白酒挥发性风味物质检测技术研究进展

杨紫萱1,曾 珊2,3,孙 敏2,3,沈才洪2,3,熊燕飞2,3,宋 萍1,童钰琴1,2,3,杨雅琼1,敖 灵2,3,4*

(1.南京师范大学 食品与制药工程学院,江苏 南京 210000;2.泸州老窖股份有限公司,四川 泸州 646000;3.四川省固态酿造技术创新中心,四川 泸州 646000;4.北京工商大学 轻工科学与工程学院,北京 100048)

摘 要:白酒是中国特有的一种蒸馏酒,历史悠久,在中国的饮食文化中扮演着重要的角色。由于酿造工艺、原料选取等方面存在差异,形成了不同风味的白酒,迄今为止已根据其主体风味特征将白酒分为十二种香型。白酒风味成分在白酒组分中占比不多,对白酒风味起到决定性作用的微量成分仅占1%~2%。白酒微量成分的提取、检测、分析对白酒的品质提高十分重要。由于白酒酿造过程工序复杂,可能出现不同批次风味不稳定性的问题。该文系统综述了不同香型白酒的主要风味化合物及其影响因素,从样品处理、定性和定量等方面总结了目前发展的风味物质主要检测方法,并对风味物质检测手段进行了展望。以期为促进风味物质检测技术创新,提高白酒现代化生产水平,以及稳定或改良白酒风味提供方法和思路。

关键词:白酒风味;风味化合物检测;大曲;窖泥;糟醅

白酒与伏特加(Vodka)、白兰地(Brandy)、朗姆酒(Rum)、威士忌(Whisky)和金酒(Gin)并列为世界六大蒸馏酒。自20世纪60年代以来,白酒风味物质的本质引起酿造业科技工作者研究的兴趣[1]。随着许多前处理方法种类的丰富、检测方法的革新以及精密分析仪器(包括纸层析法、气相色谱-质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)、气相色谱结合火焰离子检测器(gas chromatography-flame ionization detector,GC-FID)、气相色谱-嗅闻法(gas chromatography-olfactometry,GC-O)、全二维气相色谱-飞行时间质谱技术(comprehensive two-dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry,GC×GCTOF-MS)等)的发展和应用,检测化合物的种类和检测效率有了很大提高,人们对白酒中的风味化合物进行了更加广泛、深入的研究。由于各个香型白酒独特的酿造工艺以及原辅料选取,白酒的风味呈现多样化趋势。其中,酿造微生物以及不同风味化合物的配比也是影响风味形成的重要原因。除了部分香型检测出个别独特风味物质外,白酒中的风味物质种类其实相差不大。本文首先分析了3种主要香型(浓香、清香、酱香)白酒的主要香气化合物,其次对影响风味的主要因素进行论述,最后列举了香气化合物的检测方法,从样品前处理到定性定量分析,最后是关键化合物的确定。对白酒风味物质成分的研究,可以为白酒生产工艺现代化提供指导,研究风味物质的影响因素及其相互作用有助于优化生产环节,对生产中遇到的风味问题提供科学解释,进而提高白酒风味的稳定性。

1 白酒香型和风味物质

白酒一般以高粱、玉米、大米、大麦、小麦、荞麦等粮食为原料,以大曲、小曲或麸曲等为糖化发酵剂,经蒸粮、发酵、蒸馏、陈酿、勾兑调味制作而成。根据香型,可将白酒分为清香、浓香、米香、酱香、特香、馥郁香、董香、凤香、兼香、芝麻香、老白干和豉香型12种香型[2]。具体香型分类以及关系如图1所示。本文主要介绍目前研究较为成熟的浓香型、清香型、酱香型中主要的风味物质研究成果。

图1 中国12种香型白酒的演化[1]
Fig.1 Evolution of 12 flavor-types Baijiu in China

1.1 浓香型白酒

浓香型白酒具有窖香浓郁、绵柔甘冽、香味协调、尾净余长等特点,以泸州老窖、五粮液、洋河大曲、古井贡酒、剑南春、郎酒等为代表。其香气主要来自于发酵中后期的酯化增香过程。酿造的发酵底物主要是高粱、玉米、大米、小米、糯米和小麦的混合物等谷物,糖化的发酵物主要是以大麦、小麦、高粱等制作的大曲[3],如四川泸州老窖酒厂酒曲以小麦为主,添加少量大麦或高粱制成。酯类是浓香型白酒最重要的风味物质成分,约占风味物质总量的60%。其中己酸乙酯对浓香型白酒典型风格形成发挥着主要作用,在酒体香味中的含量高、阈值低。其次是酸味物质,浓香型白酒中四大酸分别为己酸、乳酸、乙酸、丁酸,占酒体总酸含量90%以上。适量的酸可以减少及掩盖白酒的杂味和苦味。此外还有一些醇、醛类物质,作为助香成分,占香味成分总量12%左右[4]。宋建阳等[5]以浓香型白酒连续发酵的酒醅样品为研究对象,采用高通量测序技术和静态顶空气相色谱-质谱联用(GC-MS)法分析了微生物群落组成及挥发性风味物质,结果表明,共检出268种挥发性香气成分,其中酯类136种、酸类34种、醇类39种、酚类12种、烷类20种、烯烃8种、酮类9种、醛类6种、醚类4种。丰度最高的酯类物质为己酸乙酯,构成了浓香型白酒的主体香成分。实验结果符合上述结论。范文来等[6]采用浸入式固相微萃取(solid phase microextraction,SPME)的方法检测出浓香型白酒中含量较高的物质是己酸乙酯、辛酸乙酯、己酸己酯等。

1.2 清香型白酒

清香型白酒也称汾香型白酒,其口味醇和、爽口回甜、余味悠长。主要以山西汾酒、汾阳王酒、河南宝丰酒、武汉黄鹤楼酒等为代表。王震等[7]研究显示,截至2022年12月,已报道的清香型白酒中的挥发性微量成分共730种,包括酯类170种、醇类105种、芳香类化合物73种、酮类69种、醛类51种、酸类49种、萜烯类48种、缩醛类32种、烃类32种、含硫化合物24种、呋喃类25种、吡嗪类17种、杂环类14种、含氮化合物13种、其他类8种。结合国内外针对不同风格特色的清香型白酒的品评与归类,建立了清香型白酒的风味轮(如图2所示)。随着科技进步,许多高效便捷的方法被运用到清香型白酒风味物质的检测中,谭昊等[8]利用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF-MS)检测出红星清香型白酒中849种挥发性化合物,其中含量最高的是酯类,其次是芳香类、醛酮类、醇类。

图2 清香型白酒风味轮[8]
Fig.2 Flavor wheel of light-flavor (Qingxiangxing) Baijiu

1.3 酱香型白酒

酱香型白酒是以贵州茅台酒、四川郎酒等为代表的四大基本香型之一。1960年,通过色谱、质谱、光谱等分析技术首次确立了酱香型白酒的三个典型体,即“酱香”、“窖底香”、“醇甜”[9]。酱香型白酒中风味物质非常繁杂,酯类、醇类、酸类和醛酮类丰富;吡嗪类化合物在所有香型中居于首位[10]。赖登燡[11]研究发现,酱香型白酒中醛酮类含量较多(糠醛含量为所有白酒之最,异戊醛、苯甲醛、丁二酮、3-羟基丁酮含量也较高),含氮化合物为各香型白酒之最(其中尤以四甲基吡嗪、三甲基吡嗪最为突出)。采用液液萃取(liquidliquid extraction,LLE)和顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)结合GC-O和GC-MS方法,牛云蔚等[12]共鉴定出茅台酒中81种主要香气成分,其中酯类30种,主要呈果香香气;酸类物质8种,主要呈醋和汗似的香气;此外鉴定出醇类11种、醛类10种、缩醛类3种、酚类4种、酮类4种、吡嗪类5种、呋喃类4种、含硫化合物1种、内酯类1种。根据香气物质的稀释因子(flavor dilution,FD)值和气味活性值(odor activity value,OAV)等,筛选出茅台酒中的45种关键香气物质。

2 白酒风味的影响因素

2.1 微生物对风味的影响

研究认为,微生物是发酵生香的主要动力来源。微生物通过复杂的代谢作用生成各种风味前体以及风味成分,其中挥发性物质有酯类、醇醛类等,除此之外也有一些非挥发性的风味物质如脂肽类[13]。白酒中风味微生物以细菌(以芽孢杆菌、乳酸菌及放线菌为代表)和真菌(以酵母菌及霉菌为代表)为主[14]。细菌类微生物主要产酸,霉菌分泌产生各种酶,酵母产酒产香。酒曲是发酵微生物的重要来源,是白酒固态发酵的糖化剂、发酵剂和生香剂[15]。微生物的组成在整个发酵过程中并不是一成不变的。梁晨等[16]通过高通量测序剖析大曲成熟过程中原核微生物群落结构变化,发现在大曲贮存过程中,原核微生物结构不断发生调整,前期主要积累酸、醇类物质,酯类及含氮类等重要风味物质主要在后期形成。风味物质向更优质白酒风味进行转化。除此之外,研究还发现了乳酸菌与乳酸、乙酸等酸类物质之间存在显著的相关性,芽孢杆菌与酸类及含氮化合物之间存在显著的相关性,证明了发酵过程中微生物对风味物质的产生的重要性。

此外,通过改善微生物来调控白酒风味也是目前的研究热点。纪媚等[17]通过对比不同酿酒功能微生物的产风味物质、蛋白水解力等能力,筛选培养酿造功能优良的微生物菌群,研究各功能菌株及其代谢产物的生态关系和作用机理,提出了组合培养发酵模式。白酒功能菌的使用,丰富了白酒发酵过程中的微生态环境,提高了各香型白酒骨架香味成分。管健等[18]在大曲清香型白酒生产中添加了高糖化力霉菌,结果显示试验组对淀粉的利用程度明显高于对照组,酒醅的糖化效果要优于对照组。陈向田[19]通过对芝麻香型白酒酒醅中关键芽孢菌分离鉴定,将对风格特征有重要影响的功能微生物应用到酿造中,突出芝麻香型白酒的个性特征,通过分析风味物质分布可见,四甲基吡嗪含量提高了3倍以上。除大曲为发酵提供微生物外还有窖泥。窖泥中的微生物种类繁多,李芳莉[20]以宋河酒业股份有限公司不同窖龄窖泥为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术和GC-MS方法,分别分析原核微生物的群落变化和其风味物质,建立风味物质与窖泥微生物之间的联系,结果发现,好氧菌主要以芽孢杆菌和乳杆菌为主,厌氧菌以甲烷杆菌纲(Methanobacteria)及梭菌纲(Clostridia)等为主,其中厌氧梭菌类群一直被认为是影响白酒风味物质形成的重要的微生物。但目前对于窖泥中影响白酒风味的功能微生物还有待于进一步研究。

2.2 酿造工艺对风味的影响

白酒酿造工艺不同,白酒的风味也会不同,且白酒酿造的每一个环节都会影响白酒质量[21]。首先是制曲工艺。酱香型白酒中酱香气的主要来源之一是高温大曲中的香气。酱香型白酒采用高温制曲(60~65 ℃)工艺,浓香性白酒大曲酿造主要采用的是偏高温大曲,曲温一般在55~58 ℃[22]。在高温制曲过程中,酒曲中酶将谷物原料蛋白质转化为各种氨基酸。同时,高温也加速了美拉德反应的进行,利用大曲中的氨基酸和一些其他的微生物代谢产物,生成糠醛类、醛酮类、吡喃类及吡嗪类化合物等[23]。其次,温度的升高有利于耐高温的芽孢杆菌生长繁殖[24]。其次,高温堆积发酵是各种风味物质再富集的过程,堆积过程中酒醅孔隙度对风味也有一定影响[25-26]。张春林等[27]采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用检测堆积酒醅中风味化合物的组成和变化,初步分析了堆积酒醅的微生物群落与堆积风味物质形成之间的关系。此外,郭桂梅等[28]将高温堆积生产工艺运用到浓香型白酒的生产当中,与正常工艺相比,总酸提高了2.339 g/L,总酯提高了1.548 g/L,所产原酒酒体更加柔顺、丰满,香气更加协调、优雅,后味更加醇厚、悠长,酒的风味特征明显增加。

“泥窖发酵”、“续糟配料”和“混蒸混烧”为浓香型白酒独具特色的生产工艺。己酸乙酯是浓香型白酒的重要风味物质,因此部分浓香型白酒常采用双轮底发酵工艺,以提高乙酸乙酯及其他风味物质的含量。如泸州老窖白酒采用泥窖发酵,以纯小麦制大曲,糯高粱为原料,经混蒸混烧,续糟配料,“分层回酒”和“双轮底”的发酵工艺,赋予了酒体“窖香浓郁、绵软甘冽”等独具的口感和风味[29]

清香型白酒生产的主要强调“清蒸排杂、清洁卫生”,其原料出酒率高,口感醇和、绵甜,香气醇正。典型代表为山西杏花汾酒厂股份有限公司的汾酒,具有“入口绵,落口甜,清香不冲鼻,饮后有余香”的特点[30]

2.3 原料对风味的影响

酿酒原料一般要求是含有淀粉或者糖分的植物和粮食谷物类,通常为高粱、玉米、大米和小麦等,是微生物生长所需物质。根据原料的不同,形成的风味也不相同,酿酒原料是影响白酒风格风味酒质的重要因素之一[31]。酿酒原料在微生物作用下可以分解为醇、酸、酯、醛和酮类等白酒风味物质或风味物质的前体物质。孙细珍等[32]以湖南产糯高粱和澳洲产粳高粱为酿造原料生产的小曲白酒为研究对象,高粱品种不同,其淀粉、蛋白质、脂肪和单宁组成与含量均不同,通常来说糯高粱中支链淀粉的含量与比例高于粳高粱,酿造出来的白酒香气品质更优。针对2种小曲白酒,基于重要香气物质的定量结果,建立了分类模型,结果表明,不同高粱品种小曲白酒香气成分存在显著差异,糯高粱作为小曲白酒的酿造原料,在提高甜香、粮食香、水果香等香气特征上比粳高粱更具有优势。此外,原料加工方式也会影响风味。

陈彬等[33]用5种不同粮食进行酿造试验,结果发现小麦能够为白酒提供清雅、舒适的风味;大米、糯米能够为白酒提供干净、绵甜的风味;玉米能够为白酒提供甘甜、粮香的风味;高粱最适宜酿造白酒。江伟等[34]对5种单一原料酿造的白酒进行香气活性物质研究,通过感官评价分析,发现玉米酒以原料香和醇香为主,高粱酒以酯香、整体协调风格评价最高,大米酒和糯米酒则以爽净感为主,小麦酒以酯香为主。

3 风味物质的检测方法

3.1 风味组学在检测中的应用

目前关于风味物质检测的主流方法是通过风味组学技术来研究对风味具有主要贡献的关键香气活性成分,并探究其影响因素,从而通过可控的酿造工艺使得关键香气活性成分的含量和配比稳定,从而保证白酒风味品质的稳定[2]

随着分析仪器和研究手段的不断更新、深入,风味组学更加广泛地运用于白酒特征风味的解析中[35]。该方法是从分子水平上表征和量化影响人体感官感受的关键化合物,并探究其相互作用的机制,从而实现高通量、高灵敏度和高选择性的分析。CHARVE J等[36]提出的风味组学方法与传统的研究不同,其监测的化合物范围较广,并不针对于特定的一组化合物。传统的研究方法(如气相色谱-嗅觉测定法、香气提取物稀释分析)缺乏研究味道和香气内部和之间关系的能力。风味组学方法是一种无偏见的方法,因为它包括了更多化合物的输入,可以提供发现化合物之间潜在相关性的优势,并提高风味预测的准确性。其次,这是一种数据驱动的方法,不需要花费时间进行化合物鉴定来建立味道的预测模型。

样品前处理,包括香气物质提取、香气物质预分离,然后进行定性分析,包括GC-O及GC-MS等方法对香气化合物进行鉴定[37]。然后是香气化合物的定量分析,对风味物质阈值和活力值检测方法判定出重要香气物质。最后是香气物质的重组试验。此外,孙宝国等[2]强调了分子感官组学技术在风味物质研究中的应用,提出了分子感官组学分析的问题、香气活性成分所用阈值问题、风味分子间及其与基质的互作问题、无味的挥发性成分对风味的影响。白酒风味检测技术路线[37]如下:

3.2 样品的前处理

白酒中的风味化合物基质比较复杂,而且质量浓度较低,不同风味化合物有着不同的挥发性、极性、溶解性等性质。目前白酒样品前处理方法有直接进样法、液液萃取法、固相微萃取法、同时蒸馏萃取法(simultaneous distillation extraction,SDE)、顶空进样法等。由于每种提取方法均有一定局限性。因此,需根据情况选择适宜的多种提取方法,以保证分析结果的全面性。

直接进样法(direct injection,DI)是样品进行简单处理或者不处理而直接分析的一种方法。适用于白酒成分的常规检测。该方法操作简单,分析速度快,可以避免有机溶剂污染和样品处理过程中微量成分的损失[38],提高了检测的准确性。

液液萃取法(LLE)是采用有机溶剂对酒中的风味物质进行萃取浓缩后进样的方法。该方法操作简单,回收率较高,但样品用量大,浓缩过程中萃取液会损失一部分低沸点的挥发性成分[39]

固相微萃取法(SPME)、搅拌棒吸附萃取法(stir bar sorptive extraction,SBSE)均是集采样、萃取、浓缩和进样于一体的无溶剂样品微萃取新技术。固相萃取技术以样品、溶剂用量少、提取的通用性和较好的选择性得到了广泛的应用[40]。有文献报道虽然两者萃取机理相似,但因萃取头以及相比不同使得搅拌棒吸附有更高的灵敏度、更低的检测限、更优的重现性[41]。这两者与液液萃取相比,无溶剂使用,使用样品量较少,萃取浓缩步骤简单,大大减少了分析时间,但运用到的萃取头成本较高[7]。王利萍等[42]利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪研究大曲中风味化合物,初步定性出141种化合物。

同时蒸馏萃取法(SDE)是将水蒸汽蒸馏与有机溶剂萃取合二为一,可以实现大倍数浓缩,避免了液液萃取法提取时在器壁上吸附损失及转移时的操作困难[43]。该方法的主要缺点是加热温度较高,引起挥发性成分发生变化。

顶空进样法是将样品溶液中的挥发性组分用氮气流吹出并捕集于某一特定的吸附剂上,然后经瞬间加热而使组分脱附进入GC或GC-MS的方法。可避免样品萃取、浓缩等步骤以及样品中非挥发组分对色谱柱的污染[44],但是该方法要求待测物具有较高的挥发性和检测限。

此外样品前处理还有其他方法,如超临界流体萃取法(supercritical fluid extraction,SFE)虽然也被应用于白酒中风味化合物的提取,但是它的操作要求高、便携性差,也无法大规模使用。溶剂辅助风味蒸发(solvent-assisted flavor evaporation,SAFE)法一般被认为提取的香味更接近真实样品,特别用于提取各种样品中的难挥发性成分[45]。缺点主要是操作过于复杂,易挥发组分会有一定缺失。

3.3 定性分析方法

GC-MS是白酒复杂体系未知样品定性定量分析的常用方法,其利用了质谱(MS)的高鉴别能力和气相色谱(GC)的高分离能力,其选择性较好、灵敏度高。然而,一些复杂化合物同分异构体及同系物仅采用质谱难以辨别,通常还需要结合保留系数来更好地定性分析,同分异构体一般都具有不同的保留时间和化学特性。将气相色谱保留值和质谱分析方法相结合将可显著提高结构确定的准确性[46-47]。王敏等[48]采用顶空-固相微萃取(HS-SPME)与GC-MS相结合定性测得衡水老白干酒风味物质101种,其中酯类47种,醇类15种,醛类8种,酮类7种,酸类4种,呋喃类3种,吡嗪类2种,萜烯类2种,烃类1种,含硫化合物1种,芳香族化合物1种。同时首次在老白干香型白酒中检测到萜烯类化合物。张会敏[49]运用气质色谱-质谱联用法分别解析了古井贡酒公司三个厂区生产的酒样,共检测出56种风味物质,其中包括16种醇,18种酯,11种酸,6种醛,3种酮,2种烷。这些风味物质是古井贡酒中具有代表性的特征香味成分。

全二维气相色谱-飞行时间质谱法(GC×GC-TOF MS)不同于一维色谱分离技术,是将全二维气相色谱技术与飞行时间质谱技术联合,以此实现风味物质的分离及快速检测,进样量很少时仍可对多种风味物质进行分析。该方法较一维气相色谱分辨率及灵敏度更高,峰容量更大。与飞行时间质谱(TOF MS)联合使用,可以有效实现复杂样品中挥发性组分分离鉴定。该方法已经广泛运用到酒类风味物质的分析中[50-52],杨波等[53]应用GC×GC-TOF MS结合HS-SPME、LLE及正相色谱分离,首次全面解析了清香型白酒中的挥发性组分,从其中的1 224种挥发性化合物中找到了358种香气化合物。凌与听等[54]采用顶空固相微萃取结合全二维气相色谱-飞行时间质谱技术对不同陈酿时间古井贡酒挥发性组分差异特征进行了解析。

气相色谱-嗅闻(GC-O)技术是将GC的高分离能力与人的嗅觉结合起来发展的一种检测方法,是样品经过连接有气味检测仪的色谱柱中,通过质谱检测样品化学组成,嗅辨员在气味仪的出口根据流出物的闻到的香气,定性描述香气的信息,同时获得样品化学组成和气味特征信息[55]。嗅闻技术具有检测速度快,灵敏度高,测定评估范围广,重复性好等优点,可用于样品中挥发性香气组分的快速检测,且可确定各风味物质成分的保留时间、香气强度等[56]。气相色谱-嗅闻(GC-O)和气相色谱-质谱(GC-MS)技术相结合是风味研究中最常用的定性和定量方法[57]。冒德寿等[58]利用GC-O结合香气强度分析法(ordor specific magnitude estimation,OSME)对清香型白酒进行分析鉴定,得到72种香气化合物,其中35种为活性香气化合物。乔翠红等[59]采用气相色谱-嗅闻-质谱联用(gas chromatography-olfactometrymass spectrometer,GC-O-MS)分析兼香型白酒,从中共检出55种化合物。白乐宜等[60]用GC-MS联合气相色谱-嗅闻(GC-O)技术对中国赊酒与赊店地蕴酒中的呈香物质进行分析,共分析出19种挥发性成分,呈香物质有13种。施珂等[61]采用气相色谱-质谱-嗅闻联用鉴定泸香型白酒的关键香气,共检测出46种呈香物质,其中酯类22种,醇类7种,酸类4种,芳香类7种,呋喃醛酮类5种,含硫类1种。

电子鼻(electronic nose,E-nose)又称气味扫描仪,是一种通过模拟人体嗅觉感受机制发展的传感器系统,能够提供样品的气味信息,评价样品的整体味道,近年来也被运用于检测白酒风味成分中,可实现香气化合物快速无损检测。电子鼻系统核心部件由类似于动物鼻子的金属氧化物传感器阵列组成,其与对应香气物质产生特定响应,从而可以从风味混合物中识别气味,得到传感器阵列的响应值,最后通过多元统计方法区分样品间的差异获得气味信息,其模拟系统如图3所示[62]。电子舌与电子鼻类似,是模拟人体的味觉传感阵列,对样品的交叉响应以识别样品的本质并分析成分,具有客观、高效、简单等优点[63]

图3 电子鼻模拟系统
Fig.3 Simulation system of electronic-nose

3.4 定量分析方法

风味化合物在空气与在白酒样品中呈现香气强度具有较大差异,通常使用气味活性值(OAVs)来表征其重要程度。OAVs的大小是衡量某香气化合物对于样品整体香气贡献大小的有效评价尺度。当OAVs≥1时,表明该香气化合物对酒样整体香气特征具有明显贡献,OAVs越大表示化合物的香气贡献越大[64]。汪玲玲[65]通过OAV分析得出五种香型大曲中OAV>1的物质共27种,主要有3-甲基丁酸、1-辛烯-3-酮、乙酸等。王少磊等[66]通过气相色谱分析不同等级基础酒中的风味组分,并计算各组分的OAV,确定了各等级基础酒中对香味有贡献的组分。

外标定量法需要准确配制一定浓度梯度的待测组分标准化合物溶液,通过绘制标准化合物浓度和峰面积的标准曲线,按照标准曲线回归方程计算待测组分的含量[67]。姚晶等[68]用石英毛细管柱气相色谱外标法同时分析测定白酒中6种醇和己酸乙酯的含量,并对其作出不确定度的分析与评定。谷向春等[69]采用气相色谱法,以外标法定量分析荔枝酒中风味物质,其中乙酸异戊酯和乙酸乙酯的含量远比其他物质高。内标定量法需要在待测样品中加入内标化合物,然后根据内标化合物和待测组分的峰面积与相对响应值,可以得到相关物质的百分比含量[67]。毕荣宇等[70]以乙酸正戊酯为内标物运用气相色谱-内标法实现了对不同白酒中3种高级脂肪酸乙酯的有效分析。程凡等[71]利用静态顶空进样结合GC-MS技术,为白酒酿造过程中乙醇指标建立了一种内标法测定途径。目前的研究表明,内标法和外标法的分析结果无明显差异[72]。外标法无前处理过程,简单快速,但分析受仪器稳定性影响较大;内标法抗干扰强测定结果更准确[73],但操作程序较为麻烦,有时也难找到合适的内标物。故需要重视内标法和外标法的合理运用。除此之外还有面积百分比定量法、峰高百分比法、归一化法、σ-τ图法等,都是目前采用较多的几种定量方法[1]

3.5 关键香气化合物的确定

定量分析后,判定OAV较高的化合物是不是关键香气还需要采用香气重构实验、香气缺失实验和香气添加实验进行验证[55]。基于酒样香气成分的OAVs等定量结果数据,将相同浓度的筛选出的关键香气物质加入酒样重组体系中,以重构酒样的香气。然后进一步通过感官评价、电子鼻等方式与原酒样香气特征对比,越相似说明前期筛选的重要香气化合物越准确。缺失实验是在配制重组酒样忽略某个或某类香气物质,研究缺失前后风味的差别,以此确定该化合物是否为关键香气化合物。由于白酒重组香气成分较多,因此通常选择缺少一类,再从该类中筛选出某种化合物。刘欣欣等[74]基于香气活性值及香气表达强度筛选出18种关键风味物质再筛选出另外18种物质进行重组缺失实验,筛选出在白酒中起重要作用的关键风味因子,通过分析单一理化因子对浓香型白酒酒体风味的影响,初步探究了白酒风味物质香气表达的作用机制。朱全[75]以体积分数为53%的乙醇水溶液作为溶剂,加入之前筛选出的45种关键香气成分进行香气重组,并采用电子鼻分析,结果表明香气重组的样品和茅台酒原酒电子鼻色谱峰峰高和峰宽具有较好的相似性,进一步表明了这45种香气成分是茅台酒中的关键香气物质。马宁[76]通过香气重组实验确认具有高OAV的香气化合物对酱香型习酒整体香气有重要的贡献,进而模拟出习酒样品的香气轮廓。

4 结语与展望

风味检测方法的快速发展,使风味物质本质的快速准确测定成为可能。目前样品预处理方法主要有直接进样法、液液萃取法、固相微萃取法和顶空进样法等。先对样品进行定性检测,主要的方法有气相色谱与质谱联用、全二维气相色谱-飞行时间质谱法、GC-O以及E-nose等。然后利用内标法、外标法以及气味活性值检测等方法对香气化合物进行定量分析。最后进行缺失重组实验,进一步确定关键香气化合物,模拟出不同白酒的香气轮廓。

近年来,学者们对风味化合物研究取得的成果颇丰,但因所涉及的微生物代谢过程较多,通过现有的检测技术难以完全将香气复原,不同香型白酒中香气组分仍有待研究。未来应在风味组学理论的基础上,挖掘香气成分的更精确、高效的检测方法,建立更精准的风味感官评价模型。此外,关注风味物质的影响因素,深入探究酿造微生物的代谢产物及其相互作用、原料的选取与加工、酿造工艺等方面对风味的影响机制,从源头把控风味,进一步揭示风味的化学本质,从而实现在白酒生产过程中对风味的精准把控,并在此基础上创新出风味更佳,品质更优的新型风味白酒。

参考文献:

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Research progress on detection technology of volatile flavor substances in Baijiu

YANG Zixuan1,ZENG Shan2,3,SUN Min2,3,SHEN Caihong2,3,XIONG Yanfei2,3,SONG Ping1,TONG Yuqin1,2,3,YANG Yaqiong1,AO Ling2,3,4*
(1.College of Food and Pharmaceutical Engineering,Nanjing Normal University,Nanjing 210000,China;2.Luzhou Laojiao Co.,Ltd.,Luzhou 646000,China;3.National Engineering Research Center of Solid-State Brewing,Luzhou 646000,China;4.College of Light Industry Science and Engineering,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China)

Abstract:Baijiu is a unique distilled liquor in China,which has a long history and plays an important role in Chinese food culture.Due to the differences in brewing technology and raw material selection,Baijiu with different flavors has been formed.So far,Baijiu has been divided into twelve flavor types according to its main flavor characteristics.The flavor components of Baijiu account for a small proportion of Baijiu components, and the trace components that play a decisive role in Baijiu flavor only account for 1%-2%.The extraction,detection and analysis of trace components in Baijiu are very important for improving the quality of Baijiu.Due to the complexity of Baijiu brewing process,the flavor instability of different batches may occur.In this paper,the main flavor compounds and the influencing factors of different flavor types Baijiu were systematically reviewed,the main detection methods of flavor substances were summarized from the aspects of sample treatment,qualitative and quantitative analysis,and the flavor detection methods were prospected.It was expected to provide methods and ideas for promoting the innovation of flavor substance detection technology,improving the modern production level of Baijiu,and stabilizing or improving the flavor of Baijiu.

Key words:Baijiu flavor;detection of flavor substance;Daqu;pit mud;Zaopei

中图分类号:TS261

文章编号:0254-5071(2024)06-0001-08

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2024.06.001

引文格式:杨紫萱,曾珊,孙敏,等.白酒挥发性风味物质检测技术研究进展[J].中国酿造,2024,43(6):1-8.

收稿日期:2023-10-11 修回日期:2023-12-26

基金项目:四川省科技项目(2021ZYD0102);泸州市科技计划项目(22ZFSHFZ0002)

作者简介:杨紫萱(2003-),女,本科生,研究方向为白酒风味分析技术开发。

*通讯作者:敖 灵(1983-),女,高级工程师,博士研究生,研究方向为白酒风味化学。