不同年份酱香型白酒挥发性风味化合物分析

我国白酒种类繁多，根据不同风格被分为12种香型白酒。其中，以茅台为代表的酱香型白酒因酱香突出、幽雅细腻和留香持久等特点，而受到广大消费者的喜爱[1]。白酒生产过程中陈酿对白酒风味的形成具有重要作用，使得酒体口感更加饱满、协调、回味悠长[2-4]。 然而，商家为了利益，将未经陈酿或陈酿时间较短的白酒冒充陈年老酒进行售卖[5]。白酒在长期的贮存过程中会发生物理及化学变化，且大多数反应可逆，导致陈酿过程中大部分风味物质难以呈现出明显的规律性变化[6]。

目前，研究集中在贮存十年内白酒中挥发性风味物质的变化，孟望霓等[7]采用液液萃取（liquid-liquid extraction，LLE）-气质联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）仪对贮存2年的酱香型白酒进行研究。结果表明，其贮存过程中对酒体影响较大的挥发性风味物质主要为酸类、醛酮类以及其他5种微量成分。采用多元统计分析方法可对特征差异性化合物进行筛选，如偏最小二乘-判别分析（partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）、Spearman相关性分析以及随机森林（random forest，RF）模型的应用[8]。郭世鑫等[9]利用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）区分不同工艺酱香型白酒，并识别重要的标记挥发性化合物。万旗钰等[10]采用Spearman相关性分析酒醅理化指标、风味化合物与微生物群落之间的相关性。目前，鲜见贮存10年及以上的酱香型白酒年份鉴别的研究报道。

基于此，本研究以贮存5～17年的酱香型白酒样品（Y5～Y17）为研究对象，采用气相色谱-火焰离子化检测器（gas chromatography-flame ionization detector，GC-FID）和离子色谱（ion chromatography，IC）仪对其挥发性风味物质组成进行检测，并采用PLS-DA分析方法建立不同贮存年份酱香型白酒的分类模型，进而分析不同贮存年份酱香型白酒的特征差异性化合物，以期促进酱香型白酒陈酿技术的研究，为贮存年份的鉴别提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

13个年份（5～17年）酱香型白酒基酒酒样（酒精度均为53%vol）；每个年份酒样取3个平行样，分别命名为Y5-1、Y5-2、Y5-3，……，Y17-1、Y17-2、Y17-3，所有酒样均由贵州民族酒业有限公司提供。

甲醇、异戊醇、正丙醇、仲丁醇、2-戊醇、正丁醇、活性戊醇、异丁醇、正戊醇、正己醇、2,3-丁二醇（左消旋）、2,3-丁二醇（内消旋）、1,2丙二醇、乙醛、乙缩醛、丙醛、异丁醛、异戊醛、乳酸乙酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸异戊酯、癸酸乙酯、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、十四酸乙酯、棕榈酸乙酯、硬脂酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯、丙酮、2-戊酮、3-羟基-2-丁酮、三甲基吡嗪、四甲基吡嗪以及叔戊醇、乙酸正丁酯、2-乙基丁酸等：美国Sigma-Aldrich公司；乳酸、乙酸、丙酸、甲酸、丁酸、己酸：北京伊诺凯科技有限公司。所用试剂均为色谱纯。

1.2 仪器与设备

BSA224S电子分析天平：德国Sartorius公司；GenPure UV/UF超纯水系统：美国Thermo Fisher Scientific公司；Clarns 600气相色谱仪（配FID）：美国Perkin Elmer公司；CP-Wax 57CB毛细管色谱柱（50 m×0.25 mm×0.2 μm）：美国Perkin Elmer公司；固相微萃取装置（配固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）手柄、85μmPA萃取头）：美国Supelco公司；ICS-3000离子色谱分析仪（配有EG40淋洗液自动发生器、电导检测器和Chromeleon 6.80色谱工作站）：美国DIONEX公司。

1.3 方法

1.3.1 挥发性风味物质的测定

采用气相色谱法对酒体中挥发性风味物质进行分析。

样品前处理：取10 mL酒样，加入1%内标（叔戊醇、乙酸正丁酯、2-乙基丁酸质量浓度分别为103 mg/L、106 mg/L、101 mg/L）100 μL，混匀后进样分析。

GC-FID条件：CP-WAX 57 CB毛细管色谱柱（50 m×0.25 mm×0.2 μm），载气为高纯氮气（N2）：流速1 mL/min，分流比为10∶1；氢气流速为45 mL/min；空气流速为450 mL/min；检测器温度270 ℃；进样器温度：240 ℃。升温程序为起始温度35 ℃，恒温6 min，以4 ℃/min程序升温至60 ℃，以6 ℃/min程序升温至110 ℃，恒温3 min，以6 ℃/min程序升温至205 ℃，继续恒温13 min，进样量1 μL。

定性、定量分析：根据标准物质保留时间定性；采用内标法定量。

1.3.2 有机酸含量的测定

标准品的配制：分别准确称取乳酸、乙酸各0.1 g于去离子水中溶解，并定容至100 mL容量瓶中制备质量浓度为1 000 mg/L的乳酸与乙酸的混合标样；分别准确称取丙酸、甲酸、丁酸、己酸各0.1g于去离子水中溶解，并定容至1000mL容量瓶中制备质量浓度为100 mg/L的丙酸、甲酸、丁酸、己酸的混合标样。

酒样预处理：采用离子色谱法测定白酒中有机酸，由于酒体中乳酸、乙酸、丙酸、甲酸、正丁酸、己酸含量较高，同时为了降低样品中较高含量的乙醇对色谱柱所造成的影响，使用超纯水将酒样稀释60倍后进行上机检测。

离子色谱条件：离子色谱柱采用Ionpac AS11-HC型分离柱（250 mm×4 mm）；Ionpac AG11-HC型保护柱（50 mm×4 mm）；柱温30 ℃；以Dione×ADRS 600（4 mm）为阴离子抑制器，抑制电流175 mA；进样量为25 μL。以淋洗液自动发生器产生的KOH溶液为流动相，淋洗液流速1.1 mL/min，梯度淋洗程序为：0～16 min，1.1 mmol/L KOH；17～29 min，16.5mmol/LKOH；29～35min，20.0mmol/LKOH；35～39min，35 mmol/L KOH，稳定2 min；41～47 min，50.0 mmol/L KOH；在47.1 min时KOH浓度降至1.1 mmol/L，稳定至52 min结束。

定性、定量方法：根据保留时间定性，外标法定量。

1.3.3 数据处理

通过Excel 2016对实验数据进行整理，利用SIMCA-P 14软件建立PLS-DA模型，并以变量重要性投影（variable importance in projection，VIP）值＞1为指标筛选特征差异性化合物。

2 结果与分析

2.1 不同贮存年份酱香型白酒挥发性风味化合物分析

不同贮存年份酱香型白酒挥发性风味成分测定结果见表1。

由表1可知，不同贮存年份酒样共检出风味物质51种，包括醇类13种、酸类6种、酯类18种、醛酮类7种、芳香族类4种以及其他类3种，其中，各年份酒中以酯类物质含量最高（2 863.85～5 366.10 mg/L），其次为醇类物质（1 279.77～4 695.78 mg/L）和酸类物质（2 191.60～3 053.50 mg/L）；此外，醛酮类化合物、芳香族类化合物以及其他类化合物含量相对较少，分别为672.95～1 681.27 mg/L、14.59～34.66 mg/L、0.69～365.7 mg/L。

酱香型白酒中酯类物质含量及种类最多，且大多为乙酯，可为白酒提供果香骨架[11]。Y5～Y17共13个年份酒中检测出的酯类物质共18种，其中，酯类物质的种类数量在Y5、Y6酒样中较少（13种、12种），但其酯类物质含量却以Y5、Y6酒样较高（分别为5 366.10 mg/L、4 561.70 mg/L），而Y7～Y17酒样酯类物质总含量有所下降（2 863.85～4 225.73 mg/L）。推测在白酒贮存过程中酯类物质的挥发作用以及水解作用占主导地位。同样，根据浓香型、清香型以及凤香型白酒中酯类物质的研究结果表明，随着贮存年份的增加，其含量亦呈逐渐减少的趋势[12-15]。酱香型白酒中，酯类物质以乙酸乙酯和乳酸乙酯为主，占总酯含量的90%以上，其中，乳酸乙酯、乙酸乙酯含量较高，随着贮藏年份的增加，乳酸乙酯含量呈先下降后上升的趋势，而乙酸乙酯则呈先减少后增加，随后又减少的趋势。另外，酒体中甲酸乙酯、丁酸乙酯、亚油酸乙酯等酯类含量较低，经过10年以上的贮存，含量均处于10～100 mg/L范围内，且变化幅度较小。

酒体中适量的醇类物质可使酒体更加丰满柔和、圆润醇厚，而过高的高级醇含量则会造成酒体苦涩浑浊，带来一些不愉快的风味，从而影响其原有风味，降低酒体舒适度[16-17]。 本试验中的13个年份酒样中检测出的醇类物质种类个数无明显变化趋势，但其总含量呈上下波动的趋势，其在Y5、Y6酒样中含量较高，分别为4 695.78 mg/L、3 372.13 mg/L，之后随着贮存年份的增加，含量有所减少，而Y7～Y17酒样醇类物质总含量有所下降（1 279.77～2 731.11 mg/L）。 分析其原因可能是由于低碳链醇类化合物挥发性较强的缘故[18]。而在白酒酿造过程中如何控制高级醇的含量已经成为白酒行业目前研究的热点，因此，酱香型白酒长时间的贮存减少了高级醇的含量，对其酒体品质的提升有积极作用。酒体中醇类物质以正丙醇和异戊醇为主，二者之和占醇类物质总量的50%以上，研究表明，高级醇的毒性随其碳链的延长而增加，其中正丙醇、异戊醇的毒性为乙醇的8.5倍、19倍[19]。本研究中，正丙醇含量变化趋势与总醇类物质基本相似，于Y5、Y6酒样中含量较高，分别为3 492.38 mg/L、2 455.43 mg/L，于Y7～Y17酒样中含量先骤降再缓慢上升（468.46～1 699.68 mg/L）。 此外，仲丁醇和2,3-丁二醇（内消旋）在各酒样中变化趋势与之相似，其含量均于Y5酒样最高。

酸类化合物作为白酒中重要的呈香、呈味物质，对酒体的口感起着重要作用。 适量的酸类物质可以有效降低白酒的辛辣味和苦味，同时也是酯类物质的前体物质。 若酒体中有机酸含量过低时，则会导致酒体发苦，邪杂味露头，酒体不协调等问题[3]。13个贮存年份酱香型白酒中总有机酸含量为2 191.60～3 053.50 mg/L，同总酯类和总醇类含量的规律相似，于Y5酒样含量最高（3 053.50 mg/L），并以乳酸和乙酸含量最高。其中，乙酸含量同样于Y5酒样最高（1 804.20 mg/L），之后含量处于上下波动的变化趋势，而乳酸于各贮存年份酒样中的含量相较稳定（742.80～1 434.30 mg/L）。此外，计算乙酸/乳酸发现，Y5～Y17酒样中，随贮存年份的增加，呈现先下降后上升，之后再下降的变化趋势，并于Y12酒样中最高。

醛酮类化合物在酱香型白酒中的含量较低，郭雪峰等[20]对不同香型白酒中醛酮类化合物的定量结果与本研究相似，推测可能是由于醛酮类化合物容易氧化的原因。本研究中，醛酮类化合物总含量变化趋势无明显规律，其主要醛酮类化合物以乙醛（279.90～845.14 mg/L）含量最高，其次为乙缩醛（249.16～713.80 mg/L）。研究表明，乙醛与乙缩醛之比在一定程度上可作为判断酒质与酒龄的标志之一[21]。 而计算得到13个贮存年份酱香型白酒中乙醛/乙缩醛于1.05～1.26范围内上下波动。

另外，酱香型白酒中芳香族化合物（14.59～34.66 mg/L）及其他类化合物（0.69～365.70 mg/L）含量较低，总体来看，芳香族化合物及其他类化合物含量于13个贮存年份酒中无明显变化趋势。 其中，糠醛是酱香型白酒中的标志性化合物，被认为是构成酱香型白酒焦香的风味成分，是造成与其他名酒香味不同的原因之一[22]，在其他类化合物中含量最高。其含量在Y9酒样最低（0.69 mg/L），在其他酒样中基本处于0.69～364.28 mg/L范围内，并于Y6年份酒样中含量最高（364.28 mg/L）。同样，吡嗪类化合物也被认为是酱香型白酒中重要的呈香成分，但目前并没有研究表明，糠醛、吡嗪类等化合物是酱香型白酒的主体香气物质[23-24]。本研究在酱香型白酒中的Y15、17酒样中同时检测出的三甲基吡嗪和四甲基吡嗪，其含量均不高于10 mg/L。

综上所述，酱香型白酒中风味物质以酯类物质，醇类物质以及酸类物质为主，其中，13个贮存年份酒样中，酯类、醇类以及酸类物质含量均以Y5酒样最高，其他类化合物总含量以Y6酒样最高，在随后的年份酒中含量均有所减少，而羰基类以及芳香族类化合物总含量随贮存年份的增加无明显变化趋势。

2.2 不同贮存年份酱香型白酒挥发性风味物质偏最小二乘-判别分析

为探究酱香型白酒中年份差异物的识别，利用SIMCA-P 14软件基于风味物质的定量结果建立不同贮存年份酱香型白酒PLS-DA分类模型，对风味化合物进行可视化趋势分析，结果见图1。由图1a可知，通过PLS-DA模型可将酱香型白酒各年份酒样明显分开，模型中自变量拟合指数（R2X）为0.952，因变量拟合指数（R2Y）为0.994，模型预测指数（Q2）为0.971，R2和Q2均在0.9以上，表示模型拟合结果可接受[25]。由图1b可知，根据判别模型经过200次置换检验的结果，Q2的回归线与Y轴相交于负半轴，说明该模型并没有出现过拟合的情况，可用来反映不同年份酒的风味情况。由图1b可知，多数年份酒样位于95%的置信区间内，其中，除Y8酒样外，Y5～Y10酒样聚拢程度较明显，主要分布于第1、4象限，说明这几个酒样之间差异相对较小，可聚为一类。 而Y11～Y17酒样分布相对分散，主要位于第1、2、3象限，尤其是Y12～Y15酒样分布于第2、3象限之间，明显区分于Y5～Y10酒样，说明贮存10年及以内与10年以上的酒样之间存在较大差异。

2.3 不同贮存年份酱香型白酒特征差异挥发性风味化合物识别

为明确不同贮存年份酱香型白酒中的关键年份差异物，通过计算VIP值确定各物质对酱香型白酒贮存年份的贡献度。PLS-DA中的变量投影重要性（VIP）是评估每个变量对模型贡献度的指标，VIP值越大，说明该变量对区分不同组别的贡献度越大，即在不同贮存年份酱香型白酒中差异越显著[26]。不同贮存年份酱香型白酒挥发性风味成分变量投影重要性值（VIP）见图2。由图2可知，以VIP值＞1为指标，共筛选出VIP值＞1的挥发性风味成分13种，按VIP值从大到小依次为仲丁醇、乳酸乙酯、己酸异戊酯、正丁醇、2,3-丁二醇（内消旋）、棕榈酸乙酯、丙酸、乙醛、丁酸乙酯、戊酸乙酯、乙缩醛、甲酸乙酯、异戊醇。 其中以仲丁醇（VIP=1.250 5）和乳酸乙酯（VIP=1.244 5）VIP值最高，为重要的特征差异性化合物。

3 结论

采用GC-FID、IC检测技术研究了贮存5～17年酱香型白酒风味物质含量及其变化规律，结果发现，共检测出51种挥发性风味物质，包括醇类13种、酸类6种、酯类18种、醛酮类7种、芳香族类4种以及其他类3种；其主要风味物质为酯类（2 863.85～5 366.10 mg/L）、醇类（1 279.77～4 695.78 mg/L）以及酸类（2 191.60～3 053.50 mg/L），其中，酯类、醇类以及酸类物质含量均以Y5酒样最高，其他类化合物总含量以Y6酒样最高，之后随着贮存年份的增加，其含量呈下降趋势，而醛酮类以及芳香族类化合物总含量随贮存年份的增加无明显变化趋势。PLS-DA结果表明，根据风味物质可将贮存10年内与10年以上的酒样区分开。基于变量重要性投影（VIP）值，通过PLS-DA模型筛选出仲丁醇、乳酸乙酯及己酸异戊酯等13种特征差异性化合物（VIP值＞1），其中，以仲丁醇（VIP值=1.250 5）和乳酸乙酯（VIP值=1.244 5）VIP值最高，被列为重要的年份特征差异化合物。 这将为酱香型白酒贮存过程风味物质变化规律的探究及年份酒鉴别提供方法和数据支撑。

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Analysis of volatile flavor components of sauce-flavor Baijiu of different aging years

LAI Yucheng1,2,3,GUO Hongli4,ZHANG Jiaojiao2,3,XIAN Tingting4,SUN Zhiwei2,3,LI Jin4,LIU Haipo5,ZHAO Jinsong1,HAN Xinglin2,3*
(1.College of Biological Engineering,Sichuan University of Science&Engineering,Yibin 644000,China;2.China National Research Institute of Food and Fermentation Industries Co.,Ltd.,Beijing 100015,China;3.International Joint Research Center of Quality and Safety of Alcoholic Beverages,Beijing 100015,China;4.Guizhou National Liquor(Group)Co.,Ltd.,Zunyi 564500,China;5.China Alcoholic Drink Association,Beijing 100831,China)

Abstract：Using the sauce-flavor(Jiangxiangxing)Baijiu samples(Y5-Y17)aged for 5 to 17 years as the research object,the volatile flavor components and organic acid contents were detected using gas chromatography-flame ionization detector(GC-FID)and ion chromatography(IC).The characteristic differential volatile flavor components of Baijiu samples in different aging years were screened using partial least squares-discriminant analysis(PLS-DA).The results showed that 51 kinds of volatile flavor components were detected, including 13 alcohols, 6 acids, 18 esters, 7 aldehydes and ketones,4 aromatics and 3 others.The volatile flavor components in 13 samples of sauce-flavor Baijiu were mainly esters(2 863.85-5 366.10 mg/L),alcohols(1 279.77-4 695.78 mg/L)and acids(2 191.60-3 053.50 mg/L).Among them,the contents of esters,alcohols and acids were the highest in Y5 sample, and the total contents of other components were the highest in Y6 sample.After that, as the storage year increased, the contents showed a downward trend, while the total contents of aldehydes and ketones and aromatic components had no change significantly with the storage year increase.PLS-DA result showed that the sauce-flavor Baijiu aged for less than 10 years and more than 10 years could be distinguished.Based on the variable importance projection(VIP)value,13 characteristic differential volatile flavor components(VIP value＞1),including para-butanol,ethyl lactate and isoamyl caproate,were screened.Among them,para-butanol and ethyl lactate were important characteristic differential volatile flavor components.

Key words：sauce-flavor Baijiu;volatile flavor compound;aging year;characteristic differential volatile flavor components

中图分类号：TS261.4

文章编号：0254-5071（2025）04-0144-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.04.021

引文格式：赖昱成，郭红莉，张娇娇，等.不同年份酱香型白酒挥发性风味化合物分析[J].中国酿造，2025，44（4）：144-150.

收稿日期：2024-07-03

修回日期：2024-12-30

基金项目：国家重点研发计划（2022YFD2101205）

作者简介：赖昱成（1999-），男，硕士研究生，研究方向为酿造过程分析与调控。

*通讯作者：韩兴林（1983-），男，教授级高级工程师，博士，研究方向为发酵工程。