川法小曲白酒具有清香淡雅、回甜醇净的风格特征,是生产药酒及露酒等配制酒最好的基酒,也是各种香型白酒在勾调成品酒时常用的白酒,深受白酒行业和消费者的喜爱[1],市场潜力较大。由于白酒的风味特征受地域、气候变化等环境因素影响较大,因地域和工艺的细微差异,酿造出来的白酒风格特征也不尽相同[2]。川法小曲白酒的各个产地都有其特有的气候、微生物群落、水资源和温度等环境条件。尽管采用了相似的生产工艺,但由于环境的差异使得风味略有不同。表现为酒中特征风味的组成[3-4],及其相互间的量比关系不同。白酒中的风味物质是认识白酒风味组成和判别白酒品质的重要基础,但目前关于不同产地川法小曲白酒风味物质的研究尚不充分,使其发展受阻。此前,有研究者对不同产地的浓香型白酒进行了分类,表明利用风味组学方法区分白酒的策略是可行的[5]。并且结合多元统计分析,可以从一个新的角度对白酒进行分析,更全面地了解白酒的风味[6]。唐平等[7]以5个产地的酱香型白酒为研究对象,选取了56个不同品牌的酱香型白酒进行分析检测,共检测出85种香气成分,并且不同地区的酱香型白酒的主要香气种类相似但含量差异较大,最后采用化学计量法表征了不同地区白酒中香气成分的分布规律和组成差异。
本研究采用气相色谱-四极杆飞行时间质谱(gas chromatography-quadrupoletimeofflight-massspectrometry,GC-QTOF-MS)对8个产地(重庆江津,四川彭州、泸州、南充、双流、渠县、眉山,分别编号为JJ、PZ、LZ、NC、LC、SL、QX、MS)川法小曲白酒挥发性风味物质进行分析,并结合正交偏最小二乘-判别分析(partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA),利用气味活度值(ordor activity values,OAV)和变量重要性投影(variable importance projection,VIP)值筛选不同产地酒样的关键香气物质及关键差异风味物质,最终明确导致不同产地川法小曲白酒风味品质特征差异的标志性香气化合物,旨在为川法小曲白酒产地的区分鉴别和不同产地之间取长补短,提高其品质提供理论依据。
1.1.1 材料
8个产地的川法小曲白酒酒样分别取自重庆江津,四川彭州、泸州、南充、双流、渠县、眉山相应酒厂;编号分别为JJ、PZ、LZ、NC、LC、SL、QX、MS。
1.1.2 化学试剂
2-甲基-1-丁醇:德国Dr.Ehrenstorfer Gmb H公司;异丁醇:成都市诺尔施科技有限责任公司;正丁醇:北京曼哈格生物科技有限公司;甲醇:上海麦克林生化科技有限公司;C7~C40直链正构烷烃:美国Sigma-Aldrich公司;异戊醇、正丙醇、正己醇、正戊醇、仲丁醇、乙酸乙酯、L(-)-乳酸乙酯、丙酸乙酯、丁二酸二乙酯、丁酸乙酯、庚酸乙酯、癸酸乙酯、甲酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、丙酸、丁酸、庚酸、己酸、戊酸、辛酸、乙酸、异戊酸、乙缩醛、苯甲醛、苯乙醇、苯乙酮、乙酸苯乙酯、2-乙酰基呋喃、乙偶姻:天津阿尔塔科技有限公司。实验所用标准品均为色谱纯。
8890-7250气相色谱-四极杆飞行时间质谱仪、CP-WAX 57CB色谱柱(50 m×0.32 mm,0.20 μm):安捷伦科技有限公司;XSE105型电子分析天平:梅特勒托利多科技(中国)有限公司;GenPure UV-TOC/UF×CAD plus型超纯水仪:赛默飞世尔科技(中国)有限公司。
1.3.1 GC-QTOF-MS技术分析挥发性风味物质
不同产地川法小曲白酒挥发性风味物质的测定采用GC-QTOF-MS法。
内标使用溶液配制与样品制备:准确吸取乙酸正戊酯(9 242 mg/L)储备液,用体积分数60%乙醇稀释至质量浓度为462 mg/L。准确移取1 mL酒样,加入10 μL内标溶液(乙酸正戊酯质量浓度462 mg/L),混合均匀后采取直接进样法进行GC-QTOF-MS分析。
GC-QTOF-MS分析条件:CP-WAX 57CB色谱柱(50 m×0.32 mm,0.20 μm),进样口温度250 ℃,进样量1.0 μL,分流比10∶1;载气为高纯氦气(He);载气流速为1 mL/min;升温程序为起始温度35 ℃保持6 min,以2 ℃/min升至50 ℃,以4 ℃/min升至200 ℃保持9 min。电子电离(electronic ionization,EI)源,电子能量70 eV,接口温度280 ℃,离子源温度200 ℃,四级杆温度150 ℃,质量扫描范围为50~500 m/z。
定性方法:采用美国国家标准技术研究所(national institute of standards and technology,NIST)谱库20.1L,检索选取匹配度>85%为可鉴定成分、保留指数(retention index,RI)、部分采用标准物质保留时间进行定性,同时剔除硅氧烷烃类等无明显风味贡献的成分。选取平行3次出现两次的物质鉴定。
RI定性:参照钱宇等[8]的方法计算RI,将正构烷烃(C7~C40)与酒样在相同的色谱条件下进样分析,将鉴定化合物的RI值与NIST网站中报道的相同色谱柱下的保留指数进行数据比对,筛选数值差异<50的化合物作为鉴定结果。
定量方法:采用内标法定量。白酒中各风味物质含量的计算公式[9]如下:
1.3.2 关键香气物质筛选
参考相关文献[10]方法以待测化合物质量浓度与该物质嗅觉阈值的比值计算风味成分的气味活度值(OAV),通常以OAV>1作为关键香气物质筛选依据,且当OAV越大时说明该物质香气贡献度越大。
1.3.3 正交偏最小二乘-判别分析
以98种挥发性风味物质含量作为因变量,8个产地作为自变量利用正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA)构建不同产地川法小曲白酒鉴别模型,并利用VIP值筛选不同产地川法小曲白酒关键差异风味物质。
1.3.4 数据处理
每个独立实验均进行3次平行实验。使用Excel 2019软件进行数据整理,采用SIMCA14.1软件进行OPLS-DA。使用SPSS v13.0对定量数据进行方差分析(anaylsis of variance,ANOVA),使用Origin 2021绘图。
对8个产地的川法小曲白酒中挥发性风味物质进行GC-QTOF-MS分析,结果见表1。由表1可知,不同产地川法小曲白酒样品共检测出98种挥发性风味物质,包括醇类25种、酯类27种、酸类10种、醛酮类15种、芳香类8种、呋喃类8种、酚类3种、硫化物2种。其中共有挥发性风味物质28种,特征挥发性风味物质(仅在一种样品中检测出)11种。对鉴定出的98种挥发性风味成分进行了单因素方差分析,结果表明,8个产地白酒样品中有87种挥发性风味物质差异显著(P<0.05),可作为区分不同产地川法小曲白酒样品的关键指标。
表1 不同产地川法小曲白酒中挥发性风味物质含量测定结果
Table 1 Determination results of volatile flavor components contents of Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production areas mg/L
风味物质 JJ PZ LZ NC LC SL QX MS醇类(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇1,2-丙二醇1,3-丙二醇1-癸醇1-壬醇1-辛醇2,3R-2,3-丁二醇2-甲基-1-丁醇2-戊醇2-乙基丁醇3-甲基-1-戊醇3-甲基-2-丁烯-1-醇3-甲基-3-丁烯-1-醇3-乙氧基-1-丙醇4-甲基-1-戊醇丙烯醇环戊醇甲醇异丁醇异戊醇正丙醇正丁醇正己醇正戊醇仲丁醇酯类乙酸乙酯2,3-丁二醇二乙酸酯2-羟基-4-甲基戊酸乙酯2-羟乙基己酸酯L(-)-乳酸乙酯γ-丁内酯丙酸乙酯丙酸异戊酯丁二酸二乙酯15.70±2.14cd 8.28±0.98b ND ND ND 1.11±0.03e 20.6±0.40bc 127.36±2.25f ND 0.47±0.17a ND ND 0.46±0.05de 0.96±0.05d ND 1.22±0.46de ND 63.47±3.34e 242.25±14.92d 379.65±7.34e 126.81±9.51f 3.49±0.04cd 3.11±0.06b 0.59±0.06d ND 40.78±2.20a 2.27±0.36c 0.95±0.23c ND ND 0.37±0.02f 25.14±5.54a 179.62±13.37de 0.90±0.09b ND ND ND 0.76±0.04cd 1.85±0.09b ND 2.12±0.31d 0.16±0.02bc 114.78±9.41a 331.06±32.65c 554.60±29.76d 436.66±17.75b 10.62±0.59bcd 4.03±1.42b 1.36±0.11bc 169.65±19.30c 14.75±3.25d 0.50±0.03f 1.22±0.10b ND 0.16±0.02a 0.29±0.13f 7.01±0.51d 187.26±8.31d ND ND ND 0.15±0.01b 1.01±0.09c 1.40±0.06c 0.28±0.04a 8.89±0.23c 0.18±0.04b 83.16±7.97cd 336.3±17.53bc 606.57±10.37cd 329.05±40.81c 2.95±0.29d 0.53±0.03c 0.20±0.01ef 304.06±7.52a 33.63±2.35ab 0.76±0.03ef ND ND ND 2.40±0.02b 22.92±0.21ab 370.33±17.11a ND 0.19±0b ND ND 0.65±0.06de 1.41±0.09c ND ND ND 107.53±2.63ab 483.71±15.59a 965.73±52.12a 219.95±8.55de 1.69±0.14d 2.39±0.02bc ND ND 30.56±6.06b 1.53±0.07cd ND 0.13±0.02b ND 2.04±0.31c 24.53±0.81a 235.5±27.27c ND ND 10.57±2.19b ND 1.65±0.29a 1.03±0.08d ND 0.28±0.01e ND 110.58±16.48ab 385.29±44.67b 586.43±63.07cd 177.00±19.05ef 12.25±0.11bc 2.81±0.76b 1.64±0.19b 110.04±2.26d 24.64±3.59bc 16.11±0.67a 2.28±0.15a ND ND ND 23.67±0.54ab 157.05±2.22e ND ND ND 0.16±0.01a 1.33±0.30b 4.43±0.23a ND 23.11±1.98a 0.32±0.07a 85.30±6.07cd 344.31±9.51bc 621.85±2.62c 2 148.48±105.94a 13.98±1.43b 2.39±0.05bc 1.11±0.05c 322.83±1.44a 17.57±11.59cd 1.48±0.19cd ND 0.23±0.09a ND 1.61±0.09d 17.62±0.71c 279.04±11.13b ND ND 3.92±1.14c ND 0.45±0.03e 1.92±0.16b ND 12.55±0.98b ND 74.84±3.98de 439.90±33.46a 759.24±17.99b 279.15±60.87cde 3.25±0.27cd 2.87±0.18b 0.40±0.02de 105.82±11.25d ND 0.46±0.01f ND 0.23±0.03a ND 2.72±0.13a 9.45±0.38d 263.10±5.91b 1.27±0.09a 0.16±0.03b 16.60±1.96a ND 0.67±0.12de 0.99±0.03d 0.15±0.01b 11.38±0.63b 0.12±0.01c 97.03±13.94bc 484.10±29.54a 780.91±12.13b 457.68±9.15b 64.26±5.65a 19.20±2.94a 11.47±0.46a 195.14±31.43b 784.10±64.22ab 0.23±0.03c 1.13±0.26e ND 150.62±8.59b 0.26±0b ND ND 1.62±0.41b 840.06±46.62a 0.55±0.27b 7.43±0.32a 11.07±1.33a 332.97±19.51a 0.22±0.02b 1.24±0.49b ND 11.13±1.28a 849.16±74.09a 0.20±0.01c 1.15±0.13e ND 127.99±16.00b ND 2.46±0.67a 0.09±0.01a 2.40±0.20b 717.53±20.64b ND ND ND 56.15±0.36d 0.43±0.14a ND ND 0.38±0.01b 713.60±64.61b ND 0.77±0.06f ND 71.24±6.2cd ND 0.39±0.08c ND 9.95±6.64a 719.74±8.31b ND 6.08±0.26b ND 350.39±33.95a ND 2.68±0.13a ND 2.73±0.26b 711.91±24.94b 0.77±0.06a 5.53±0.02c ND 341.65±6.39a ND ND ND 12.20±0.66a 589.57±9.97c 0.20±0.02c 3.42±0.15d 3.50±0.47b 93.48±3.31c ND 1.17±0.27b ND 1.87±0.21b
续表
风味物质 JJ PZ LZ NC LC SL QX MS丁酸乙酯庚酸乙酯癸酸乙酯甲酸乙酯肉豆蔻酸乙酯乳酸丙酯乳酸异戊酯十五酸乙酯戊酸乙酯辛酸乙酯乙酸己酯乙酸甲酯乙酸异丁酯乙酸异戊酯异戊酸乙酯月桂酸乙酯正己酸乙酯棕榈酸乙酯酸类2-甲基丁酸丙酸丁酸庚酸己酸戊酸辛酸乙酸异丁酸异戊酸醛酮类1-(1-乙氧基乙氧基)戊烷1,1,3,3-四乙氧基丙烷1,1,3-三乙氧基丙烷1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷乙缩醛丁醛二乙缩醛5-甲基糠醛丙醛己醛异丁醛2-丁酮2-羟基-3-戊酮1-羟基-2-丙酮环戊酮乙偶姻2.54±0.34e ND ND 4.22±0.06a ND ND 1.09±0.37d ND ND 3.98±0.20e ND 0.44±0.06c 1.44±0.08d 6.86±0.14de 0.56±0.08b ND ND ND 13.84±0.68c ND 5.98±0.40c 1.01±0.04cde 8.92±0.31bc 1.05±0.16b 1.72±0.15c ND 3.92±0.95b 6.90±0.10c 0.17±0.01d 0.45±0.06c 2.15±0.13bc 15.46±0.42c 0.11±0.02c 2.01±0.20d 5.35±0.92bc 118.37±8.15ab 1.23±0.02g ND 1.46±0.13e 0.95±0.27de 7.73±1.43c 0.36±0.15c 0.56±0.06e ND ND 2.05±0.13f ND 1.19±0.08a 1.95±0.04c 10.13±0.16d 0.65±0.11ab 0.72±0.02e ND 118.43±14.44ab 1.57±0.10fg ND 7.47±0.11a 1.26±0.16bcd 9.13±2.18bc ND ND ND ND 8.05±0.09a 0.27±0.06c 0.29±0.04d 2.34±0.08b 22.64±4.07b ND 3.36±0.24b 3.39±0.98c 129.60±62.35ab 15.42±0.36b 0.32±0.01b 7.12±0.24ab 1.38±0.06bc ND ND 0.67±0.02e 1.79±0.14a 3.59±0.10b 7.01±0.09bc 0.40±0.03b 0.63±0.05b 3.17±0.31a 31.35±3.2a ND 3.76±0.27a 7.05±1.75b 31.49±1.07c 6.51±0.7d ND 1.39±0.11f 0.67±0.04e 9.99±0.31b 7.65±0.88a 2.41±0.10b ND 2.30±0.12c 1.69±0.25g ND 0.34±0.04d 1.30±0.02d 6.16±0.40e ND 0.84±0.08e ND 157.35±31.92a 2.28±0.28ef ND 6.96±0.25b 1.53±0.53b 7.46±0.34c ND 3.13±0.38a ND ND 7.22±0.25b 0.22±0.04cd 0.29±0.04d 1.95±0.26c 16.17±0.37c ND 2.89±0.14c ND 108.08±12.9b 39.69±0.77a 2.74±0.02a 4.35±0.02d 0.74±0.04e 11.97±0.29a 0.37±0.04c 1.12±0.12d ND 16.27±0.65a 6.22±0.16d 1.05±0.08a ND 1.94±0.08c 16.66±1.82c 0.70±0.06a 1.78±0.14d 15.34±3.55a 12.98±0.57c ND ND 32.64±7.14a 136.87±38.5a ND 0.15±0.01e ND 61.56±2.00a 0.49±0.04g 0.51±0.01de 0.79±0.26c 7.35±0.17b 12.67±0.39c ND 2.86±0.38d 1.25±0.22d ND 65.43±14.91a 1.38±0.08e ND ND 7.79±0.11b 0.94±0.01d ND ND ND ND 58.38±5.88a 3.82±0.18a 5.50±0.55a 1.09±0.06b 0.50±0.04de 0.34±0.01d ND ND ND ND ND 0.89±0.07f ND 0.97±0.02bc 2.57±0.10c 21.62±1.53b ND 5.99±0.11b 2.70±0.38c ND ND 1.97±0.16d 1.03±0.11c 0.59±0.02d 30.88±1.96cd 32.08±1.18a ND 4.64±0.52c 5.39±1.03b ND ND 2.70±0.02b 0.13±0e 2.15±0.13a 1.42±0.14b 0.25±0.35d ND ND ND ND ND 0.94±0.02f 0.82±0.19d ND 6.67±0.37a 35.37±2.31a 2.18±0.36b 10.28±0.49a 10.24±0.42a 2.02±0.19a ND 2.00±0.04c 3.48±0.65b 2.48±0.41a ND ND 2.64±0.94d 381.20±7.60c 0.74±0.13b 0.29±0.08a ND 0.65±0.27a 1.05±0.31bc ND ND 13.5±0.76a 0.15±0.01c 5.53±0.41b ND 0.37±0.01b 1.19±0.11b 6.40±0.06b 342.85±15.30d 1.17±0.28b ND 0.18±0.02b 0.46±0.03b 1.23±0.58a 4.75±0.47b ND 9.13±5.81abc 0.33±0.04b 1.45±0.10d 0.41±0d ND 0.89±0.05c 7.04±0.07b 387.90±6.28c 1.16±0.28b 0.15±0.01b ND ND 1.12±0.41bc 5.02±0.49b ND 11.44±2.68ab ND 2.49±0.18d 2.63±0.14a 0.33±0.10b ND 4.36±0.33c 721.90±21.91c 1.50±0.49b 0.34±0.07a 0.24±0.04b ND 0.99±0.14bc ND 0.25±0.02a ND 0.57±0.06a 6.49±0.43a ND 0.70±0.04a 0.22±0.02e 7.55±1.77b 583.30±37.95b 2.23±0.98a 0.10±0.01b ND ND 1.21±0.14bc 4.62±0.45b ND 8.41±0.91bc 0.18±0.01c 6.35±0.15a ND ND 5.84±0.05a 11.18±0.66a 198.83±10.69e 1.25±0.10b ND 1.79±0.23a ND 1.28±0.04a 10.67±1.85a ND 10.42±2.18abc ND 1.26±0.04d 1.92±0.04b ND 0.74±0.15d 6.41±0.09b 560.57±1.57b 1.21±0.11b ND ND ND 0.91±0.01bc ND ND 6.54±1.11c 0.09±0.01d 3.97±0.18c 1.55±0.07c ND 0.98±0.08c 4.81±0.53c 312.89±6.04d 1.25±0.12b ND 0.19±0.01b ND 0.68±0.02c 2.12±1.73c ND ND ND 1.52±0.04d
续表
注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05),“ND”表示未检出。
风味物质 JJ PZ LZ NC LC SL QX MS芳香类3-苯丙酸乙酯苯甲醇苯甲醛苯乙醇苯乙醛缩二乙酯苯乙酮乙酸苯甲酯乙酸苯乙酯呋喃类2-戊基呋喃2-乙酰基呋喃3-甲基-2-(5H)-呋喃酮3-糠醛5-甲基-2-乙酰基呋喃糠醇糠醛缩二乙酯乙酰呋喃酚类3-甲基愈创木酚4-甲基苯酚硫化物二甲基二硫二甲基三硫ND 0.83±0.11a ND 55.55±4.35cd ND ND ND 1.16±0.08e 7.55±0.18bc ND 0.49±0.06a 80.12±2.40b 0.67±0.04b 0.08±0.01a 0.12±0.03a 23.66±2.17c 6.07±0.62de ND 0.19±0.02de 52.08±10.76d 0.55±0.06c ND ND 4.64±0.29e 5.51±0.42e 0.49±0.01b 0.16±0.01e 128.71±15.52a 0.48±0.03d ND ND 29.54±2.51b 5.66±1.01e 0.33±0.03c 0.25±0.01c 35.95±5.97e 0.46±0.04d ND ND 18.06±4.16d 18.01±0.23a ND 0.35±0.03b 67.23±3.28bc 2.05±0.02a ND ND 1.70±0.08e 6.78±0.35cd ND 0.22±0.05cde 69.02±1.32b 0.63±0.06b ND ND 44.17±2.75a 8.30±0.04b ND 0.23±0.01cd 42.24±2.61de 0.35±0.02e ND ND 3.17±0.17e ND 17.38±3.79a 1.40±0.42a ND ND ND 0.23±0.17ab ND 0.09±0a ND 1.00±0.04b 13.22±2.35b ND 4.91±0.33b ND 0.06±0b ND 17.13±3.06a 0.52±0.02c 4.98±1.11cd ND ND ND 0.10±0.01a ND 13.81±1.81a ND 28.08±0.91a 0.05±0a 5.52±0.73a 0.26±0.02a 0.11±0.02 ND 8.59±1.00b ND 10.61±5.67b ND ND 0.12±0.01bc ND ND 10.02±1.18b 0.65±0.08c 6.44±0.66c ND ND ND ND ND ND 0.38±0.02c 6.01±2.02cd ND ND 0.05±0cd ND ND 7.75±1.39b ND 1.87±0.28de ND ND 0±0 ND ND ND 0.40±0.05b ND ND ND ND ND ND ND 1.13±0.06a ND ND ND ND 1.13±0.08a ND ND ND ND 0.12±0.03d ND ND ND 0.30±0.02a 0.21±0.05a 0.20±0.01c ND 0.16±0.04cd ND 0.26±0.05b ND
为了更直观的观察,对8个产地的川法小曲白酒中各类别挥发性风味物质的数量和含量进行统计分析,结果见图1。由图1A可知,JJ、PZ、LZ、NC、LC、SL、QX、MS样品中分别检测到52种、75种、67种、57种、67种、68种、62种、58种、70种挥发性风味物质。由图1B可知,各产地小曲酒的挥发性风味物质总含量为2 671.60~5 500.28 mg/L,且不同产地白酒样品中挥发性风味物质总含量顺序为SL>NC>QX>PZ>MS>LZ>LC>JJ。不同产地之间挥发性风味物质含量的差异可能是由于发酵温度、发酵菌株和氧气等因素的不同导致的[11]。
图1 不同产地川法小曲白酒中各类别挥发性风味物质数量(A)及含量(B)
Fig.1 Types (A) and contents (B) of volatile flavor substances in Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production areas
醇类化合物在白酒中的作用十分重要,能增加酒的醇甜感,使白酒的香气和口感更加协调[12],其中SL样品中的醇类化合物含量最高(3 793.33 mg/L),其次是MS样品(2 417.10 mg/L)及NC样品(2 213.29 mg/L),JJ样品中的醇类化合物含量最低(995.52 mg/L)。其中,异戊醇、正丙醇、异丁醇是8个产地川法小曲白酒中含量比较丰富的醇类物质。
酯类化合物是小曲白酒中最常见的香气成分。PZ样品中的酯类化合物含量最高(1 392.09 mg/L),其次是SL样品(1 280.22 mg/L)、QX样品(1 230.24 mg/L),MS样品含量最低(827.14 mg/L)。各产地川法小曲白酒中的乙酸乙酯、L(-)-乳酸乙酯、棕榈酸乙酯含量比较丰富。
酸类化合物主要赋予白酒酸臭味和皮臭味等,可为烘托酯香,调节白酒的后味及酒体的协调性,但含量过多便会导致酒体粗糙,还可能影响酒的回甜口感[13]。JJ样品中的酸类化合物含量最高(232.22 mg/L),其次是PZ样品(91.73 mg/L)、SL样品(76.42 mg/L),NC样品含量最低(2.83 mg/L)。JJ样品中检出的庚酸含量最高(136.87 mg/L),主要赋予白酒酸臭,霉臭。
醛酮类化合物主要赋予白酒陈香和青草香,且在适当的浓度范围内,还能增强白酒的香味和口感[14]。乙醛和乙缩醛是白酒中主要的醛类物质,占总醛量的98%以上[15]。乙醛具有较大的反应活性,可在酶的作用下缩合成乙缩醛,赋予白酒陈味,两种物质一定程度上决定白酒老熟的好坏[14]。醛酮类化合物含量为242.53~739.59 mg/L,其中最丰富的成分是乙缩醛。
芳香类化合物可为白酒提供花香、果香,是白酒中重要的呈香化合物,其在白酒中的存在有助于提升酒体品质[16]。不同产地白酒中芳香族化合物含量为54.30~164.89 mg/L,其中苯乙醇含量为42.24~128.71mg/L,是白酒中主要的芳香族化合物;其次是乙酸苯乙酯含量为5.62~26.48 mg/L、苯甲醛、苯乙酮含量分别为4.90~8.68 mg/L、0.01~0.03 mg/L。
酚类化合物在白酒中的含量较少,但对白酒的香气、口感和稳定性起着重要的作用[17]。8个产地小曲白酒中酚类化合物含量为0~1.13 mg/L,含量较低,且样品MS、NC、LZ、SL中未检测出酚类化合物,造成小曲酒中酚类含量较低甚至未检测出酚类化合物的原因可能是由于小曲酒发酵温度较低和发酵时间较短所造成的。
呋喃类化合物常在白酒中提供烤面包香和杏仁香。在8个产地小曲白酒中总含量为6.44~47.83 mg/L。含硫化物属于白酒中重点关注的一类痕量化合物,一般由含硫氨基酸转化而来,且含量较低。然而,这些化合物也会影响白酒的香气质量,因为它们的气味阈值较低[18]。二甲基三硫化物产生老咸菜味,仅在LC样品中检出,已被确定为白酒中一种重要的香气活性化合物。
为了区分不同产地的川法小曲白酒,将仅在一种样品中检测到的挥发性风味物质定义为特征风味物质。不同产地川法小曲白酒的特征风味物质见表2。由表2可知,不同产地川法小曲白酒的特征风味物质共11种,其中苯乙酮、乙酸苯甲酯、2-戊基呋喃仅在PZ样品中检出,表明PZ样品特具豆香、泥土香;1-壬醇、愈创木酚仅在LZ样品中检出,表明LZ样品特具花香、青草香;5-甲基-2-乙酰基呋喃、2-羟基-3-戊酮仅在NC样品中检出,表明NC样品特具坚果香、水果香;十五酸乙酯、二甲基三硫仅在LC样品中检出,表明LC样品特具甜香、老咸菜味;辛酸、4-甲基苯酚仅在MS样品在检出,表明MS样品特具窖泥臭、花香;JJ、SL、QX样品中没有检出特征风味物质。
表2 不同产地川法小曲白酒的特征风味物质
Table 2 Characteristic flavor substances of Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production areas
注:“√”表示有检出;“-”表示未检出。
序号 化合物 JJ PZ LZ NC LC SL QX MS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 1-壬醇十五酸乙酯辛酸苯乙酮乙酸苯甲酯2-戊基呋喃5-甲基-2-乙酰基呋喃2-羟基-3-戊酮4-甲基苯酚愈创木酚二甲基三硫-- - - - - - - - - ——√√√--- -√————√——---√√——√————√-- - - - - - - - - --- - - - - - - - - ---√——-√--
白酒品质的差异是由于酒中风味物质的种类和量比不同导致的,所以剖析白酒中的风味物质组成特征,对于提升白酒品质具有重要意义[19]。白酒中有“四大酯”分别为:乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯。这几种酯的含量以及比例特征差异,对评价白酒品质特征具有重要作用[20]。但小曲白酒中己酸乙酯含量较少甚至未检出,因此不做比较。醇类是小曲白酒中的主体风味物质对白酒品质的影响较大,对乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯三种酯类物质及异戊醇、正丙醇、异丁醇三种醇类物质比值进行研究,结果见图2。
图2 不同产地川法小曲白酒中主要酯类及醇类化合物含量比值
Fig.2 Ratio of main esters and alcohols contents in Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production areas
不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
由图2A可知,NC样品中乙酸乙酯与乳酸乙酯含量比值最高,为12.78,显著高于其他产地的含量比值(P<0.05),并且该比值与白酒香气成分协调性密切相关[20],而样品SL中含量比值最低为2.07,这说明样品SL具有较低的乙酸乙酯含量和较高乳酸乙酯含量。由图2B可知,LZ样品中乙酸乙酯与丁酸乙酯的含量比值最高,为688.53,显著高于其他产地的含量比值(P<0.05),MS样品中含量比值最低,为14.86,这表明各产地中这三种酯类含量不同导致比值差异显著。由图2C和图2D可知,异戊醇/正丙醇含量比值范围0.39~4.39,异戊醇/异丁醇含量比值范围为1.52~2.00;该含量比值与杨建刚等[21]的研究结果异戊醇/正丙醇含量比值范围1.0~1.5,异戊醇/异丁醇含量比值范围为1.8~2.5相似,可用于鉴别小曲白酒品质。
一般来说,风味物质对白酒风味的贡献不仅取决于风味物质的质量浓度,还取决于嗅觉阈值[22]。为了能确定川法小曲白酒中具有重要风味贡献的化合物,根据前述方法,计算得到8个产地川法小曲酒中OAV>1的关键香气物质共有46种,结果见表3。由表3可知,在酒样JJ、PZ、LZ、NC、LC、SL、QX、MS分别有18种、31种、25种、23种、27种、29种、23种、30种OAV>1的物质,这些物质对川法小曲白酒的香气特征形成具有重要贡献。在8个产地中醇类以正丙醇(OAV=2~40)、异丁醇(OAV=6~12)等物质的风味贡献较大,主要呈水果香和花香;酯类以辛酸乙酯(OAV=131~625)、乙酸异戊酯(OAV=66~334)、丁酸乙酯(OAV=15~487)等物质的风味贡献较大,主要贡献花香和水果香;缩醛类以乙缩醛(OAV=95~345)的风味贡献较大,主要贡献水果香;酸类以丁酸(OAV1~37)的风味贡献较大,主要呈汗臭、酸臭;芳香族以3-苯丙酸乙酯(OAV=0~144)、乙酸苯乙酯(OAV=1~49)的风味贡献较大,主要贡献水果香,蜂蜜香;此外,二甲基三硫虽然仅在LC酒样中检出,OAV为583,其风味贡献也非常显著,具有“量微香大”的特点。
表3 不同产地川法小曲白酒中OAV>1的关键香气物质
Table 3 Key aroma compounds with OAV>1 in Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production area
序号 化合物 JJ PZ LZ NC LC SL QX MS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 0 1 2 6 2 2 1 <1 0 1-壬醇1-辛醇2-甲基-1-丁醇异丁醇异戊醇正丙醇正丁醇正己醇仲丁醇乙酸乙酯2-羟基-4-甲基戊酸乙酯L(-)-乳酸乙酯γ-丁内酯丁酸乙酯癸酸乙酯甲酸乙酯肉豆蔻酸乙酯戊酸乙酯辛酸乙酯乙酸异丁酯乙酸异戊酯异戊酸乙酯月桂酸乙酯正己酸乙酯棕榈酸乙酯丙酸丁酸庚酸2<1<1 3 8 3 8 4 <3 8 3 6 1 <1 0 2 6 1 2 5 4 1 <1 0 2 4 1 0 3 3 4 <0 0 2 9 3 4 0 1 4 1 0 2 4 1 1 4 5 1 <1 2 4 8 2 0 6 0 5 <1 0 1 3 2 6 2 24<1 26<1<1 0 15 1<1 43 0 159 2 108 94 22 22 0<1 12 19 7<1 51 0 625 3 241 22 1 2 2 2 4 4 4 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1 7 3 6 6 3 6 8 3 <1 0 1 0 2 0 0 5 3 0 8 0 1 <1 5 3 0 2 8 6 <1 309 2 73 81<1<1 0 189 6<1 0 134 545 3 334 56 86 131 1 66 41 0 561 2 172 0 0 0 0 3 4 2 0 3 <1 0 8 6 0 9 170 5<1 50 146 536 2 165 16 5 97 3<1 13 0 1 3 <1 0 2 0 4 2 3 0 7 0 3 <1 10<1 0<1 0 127<1<1 22 0 3 0<1 0 487 4<1 67 608 483 2 177 102 4 277<1<1 37<1
续表
序号 化合物 JJ PZ LZ NC LC SL QX MS 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46己酸戊酸异丁酸异戊酸1,1,3-三乙氧基丙烷乙缩醛3-苯丙酸乙酯苯乙醇乙酸苯乙酯3-糠醛糠醇丙醛己醛乙偶姻4-甲基苯酚愈创木酚二甲基二硫二甲基三硫0 2 4<1<1<1 0 182 1 3 <1 0 0 <2 7 <1 0 0 <1 26<1 0 0 0 2 5 <1 1 0 0 3 0 0 2 1 0 0 0 2 6<1 164 60 3 26 186 48<1<1 279 45 2 20 14 1<1 2 95 144<1<1 268 54 2 49 182 66 7 2 <1 1 3 <1 0<1 18 21 2 5 2 0 0 0 1 345 44 4 32 14 3<1 0 25 5 0 0 0 2 3 0 0 0 1 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 8 1 3 0 0 0 0 0 5 0 0 3 3 2 2 3 0 2 0 5 0 0 2 5 0 0 1 0 6 7 0 2 583 2 0 8 0 8 0
作为一种有监督的多元统计分析,OPLS-DA是通过设置预先设置的分类变量来进一步挖掘数据信息,量化处理组之间的差异程度,从而消除了不可控变量对数据的影响。这是一种适合于具有多线性和噪声变量的数据分类的分析工具[23]。OPLS-DA能最大程度地展示不同组别间的差异性。为更深入地了解不同产地小曲酒的风味差异,对8个产地的川法小曲酒的挥发性风味物质进行了OPLS-DA分析并得到变量重要性投影(VIP)值,结果见图3。
图3 不同产地川法小曲白酒挥发性风味成分正交偏最小二乘法-判别分析得分图(A)、置换检验结果(B)及变量重要性投影值(C)
Fig.3 Partial least square-discrimination analysis score plots (A),the permutation test (B) and variable importance in the projection values (C) of volatile flavor substances in Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production area
模型中X轴方向变量解释能力(R2X)=0.989,Y轴方向变量解释能力(R2Y)=0.985,预测能力(Q2)=0.961,R2和Q2超过0.5表示模型拟合结果可接受[24]。由图3A可知,LZ与PZ相互聚集,差异性较小,其余产地酒样在OPLS-DA的分散点图上聚类良好,组内差异小,不同组间样品能实现完全分离。这表明LZ和PZ产地之间风味物质差异小,其余产地的差异较大。这是由于不同产地的小曲白酒工艺、环境温度、湿度、微生物等因素的细微差异,导致酒体之间呈现出差异性。由图3B可知,经过200次交叉验证后置换检验结果显示,R2和Q2超过0.5表示模型拟合结果可接受[23]。以VIP≥1,P<0.05作为筛选标准,共筛选得到关键差异物质17种。由图3C可知,正丙醇、L-(-)-乳酸乙酯、乙缩醛、异戊醇、仲丁醇、乙酸乙酯、异丁醇、庚酸、棕榈酸乙酯、2-甲基-1-丁醇、甲醇、苯乙醇、乙酸、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、正丁醇、丁酸乙酯、乙酸苯乙酯是8个产地小曲白酒中的关键差异风味物质。
为进一步筛选8个产地小曲白酒中品质差异的标志性香气化合物,将具有统计学意义的17种关键差异风味物质(VIP≥1,P<0.05)和8个产地小曲白酒中均检出的10种关键香气物质(OAV>1)进行对比,绘制Venn图,结果见图4。由图4可知,有7种风味成分在各产地白酒中既有统计学意义,又有重要的风味贡献,分别是乙缩醛、2-甲基-1-丁醇、丁酸乙酯、乙酸乙酯、异丁醇、异戊醇、正丙醇,表明这7种化合物是导致各产地小曲白酒品质差异的标志性香气化合物。
图4 关键差异风味物质和不同产地小曲白酒中均检出的10种关键香气物质比较对比韦恩图
Fig.4 Venn diagram of comparison of key differential flavor substances and 10 key aroma substances all detected in Xiaoqu Baijiu from different production areas
结合表1结果可知,这7种标志性香气化合物含量在各产地小曲白酒间的差异显著,同时也反映出风味贡献程度差异显著。SL样品中正丙醇含量最高(2 148.48 mg/L),应控制在一定范围内以保证酒体风味品质和健康品质[25];NC样品中乙缩醛含量最高(721.90 mg/L),赋予白酒陈香、水果香,表明NC样品老熟程度较高品质较好;NC样品中异戊醇含量最高(965.73 mg/L),赋予白酒水果香、花香,是小曲白酒的主体风味物质,但过量会导致异味产生;LZ样品中乙酸乙酯含量(849.16 mg/L)稍高于其余样品,赋予白酒菠萝香、苹果香,是小曲白酒中的主要呈味物质;NC、QX、MS三个样品中异丁醇的含量较高,分别为483.71 mg/L、439.90 mg/L、484.10 mg/L,无显著性差异,赋予白酒麦芽香、坚果香;NC样品中2-甲基-1-丁醇的含量最高(370.33 mg/L),赋予白酒醇香;MS样品中丁酸乙酯含量最高(39.69 mg/L),赋予白酒苹果香、菠萝香,由此可知MS样品中苹果香、菠萝香比较突出。
本研究采用GC-QT OF-MS技术分析了8个不同产地的川法小曲白酒中的挥发性风味物质,共检测出98种挥发性风味物质,其中共有挥发性风味物质28种,特征风味物质(仅在一种样品中检测出)11种。不同产地酒样中挥发性风味物质的比值差异显著,异戊醇/正丙醇和异戊醇/异丁醇比值可用于鉴别川法小曲酒品质。共筛选出46种关键香气物质和17种关键差异风味物质,将这17种关键差异风味物质和不同产地小曲白酒中均检出的10种关键香气物质进行对比,筛选出7种导致不同产地川法小曲白酒品质差异的标志性香气化合物。本研究对川法小曲白酒的特征风味物质有了更为深入的认识,可为进一步提升川法小曲白酒的风味品质,提高小曲白酒质量分级准确性和稳定性提供理论参考和技术支持。
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Flavor quality characteristics of Sichuan Xiaoqu Baijiu from different production areas