不同產地醬香型白酒感官特征與重要揮發性成分差異分析

鄭蕾，馬龍，牛曼思，向玲，屠婷瑤，賈俊杰，鄭焱丹，王世寬，沈才洪*

（1.四川輕化工大學生物工程學院，四川自貢 643000；2.瀘州品創科技有限公司/國家固態釀造工程技術研究中心，四川瀘州 646000；3.瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州 646000）

中國白酒是世界六大蒸餾酒之一[1-2]，與其他蒸餾酒相比，白酒的工藝復雜，原料來源豐富，品類繁多且風格獨特[3]。根據不同的生產工藝及風味特征，白酒分為十二種香型，其中醬香型白酒是四大基本香型之一[4]。醬香型白酒經九次蒸煮、八次發酵、七次取酒、高溫制曲、高溫堆積、高溫發酵、高溫餾酒等特殊工藝釀制而成[5]，其釀制周期長，具有“醬香突出、幽雅細膩、回味悠長、空杯留香持久”的感官特點[6]，因此醬香型白酒廣受消費者歡迎。自然環境是白酒釀造的重要影響因素之一[7]，白酒的風味特征也在一定程度上受地理位置的影響[8]。

醬香型白酒被認為是十二大香型白酒中風味物質組成最為復雜的[8]，其主體香仍不清楚[9]。揮發性風味物質在醬香型白酒香氣中起著重要作用，并與醬香型白酒的質量高度相關[10]。白酒風味化合物的分析方法主要涉及風味化合物的提取、分離以及成分的檢測[11]，常用的提取方法有直接進樣法、固相微萃取（SPME）法和液液萃取（LLE）法等；氣相色譜配備氫火焰離子化檢測器（GC-FID）和氣相色譜質譜聯用（GC-MS）等儀器已廣泛應用于白酒揮發性風味物質分離和檢測[12]。直接進樣法多用于測定分析白酒中含量較高的骨架物質成分；SPME 多適用于異嗅化合物[13-14]、萜烯類化合物[15]、吡嗪類化合物[16]、含硫化合物[17]等物質的提取檢測；LLE 在一些極性較強的化合物或在某些風味物質定量處理中應用較多[18-21]。陳華明等[22]采用GCFID 和GC-MS 從成品醬香型白酒中分別定量出45種化合物（醇醛酯類）和21種含氮化合物為主的風味物質，結合風味物質的香氣活力值（OAV）確定了成品醬香白酒中的29種主要風味組分。

隨著色譜技術的發展，研究者進一步闡明了白酒風味感官差異的物質基礎，目前已有研究表明，利用GC-IMS、GC-FID、HS-SPME-GC-MS 和感官品評手段對四川、貴州、黑龍江以及河北的醬香型白酒進行檢測分析，4 個產地的醬香型白酒在感官風味特征及揮發性化合物上均存在較大的差異[23-24]。由于企業間的工藝技術、勾兌技術相互學習，部分企業的醬香型白酒風味特征與該產地醬酒主要風味特征也會存在較明顯差異[25]。因此本研究在醬香型白酒風味研究基礎上，利用QDA、直接進樣的香味提取技術結合GC-FID 進行感官評定和高含量的重要揮發性成分分析，采用主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）對貴州省遵義市仁懷市（RH）、貴州畢節市金沙縣（JS）、四川省瀘州市古藺縣（GL）以及黑龍江省齊齊哈爾市（QS）4 個產地的醬香型白酒進行研究，探究重要的差異性揮發性化合物，為醬香型白酒產品質量監控提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

白酒樣品：RH-1、RH-2、RH-3和RH-4（53%vol，購自貴州省遵義市仁懷市某公司），JS-1、JS-2 和JS-3（53 %vol，購自貴州省畢節市金沙縣某公司），GL-1、GL-2、GL-3 和GL-4（53 %vol，購自四川省瀘州市古藺縣某公司），QS-1、QS-2和QS-3（53%vol，購自黑龍江省齊齊哈爾市某公司）。

試劑：色譜級標準品：乙醛、異丁醛、丙酮、甲縮醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇、2-甲基丁醛、異戊醛、乙醇、丙酸乙酯、異丁酸乙酯、乙酸丙酯、二乙酰、丁酸乙酯、2-丁醇、丙醇、異丁醇、2-甲基丁酸乙酯、異戊酸乙酯、丁醇、戊酸乙酯、2-甲基丁醇、異戊醇、己酸乙酯、戊醇、乙基糠基醚、乙偶姻、乳酸乙酯、己醇、糠醛、辛酸乙酯、苯甲醛、2,3-丁二醇（左旋）、2,3-丁二醇（內消旋）、1,2-丙二醇、糠醇、苯乙酸乙酯、苯乙醇、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯（純度均≥99 %），上海安譜實驗科技股份有限公司。

內標物質：叔戊醇和乙酸正戊酯（純度均≥99.5%），天津光復精細化工研究所。

儀器設備：氣相色譜儀（GC-2010 Plus），島津企業管理（中國）有限公司；DB-WAX 毛細管色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μ m），美國Agilent 公司；渦旋儀（S0200-230V-EV），美國Labnet 公司；萬分之一分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；集中供水裝置（PC-2RP-EDI），成都品成科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 感官評價方法

根據GB/T 10220—2012《感官分析方法學 總論》，品評小組構建：品評小組共6 人，20～35 歲，品評組成員均為具有3 年以上白酒品評經驗（國家級/省級白酒評委）的嘗評員。感官品評環境設定：設置在安靜、通風、無味的白酒品評室，室內溫度為20～25 ℃，濕度為60%左右，室內光線充足、柔和，墻壁沒有強烈的反射。感官品評方式：暗碼編組盲評法。

感官品評前先培訓品評人員，熟悉感官描述詞，按表1 列明的感官屬性及相關感官描述詞評定各感官屬性的強度，評定分數為0～5 分，0 分表示未聞到，5 分為聞到的香氣最強。通過計算評分確定其結果。

表1 醬酒競品感官屬性及描述語

表2 42種重要揮發性風味物質保留時間、標準曲線回歸方程、相關系數和精密度試驗

表3 不同產地醬香型白酒中揮發性化合物GC-FID定量結果 (mg/L)

1.2.2 GC-FID 分析參數

檢測條件：進樣口溫度為250 ℃，進樣體積為1 μ L，采用恒流的分離模式，分流比選擇40∶1，載氣為高純氮氣（≥99.95 %），柱前壓力117.6 kPa，柱流量0.8 mL/min，線速度25.6 cm/s，吹掃流量3.0 mL/min，總流量35.8 mL/min，氫氣和空氣流量分別為40 mL/min 和400 mL/min，FID 檢測器溫度為250 ℃。

程序升溫條件：35 ℃保持3 min，3 ℃/min 升溫至80 ℃，保持1 min，5 ℃/min 升溫至100 ℃，保持3 min，6 ℃/min 升溫至160 ℃，隨后以10 ℃/min 升溫至230 ℃，保持17 min。

1.2.3 定性與定量分析

根據目前報道及前期實驗，本研究對醬香型白酒中含量較高的重要揮發性香氣成分采用GC-FID與配制的風味物質標準品保留時間進行定性分析。采用內標法定量，配制五個濃度梯度的風味物質標準品的混合溶液，以標準溶液各組分質量濃度與內標物質量濃度的比值（x）為橫坐標，各組分峰面積與內標物質峰面積比值（y）為縱坐標，繪制內標定量法校準曲線。為驗證方法的精密度，參照GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》方法，設計精密度實驗。精密度實驗用配制標準曲線第二濃度點的混合標準溶液在相同色譜條件下重復測定6 次，計算各組分的精密度相對標準偏差（RSD，%）[26]，結果如表2 所示。

1.2.4 香氣活力值（Odor Activity Value,OAV）的計算

閾值是風味化學中連接化學含量與感官特性的橋梁，識別閾值是風味化學中研究關鍵香氣成分重要性的參考指標。根據GB/T 33406—2016《白酒風味閾值測定指南》中的十杯法（Ten Sample Test,TST法）及ASTM 標準E1432 中的最佳估計閾值法（Best Estimate Threshold,BET法）測定揮發性成分的香氣閾值（Odor Threshold,OT），按照公式（2）計算OAV[22]。

式中：c 表示揮發性成分質量濃度，mg/L；A 表示揮發性成分氣味OT，μ g/L。

OAV≥1，則表示氣味的貢獻值較大[27]，OAV＜1，則代表該風味物質在樣品中對風味的貢獻較小。

2 結果與分析

2.1 不同產地醬香型白酒感官評定結果分析

利用感官定量描述分析結果繪制感官雷達圖（圖1），單因素方差分析結果表明，不同產地白酒在陳香、曲香、醬香、醛香、果酸香、烘焙香、糧香、酯香、果酸味、甜味、咸味、鮮味、柔和度、細膩度、豐滿度和舒適度感官屬性存在顯著性差異（p＜0.05）。在香氣上，GL 產地醬酒樣品以陳香、青草香、花果香為主，有明顯醬香，曲香相對較弱，整體香氣偏清雅；QS 產地醬酒樣品呈現以糧香、酯香、糟香為主，醬曲香相對不明顯，整體香氣強度較弱；貴州省的醬酒樣品以醬香、糟酸香、烘焙香為主，有明顯堅果香和窖底香，整體香氣濃郁，其中RH 產地樣品以陳香、曲香、醬香、果酸香為主，有明顯烘焙香和堅果香，整體香氣強度較GL 產地更強；JS 產地醬酒樣品以醬香、糧香、醛香為主，有明顯糟香和辛香料香氣，醬香和醛香較突出。

在口味上，不同產地的樣品均以酸味和甜味為主，帶有澀味，略有咸味和苦味，RH 產地樣品的果酸味和鮮味較突出；QS 產地醬酒樣品相較于其他產地酸味和甜味強度更弱，苦味較強；JS 產地樣品以酸味為主，甜味較明顯，略有咸味；GL 產地樣品以甜味為主，酸味較明顯，略有苦味，可能是四川緯度較高，氣候相對更加溫和，加之四川大環境以濃香型白酒為主，川醬自然也帶有一些濃香型白酒的“甜感”[28]。在口感上不同產地的醬酒各有特色，GL 產地樣品口感的柔和度和舒適度較高，RH 產地樣品口感的細膩度、柔和度、豐滿度以及整體的舒適度都較好，JS 產地樣品口感的細膩度和舒適度較高，QS 醬酒樣品表現為酒體舒適度較高，而細膩度、豐滿度、柔和度較低，這三項指標與酸味、甜味、苦味三者的平衡感有較大的關系。

2.2 不同產地醬香型白酒GC-FID 數據分析

按照上述定性定量方法，采用直接進樣的方法，通過GC-FID 對14 個醬香型白酒樣品的42種較高含量風味物質進行了數據采集，各樣品對應的風味物質含量如表3 所示。

對不同產地的14 個樣品中各類（除醇醛酯類外，剩余的記為其他類）風味物質含量及其占比做了柱狀圖分析（圖2）。從圖2A 可以看出，不同產地樣品風味物質的總含量存在一定的界限。QS 產地樣品的風味物質含量遠低于其他3 個產地，JS 產地的樣品風味物質含量最高，造成這兩個產地差異的原因主要在于兩個產地的醇類總含量差異；RH 產地、QS 產地和GL 產地的酯類含量在4000 mg/L 左右；GL 產地的醛類物質含量高于其他3 個產地。從圖2B 中可以看出，產自貴州省的醬香型白酒（RH 產地和JS 產地）的其他類物質占比高于GL 產地和QS 產地。

圖2 不同產地醬香型白酒樣的風味物質種類總含量分布（A）和百分比分布（B）

聚類分析可以更好的了解不同樣品的分類問題以及觀察樣品不同風味物質的差異[29]。為了比較不同產地醬香型白酒風味物質之間的差異，對不同產地14 個醬香型白酒樣品的風味物質數據采用標準分數的方式處理后進行差異比較與聚類，結果如圖3 所示。從整體上來看，JS 產地的風味物質對應的顏色最深，QS 產地的顏色最淺，對應的風味物質總含量最高和最低，與圖2A 結果相對應。RH 和JS 產地酒樣的一些高沸點風味物質，如苯乙酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯和亞油酸乙酯等要高于GL 和QS 產地。RH 產地樣品中的乙偶姻、2,3-丁二醇（左旋）和乙基糠基醚顯著高于其他3 個產地；JS 樣品風味物質的含量雖然整體水平最高，但是其乙酸乙酯卻是所有產地中最低的；丁酸乙酯和戊酸乙酯在QS 產地的含量普遍高于其他3 個產地；GL樣品中的辛酸乙酯、己酸乙酯、甲縮醛、乙縮醛、甲酸乙酯和乙醛等這些出峰早的小分子風味物質遠高于其他3 個產地。

圖3 氣相檢測不同樣品風味物質含量聚類熱圖

圖4 GC-FID 檢測不同樣品的風味物質含量的PCA 分析（A）和OPLS-DA 分析（B）

圖5 氣相檢測不同樣品風味物質含量的VIP圖

圖6 GC-FID 定量的風味物質OAV 熱圖

主成分分析和正交偏最小二乘判別分析可以可視化的對比不同組別間的差異。主成分分析是一種無監督進行數據降維的方法，將多個原始參數化為少數幾個新指標，并能最大限度保留樣本原始信息[30]，有監督的正交偏最小二乘法判別分析可以更準確的檢測到不同產地間差異及差異風味化合物。對不同產地樣品風味物質成分的GC-FID 數據進行了PCA 和OPLS-DA 分析，如圖4 所示。從PCA 分析中（圖4A）可以看出PC1+PC2＞50 %，前兩個主成分已經可以解釋大多數數據。QS 產地和RH 產地對應的樣品較為集中；JS 產地和GL 產地類似，樣品較為分散，其中JS-2 與GL-4 遠離同產地的其他樣品。通過有監督的OPLS-DA 分析可以看出（圖4B），各個產地的樣品都相對集中，和其他產地有明顯的區分。貴州省兩個產地之間的樣品也較為相似，基本上分布在第四象限；QS 產地的樣品分布在第三象限；GL 的樣品分布在y 軸正半軸。

變量重要性投影（VIP）可以衡量樣品間變量的貢獻大小，VIP 值越大，說明該變量對樣品組間分類判別的影響強度和解釋能力越強，因此可以根據建立的正交偏最小二乘判別模型變量重要性投影值計算各品質性狀重要性。進一步根據OPLS-DA生成的VIP 值篩選不同產地間差異成分，如圖5 所示。對4 個產地醬香型白酒風味物質成分進行組間比較發現，VIP＞1 的差異化合物共有18種，其中酯類物質有9種，醇類物質6種，醛類物質1種，其他類2種。可以看出醇類和酯類化合物是造成不同產地樣品間重要差異的風味物質，也表明醇類和酯類對醬香型白酒具有重要的貢獻[10]。

通過查閱相關資料和閾值測定實驗，結果表明甲醇和1,2-丙二醇溶于53 %vol 乙醇溶液中，只能聞到乙醇的味道，缺乏相關的閾值數據[27]。結合氣相色譜的定量結果和閾值測定結果，計算出了14個樣品中剩余的40種風味物質的OAV 并列入表4中，采用取log10（原始數據+0.01）的縮放方式處理后進行聚類分析，繪制了相關熱圖（圖6），顏色越深表明該風味物質對樣品的風味貢獻越大。從圖6可以直觀看出，乙醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙縮醛、乙酸乙酯、異丁酸乙酯和棕櫚酸乙酯對所有樣品的風味物質都具有重要貢獻；乙基糠基醚、糠醇、戊醇、甲酸乙酯、甲縮醛、2-甲基丁醇、糠醛、苯甲醛、2,3-丁二醇（左旋）和2,3-丁二醇（內消旋）對整體風味物質貢獻最低。值得一提的是，除QS 產地的樣品外，2-甲基丁醛對其他三個產地的樣品風味都具有較大的貢獻；并且2-甲基丁酸乙酯、異丁醛、苯乙酸乙酯、乙酸丙酯和二乙酰等對QS 產地的貢獻顯著低于其他3 個產地。

表4 不同產地樣品風味物質的OAV

3 結論

本試驗對貴州省遵義市仁懷市、貴州省畢節市金沙縣、四川省瀘州市古藺縣以及黑龍江省齊齊哈爾市四個產地的醬香型白酒進行評定和檢測，結果表明四個產地在醬酒香氣特征中的陳香、曲香、醬香、醛香、果酸香、烘焙香、糧香、酯香和口感特征中的果酸味、甜味、咸味、鮮味、柔和度、細膩度、豐滿度和舒適度的特征上均存在顯著性差異（p＜0.05），RH 產地醬酒的陳香、曲香、醬香、果酸香較突出，JS 產地醬酒樣品醬香、糧香、醛香較突出，有明顯糟香和辛香料香氣，GL 產地醬酒糧香、青草香、花果甜香和甜味較突出，QS 產地樣品糧香、酯香、糟香較突出，醬曲香相對不明顯，所呈現的感官屬性與GL 產地的相似，但香氣強度相對較弱。利用GC-FID 從樣品中定性和定量出42種含量較高的揮發性成分，并通過PCA 和OPLS-DA 分析，貴州、四川、黑龍江三省4 個產地的醬香型白酒樣品距離較遠，在風格特征上自成派系且在風味物質成分上均有一定的差異。通過篩選OAV 值發現，乙醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、異戊醛、丙醇、丁醇、乳酸乙酯、苯乙醇、乙縮醛、乙酸乙酯、異丁酸乙酯和棕櫚酸乙酯這13種風味物質對所選樣品的風味貢獻程度都很高（OAV＞10）。VIP＞1 的差異化合物共有18種，其中酯類物質有9種，醇類物質6種，醛類物質1種，其他類2種。在OAV 和VIP 兩種手段篩選出的重要風味物質中，醇類和酯類占比最高，驗證了醇類和酯類對醬香型白酒香味具有重大貢獻的說法。本次研究更加細化了不同產地醬香型白酒的感官特征及風味物質成分的差異，為醬香型白酒生產過程及產品質量監控提供了科學依據。