機械化與傳統釀造方式的濃香型原酒風味成分對比

俞飛,周健,明紅梅,王軒,杜向軍

(四川輕化工大學 生物工程學院,四川 宜賓,644000)

濃香型白酒作為傳統四大香型白酒之一,是我國白酒的主導香型,深受消費者喜愛。“泥窖固態發酵,續糟配料,混蒸混燒”獨特的釀造工藝[1],賦予了濃香型白酒“醇香濃郁,甘洌清爽,飲后尤香,回味悠長”的風格[2]。傳統釀造白酒存在效率低、勞動強度大、環境衛生差等弊端[3],在“中國白酒158計劃”引領下,傳統白酒的機械化釀造水平顯著提高[4],促進了白酒產業的轉型與發展,極大地改善了傳統白酒釀造存在的諸多弊端。

隨著傳統白酒釀造機械化的發展,圍繞機械化釀造白酒的研究也逐漸增多。研究表明,小曲清香型[5]、老白干香型[6]、芝麻香型[7]的傳統釀造方式和機械化釀造方式原酒的主要風味成分種類上差異較小,但含量上存在一定差異。也有研究發現,醬香型白酒機械化釀造方式班組與傳統釀造方式班組比較,累計出酒率低6.83%、累計優質率低1%[8]。

目前,關于機械化釀造白酒的研究,大多是圍繞清香型和醬香型等香型白酒進行,鮮有關于濃香型白酒的研究報告。本研究以機械化和傳統釀造方式濃香型原酒為對象,通過氣相色譜-氫火焰離子化檢測器(gas chromatography with hydrogen flame ionization de-tection,GC-FID)分析2種釀造方式原酒的揮發性風味成分,結合香氣活度值(odor activity value,OAV)分析,解析機械化濃香型原酒的風味成分、結構特征及其骨架成分,為進一步改進濃香型白酒機械化釀造方式、提升濃香型白酒品質提供理論依據和數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒樣：窖池中層酒醅經蒸餾摘取的二、三段濃香型原酒,四川某酒廠機械化釀酒車間與傳統釀酒車間。采用平行取樣法,機械化車間二、三段原酒記為JX-2組、JX-3組；傳統車間二、三段原酒記為SG-2組、SG-3組。機械化車間的拌料、上甑、打量水、攤晾下曲均由機械設備完成,傳統車間對應環節均為人工操作。

試劑：乙酸正戊酯、叔戊醇、2-乙基正丁酸,均為色譜純,上海安譜有限公司。

1.2 儀器與設備

Agilent GC 6890氣相色譜儀,配備FID檢測器,美國 Agilent 公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

參考文獻[9]的方法，以體積分數60%的乙醇為基體，配制含叔戊醇(0.42 mg/mL)、乙酸正戊酯(0.43 mg/mL)與2-乙基正丁酸(0.46 mg/mL)的內標混合液，準確吸取10 mL酒樣，添加0.1 mL內標液混勻即可供進樣，進樣量1 μL。

1.3.2 GC-FID檢測

GC條件：DM-WAX交聯石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),起始柱溫40 ℃,恒溫2 min后以5 ℃/min升至260 ℃,保持恒溫10 min。載氣均為高純氮,全部采取分流進樣,分流比為1∶30,色譜進樣量1 μL。FID檢測器,溫度250 ℃。

1.3.3 風味成分定性與定量

通過保留時間對風味成分進行定性,內標法對風味物質進行定量,參考內標質量濃度,使用乙酸正戊酯、叔戊醇、2-乙基正丁酸分別對酯類、醇類和酸類等物質進行定量,以待測成分與內標的峰面積之比計算待測成分的含量。每組樣品測定2次,取其平均值。

1.3.4 風味成分香氣活度值計算

OAV表示白酒中香氣物質對主體香氣成分的貢獻,OAV是物質質量濃度與香氣閾值之比,一般認為OAV>1,表明該風味成分對總體香氣有直接貢獻,OAV>100時,判斷該成分為樣品的特征香氣成分[10]。

1.3.5 感官品評

參考GB/T 10781.1—2006《濃香型白酒》[11]的感官要求,由5名企業品酒師通過暗評法對酒樣的色澤、外觀、香氣、口味和風格進行評定,評分標準參考《瀘型酒技藝大全》[12]。

1.3.6 數據及圖像處理

采用Excel 2007對數據進行處理；利用TBtools、Origin繪制相關圖形。

2 結果與分析

2.1 機械化與傳統釀造方式原酒感官評定

由表1可知,2種釀造方式的二段原酒酒質更好,而三段原酒的澀味均重于二段原酒。2種釀造方式同一酒段原酒感官評分接近,其中,2種二段原酒得分均值達到85.40,2種三段原酒得分均值達到76.05,說明機械化與傳統釀造方式原酒的感官質量差異不大。

表1 不同釀造方式原酒感官評價Table 1 Sensory evaluation of raw liquor of different brewing methods

2.2 機械化與傳統釀造方式原酒風味成分結構特征

通過直接進樣結合GC-FID技術在機械化與傳統釀造方式二、三段原酒中共鑒定出54種風味成分,其中酯類22種、醇類11種、酸類10種、醛酮類11種。將檢出各類物質的含量作百分比堆積柱狀圖,如圖1所示。

圖1 不同釀造方式原酒各類風味物質含量相對百分比Fig.1 Relative percentage of various flavor components in raw liquor of different brewing methods

由圖1可知,機械化與傳統釀造方式原酒的風味成分均是以酯類、酸類、醇類為主,3類物質占比之和在2種釀造方式原酒中均達90%以上,且酯類物質含量在2種釀造方式原酒中占比最大,其在機械化與傳統釀造方式二段原酒中占比分別為63.25%、67.45%,三段原酒中占比分別為61.68%、68.75%。另外,機械化與傳統釀造方式二段原酒中醇類物質占比分別為16.99%和16.70%,酸類物質占比分別為13.39%、10.30%,說明2種原酒的風味成分結構較相似。

2.3 機械化與傳統釀造方式原酒風味成分分析

根據JX-2、SG-2、JX-3、SG-3中的風味成分的含量作熱圖,能直觀的呈現樣品中風味成分含量的差異,如圖2所示,圖中顏色越接近紅色表示相對含量越高,顏色越接近綠色表示相對含量越低。

圖2 不同釀造方式原酒風味成分含量熱圖Fig.2 Heat map of flavor components in raw liquor of different brewing methods

由圖2可知,酯類物質是2種釀造方式原酒中主要風味成分,其主要來源于微生物的生化反應[13]。2種釀造方式的二、三段原酒中有19種共有酯類物質。己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯是2種釀造方式原酒中含量前3的酯類物質,己酸乙酯在機械化與傳統釀造方式二段原酒中含量分別為1 541.02和1 861.49 mg/L,三段原酒中含量分別為827.86、950.97 mg/L,其含量在2種釀造方式二段原酒中存在一定差異,三段原酒中較為接近。乳酸乙酯在機械化與傳統釀造方式二段原酒中含量分別為1 041.15、1 237.01 mg/L,三段原酒中含量分別為2 533.87、3 129.98 mg/L,其含量在2種釀造方式二段原酒中較接近,三段原酒中差異較大。棕櫚酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯等12種酯類物質在2種釀造方式的同一段次原酒中含量較接近。苯乙酸乙酯(玫瑰、蜂蜜香[13])在機械化釀造方式二、三段原酒中含量分別為34.01、33.81 mg/L,在傳統釀造方式二、三段原酒中含量分別為8.23、12.47 mg/L,其在2種釀造方式同一段次原酒中含量差異較大。僅在傳統釀造方式二、三段原酒中檢測到的丁二酸二乙酯(蘋果香,酒香、花香[14])含量分別為66.15、54.22 mg/L,僅在機械化釀造方式二、三段原酒中檢出到的苯丙酸乙酯(花香[15])含量分別為0.92、2.11 mg/L,僅在機械化釀造方式二段原酒中檢出的異丁酸乙酯(甜香和果香[16])含量為16.40 mg/L。

酸類物質在白酒中起到呈香、助香的作用[17],是生成酯類物質的前體物質[18]。檢測到的10種酸類物質均存在于2種釀造方式的原酒中。乙酸、己酸、丁酸是2種釀造方式原酒中含量前3的酸類物質,與胡景輝等[19]的研究相似,己酸、乙酸和丁酸是己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯的前體物質[20],己酸、丁酸主要由窖泥中梭菌屬(Clostridium)細菌代謝產生[21],對白酒有助香作用[22],乙酸主要由醋桿菌生成[20],起呈味作用[22]。己酸在機械化與傳統釀造方式二段原酒中含量分別為82.48、99.41 mg/L,三段原酒中含量分別為241.87、128.94 mg/L,己酸在2種釀造方式二段原酒中含量較為接近,三段原酒中含量差異較大。丁酸在機械化與傳統釀造方式二段原酒中含量分別為61.07、77.10 mg/L,三段原酒中含量分別為129.85、100.03 mg/L,丁酸在2種釀造方式同一段原酒中含量較接近,丙酸、戊酸和異丁酸在2種釀造方式原酒中含量也相接近。異戊酸在機械化與傳統釀造方式二段原酒中含量分別為26.63、3.70 mg/L,三段原酒中含量分別為32.79、6.73 mg/L,其在2種釀造方式同一段次原酒中含量差異較大。

醇類物質在酒中起呈味助香作用,適量的高級醇能使酒體更豐滿[23],白酒中80%的高級醇由釀酒酵母通過分解代謝途徑(Ehrlich途徑)和合成代謝途徑生成[24]。以正丁醇、異戊醇、正丙醇為主的10種醇類物質均在2種釀造方式原酒中檢出。正丁醇、異戊醇、正丙醇為2種釀造方式原酒中含量前3的醇類物質,與李賀賀等[25]的研究相似,三者能賦予白酒果香、花香[22]。正丁醇、異戊醇、正丙醇的含量在2種釀造方式的二段原酒中含量接近,而異戊醇在機械化與傳統釀造方式三段原酒中含量分別為95.18、208.34 mg/L,差異較大。另外,正己醇、正戊醇、糠醇、2-丁醇、β-苯乙醇在2種釀造方式二、三段原酒中含量接近。僅在機械化釀造方式二、三段原酒中檢測到1,2-丙二醇,其含量分別為1.36、2.32 mg/L。

醛、酮類物質在白酒中可助香呈味,協調香氣的釋放[26]。醛類物質大多來源于釀酒原料和酵母代謝[24]。在2種釀造方式原酒中檢測出乙縮醛、3-甲基丁醛、3-羥基-2-丁酮等11種醛酮類物質,其中苯甲醛僅在機械化釀造方式二、三段原酒中檢出,其含量分別為13.43、10.92 mg/L。僅在傳統釀造方式二段原酒中檢出的2-戊酮含量為11.80 mg/L。乙縮醛、3-甲基丁醛為2種釀造方式原酒中含量較高的醛類物質,乙醛與乙醇可縮合為乙縮醛(清香味[24])。3-羥基-2-丁酮(特有奶油香味[27])為酒樣中含量最高的酮類物質,其在機械化與傳統釀造方式二段原酒中含量分別為14.04、14.63 mg/L,三段原酒中含量分別為27.32和26.77 mg/L。

2.4 機械化與傳統釀造方式原酒特征風味成分分析

為揭示2種釀造方式原酒中的特征風味成分,通過計算香氣活度值,得出OAV>1的物質,如表2所示。JX-2、SG-2、JX-3和SG-3中共有28種OAV>1的風味成分,包括酯類14種、酸類6種、醛酮類4種、醇類4種。

表2 不同釀造方式原酒中OAV>1的風味成分Table 2 Flavor components of OAV>1 in raw liquor of different brewing methods

己酸乙酯、3-甲基丁醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、正丁醇、3-羥基-2-丁酮、丁酸、乙縮醛、異丁酸乙酯均是2種釀造方式二段或三段原酒中OAV>100的物質,是對酒體風味有重要貢獻的特征香氣成分,這些物質也是知名濃香型白酒的重要風味成分[30],其中,己酸乙酯的OAV值最高,是濃香型白酒的主體香氣物質[31]；乙縮醛在機械化釀造方式原酒中OAV<100,而在傳統釀造方式二段原酒中OAV>100；異丁酸乙酯僅在機械化釀造方式二段原酒中檢出,其OAV值為285.34。綜合考慮對2種釀造方式原酒的貢獻程度,可以確定己酸乙酯、3-甲基丁醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、正丁醇、3-羥基-2-丁酮、丁酸為這2種原酒的共有特征風味成分。經分析發現,乳酸乙酯、乙酸、正丙醇雖然含量高,但閾值大,香氣活度值都很低；而3-甲基丁醛、辛酸乙酯、戊酸乙酯、丁酸乙酯、異丁酸乙酯、乙酸異戊酯雖然含量較低,但閾值小,香氣活度值都很高。

3 結論

通過對機械化和傳統釀造方式二、三段原酒進行GC-FID檢測分析,共鑒定出54種風味成分,包括酯類22種、醇類11種、酸類10種、醛酮類11種,其中有48種共有風味成分。2種釀造方式原酒風味成分均以酯類、酸類、醇類為主,3類物質占比之和在2種釀造方式原酒中均達90%以上,酯類物質含量在2種釀造方式原酒中占比最大,其在機械化釀造和傳統釀造方式二段原酒中占比分別為63.25%、67.45%,三段原酒中占比分別為61.68%、68.75%。2種釀造方式的二段原酒和三段原酒相比較,大多數風味物質的含量較為接近,但是,苯乙酸乙酯、異戊酸的含量在二段原酒和三段原酒中均差異較大。苯丙酸乙酯、異丁酸乙酯、苯甲醛、1,2-丙二醇僅在機械化釀造方式原酒中檢出,丁二酸二乙酯、2-戊酮僅在傳統釀造方式原酒中檢出。結合OAV篩選結果可知,己酸乙酯、3-甲基丁醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、正丁醇、3-羥基-2-丁酮、丁酸為2種釀造方式的原酒中共有特征風味成分,乙縮醛在機械化釀造方式二段原酒中OAV<100,在傳統釀造方式二段原酒中OAV>100,僅在機械化釀造方式二段原酒中檢出的異丁酸乙酯OAV值為285.34,對其風味有重要貢獻。說明2種釀造方式原酒中的風味成分的種類和結構特征具有較好的相似性,但兩者有著不同的獨有風味成分。

中國白酒屬于固態發酵技術的產品,原料特性、環境微生物以及釀造方式等差異,都會對白酒的風味和品質產生不同的影響[32]。由于受到生產條件的限制,本次研究采樣窖池窖齡有一定差異,也會對白酒風味產生一定的影響,還有待進一步研究。中國白酒釀造向機械化、自動化、智能化方向發展,是白酒產業轉型升級的必然趨勢。在今后的研究中,將擴大樣本量研究機械化釀造方式對濃香型白酒香氣品質的影響,并進一步從2種釀造方式的設備、操作環節以及釀造車間環境微生物等方面切入,探究形成2種釀造方式原酒揮發性風味成分結構特征的原因,為后續提升機械化釀造白酒品質提供一定的參考依據。