基于直接氣相色譜嗅聞的整體感官評價模式分析瀘香型白酒的關鍵香氣成分

施 珂,孫嘯濤,*,沈才洪,敖 靈,鄭福平,黃明泉,孫金沅,李賀賀

(1.北京工商大學,北京食品營養與人類健康高精尖創新中心,北京市食品風味化學重點實驗室,食品質量與安全北京實驗室,北京 100048;2.瀘州老窖股份有限公司,四川瀘州 646000)

白酒是中國的國酒,歷史底蘊豐厚,香型種類繁多,而“瀘型酒”產量占我國白酒產量的70%以上[1]。泥窖發酵是瀘型酒的典型工藝,隨著發酵的過程大量的揮發性成分生成,賦予了酒體窖香濃郁、綿甜醇厚的風格特征[2]。因此,對形成瀘型酒典型感官風格的關鍵香氣成分的科學解構,可為酒企的品質提升及酒體設計提供重要的科學依據。

迄今為止,瀘型酒的風味研究已取得長足發展,Fan等[3]從兩種濃香型酒中鑒定出126種風味物質;孫金沅等[4]從濃香型酒醅中定性出148種揮發性香氣成分,結合香氣活性值(OAV)和香氣強度分析,將己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯等確定為重要香氣化合物;Zhao等[5]在瀘型酒中定量出60種風味成分,其中35種OAVs≥1的化合物被確定為關鍵香氣物質,濃香型酒中豐富的香氣成分構成了其獨特的風味特征。

近年來,白酒風味成分的提取方法多采用液液萃取[5-7]、同時蒸餾萃取[8-9]、溶劑輔助風味蒸發[10]等。但上述方法存在操作繁瑣、有機試劑用量大等缺點,因此,安全、便捷的無溶劑萃取技術得到了研究者的廣泛關注[11]。頂空固相微萃取(HS-SPME)和靜態頂空(SHS)可在一定程度上消減復雜樣品基質對儀器的污染,進而減小對目標樣品檢測所造成的干擾[12]。Wang等[13]采用HS-SPME在稻花香白酒中提取出57種風味物質;張建等[14]將SHS應用于醬香型白酒揮發性香氣成分的研究。目前,將兩種方法對比應用于瀘型酒風味分析的研究未見報道。

氣相色譜-質譜(GC-MS)是較為經典的傳統食品風味分析手段,此方法的研究常以追求化合物種類和含量多為片面指標而不考慮食品體系整體感官的呈現,因此,尋求一種反映白酒整體感官特征的分析方法是十分必要的。直接-氣相色譜-嗅聞法(D-GC-O)是在本世紀初興起的風味評價新手段,其通過將提取物注射到一個與GC進樣口和嗅聞儀相連的、空的色譜柱中,感官人員直接嗅聞未經色譜柱分離的香氣萃取物,結合感官評價考察萃取物與真實樣品的整體風味相似度,進而確定最佳萃取條件。該方法首次報道于2002年,Lecanu等[15]通過優化HS-SPME將D-GC-O用于表面催熟干酪氣味分析的研究;Rega等[16]正式提出D-GC-O的概念,并應用于橙汁風味的研究。之后,此方法還被用于醬油等食品體系的整體風味的評價[17-23],D-GC-O避免了色譜分離的選擇性,能夠反映萃取物的整體風味特性。Sha等[24]首次采用該方法對白酒中含硫化合物進行了分析,結果表明,D-GC-O法篩選的最優萃取條件所得到的萃取物與原始酒樣相比具有更高的風味相似度。但目前,尚未見無溶劑萃取結合D-GC-O應用于瀘型酒研究的報道。

本研究以瀘州老窖原漿酒為研究對象,采用HS-SPME/SHS-D-GC-O結合GC-MS技術,從整體感官和風味物質分析角度考察最優萃取條件,在此條件下對瀘型酒揮發性風味成分進行定量分析,利用氣相色譜-嗅聞-質譜(GC-O-MS)確定瀘型酒中揮發性成分的香氣強度,并結合OAV分析對瀘型酒整體香氣有重要貢獻的化合物,明確瀘香型白酒中的關鍵香氣成分,以期構建適合瀘型白酒分析的新方法體系,為濃香型白酒企業的風味品質調控提供一定的基礎數據和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酒樣 瀘州老窖2015年份原漿酒(68% vol,500 mL),以下圖表中簡稱LZ原酒;無水乙醇(色譜純) 北京伊諾凱科技有限公司;氯化鈉 國藥集團化學試劑有限公司;C6～C30正構烷烴(色譜純) 百靈威科技有限公司;高純氮氣、高純氦氣 北京北氧利來科技發展有限公司;香氣化合物標準品 供應商如表1中字母所示,a.北京伊諾凱科技有限公司,b.北京百靈威科技有限公司,c.北京華威銳科化工有限公司,d.上海邁瑞爾化學技術有限公司,所有試劑均為色譜純,純度不低于97%。

表1 瀘型酒揮發性香氣成分檢測分析結果Table 1 Analysis of volatile aroma components in Luzhou-flavour baijiu

續表

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BL-2200H電子分析天平 島津國際貿易(上海)有限公司;DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器 河南省鞏義市予華儀器有限公司;Milli-Q超純水儀 美國Millipore公司;進樣瓶(2 mL)、頂空進樣針(25 μL～2.5 mL)、7890 GC、7890A-5975C GC-MS聯用儀 美國Agilent公司;ODP C200 嗅聞儀 德國Gerstel公司;Trace 1300-ISQ GC-MS聯用儀 美國賽默飛世爾科技公司;Kylin-Bell渦旋混合器 其林貝爾儀器制造有限公司;頂空進樣瓶(20 mL) 中國安普公司;萃取纖維頭65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、100 μm PDMS、50/30 μm DVB/CAR/PDMS 美國Supelco公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 HS-SPME法提取瀘香型白酒香氣成分 將原酒樣稀釋至酒精含量為15%vol,準確量取8 mL稀釋后的酒樣置于20 mL頂空進樣瓶中[25],加入一定量的NaCl、10 μL內標液(乙酸戊酯、4-辛醇和2-乙基丁酸,最終濃度:20 mg/L)將頂空進樣瓶密封,在一定溫度下平衡一段時間,將老化好的萃取頭插入頂空瓶中,恒溫萃取一定的時間,萃取完畢后取出纖維頭,插入GC進樣口,解吸5 min,解吸溫度250 ℃,進行儀器分析。

單因素實驗:采用控制變量法,依次優化萃取頭(65 μm PDMS/DVB、100 μm PDMS、50/30 μm DVB/CAR/PDMS、75 μm CAR/PDMS)、萃取溫度(15、25、35、45、55 ℃)、萃取時間(20、30、40、50、60 min)、平衡時間(0、5、10、15、20 min)和加鹽量(0、1、2、3 g NaCl)5個影響因素,以D-GC-O感官評價所得的風味強度、相似度、各個香氣分支評分及不同萃取條件下GC-MS所得香氣成分數量為主要評價指標,考察某一單因素時,HS-SPME的其他實驗條件為:采用75 μm CAR/PDMS萃取頭,將酒樣加NaCl至過飽和(3 g),在45 ℃下平衡15 min,恒溫萃取40 min,上述均進行3次平行實驗。

1.2.2 SHS法提取瀘香型白酒香氣成分 準確量取8 mL稀釋至15% vol的酒樣置于20 mL頂空進樣瓶中,加NaCl飽和,置于45 ℃水浴鍋中平衡15 min,抽取頂空氣體2 mL,進行儀器分析[26]。

1.2.3 D-GC-O法測定瀘香型白酒整體風味

1.2.3.1 D-GC-O條件 柱溫箱保持在40 ℃,載氣:N2(99.9%),流速2.0 mL/min,進樣口溫度為250 ℃,選用不分流模式,萃取頭在進樣口解吸5 min;兩次進樣之間,將柱溫升到250 ℃,保持5 min,以防止樣品交叉污染;采用一根無填料的毛細色譜柱(100 cm×0.25 mm)連接進樣口與嗅聞儀,感官人員可直接在嗅聞端口評價未經色譜柱分離的揮發性萃取物的整體風味強度和風味特征[23],具體的感官評價方法如1.2.3.2所示。

1.2.3.2 感官評價 感官品評小組由8名嗅味覺靈敏、訓練有素的評酒人員組成。取8 mL酒樣于白酒品評專用杯中,在室溫為(20±1) ℃條件下對瀘型酒的八種特征性風味進行評分,參考七種標準品溶液和一種混合物的香氣對原酒樣打分,己酸乙酯(果香)、戊酸乙酯(甜香)、苯乙酸乙酯(花香)、1-丁醇(醇味)、丁酸(酸味)、正辛醇(青草香)、蒸煮糧食(糧香)、對甲基苯酚(窖香)[5]。評分范圍為0～5分,0為未聞到,5為聞到的香氣最強,在不同萃取條件下,嗅聞由D-GC-O流出的未經色譜分離的香氣萃取物,對比真實酒樣的風味特征進行打分。在實驗過程中,品評小組成員需要對D-GC-O樣品進行三方面的評價:提取物的風味強度;提取物的風味與原樣品的相似程度;對提取物八個香氣分支的評分。窖香分支作為瀘型酒的特征風味,將作為優化條件的重要參考。感官評價人員在兩次D-GC-O實驗的間隙要再次嗅聞參照樣品,以增強他們對真實酒樣整體香氣的印象,不同萃取條件下每人嗅聞三次,取所有成員打分均值作風味雷達圖。

1.2.4 瀘香型白酒香氣成分的測定

1.2.4.1 GC-MS條件 GC條件:色譜柱:DB-WAX毛細管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升溫程序:初始溫度40 ℃,以10 ℃/min升至50 ℃,保持5.5 min,以 3 ℃/min升至80 ℃,保持8 min,再以5 ℃/min升至245 ℃,保持3 min;進樣口溫度:250 ℃;載氣:He(99.999%);恒流:1.0 mL/min;分流比:10∶1。

MS條件:電子電離源(electron ionization,EI);電子能量70 eV;離子源溫度250 ℃;四極桿溫度150 ℃;傳輸管線溫度240 ℃;無溶劑延遲;掃描模式為全掃描;掃描質量范圍m/z 35～450;駐留時間0.2 s。

1.2.4.2 GC-O-MS條件 GC-O-MS系統由氣相色譜-質譜及嗅聞裝置組成。色譜柱:DB-Wax柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm);GC和MS條件同1.2.4.1,載氣流速:1.5 mL/min,分流比:10∶1;嗅聞儀傳輸線溫度250 ℃。選擇6位有豐富經驗的感官評價員進行聞香分析,每人重復嗅聞兩次,記錄所嗅聞到流出物的保留時間、香氣強度和香氣描述[4],取某化合物被描述頻率較高的1～3個詞為其香氣特征,采用4刻度法記錄強度:0-極弱,1-較弱,2-中等,3-較強,4-最強,化合物被半數以上評價員嗅聞到才能被確定為風味活性物質,以重復描述率最高的級別作為最終香氣強度值。

1.2.5 定性及定量分析 定性:GC-MS所檢測化合物的定性通過質譜解析與NIST 11譜庫檢索、標準品比對、保留指數(retention index,RI)比對,GC-O-MS所檢測化合物的定性還需與文獻報道的化合物香氣特征進行對比。保留指數的計算公式:RI=100n+100(tx-tn)/(tn+1-tn),其中,tx為分析組分在氣相色譜中的保留時間,tn和tn+1是碳原子數為n和n+1正構烷烴出峰的保留時間。

內標法定量:用15%的乙醇水溶液將化合物標準品配成高濃度的混合儲備液,稀釋成一系列梯度,取8 mL各梯度混標液于頂空瓶中,并加入與酒樣一致的內標,在最優條件下進行萃取與分析,采用選擇離子掃描法(SIM)測定化合物的峰面積,以待測物與相應內標物的質量濃度比為橫坐標,峰面積之比為縱坐標,建立標準曲線。標準曲線的線性關系通過線性決定系數(R2)進行評估,將信噪比大于3時的質量濃度確定為檢出限(LOD),以三次平行實驗所得相對標準偏差(RSD)對精密度進行評估。

1.2.6 關鍵香氣成分的確定 采用香氣活性值(OAV)表征瀘型酒中香氣成分對整體風味的貢獻,OAV=香氣物質質量濃度/閾值,香氣化合物的OAV值越大,說明其對整體香氣貢獻越大,當OAV大于1時,可認為該化合物對白酒香氣有較大貢獻[27],結合GC-O-MS所得香氣強度值綜合分析,將香氣強度評分不小于3且OAV大于10的化合物確定為瀘型酒中的關鍵香氣成分。

1.3 數據處理

按照1.2方法進行實驗,對不同萃取條件下的總離子流色譜圖進行解析,對比分析化合物數量,并統計感官評價打分數據,1.2.5部分實驗均進行3次平行實驗,通過Agilent Masshunter B.07.00軟件對MS數據進行分析,酒樣中化合物定量結果以平均值表示,柱形圖用OriginPro 8.5軟件繪制,采用Microsoft Office Excel 2016對不同萃取條件下香氣強度與相似度評分結果進行顯著性差異分析、繪制風味輪圖并進行相應的數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 HS-SPME條件優化

2.1.1 萃取頭對香氣成分萃取效果的影響 實驗考察了4種萃取頭對瀘州老窖原酒中揮發性化合物的萃取效果。由圖1A可知,萃取物的整體香氣強度和相似度的排序為:CAR/PDMS> DVB/CAR/PDMS> PDMS/DVB> PDMS;香氣強度和相似度的評分數據經顯著性方差分析,均為P<0.05,可認為4種萃取頭差異顯著。圖2A所示為不同萃取頭所吸附的萃取物與原酒樣品的香氣得分對比雷達圖,CAR/PDMS萃取的香氣化合物整體風味輪廓最接近原酒樣,且窖香風味相較于其他萃取頭更為突出。此外,含DVB涂層的萃取頭(CAR/DVB/PDMS和PDMS/DVB)可聞到一種令人不快的藥味,這是引起其氣味相似度低的主要原因,有報道表明,可能與DVB涂層吸附大量高分子的芳香環和雜環化合物有一定關系[23]。由GC-MS檢測到的化合物數量表明:CAR/PDMS(91種)=DVB/CAR/PDMS(91種)> PDMS/DVB(79種)>PDMS(74種),因此,不論是從儀器檢測還是感官特征的分析角度,CAR/PDMS萃取頭對原酒風味化合物的萃取效果都為最佳。

圖1 不同萃取條件對萃取物的感官強度和相似度的影響Fig.1 Effect of different extraction conditions on sensory intensity and similarity of extracts注:A:萃取頭;B:萃取溫度;C:萃取時間;D:平衡時間;E:加鹽量;F:HS-SPME與SHS對比；圖2同。

2.1.2 萃取溫度對香氣成分萃取效果的影響 實驗考察了不同萃取溫度對SPME萃取效果的影響。由圖1B可知,隨萃取溫度的升高,D-GC-O嗅聞到萃取物的香氣強度評分值也逐漸升高,45 ℃時其整體風味與原酒樣相似度最高,繼續升溫相似度下降,可能原因為:溫度較高有利于酒樣中揮發性成分散發到頂空中,提高吸附效率,但高溫在加速一些揮發物釋放的同時,會降低萃取頭的吸附能力[28],經顯著性方差分析,香氣強度和相似度的評分結果均為P<0.05,可認為5種溫度差異顯著。由圖2B可見,各個香氣分支的評分在45 ℃時更為接近真實酒樣,且窖香風味突出。經GC-MS檢測不同萃取溫度下化合物數量為45 ℃(87種)>35 ℃(85種)>55 ℃(82種)>25 ℃(78種)>15 ℃(77種),進一步驗證了D-GC-O感官評價的結果。因此,45 ℃是最適宜的萃取溫度。

圖2 不同萃取條件下白酒萃取物的感官特征輪廓Fig.2 Odour sensory profiles of extracts in Baijiu under different extraction conditions

2.1.3 萃取時間對香氣成分萃取效果的影響 實驗考察了不同萃取時間對萃取效果的影響。由圖1C可知,香氣強度隨著萃取時間的延長而升高,相似度呈先增后減趨勢,在40 min時達到最大,香氣強度和相似度的評分結果經顯著性方差分析,均為P<0.05,可認為5種萃取時間差異顯著。研究表明,萃取纖維對酒樣中的香氣成分吸附量隨著時間延長而增加,但達到某一時刻后上述吸附量達到飽和;若增長萃取時間,揮發性相對較弱物質的吸附濃度會因相對較強物質的濃度增加而降低,致使總峰個數下降[29],這也解釋了GC-MS的檢測結果:40 min(89種)>30 min(84種)>50 min(80種)>60 min(79種)>20 min(78種),在萃取40 min時化合物種類最多。不同萃取時間下各個香氣分支的評分如圖2C,可見短時間萃取時,甜香明顯減弱,而過長時間的萃取使青草香味增強,在40 min時窖香味接近原酒且整體輪廓與真實酒樣更相似。綜合考慮,40 min的萃取時間為最優萃取時間。

2.1.4 平衡時間對香氣成分萃取效果的影響 實驗考察了不同平衡時間對SPME萃取原酒中揮發性化合物的影響。由圖1D可知,隨著平衡時間的增長,香氣強度遞增,在15 min后基本保持不變,且相似度在15 min時達到最高值,經顯著性方差分析,香氣強度和相似度的評分結果均為P<0.05,可認為5個平衡時間下香氣強度和相似度的差異顯著。由圖2D可知,平衡15 min時,香氣輪廓趨于原酒樣,且窖香分支突出。GC-MS檢測結果表明:15 min(91種)>20 min(90種)>10 min(88種)>5 min(87種)>不平衡(85種),故選擇15 min為最佳平衡時間。

2.1.5 加鹽量對香氣成分萃取效果的影響 實驗考察了不同加鹽量對SPME萃取原酒中揮發性化合物的影響。如圖1E,隨著酒樣加入NaCl質量的增加,香氣強度和相似度的評分均呈增大趨勢,加鹽至3 g(過飽和)時達到最大,二者的評分結果經顯著性方差分析,均為P<0.05,可認為4種加鹽量下香氣強度和相似度的差異顯著。由圖2E可見,各香氣分支的輪廓隨加鹽量的增加逐漸趨于真實酒樣,在加鹽至3 g時最接近真實酒樣,且窖香風味明顯。由GC-MS檢測風味化合物數量表明:3 g(91種)>2 g(88種)>1 g(87種)>不加鹽(82種),進一步驗證了D-GC-O嗅聞所選擇的優化值。因此將加鹽量確定為3 g較為合適。

2.2 HS-SPME與SHS對比

圖1F和圖2F所示為HS-SPME與SHS對瀘型酒中揮發性化合物的萃取效果,D-GC-O嗅聞結果顯示:HS-SPME的相似度和強度均高于SHS,香氣強度和相似度的評分結果經顯著性方差分析,均為P<0.05,兩種萃取方法差異顯著,且HS-SPME的香氣輪廓更接近真實酒樣,這一結果也較好地契合了D-GC-O相關報道中將兩種方法對比應用于樣品風味成分提取的研究結果[16,21]。

如圖3所示,經GC-MS鑒定,HS-SPME共檢出91種揮發性成分,其中酯類44種,芳香類12種,酸類10種,醇類9種,呋喃醛酮12種,含硫類3種,烷烴1種;SHS共檢出60種揮發性成分,其中酯類37種,芳香類6種,酸類3種,醇類8種,呋喃醛酮6種。結果表明:無論是風味物質的總量還是各類化合物的總數,HS-SPME都多于SHS,大多數為酯類和醇類化合物,且數據分析表明SHS所檢出的成分都包含在HS-SPME中。這是由于HS-SPME纖維頭對揮發性物質有一定的吸附富集作用,而SHS是一種非富集型的氣體分析方法,對某些在頂空中含量極微成分提取檢測的靈敏度較低[12]。綜上,相比于SHS,SPME法更適用于本實驗酒樣揮發性成分的提取分析。

圖3 兩種分析方法提取香氣成分比較Fig.3 Comparison of aroma components extracted by two methods

2.3 瀘香型白酒揮發性成分的香氣強度和特征分析

采用上述實驗所得最優條件提取瀘型酒中的香氣物質,經GC-O-MS嗅聞分析,對所識別出的香氣區域進行質譜碎片、保留指數以及香氣特征比對,共準確定性出91種揮發性香氣成分,結果如表1所示,包括酯類44種、醇類9種、酸10種、芳香類12種、呋喃醛酮12種、含硫類3種和其他類1種。嗅聞結果表明:其中46種組分具有明顯的香氣特征,包括酯類22種,醇類7種,酸類4種,芳香類7種,呋喃醛酮類5種,含硫類1種。酯類化合物不僅香氣物質種類多,而且香氣強度值較高,以己酸乙酯為代表的乙酯類化合物賦予白酒花果香和甜香;酸類化合物是白酒中的協調成分,瀘型酒中丁酸、戊酸和己酸表現出較高的香氣強度,有研究報道異戊酸和己酸對白酒中的奶酪香氣有貢獻[30],酸類也是產生窖香的主要成分之一[31],這與實驗中丁酸等成分呈現出明顯的酸臭味相一致;醇類物質能夠柔和白酒的香氣,大多呈現醇香和青草味,有報道表明2-庚醇對白酒中的果香香氣有貢獻[3],本實驗嗅聞結果與此相符;醛酮類也是瀘型酒中重要的風味組分,其中3-甲基丁醛和2-辛酮具有較高的香氣強度,糠醛呈現杏仁味、烤味,這些化合物的存在極大的豐富了瀘型酒的香氣層次;芳香類化合物在嗅聞中多表現為花香和蜂蜜香,如苯乙醛、苯乙酸乙酯和苯丙酸乙酯,這些物質所呈現的香氣可能與苯丙氨酸的代謝相關[32],對甲基苯酚則表現為濃郁的馬廄臭味,有研究表明,對甲基苯酚是是瀘型酒中呈現窖香風味的特征香氣成分[33]。此外,3-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯、二甲基三硫、苯乙酸乙酯等化合物香氣強度值均為4,可能對瀘型酒整體風味的影響較為明顯。

2.4 瀘香型白酒揮發性成分定量分析

2.4.1 定量方法評估 采用HS-SPME結合GC-MS對瀘型酒中的77種香氣成分進行定量,結果見表2,包括酯類38種、酸類9種、醇類11種、芳香類8種、呋喃醛酮7種、含硫類1種和其他類3種。所建立的標準曲線線性相關系數R2均在0.99以上,線性關系良好,檢出限為0.06～158.63 μg/L,方法靈敏度較高,相對標準偏差(RSD)小于10%,精密度較高,該方法能夠滿足瀘型酒中揮發性成分的定量要求。

2.4.2 定量結果分析 由表2可知,瀘型酒中的酯類化合物種類豐富且含量較高,是白酒香氣成分的主體,占香氣物質總量的85.86%,其中己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯和辛酸乙酯等乙酯類化合物含量具有明顯優勢,這是由于原漿酒中乙醇含量較高,在發酵和陳釀過程中生成大量乙酯類化合物[4]。瀘型酒中酸類物質含量僅次于酯類,占香氣物質總量的7.69%,其中己酸和丁酸具有較高的濃度水平,酸類化合物是酯類的前驅物質,主要由發酵過程微生物與有機物發生生化反應所產生[34-35]。醇類物質也是瀘型酒呈味助香劑的主要來源,含量較高有異丁醇、2-戊醇和己醇等,白酒中的高級醇一般由發酵過程中氨基酸的降解和葡萄糖經EMP途徑的轉化而生成[27]。瀘型酒酒中鑒定出的呋喃醛酮類化合物含量較少,推測是由于該類物質性質較活潑,屬于不穩定的中間體化合物,在揮發性成分萃取的過程中易被還原成相應的酸或醇[36],其中3-甲基丁醛和糠醛含量較高,有研究表明,糠醛主要產生于蒸餾過程中,呈現甜香和杏仁香[37]。芳香族化合物中苯乙酸乙酯含量較高,該類物質主要來源于氨基酸的生物分解[34]。此外,在瀘型酒中所檢出的1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷具有較高的濃度。

2.4.3 揮發性香氣成分的OAV分析 瀘型酒中香氣化合物的含量并不能說明其對整體香氣貢獻的大小,化合物的香氣閾值也是需考慮的因素之一,香氣活性值的引入成為衡量某種香氣物質對整體香氣貢獻度大小的重要指標[30,38]。根據定量結果結合文獻報道的風味成分閾值計算得到的70種化合物的OAV值,如表2所示,瀘型酒中有34種具有香氣貢獻的化合物(OAV>1),包括醇類15種,酸類和醇類各5種,芳香類和呋喃醛酮類各4種,含硫類和其他類各1種。其中,OAV>1000的化合物有6種,分別為:己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、異丁酸乙酯和3-甲基丁醛,這些物質對瀘型酒的整體風味具有重要貢獻。己酸乙酯的OAV最高,符合國標中對濃香型白酒具有以己酸乙酯為主體的復合香氣的描述[31];其次為辛酸乙酯(OAV=11968.78),有研究表明辛酸乙酯含量較傳統的四大酯低,但其香氣強度貢獻比丁酸乙酯、乙酸乙酯和乳酸乙酯都大,而僅次于己酸乙酯[39],本實驗OAV結果較好的驗證了這一觀點;3-甲基丁醛(OAV=1037.62)在前期嗅聞中呈現青草和麥芽香,也是瀘型酒中的重要風味成分,2-甲基丙醛(OAV=460.03和2-甲基丁醛(OAV=150.57)含量雖然不高,但因其閾值較低,所以對整體香氣具有較大貢獻;相反,醇類和酸類物質固然含量較多,但普遍具有較高的閾值,使其OAV值呈現較低的水平,OAV>10的僅有己酸、丁酸、戊酸和1-丁醇;芳香族化合物含量相對較低,僅有苯丙酸乙酯、苯乙酸乙酯和對甲基苯酚的OAV>1;此外,痕量的二甲基三硫(OAV=91.75)因閾值較低,依然對瀘型酒的整體香氣有一定的貢獻。

表2 瀘型酒揮發性香氣成分定量結果及OAV值Table 2 Quantitative results of volatile aroma components of Luzhou-flavour Baijiu and OAVs

續表

2.5 關鍵香氣成分的確定

根據瀘型酒揮發性成分的香氣強度值判定和OAV分析可知,兩者在結果上具有一定的相似性,己酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、己酸、3-甲基丁醛等OAV和香氣強度值都比較高,說明它們是瀘型酒的重要香氣成分,且己酸乙酯、辛酸乙酯和戊酸乙酯表現為花果香和甜香,己酸呈酸味,3-甲基丁醛具有青草香,這些均構成了瀘型酒的特征香氣。此外,兩種方法的分析結果也存在一定的差異,如己酸丁酯、2-甲基丙醛的OAV>1,但其香氣強度值卻不高甚至未被嗅聞到香氣特征,癸酸乙酯的香氣強度值較高,但OAV值并不高;已有報道出現過類似現象[40],其原因可能是香氣物質之間存在著協同與拮抗作用,部分化合物采用在水中的閾值與其在白酒體系中的閾值有一定偏差,某些OAV<1的化合物因香氣物質間的協同作用而能被嗅聞到[32]。分析認為瀘型酒的關鍵香氣成分應具備以下條件:該化合物的香氣強度值不小于3且OAV值大于10,所呈現出的香氣特征與瀘型酒的風格接近,表現為花香、果香、甜香、酸香、青草香、醇香、窖香等。綜合考慮,將瀘型酒中18種化合物確定為關鍵香氣成分,分別為:乙酸乙酯、異丁酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、異己酸乙酯、己酸乙酯、丁酸異戊酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、苯丙酸乙酯、丁酸、戊酸、己酸、1-丁醇、3-甲基丁醛、2-辛酮、二甲基三硫,這些化合物對瀘型酒整體香氣特征具有重要貢獻,香氣強度評分值也較高,因此推測這些香氣物質是構成瀘型酒整體香氣特征的關鍵成分。

3 結論

本研究采用GC-MS結合D-GC-O分析比較了HS-SPME和SHS兩種無溶劑萃取的前處理方法對瀘香型白酒中揮發性化合物的提取效果,綜合考慮感官和儀器分析結果,得到的最佳萃取條件為:75 μm CAR/PDMS萃取頭、萃取溫度45 ℃、萃取時間40 min、平衡時間15 min、加入NaCl至過飽和(3 g);在此條件下,對瀘型酒中77種揮發性香氣成分進行了定量分析,由GC-O-MS確定了46種可被嗅聞到香氣組分,結合化合物的香氣強度值和OAV分析,共同鑒定出瀘型酒中18種關鍵香氣物質為:乙酸乙酯、異丁酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、異己酸乙酯、己酸乙酯、丁酸異戊酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、苯丙酸乙酯、丁酸、戊酸、己酸、1-丁醇、3-甲基丁醛、2-辛酮、二甲基三硫。本研究首次在瀘香型白酒中建立了HS-SPME/D-GC-O的分析方法,D-GC-O技術為科學解釋白酒釀造過程中各階段酒樣整體風味特征提供了技術支持和理論依據,未來可將其應用于白酒領域多種品牌香型酒樣的風味研究中。