9種釀造原料蒸煮過程中香氣成分分析

王晨慧，許文亮，梁 磊，張自軍，辛 鵬，李 楠，宋英儒，李春揚*，張曉磊，彭 娟，程勁松

（1.中輕檢驗認證有限公司，北京 100015；2.國家食品質量檢驗檢測中心，北京 100015；3.甘肅濱河食品工業(集團)有限責任公司，甘肅張掖 734000）

糧食是白酒釀造的基礎，對白酒質量和風格具有重要影響[1]。目前國內多集中于研究高粱、大米蒸煮過程中形成的香氣物質[2]，對小米、糯米、玉米、綠豆、藜麥、蕎麥等蒸煮過程中香氣成分的研究相對較少，隨著我國白酒發展和新型白酒的興起，這些釀造糧食也被應用于白酒釀造中[3]，這些糧食本身在蒸煮過程中主要香氣成分有哪些？對白酒風味品質有哪些影響？這些問題的解析對白酒釀造風味的形成過程具有重要意義。

頂空固相微萃取是目前在食品香氣成分或揮發性成分檢測中常用的新型萃取分離技術,該技術可有效提高食品中香氣成分的檢測準確度,并可詳細探查出不同種類食品主要的呈香組分[4]，練順才等[5]采用同時蒸餾萃取和頂空固相微萃取技術檢測到高梁蒸煮時的108 種香氣成分；陳雙[2]比較多種前處理方法提取分析蒸熟高粱中香氣組分的效果，開發出基于瓶內蒸煮結合頂空固相微萃取-氣相色譜質譜聯用技術，測定出46種香氣成分。

本試驗以9 種釀造用糧為研究對象，通過比較基于瓶內同時蒸煮萃取和蒸煮后萃?。斂展滔辔⑤腿。┙Y合氣相色譜-質譜（GC-MS）對高粱的提取效果，建立適用于糧食蒸煮香氣測定的分析方法，并對高粱、大米、小米、糯米、玉米、小麥、藜麥、蕎麥、綠豆等9 種釀造用糧的香氣特征組分和關鍵呈味組分進行了深入研究，有助于企業對釀造用糧食風味價值的認識。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：高粱（L-1）、大米（L-2）、小米（L-3）、糯米（L-4）、玉米（L-5）、小麥（L-6）、藜麥（L-7）、蕎麥（L-8）、綠豆（L-9）由甘肅濱河食品工業(集團)有限責任公司提供。

試劑及耗材：2-甲氧基-3-甲基吡嗪（內標），上海安譜實驗科技股份有限公司；Milli-Q 超純水，美國Millipore公司。

儀器設備：GCMS-QP2010 Plus 氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司；色譜柱：ZB-WAX plus（60 m×0.25 μm×0.25 mm），美國Phenomenex 公司；SPME 萃取頭：DVB/CAR/PDMS，2 cm，50/30 μm，美國Supelco 公司；電熱鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 潤糧

模擬白酒潤糧工藝進行釀造原料潤糧，稱取適量原料，加入20%蒸餾水攪拌均勻用保鮮膜封口，于30～35 ℃烘箱中潤糧1 h。

1.2.2 頂空固相微萃取-1（HS-SPME-1）

取2 g 潤糧的樣品于20 mL 頂空瓶內，加1 mL超純水，加入2-甲氧基-3-甲基吡嗪（5 mg/L）5 μL，密封，將萃取頭插入頂空瓶內，置于水浴鍋中沸水浴1 h，萃取結束后萃取頭于進樣口解吸5 min，進行GC-MS檢測分析。

1.2.3 頂空固相微萃取-2（HS-SPME-2）

取2 g 潤糧的樣品于20 mL 頂空瓶內，加1 mL超純水，加入2-甲氧基-3-甲基吡嗪（5 mg/L）5 μL，密封，置于水浴鍋中沸水浴1 h，將萃取頭插入頂空瓶內，70 ℃萃取60 min，萃取結束后萃取頭于進樣口解吸5 min，進行GC-MS檢測分析。

1.2.4 GC-MS條件

GC 條件：進樣口溫度：250 ℃；載氣為高純He；柱流速：1 mL/min；分流模式：不分流；色譜柱為ZB-WAX plus（60 m×0.25 μm×0.25 mm）；升溫程序：初始溫度50 ℃，以4 ℃/min，升溫至230 ℃，保持15 min。

MS 條件：模式：SIM 模式；電子轟擊（EI）離子源，離子源溫度：230 ℃。

1.2.5 數據分析

釀造原料蒸煮的香氣化合物初步定性通過與NIST 14 質譜庫中標準譜庫比對匹配，再計算所測物質的保留指數（RI），并與文獻中報道的RI 值進行比對定性。單個化合物的相對含量與其內標響應值的比進行半定量分析。

2 結果與分析

2.1 高粱蒸煮香氣不同萃取方法的比較

本研究以高粱為研究對象，高粱在密封性好的頂空瓶內進行蒸煮，比較同時蒸煮萃?。℉SSPME-1）和蒸煮后萃?。℉S-SPME-2）對香味物質的提取效果，香氣化合物的統計剔除無明顯香氣特征的化合物，以有香氣特征的化合物作定性定量分析，如圖1 所示。通過GC-MS 對萃取后的香氣組分進行分析，HS-SPME-1 共檢出56 種香氣化合物，HS-SPME-2 檢出46 種香氣化合物，且利用HS-SPME-1 萃取多數化合物的峰面積優于HSSPME-2，表明同時蒸煮萃取可提高高粱蒸煮過程中的提取效果，其次同時蒸煮萃取可節約時間成本，有利于批量樣品分析檢測。

圖1 高粱同時蒸煮萃?。t）和蒸煮后萃?。ê冢┛傠x子流圖

2.2 釀造原料揮發性香氣物質的檢測

采用頂空固相微萃?。℉S-SPME-1）與氣相色譜-質譜聯用的方法對9 種糧食蒸煮過程中風味組分進行分析，如表1 所示，共半定量揮發性風味組分63 種，包含19 種醛類、12 種醇類、9 種酯類、8 種酸類、2 種酚類和1 種呋喃化合物，其中高粱、大米、小米、糯米、玉米、小麥、藜麥、蕎麥、綠豆分別定量56 種、52 種、51 種、54 種、52 種、55 種、59 種、54 種、56種，各化合物含量詳見表1。

表1 釀造糧食揮發性風味物質含量分析結果

就整體而言，釀造原料在蒸煮過程中化合物種類相似，醛類化合物含量最高，約占整體化合物含量的34.9 %，其次為醇類化合物占17.8 %（不含乙醇），呋喃類占15.9 %，酯類占13.6 %，酮類化合物（9.3%）、酸類（5.5%）和酚類（2.9%）較少。以9 種釀造糧食各化合物平均含量來看，含量最高化合物為乙醇（1832.9 μg/kg）、2-戊基呋喃（227.5 μg/kg）、壬醛（125.6 μg/kg）、2-壬烯-1-醇（122.9 μg/kg）、棕櫚酸乙酯（120.3 μg/kg）、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、E-2-壬烯醛、E-2-辛烯醛、植酮、(E,E)-2,4-癸二烯醛、4-乙烯基愈創木酚、正己醇等。風味物質總量比較結果為小米（2.66 mg/kg）＞玉米（2.57 mg/kg）＞藜 麥（2.31 mg/kg）＞高粱（1.39 mg/kg）＞小麥（1.24 mg/kg）＞糯米（0.87 mg/kg）＞大米（0.76 mg/kg）＞蕎麥（0.62 mg/kg）＞綠豆（0.49 mg/kg），小米、玉米和藜麥化合物總含量過高的原因與醛類總量過高相關。

2.3 釀造原料蒸煮過程中關鍵呈味組分分析

選取上述釀造糧食為分析對象，以各組分平均值除以其感官閾值，計算得各組分香味活力值（OAV 值），并按OAV 值大小進行分類，詳見表1。構成釀造糧食的關鍵風味組分（OAV＞10）為(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、壬醛、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、辛醛、E-2-辛烯醛，與庚醛、2-十一烯醛、癸醛、正己醇、芳樟醇、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、3-辛烯-2-酮、4-乙烯基愈創木酚、γ-壬內酯、己醛、異佛爾酮、正庚醇共20 種組分構成了釀造的主體風味組分（OAV＞1），其余組分的OAV值小于1，對糧香貢獻較小。

在釀造用糧蒸煮過程中共檢出9 種酯類化合物，包含7 種乙酯、1 種甲酯和γ-壬內酯，多數為長鏈酯，除苯甲酸乙酯對高粱有一定呈味貢獻外（OAV=1.1），其余酯類對糧食呈香作用未有明顯貢獻（OAV＜1），多數乙酯是白酒中重要的呈味物質。壬酸乙酯和苯甲酸乙酯在高粱中含量較高，具有果香味；棕櫚酸甲酯在藜麥中含量高，呈清雅的老酒香氣；γ-壬內酯具有椰子香氣，在藜麥和小麥中含量較高，是白酒的主要內酯類化合物；棕櫚酸乙酯是小米（87%）和玉米（64%）中占比最大的酯類化合物，其余原料酯含量較低。

圖2 釀造糧食整體化合物含量柱形圖（不含乙醇）

醛類組分是釀造用糧蒸煮香氣組分中種類最多、含量最高的化合物。2-己烯醛、水楊醛、2-十一烯醛、十四烷醛、十一烯醛為首次檢出，僅2-十一烯醛對糧香略有貢獻，具有醛香、脂肪香和青香，2-己烯醛僅在藜麥中檢出，水楊醛和十一烯醛在蕎麥中含量最高，達204.5 μg/kg 和10.4 μg/kg，十四烷醛在小米風味中略有貢獻（OAV=1.2），呈油脂和鳶尾似桃子香氣。E-2-壬醛(OAV=231.3)、壬醛(OAV=114.2)、辛醛(OAV=20.7)這3種脂肪醛在蒸煮糧食中具有較高OAV 值，多呈現類似青草、麥芽等香氣，在玉米和小米中含量最高；壬醛平均含量最高，約125.6 μg/kg，其在水中閾值為1.1 μg/kg，被認為是糧香香氣的關鍵成分[6]；不飽和脂肪醛(E,E)-2,4-壬二烯醛（OAV=253.2）、(E,E)-2,4-癸二烯醛(OAV=124.4)和E-2-辛烯醛(OAV=13.3)在蒸煮糧食中具有較高OAV 值，呈強烈的花果和油脂香氣；(E,E)-2,4-壬二烯醛是高粱、大米、小米、糯米、玉米、小麥、藜麥的關鍵呈味組分，但在蕎麥和綠豆中未檢出；(E,E)-2,4-癸二烯醛(OAV=124.4)在8 種糧食中OAV 值均＞10，僅在綠豆中OAV=7.7；E-2-辛烯醛在9 種糧食中OAV＞1，在玉米中含量最高，為144.0 μg/kg。莊名揚等[7]提到釀造原料在蒸煮過程中會促進脂肪氧化生成脂肪醛類化合物，此外部分香型成品酒中也有該類化合物檢出，這表明釀造糧食在蒸煮過程中會產生脂肪族類化合物，隨乙醇蒸煮帶入酒體中使“糧香”更加豐滿。

研究發現1-辛烯-3-醇，又稱蘑菇醇，是釀造原料的主要呈香貢獻醇類化合物（OAV=32.8），具有典型的蘑菇氣味的不飽和脂肪醇，在高粱（47.3 μg/kg）、糯米（105.1 μg/kg）和藜麥（67.1 μg/kg）中含量較高；其次為正己醇（OAV=5.1）、芳樟醇（OAV=4.4）和正庚醇（OAV=1.0），對釀造原料的呈味有一定貢獻，呈現青草香、花香及水果香。釀造糧食中含有豐富的氨基酸，在發酵過程中氨基酸通過分解脫氨產生正己醇和正庚醇等雜醇油，對白酒有呈味作用[8]。芳樟醇有類似佛手（香檸檬）香味，具有甜嫩新鮮的花香，似鈴蘭香氣，僅在藜麥和綠豆中有檢出。

有機酸類化合物是白酒的重要呈味物質，在蒸煮糧食中共檢測出8種重要的風味物質，對風味貢獻值略低（OAV＜1），己酸和壬酸在高粱（17.3 μg/kg，36.7 μg/kg）和玉米（25.8 μg/kg，31.2 μg/kg）中含量較高，肉豆蔻酸在高粱（36.8 μg/kg）、糯米（83.5 μg/kg）、小麥（31.5 μg/kg）和藜麥（38.9 μg/kg）中含量較高，酸類化合物呈香作用在糧食香氣表現上不十分明顯，就其單一組分而言,主要呈現出酸刺激氣味、脂肪臭和脂肪氣味。

酚類化合物中共檢測到2 種，4-乙烯基愈創木酚（OAV=2.7）屬于愈創木酚類，呈強烈香辛料、丁香和發酵似香氣等，在藜麥、小麥和高粱中含量最高，為101.1 μg/kg、32.7 μg/kg 和29.5 μg/kg；香蘭素（OAV＜1）又稱香草醛，具有強烈而又獨特的香莢蘭豆香氣，在玉米中含量較高，為24.8 μg/kg，香蘭素、4-乙烯基愈創木酚在白酒中均有檢測出，對白酒藥香、煙熏味有一定貢獻。

雜環類化合物（呋喃類）只篩查出1 種組分，2-戊基呋喃是釀造原料的關鍵呈味組分（OAV=39.2），具有豆香、果香和青香，在玉米（681.6 μg/kg）、藜麥（401.3 μg/kg）、小 米（257.7 μg/kg）和高粱（171.4 μg/kg）中含量較高，呋喃類化合物與原料蒸煮時發生糖酵解反應有關[2]。

酮類化合物中植酮、3-辛烯-2-酮、2-十五烷酮和2-辛酮含量較高，但起主要呈味作用的是異佛爾酮，OAV=1.9，僅在大米和綠豆中有檢出，有樟腦氣味，此化合物一般用于農藥、涂料和罐頭涂層，在大米和綠豆中檢出可能與農藥助劑殘留相關。

綜上所述，9 種釀造原料中，玉米、小米、藜麥、高粱、小麥在蒸煮過程中揮發性風味化合物含量較高，醛類、呋喃類、醇類是糧食蒸煮過程中種類和含量占比高的類別，(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、壬醛、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、辛醛、E-2-辛烯醛是9 種糧食蒸煮對“糧香”有重要作用的風味組分。

3 結論

本研究通過比較同時蒸煮萃取和蒸煮后萃取兩種前處理方式結合GC-MS 分析高粱中香氣成分，建立了基于瓶內同時蒸煮萃取結合頂空固相微萃取-氣相色譜質譜的香氣成分分析方法，該方法結合內標物可實現對釀造用糧食的半定量分析并通過OAV 計算得出9 種糧食的關鍵呈味化合物。采用新建立的方法研究9 種釀造原料蒸煮香氣化合物，共檢出63 種揮發性香氣化合物，含量較高的化合物包含乙醇、2-戊基呋喃、壬醛、2-壬烯-1-醇、棕櫚酸乙酯、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、E-2-壬烯醛、E-2-辛烯醛、植酮、(E,E)-2,4-癸二烯醛、4-乙烯基愈創木酚、正己醇；9 種釀造糧食蒸煮過程中風味化合物存在一定差異，關鍵呈味組分有(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、壬醛、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、辛醛、E-2-辛烯醛；2-十一醛在蒸煮糧食中首次檢出，對玉米呈味有重要貢獻。酯類和酸類對釀造原料未有明顯貢獻，呈味關鍵組分多為不飽和脂肪族醛類（(E,E)-2,4-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛），給予釀造原料脂肪香氣和花果、青草香氣；不飽和脂肪醇（1-辛烯-3-醇）給予釀造原料蘑菇香氣；壬醛、辛醛帶有類似青草、麥芽等香氣；2-戊基呋喃具有豆香、果香和青香；4-乙烯基愈創木酚有香瓜香、發酵大豆香及丁香、甜香、堅果香和辛香等。這些化合物構成了糧食蒸煮的主要香氣化合物，表明釀造原料本身在蒸煮過程中可以為酒體提供一定的呈味物質，且各釀造原料存在一定差異，企業利用多糧釀造可豐富酒體，為生產特色風味白酒打下基礎。