釀清谷醬香型白酒香氣成分的分析及對比

韓 旭，費英敏，張明剛，寧孟慶，付紅巖*

（1.黑龍江東方學院 食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150066；2.黑龍江民族職業學院 食品與制藥工程學院，黑龍江 哈爾濱 150066；3.黑龍江釀清谷酒業集團有限公司經理，黑龍江 雙鴨山 155132）

中國醬香型白酒以糧谷為原料，以大曲、小曲以及酒母等為糖化發酵劑，經蒸煮、糖化、發酵、蒸餾而制成的蒸餾酒，是世界六大蒸餾酒之一[1]。白酒的香型達十二種之多，但白酒的主體成分主要是水和乙醇，酒中占比98%以上，剩余部分由不同的香氣成分構成，占比不到2%，決定白酒香型差別就是這占比不到2%的微量香氣成分，其種類和數量決定了酒體的香型和品質[2]。白酒香氣成分的研究始于20世紀60年代[3]，發展至今，白酒中累計分析出的香氣成分達2 000多種[4]。2015年，有專家團隊[5]對景芝芝麻香型白酒進行定量分析后，通過計算氣味活度值（odor activity value，OAV），發現酒中重要的香氣成分，國外期刊也報道了很多關于運用OAV對中國白酒香氣成分進行分析的研究[6-8]，主要通過香氣成分的OAV值來判斷酒的主體香[9]。

頂空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）、固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）和液液萃取（liquid-liquid extraction，LLE）等技術都常用于氣相色譜-質譜聯用（gas chromatograph-mass spectrometry，GC-MS）檢測白酒揮發性香氣成分的提取方法。液液萃取需要有機溶劑[10]，費時費力。相比之下，頂空固相微萃取因無溶劑、耗時短、簡單安全等優勢而更廣泛地用于白酒香味物質的提取[11-12]。本研究采用頂空-固相微萃取，結合氣相色譜-質譜聯用技術，對黑龍江釀清谷酒業集團有限公司釀清谷醬香型白酒和茅臺、茅臺王子、北大倉和徐朝正品牌醬香型白酒進行揮發性香氣成分分析，旨在找出釀清谷白酒與品牌酒主體風味物質的差異，為釀清谷醬香型白酒品質提升提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

釀清谷醬香型白酒、茅臺醬香型白酒、茅臺王子醬香型白酒、北大倉醬香型白酒、徐朝正醬香型白酒（酒精度均為53%vol，均為五年陳釀白酒）：市售；乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、糠醛、苯乙酸乙酯、己酸異戊酯、月桂酸乙酯、庚酸、正戊醇、苯甲醛和辛醇15種標準品（純度均＞99%）：上海安譜試驗科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

30/50 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭：上海安譜試驗科技股份有限公司；85-2A恒溫磁力攪拌器：上海邦西儀器科技有限公司；HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、7890A-5975C氣相色譜質譜聯用儀：美國安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取條件的優化

選取萃取時間（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min），萃取溫度（30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃），解吸時間（5 min、10 min、15 min、20 min、25 min）進行固相微萃取條件優化，通過對比總峰面積和總化合物數量，確定最佳萃取條件[13-15]。

1.3.2 揮發性香味物質的提取

取6 mL酒樣于20 mL頂空瓶中，加兩倍體積蒸餾水，2 g NaCl后密封。在磁力攪拌器中50 ℃條件下平衡30 min，用已老化好的萃取頭在頂空瓶液面上方（1～2 cm）富集30 min。最后在220 ℃的進樣口解吸5 min進樣。防止樣品間相互污染，兩次進樣之間萃取頭于240 ℃老化5 min。

1.3.3 GC-MS分析

GC條件：毛細管色譜柱采用HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。色譜程序升溫條件：初始溫度為40 ℃，保持5 min；以10 ℃/min升至320 ℃，保持5 min；傳輸線溫度為280 ℃。進樣口溫度230 ℃，分流比為25∶1，不分流進樣。載氣為氦氣（N2），流速恒定1.0 mL/min，溶劑延遲時間設為5 min。

MS條件：電子電離（electronic ionization，EI）源，電子能量70 eV，離子源溫度為220 ℃，檢測器電壓為350 V，燈絲流量為0.2 mA，質量掃描范圍為33～450 amu。

定性分析：譜圖結果初步整理，根據匹配度進行分析，通過譜庫美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）11.0進行檢索鑒別，和標準質譜結果進行對照分析[16]。

定量分析方法：采用外標法，外標物為乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、糠醛、苯乙酸乙酯、己酸異戊酯、月桂酸乙酯、庚酸、正戊醇、苯甲醛和辛醇。通過梯度稀釋來建立標準曲線，按照標準曲線回歸方程計算香氣成分的含量。

1.3.4 重要香氣成分的確定

計算出化合物的氣味活度值（ordor activityvalue，OAV）來表征各化合物香氣貢獻的大小。OAV計算公式如下：

當香氣成分OAV＞1的化合物對白酒香味有貢獻價值，OAV＞10的化合物被視為重要香氣物質[17]。

1.3.5 數據處理

繪圖采用Origin 9.5軟件，實驗數據均是3次平行試驗平均值。

2 結果與分析

2.1 固相微萃取條件優化

2.1.1 萃取時間的選擇

分別對不同萃取時間（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min）的萃取結果進行分析，結果見圖1。

圖1 萃取時間對揮發性香氣成分總峰面積及總化合物數量的影響Fig.1 Effect of extraction time on total compound number and total peak area of volatile aroma components

由圖1可知，總峰面積和香氣成分總數量在30 min時達到頂峰，在30 min后吸附量逐漸降低，說明在30 min吸附過程已經處于飽和狀態。因此，最佳萃取時間為30 min。

2.1.2 萃取溫度的選擇

分別對不同萃取溫度（30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃）的萃取結果進行分析，結果見圖2。

圖2 萃取溫度對揮發性香氣成分總峰面積及總化合物數量的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on total compound number and total peak area of volatile aroma components

由圖2可知，總峰面積和香氣成分總數量在萃取溫度50 ℃時達到頂峰，在50～70 ℃開始下降，并在后續溫度逐漸下降。因此，最佳萃取溫度為50 ℃。

2.1.3 解吸時間的選擇

分別對解吸時間5 min、10 min、15 min、20 min和25 min的解吸效果進行分析，結果見圖3。

圖3 解吸時間對揮發性香氣成分總峰面積及總化合物數量的影響Fig.3 Effect of desorption time on total compound number and peak area of volatile aroma components

由圖3可知，解吸時間從5～25 min，總峰面積和香氣成分數量都沒有增加，并且逐漸下降，說明5 min的解吸時間已經足以將富集的香氣成分完全解吸出來。因此，最佳解吸時間為5 min。

綜上所述，固相微萃取條件最佳操作參數為萃取溫度50 ℃，萃取時間30 min，解吸時間5 min。

2.2 白酒中香氣成分GC-MS分析結果

2.2.1 釀清谷醬香型白酒與四種品牌酒香氣成分分析

對釀清谷白酒與其余四種品牌白酒揮發性風味成分進行氣質聯用分析，得出數據與譜庫對比其定性結果，外標法定量得出下列五種品牌醬香型白酒香氣成分含量見表1。

表1 五種品牌醬香型白酒中揮發性香氣成分含量測定結果Table 1 Determination results of volatile aroma components contents in five brands sauce-flavor Baijiu

續表

續表

由表1可知，釀清谷醬香型白酒共檢測出揮發性香氣成分55種，其中酯類33種，酸類9種，醇類5種，酮類4種，醛類2種，烯類1種，苯類1種。茅臺白酒中檢測出64種揮發性香氣成分，茅臺王子白酒中檢測出60種揮發性香氣成分，徐朝正白酒中檢測出揮發性香氣物質58種，北大倉醬香型白酒中檢出60種揮發性香氣成分。五種醬香型品牌白酒的共有揮發性香氣成分有51種，獨有組分共14種，包括丁酸乙酯，異丙醇，正丁醇，2-戊醇，辛酸2-壬酮，十二酸乙酯，十四酸乙酯，己酸丙酯，硬脂酸，十五酸乙酯，十八酸乙酯，正戊醇，甲酸甲酯，己酸異戊酯。五種品牌白酒發酵原料不同，發酵溫度、濕度都不同，其菌種發酵產生的物質也會不同，相比較而言釀清谷白酒中存在的揮發性香氣成分低于其余四種品牌白酒。

各醬香型白酒中揮發性香氣成分主要為酯類和醇類物質，其他物質相對較少。通過表1可以看出，五種酒在乙酸乙酯，戊酸乙酯，月桂酸乙酯，庚酸，苯甲醛，辛醇這六種香氣物質上無明顯差別。但在乙酸異戊酯，己酸乙酯，乳酸乙酯，糠醛，辛酸乙酯，苯乙酸乙酯這六種成分有明顯區別。丁酸乙酯，己酸異戊酯，正戊醇是釀清谷酒中沒有的成分。

2.2.2 主要香氣成分定量

結合文獻分析[18]，通過對茅臺，茅臺王子等文獻查閱，初步了解對白酒香氣成分有影響的香氣成分，通過香氣物質的OAV值，確定乙酸乙酯，丁酸乙酯，己酸乙酯，乳酸乙酯和辛酸乙酯等15種揮發性香氣物質對醬香型白酒風味有主要貢獻作用。通過外標法對15種主要香氣成分進行定量，標準曲線及相關系數見表2，定量分析結果見表3。

表2 各標準品的標準曲線回歸方程及相關系數Table 2 Standard curve and correlation coefficient of each standard

表3 五種品牌白酒中主要揮發性香氣成分定量結果Table 3 Quantification results of main volatile aroma components in five brands of Baijiu mg/L

酯類在醬香型白酒中主要呈現出花香和果香的味道，起著不可或缺的作用，其種類和含量是白酒中最豐富的一類家族。酒的品質越高，味道越好，其中酯類含量及種類越多[19]，在釀清谷、茅臺、茅臺王子、徐朝正和北大倉酒中酯類含量都非常之高，通過對比發現，釀清谷酒中乙酸異戊酯，乙酸乙酯，辛酸乙酯，苯乙酸乙酯含量相對較低，含量分別為0.25 mg/L、1 980 mg/L、28.5 mg/L、31.9 mg/L；己酸乙酯，乳酸乙酯，戊酸乙酯和辛酸乙酯含量較高或在居中水平，含量分別為187.7 mg/L、294 mg/L、59.6 mg/L、28.5 mg/L，缺少正戊醇，丁酸乙酯和己酸異戊酯香氣成分。相比較其他品牌白酒，雖有其所在的優勢，但缺少主要香氣成分，勢必會影響酒的口感以及質量。

醇類在白酒中起著微量助香劑的作用，在本次試驗中，一共檢測出兩種醇類物質，均對白酒起獨特香味作用[20]，辛醇在五種酒中都存在，其含量分別為1.3 mg/L、1.6 mg/L、1.5 mg/L、1.3 mg/L和1.4 mg/L，含量相差不大，對促進酒體醇厚感起關鍵作用。正戊醇也是白酒中重要的香氣物質，使酒體具有清雅香氣和綿甜爽口之感，但在釀清谷酒中并未檢測到，在其余四種品牌酒中均含有，相比之下，這是釀清谷酒存在的不足之處。

酸類在白酒中起著促進作用，是白酒甜香味的主要貢獻者之一，大多數有機酸在發酵過程中由細菌產生[21]。在酒樣中檢測到的庚酸物質可以產生溫和宜人的甜香，其含量在酸類物質中最高，但其他酸（如辛酸，丁酸）含量極少，微乎其微，含量都＜1 mg/L。釀清谷酒中庚酸含量相對于其他品牌酒含量較高，尤其獨特的甜香，是釀清谷酒其優勢的地方。

醛類物質賦予白酒一種“香、爽”的口感，苯甲醛會使醬香型白酒芳香優雅[22]。苯甲醛具有杏仁和焦糖的氣味，在釀清谷、茅臺、茅臺王子、徐朝正和北大倉酒中分別為16.1 mg/L、20.3 mg/L、25.3 mg/L、22.5 mg/L和19.7 mg/L。釀清谷酒與其他品牌醬香型酒中苯甲醛含量無明顯差異，酒的香氣味也無明顯不同。

呋喃類白酒中報道較多的是糠醛類物質，糠醛主要在白酒中產生澀味和焦香[23]。糠醛在五種白酒中都有被檢測，在釀清谷、茅臺、茅臺王子、徐朝正和北大倉酒中含量分別為203 mg/L、386 mg/L、345 mg/L、297 mg/L和315 mg/L。釀清谷酒中糠醛含量相比較其他四種酒含量較低，因生產工藝不同，原料不同，若想提高糠醛在酒中含量，需在生產調配時進行改進。

2.2.3 主要香氣成分的香氣活度值

參考各香氣成分的香氣閾值[24]，計算出各主要揮發性香氣成分的氣味活度值（OAV），來判斷香氣成分對白酒風味的影響，各品牌酒中主要香氣成分的OAV見表4。

表4 不同品牌白酒中主要揮發性香氣物質的氣味活度值Table 4 Odor activity value of main volatile aroma components in different brands of Baijiu mg/L

續表

由表4可知，釀清谷酒中乙酸乙酯，乳酸乙酯，己酸異戊酯OAV＞10，丁酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯和苯乙酸乙酯的OAV＞500，含量最高的己酸乙酯OAV＞3 000。因此OAV＞10的香氣物質共8種，視為重要的香氣物質。乙酸異戊酯，糠醛，月桂酸乙酯，庚酸，正戊醇，苯甲醛，辛醇的OAV均＞1，這15種成分視為對酒香味有貢獻，賦予醬香型白酒獨有的花香、甜香、醬香等香味[25]。

3 結論

利用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜技術，釀清谷醬香型白酒中共鑒定出55種揮發性風味物質，其中酯類、醇類、酸類和呋喃類總含量相對較多，醛類化合物含量較少；結合香氣閾值（OAV）計算，確定出15種具有香味貢獻的主要成分；通過與四種品牌醬香型白酒香氣成分對比分析，釀清谷醬香型白酒主要缺少丁酸乙酯，己酸異戊酯和正戊醇香氣成分。同時確定了頂空固相微萃取醬香型白酒香氣成分最佳萃取時間30 min，萃取溫度50 ℃，解吸時間5 min。

目前很多研究方向是針對不同年份醬香型酒，本試驗是針對釀清谷醬香型白酒與醬香型代表性白酒香氣成分進行分析比較，研究結果可對釀清谷醬香型白酒品的釀造生產，基酒調配，穩定并提升產品質量提供重要的理論指導意義。但是因為白酒生產工藝、原料等不同，本試驗雖明晰了釀清谷醬香型白酒缺少的香氣成分，知曉香氣成分含量與代表性品牌醬香白酒的差異，但在工藝上哪一環節進行改進需進一步研究。