手柄和50 μm CAR/DVB/PDMS纖維萃取頭購自美國Supelco公司。氣質聯用儀6890N-5973MSD購自美國Agilent Technology公司。

1.2 HS-SPME

吸取1 mL原酒樣品于20 mL盛有磁力攪拌子的頂空樣品瓶中，加入9 mL去離子水及NaCl，并將其置于60℃水浴中平衡15 min，轉子轉速為200 r/min，隨后插入萃取頭吸附45 min，進而將萃取頭插入GC進樣口熱解析4 min，進行GC-MS定性及定量分析。

1.3 GC-MS條件

色譜柱：采用極性色譜柱DB-WAX（長30.0 m×內徑0.25 mm×膜厚0.25 μm）對樣品中的揮發性成分進行分離。

氣相色譜條件：進樣口溫度250℃，載氣(He)流速1 mL/min，不分流模式進樣，氣相色譜升溫程序為：起始柱溫40℃，保持5 min，以4℃/min升至230℃，保持15 min。

質譜條件：EI電離方式，電子能量70 eV；離子源溫度200℃，四級桿溫度150℃，質量數掃描范圍m/z 50～500。

1.4 數據分析

揮發性成分的鑒定方法為將化合物的質譜圖與NIST08標準數據庫比對、Kováts保留指數（RI）[5]與已報道數據比較以及在相同色譜條件下的保留時間對比（std）等結果綜合后確定該化合物的類型。半定量方法為目標化合物的峰面積與內標的峰面積之比。香氣活度值（OAV）指化合物的含量與氣味閾值之比[6]。

2 結果與分析

2.1 不同空間原酒酒樣中揮發性物質的總離子流圖

濃香型白酒的發酵過程與其他香型白酒最典型的區別是其采用泥窖發酵。由于糟醅在泥窖中的位置顯著不同，可將糟醅的層次大致區分為上、中、下3個主要的層次，上層為平窖面上下30 cm，中層為上層以下至黃水線，下層為黃水線以下部分。實踐的經驗認為，由于下層糟醅接觸氧氣的機會最少，厭氧的微生物作用最強烈，進而下層糟醅所產的酒的質量顯著高于上層和中層糟醅所產的原酒。本研究中采用分層取樣的方式，采集了上中下3個層次糟醅對應的原酒，采用HS-SPME進行揮發性成分的分析。

利用HS-SPME萃取原酒中的揮發性成分，經GC-MS分析（圖1），共鑒定出79種揮發性成分，包括酯類53種、醇類9種、醛類7種、酮類3種、酸類3種、芳香族2種、萜烯類1種、其他1種。

2.2 揮發性香氣成分的空間分布

2.2.1 酯類物質

酯類物質是濃香型白酒中最重要的呈香物質，主要貢獻果香味。本研究中（表1），酯類物質的總含量從上層到下層遞增；基于OAV值的大小，不同層次的原酒中主要的酯類物質包括己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯和棕櫚酸乙酯。這與牛云蔚等[7]對多糧型濃香型白酒的檢測結果類似。

本研究中，己酸乙酯是不同層次原酒中最重要的物質，下層原酒中己酸乙酯的含量最高，OAV值也最大。除棕櫚酸乙酯在不同層次原酒間區別不明顯外，下層原酒中主要的酯類物質如乙酸乙酯、庚酸乙酯、己酸己酯、丁酸己酯等含量，OAV值顯著高于其他兩個層次的原酒。己酸乙酯是濃香型白酒的主要呈香物質，具有典型的菠蘿、香蕉等復合果香味。乙酸乙酯具有典型的香蕉氣味。因而，本研究的下層原酒的果香味顯著高于其他層次原酒。

2.2.2 醇類物質

本研究中共檢出醇類物質9種，正己醇、異戊醇和正丁醇是主要的醇類物質，下層原酒中此3種物質的含量顯著高于其他層次。苯乙醇雖然含量不高，但由于其香氣閾值較低（1.5 ppb），致使其OAV值顯著高于其他醇類物質。苯乙醇具有強烈的玫瑰花香、蜂蜜香等復合香氣[8]。1-辛烯-3-醇具有強烈的蘑菇味和土腥味，閾值為2.7 ppb，在各層次原酒中的含量區別不明顯，其對酒體風格的影響值得深入探討。

2.2.3 酸類物質

有機酸是白酒中重要的呈香呈味物質，酸含量偏低，酒味寡淡，余味較短；酸高則酒體較粗糙，因此，適量的酸使酒體協調[9]。本研究中檢出了3種揮發性有機酸，己酸為主要的酸類物質，且下層原酒中的含量最高。這與糟醅所在層次存在對應關系，往往下層糟醅中己酸含量高于中上層。

圖1 不同空間原酒中揮發性成分HS-SPME的總離子流圖

2.2.4 醛類物質

表1中，醛類化合物7種，其中不飽和醛數量最多（5種），芳香醛1種。不飽和醛包括(E)-2-辛烯醛、反-2-十一烯醛、(E,E)-2,4-十二烯醛、(E,E)-2,4-十二烯醛和2-壬烯醛。(E,E)-2,4-十二烯醛貢獻油脂和割青草氣味。中層原酒中壬醛的OAV值較大，壬醛一般貢獻油脂和割青草氣味。

2.2.5 其他物質

4-乙基愈創木酚呈強烈的煙熏味、木材味、低濃度的時候具有典型的甜香味等復合香氣，本研究中，下層原酒中的OAV值高于其他原酒。β-大馬酮在葡萄酒、黃酒、清香型白酒中均有檢出[6，10]，由于其香氣閾值極低（0.001 ppb），且有焦糖香氣、煙草等復合香味，對酒類香氣有烘托作用，本研究的下層原酒的OAV值最大。

3 結論

本研究利用HS-SPME分析了不同空間層次原酒中風味物質的差異性，共檢出79種揮發性成分，包括酯類53種、醇類9種、醛類7種、酮類3種、酸類3種、芳香族2種、萜烯類1種、其他1種。具有典型果香味的酯類物質是所有原酒，尤其是下層原酒的主要呈香物質。己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯和辛酸乙酯是主要的香氣活性化合物，且在下層原酒中的OAV值最高。具有花香味的苯乙醇是下層的主要呈香醇類。具有助香作用的β-大馬酮和4-乙基愈創木酚也是下層原酒的香氣活性物質。

表1 不同空間原酒中的揮發性成分比較

續表1 不同空間原酒中的揮發性成分比較