青稞原酒風味物質變化及其相關性分析

車富紅，黃和強，陳占秀，李善文，祁萬軍，孔令武，馮聲寶

（1.中國青稞酒研究院，青海互助 810500；2.青海互助天佑德青稞酒股份有限公司，青海互助 810500)

青稞香型白酒是以青稞為原料，經蒸煮、糖化、發酵、蒸餾、儲存、勾兌而成的中國傳統蒸餾酒。青稞酒被沈怡芳先生高度評價為“高原明珠、酒林奇葩”，青稞酒中特有的糧香味主要來源于釀酒原料青稞。釀酒糧食對酒的風格有著不可或缺的影響，糧食中的成分（如淀粉）糖化后在微生物作用下發酵生成乙醇的同時會產生許多香味成分；蛋白質、脂肪等成分在發酵過程中會分解成小分子化合物，成為酒體風味成分的前驅物質（如氨基酸）或者本身就是風味成分，在制曲、發酵和蒸餾等過程中，風味前體物質會分解、釋放出來。青稞中的β-葡聚糖平均含量約為6.57%，是小麥的50 倍，是β-葡聚糖含量最高的谷物。青稞的淀粉含量為49.14%～68.62 %，其中支鏈淀粉較多，蛋白質含量為8.14%～15.16%，脂肪含量為2%～3%[1]。此外，青稞還含有豐富的氨基酸、礦物質和維生素等，例如，含有脯氨酸、亮氨酸、天門冬氨酸、絲氨酸等18種氨基酸[2]。

俗語說“美酒必備佳曲”，“醅作肉、水作血、曲為骨”，日本東京大學名譽教授坂口謹一郎曾高度評價“中國創造酒曲，其重要性可與中國的四大發明相媲美”[3]。有研究表明，大曲不僅是糖化劑和發酵劑，也是釀造原料的一部分，其所含的大量風味物質或風味物質的前體物質在釀造過程中直接或間接地進入酒體，對中國白酒的香型、風格和流派有著深遠的影響[4]。白酒是中國特有的蒸餾酒，釀酒原料經曲種混合發酵后即形成酒醅，酒醅經蒸餾得到不同風味、不同口感的白酒。釀酒原料入池后，微生物區系[5]、物料配比[6]、孔隙度[7]等因素都會對發酵期間酒醅中揮發性香氣成分的形成有直接影響，從而進一步影響原酒和成品白酒的風味與口感。

以青稞為原料釀造的青稞酒，通過“清蒸清燒四次清”的生產工藝，形成了有別于其他清香型白酒的獨特風格[8]。Gao 等[9]通過氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）和氣相色譜-聞香技術（GC-O）測定了青稞酒中的揮發性香氣成分，2-苯乙醇、辛酸乙酯、苯乙醛、3-甲基丁醇、丁酸、β-大馬酮和3-甲基丁酸對青稞酒的風味貢獻最大。但對于原料、大曲、酒醅、原酒中風味物質變化趨勢的分析未見相關文章報道。本研究采用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）對青稞原料、大曲、酒醅、原酒的風味物質進行關聯分析，對進一步解析以青稞為釀造原料的青稞香型原酒風味的獨特性具有重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：青稞、大曲、酒醅、原酒（青海互助青稞酒股份有限公司提供）。

試劑：氯化鈉、乙醇、超純水（實驗室用水均為煮沸并冷卻至室溫的超純水）、L-薄荷醇（內標）、2-辛醇（內標）。

儀器設備：氣相色譜-質譜聯用儀GC-7890AMSD5975C，美國Agilent 公司；CTC 自動進樣器GC Sampler120，美國Agilent 公司；50/30um DVB/CAR/PDMS（2 cm）萃取頭，美國Supelco 公司；IKA VORTEX GENIUS 3 振蕩混勻器，德國；超聲波清洗器，上海科導超聲儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 大曲、酒醅檢測方法

樣品前處理：稱取5 g大曲于50 mL離心管中，加入20 mL 去離子水（過夜12 h），振蕩1 min 混勻，冰水浴超聲30 min，再振蕩1 min，離心（8000 r/min，5 min，4 ℃）取上清液8 mL 置于裝有3 g 氯化鈉的頂空瓶中，加入4 μL 69 mg/L 內標L-薄荷醇，GCMS進樣。

酒醅取樣：選取同一車間固定窖池的3 個窖池作平行取樣。分別取窖池上、中、下層中心處的酒醅，混合均勻，封口袋密封后-20 ℃冷凍保藏并及時用于分析檢測。

儀器條件：50 ℃保持5 min，以5 ℃/min 速度升到230 ℃保持15 min，不分流。

SPME 條件：靜止5 min，萃取時間為45 min，50 ℃下400 r/min解析5 min。

1.2.2 原酒檢測及實驗方法（HS-SPME 技術定量實驗方案）

儀器條件：50 ℃保持5 min，以5 ℃/min 升到230 ℃保持15 min，分流比10∶1。

SPME 條件：靜止5 min，萃取時間為45 min，50 ℃下400 r/min解析5 min。

取3 g 氯化鈉于20 mL 的頂空瓶中,取8 mL 超純水，10%vol原酒酒樣10 mL，再加20 μL內標（2-辛醇），充分搖勻，GC-MS 頂空固相微萃取法進樣分析。

1.2.3 化合物的鑒定

香氣成分的鑒定通過NIST14.a.L Database(Agilent Technologies Inc.)中的標準質譜圖進行比對確定。定量方法采用內標法，進行半定量分析。

2 結果與分析

2.1 青稞原料中風味物質的研究

2.1.1 青稞原料對青稞酒品質的影響

為探究青稞原料對青稞酒品質的影響，分析了不同產區、不同品種青稞的營養成分，青稞中的維生素B3（煙酸）含量顯著高于其他維生素含量，色氨酸和谷氨酸含量顯著高于其他氨基酸含量，青稞中還含有較多的β-葡聚糖，深色青稞品種總酚和總黃酮的含量分別比淺色青稞品種高11.54 %和7.10%。總體而言，青稞中的結合酚含量略高于游離酚，游離黃酮含量略高于結合黃酮[10]。

青稞中清、球蛋白含量顯著高于高粱，青稞中微生物可利用氮源遠高于高粱。不同青稞之間也存在差異，黑老鴉中清、球蛋白含量最高，瓦藍次之，肚里黃青稞相對最少。青稞中清、球蛋白的氨基酸組成相近，含量較高的氨基酸是谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸。高粱清、球蛋白中含量較高的氨基酸是精氨酸、丙氨酸和谷氨酸。兩種原料可利用氮源的氨基酸組成的不同，是青稞酒發酵基質不同于高粱酒的重要原因。

青稞原料結合態風味成分中相對含量最高的是醛類物質，其中正辛醛、正己醛、庚醛、苯甲醛、2-辛烯醛、2-庚烯醛、2,4-二甲基苯甲醛、(Z)-6-壬烯醛、2,5-二甲基苯甲醛相對含量較高，醛類物質賦予原料濃郁的麥香味，正己醛被認為是對大麥芽風味影響最大的化合物之一，青稞屬于禾本科、大麥屬[11]，所以在青稞原料中醛類物質也是主體風味物質。

對4 種青稞原料中的風味成分進行占比分析，從表1 可以看出，瓦藍青稞、白浪散青稞、黑老鴉青稞中醛類占總量的26 %～28 %、醇類占總量的12%～18%、酮類占總量的12%～13%，粳高粱中醛類物質占總量的44 %、醇類占9 %、酮類占11%。兩者風味成分占比有非常大的差異性，主要原因是青稞中微量成分種類比粳高粱中更多、更復雜[12]。

2.2 青稞大曲的風味研究

圖1 不同釀造原料的蛋白質組成

2.2.1 青稞大曲培養過程中風味成分的變化趨勢

青稞∶豌豆=7∶3 是常規制曲的配比，通過常規制曲風味研究，發現大曲中的醇類、其他類物質相對含量較高，其次是酸類、酯類、醛類。大曲培養過程中醇類物質種類是最豐富的，含量也占總風味物質的60 %～80 %，因此，大曲中醇類物質比較豐富。大曲培養過程中相對含量較高的醇類有正己醇、異戊醇、1-辛烯-3-醇，醛類有椰子醛，酮類有3-羥基-2-丁酮，酸類中己酸相對含量較高，酚類中有4-乙烯基-2-甲氧基苯酚，吡嗪類中有四甲基吡嗪，另外，培養過程中，苯乙醇和乙酸乙酯相對含量較高，苯乙醇6 d 時相對含量最高，乙酸乙酯8 d時相對含量較高，后期緩慢降低。

2.2.2 青稞酒大曲的相關指標及風味成分變化情況

通過一年兩輪次對大曲理化指標的跟蹤監測分析，發現酸度、糖化力、液化力、氨基酸態氮在105 d 左右達到最大值，之后保持平衡穩定狀態，酒化力、酯化力、淀粉含量在98 d 之后處于平衡穩定狀態；對微生物的數據分析發現酵母菌、霉菌、細菌三大類主要微生物在105 d 左右趨于穩定狀態；對公司新老廠區的優勢菌群分析發現，兩個廠區都以扣囊復膜孢酵母、毛霉等為主[13]。通過理化指標及微生物指標綜合判斷，確定3～4 個月為青稞酒大曲最佳貯存期。縮短大曲貯存時間2～3 個月，減少了庫房管理成本。

分析青稞大曲中的風味成分，發現青稞大曲中酯類組分呈現逐漸減少的趨勢，有研究指出，白酒中風味特征化合物，曲香的特征化合物為正己醛、苯乙醛、乙烯基愈創木酚、愈創木酚、二甲氧基苯酚、二甲基吡嗪等[14]。

氣隙磁場箝位效應本是直流電動機獨有的磁場特征，同步電動機是沒有氣隙磁場箝位效應的。作為交流電動機的電機本體，與自控逆變器組成電動機系統之后亦存在氣隙磁場箝位效應，表明這個電動機系統也屬于直流電動機類型，即為廣義直流電動機。

圖2 青稞酒大曲中風味成分變化趨勢

表2 大曲培養過程中風味物質相對含量的變化情況(μg/kg)

青稞大曲中醇類占風味物質總含量的48%～59 %，主要醇類物質是苯甲醇、2-乙基己醇、2-庚醇、3-辛醇、正戊醇、正辛醇、1-辛烯-3-醇、環辛醇、正庚醇、2-甲基1-丙醇、2,3-丁二醇、3-甲基-正丁醇、順-3-壬烯-1-醇、正壬醇、順-2-戊烯醇、(5-乙基環戊-1-烯基)甲醇、苯乙醇、2-辛烯-1-醇、正己醇、反式，2-辛烯-1-醇。2-苯乙醇只在醬香和清香大曲中檢出，離子豐度較高。2，3-丁二醇既是白酒中重要的風味物質，又是重要的平臺化合物，可氧化為3-羥基丁酮和2，3-丁二酮，這2 種物質也是白酒中的重要風味物質，在適量的濃度下呈現怡人甜香或奶油香。2-苯乙醇呈現的是清新的甜花香或玫瑰花香，該物質在醬香和清香型酒中較為普遍，可能是構成醬香和清香型白酒清新怡人的香氣特點的功能風味物質之一[15]。主要酯類物質有乙酸-3-甲基丁酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、異戊酸乙酯、乙酸己酯、苯甲酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙酸乙酯、dl-2-羥基己酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯、棕櫚酸乙酯、己酸乙酯、丙位壬內酯、戊酸乙酯、乙酸乙酯；主要酸類物質是庚酸、己酸、乙酸；主要吡嗪類物質是3-甲基吡嗪、4-甲基吡嗪；主要酚類是4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚；青稞大曲中還含有丙位壬內酯，隨著發酵時間的延長，呈顯著性增加的趨勢。

2.3 青稞酒發酵過程中酒醅風味物質研究

2.3.1 青稞酒發酵過程中酒醅風味物質變化趨勢

跟蹤分析入窖到出窖的酒醅，發現酒醅中的風味成分主要以酯類為主，酯類化合物主要由醇類和酸類化合物經酯化作用生成，由于大部分酯類化合物沸點較低，經蒸餾易進入基酒，是白酒中含量和數量最多的風味化合物[16-17]。

從表3 可以看出，酯類物質在0 d 到15 d 呈顯著性增加的趨勢，15～30 d 無顯著性差異，發酵末期，酯類物質占風味物質總含量的70 %左右。醇類物質5～30 d無顯著性差異，發酵末期，醇類物質占風味物質總含量的10 %左右；酸類物質在發酵5 d時呈顯著性增加的趨勢，發酵到10 d、15 d、20 d、30 d 時呈先降低再增加的趨勢；萜烯類、酮類、烷烴類物質從發酵開始到結束，呈顯著性增加的趨勢；呋喃類和其他類物質沒有顯著性差異。

表3 酒醅發酵過程中風味物質的相對含量變化情況（μg/kg）

2.3.2 青稞酒發酵過程中酒醅理化指標和主要風味物質變化趨勢

乙醇是酒醅發酵的主要產物，生成量的大小是鑒定酒醅質量的主要指標，也是判斷發酵是否正常的重要數據[18]。青稞酒大米查酒醅發酵過程中酒精度呈前緩中挺后緩落的發酵趨勢，溫度前期升溫較快，中后期呈緩慢下降的趨勢，酸度在發酵過程中呈逐步上升的趨勢。

從酒醅發酵過程中主要酯類物質的變化情況來看，青稞酒酒醅發酵過程中乙酸乙酯呈前緩中挺后緩落的趨勢，辛酸乙酯、乳酸乙酯在發酵過程中沒有顯著性差異。

2.4 青稞原酒風味物質的研究

2.4.1 青稞原酒中主要風味物質研究

圖3 酒醅發酵過程中主要理化指標的變化

圖4 酒醅發酵過程主要風味物質的變化情況

圖5 青稞酒中主要風味成分的變化趨勢

分析儲存半年左右的原酒，發現青稞酒中含量最高的是酯類物質，相對含量占風味物質總含量的70%～80%；其次是醇類物質，相對含量占風味物質總含量的4%～6%。研究不同發酵輪次青稞原酒風味物質發現青稞酒在主體風味化合物種類上差異不顯著，風味化合物的種類具有較強的穩定性和一致性，在風味化合物的相對含量上存在明顯差異。

2.4.2 不同批次青稞酒中風味成分的占比分析

從表4 可以看出，分析不同輪次的大曲、酒醅和原酒，共同存在的風味物質有17 種。它們在不同批次原酒中所占的比例為：異戊醇占總醇類的27%～74%；異丁醇占總醇類的16%～32%；乙酸占總酸類的78 %～88 %；辛酸乙酯占總酯類的3.25 %～12.03 %；乙酯占總酯類的15.70 %～21.76 %；棕櫚酸乙酯占總酯類的26.76 %～54.77%。

表4 青稞原酒中主要化合物的總含量百分比

分析釀酒原料、酒醅、大曲、成品酒中共有成分的相對含量發現1-辛烯-3-醇在原料中含量較高，通過發酵，帶入到青稞酒中相對含量較低；苯乙醇主要是靠發酵產生的；2-正戊基呋喃主要是從原料、大曲中帶來的；正壬醇主要是從發酵酒醅中產生；乙酸乙酯、正己醇、正己酸乙酯、十六酸乙酯主要是發酵、蒸餾過程中產生。

2.4.3 青稞原料、大曲、酒醅與青稞酒的關系

青稞原料、酒醅、大曲和原酒中共檢測到約1000 多種微量風味成分，通過共有成分分析發現，原料、大曲、酒醅和原酒中共有成分只有13 種，原料中獨有風味成分占55 %，僅有45 %的風味成分參與發酵。原料提供了前體物質，在蒸糧或發酵過程中降解產生，蒸餾進入酒中或在蒸餾過程中經過化學反應產生，進入酒中；還有一部分風味成分與原料沒有直接的關系，主要在發酵過程中產生或蒸餾過程經化學反應產生。酒醅和大曲中超過50%的風味成分帶入了酒中，形成了青稞原酒風味的一部分。

圖6 原料、大曲、酒醅、原酒風味共有成分分析

3 小結

通過分析發現青稞原料結合態風味成分中相對含量最高的是醛類物質，其中正辛醛、正己醛、庚醛、苯甲醛、2-辛烯醛、2-庚烯醛、2,4-二甲基苯甲醛、(Z)-6-壬烯醛、2,5-二甲基苯甲醛相對含量較高；青稞大曲中醇類占風味物質總含量的48 %～59%；酒醅中的風味成分主要以酯類為主，發酵末期占總風味物質的70 %左右；酯類化合物主要由醇類和酸類化合物經酯化作用生成，由于大部分酯類化合物沸點較低，經蒸餾易進入基酒，因此是白酒中含量和數量最多的風味化合物。分析不同輪次的大曲、酒醅和原酒，共同存在的風味物質是17種。分析原料、酒醅、大曲、青稞酒中共有成分的相對含量分析1-辛烯-3-醇在原料中含量較高，通過發酵，帶入到青稞酒中的相對含量較低；苯乙醇主要是靠發酵產生；2-正戊基呋喃主要是從原料、大曲中帶來的；正壬醇主要是從發酵中產生的；乙酸乙酯、正己醇、正己酸乙酯、十六酸乙酯主要在發酵、蒸餾過程中產生。高文俊等[19]的研究顯示，丁酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、1-辛烯-3-醇、乙酸-3-甲基丁酯和2-甲基丙醇的OAV 值在1000 以上，是青稞酒中十分重要的呈香化合物，與本次研究的結果高度一致。通過研究青稞原料、大曲、酒醅和原酒能初步確定青稞酒各個發酵環節中一直存在的風味物質是苯乙醇、異丁醇、異戊醇、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、乙酸、苯乙酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯、辛酸乙酯、丁二酸二乙酯、己酸乙酯、乙酸-3-甲基丁酯、乙酸乙酯、棕櫚酸乙酯、十四烷、萘、苯乙烯，它們可能是構成青稞酒的主要風味成分。青稞原酒中還有很多獨有的風味成分，需要不斷積累數據，反復驗證才能確定，在今后的研究中需要不斷總結和提煉，找出青稞酒的關鍵風味成分，為青稞香型白酒的風味研究賦能。