随着白酒产业对品质标准化与风味精准调控需求的提升，解析白酒中与品质等级密切相关的关键风味组分及其对酒体风味特征的调控机制，已成为中国白酒研究方向之一。基酒是指没有经过勾兑等深加工工序的原酒，其挥发性、非挥发性成分的差异，对成品酒的香气、口感及风格产生决定性影响。
对不同等级白酒研究多采用代谢组学、风味组学及感官组学等多维度分析技术，揭示特征性化合物的指纹图谱，并结合感官解释其风味贡献度。 HUANG Q等[1]将电子鼻、气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）与感官结合，得出不同等级清香型白酒差异物质主要集中在酯类和醇类。 MA Y等[2]通过液液萃取（liquid-liquid extraction，LLE）结合GC-MS分析发现，乙酸、乙酸乙酯、乳酸乙酯、苯乙醇和己酸乙酯是导致高粱酒香气差异的关键化合物。陈法君等[3]基于GC-MS分析结果，通过正交偏最小二乘分析（orthogonal partial least squares discriminant analysis，OPLS-DA）和方差分析结合香气活度值（odor activity value，OAV）判断己酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯对不同量等级多粮浓香型原酒具有重要贡献。在过去的研究中，基酒等级多来源于容易受到外部因素干扰的传统感官评价方法[4]，且大多局限于仪器分析+化学计量学，提供了更严谨、更稳健、更具预测性的分析策略，解决了前人研究中存在的模型过拟合风险高、标志物可靠性存疑、以及模型实用化能力不足等关键问题。
本研究采用气相色谱（gaschromatography，GC）、GC-MS对不同等级基酒中挥发性风味物质进行分析，结合OPLSDA依据变量重要性投影（variable importance in the projection，VIP）筛选对模型差异特征有显著贡献的物质，运用支持向量机（support vector machine，SVM）构建等级判别模型同时验证所筛选特征可靠性，旨在为不同等级浓香型白酒的等级鉴别提供一种检测方法。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
四川某品牌浓香型坛贮基酒33份，由酒厂根据感官结果划分为3个等级，分别为特优级（A）基酒、优级（B）基酒、一级（C）基酒，分别编号为A1～A10、B1～B12、C1～C11。
甲醇、2-丁醇、正丙醇、异丁醇、2-戊醇、正丁醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、正戊醇、正己醇、己酸异戊醇、丙二醇、糠醇、β-苯乙醇标准品（纯度＞98%）、叔丁醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸（均为色谱纯）：上海Sigma-Aldrich公司。
1.2 仪器与设备
Trace1300气相色谱仪：美国Thermo Fisher Scientific公司；GC-MS-QP2010 Plus气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司。
1.3 方法
1.3.1 感官方法
根据GB/T 33404—2016《白酒感官品评导则》选择感官描述语言，从香气、味道和口感三个维度评价基酒的质量等级。品评小组由6名成员组成，年龄在25～55岁，有两年以上白酒品评经验。评分标准以0（无明显风味/酸味突出/口感不协调）～10（风味强烈/酸味协调/口感协调）进行打分。
1.3.2 GC分析方法
醇类物质采用GC法测定。样品加入内标混合，GC条件：采用CP-Wax57 CB Acidic色谱柱（50 m×0.25 mm×0.2 μm）进行分离和分析，进样口温度280 ℃；载气为纯度99.999%氦气（He），流速1 mL/min，分流比3∶1。升温程序为初始温度35 ℃，保持3 min，以2 ℃/min上升至90 ℃，后以20 ℃/min上升至200 ℃，保持20 min。
定性定量：采用标准品保留时间定性，采用内标法（500 mg/L叔丁醇）定量。
1.3.3 HS-SPME-GC-MS分析方法
顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）条件：样品稀释5倍，加入1gNaCl、内标（乙酸正戊酯、2-乙基丁酸）混合。采用50/30μmDVB/CAR/PDMS萃取头从样品顶部吸附挥发性化合物，吸附条件为50℃保持45min。
GC分析条件：色谱柱为DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度为250 ℃；载气为高纯氦气（He）（99.999%），流速1 mL/min，分流比20∶1；升温程序为初始温度40 ℃，保留8 min，以10 ℃/min升温到140 ℃，保留2 min，再以10℃/min升温到200℃，保留时间为2min，最后以10℃/min升温到250 ℃，保留时间为15 min。MS分析条件：接口温度280 ℃；电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；扫描质量范围29～500 m/z。
定性定量：GC-MS将样品总离子流图中每种化合物的质谱图与美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）质谱库中的质谱图进行比对，选择相似度＞80%的物质作为初步定性结果，采用内标法（乙酸正戊酯、2-乙基丁酸质量浓度均为500 mg/L）进行半定量分析。
1.3.4 气味活度值
在白酒风味研究中，气味活度值（odor activity value，OAV）通常用于评估风味化合物对白酒整体风味的贡献[5]，OAV＞1表示香气成分对总体风味贡献明显，是关键风味物质，OAV＞100表示风味化合物的实际浓度远高于其阈值浓度，这意味着该化合物在风味感知中具有显著的贡献，起主导作用，是特征风味物质，OAV计算公式如下：
注：C为各香气化合物质量浓度，mg/L；OT为各香气化合物阈值，μg/L。
1.3.5 总酸和总酯测定方法
根据GB/T 10345—2022《白酒分析方法》，采用滴定法测定白酒总酸和总酯含量。
1.3.6 统计分析
采用Origin 2021对感官得分、风味物质含量绘制聚类热图；SIMCA 14.1软件进行OPLS-DA分析，筛选表征不同等级浓香型白酒特征性香气物质；Matlab 2024构建SVM模型，对基酒等级进行判别。
2 结果与分析
2.1 不同质量等级基酒的感官描述分析
本研究通过对33个浓香型白酒基酒样品进行感官量化分析，结果见图1。 由图1可知，系统评价了不同质量等级基酒的感官差异，其中酸度、粮香、花果香、陈香、柔和醇厚五个指标在不同等级基酒中存在明显区别，其中特优级基酒在所选择的五项核心指标上均优于优级与一级基酒。 随着基酒等级提升，酸味逐渐协调，花果香、粮香更加浓郁，口感协调性上升、醇厚度增加，特优级基酒有更突出的陈香。
图1 基酒感官分析雷达图
Fig. 1 Radar map of sensory analysis of base liquor
2.2 不同质量等级基酒酒精度、总酸及总酯差异分析
对不同质量等级的浓香型白酒基酒测定酒精度、总酸及总酯含量，结果见图2。由图2可知，优级基酒平均酒精度和总酯含量最高，特优级基酒总酸含量最高，平均酒精度为B（69.49±2.24）%vol＞A（68.17±2.91）%vol＞C（64.8±5.42）%vol；总酯含量为B（7.97±2.34）g/L＞A（7.33±4.16）g/L＞C（6.09±1.87）g/L；总酸含量为A（2.74±1.23）g/L＞B（2.57±1.02）g/L＞C（2.38±1.04）g/L。 优级与一级基酒总酯含量存在显著性差异（P＜0.05），3种不同质量等级基酒中酒精度均存在显著性差异（P＜0.05）。为研究不同等级浓香型白酒基酒之间感官差异的原因，下一步使用GC-MS、GC进一步分析样品中的挥发性风味化合物。
图2 基酒酒精度、总酯及总酸测定结果
Fig. 2 Determination results of alcohol content, total esters and total acids of base liquor samples
2.3 不同质量等级基酒挥发性成分的组成及差异分析
对三个等级的浓香型白酒基酒中挥发性风味物质进行定性定量分析，不同等级基酒的风味物质种类相同，但其含量存在差异。 通过HS-SPME-GC-MS定性50种风味物质、通过GC定性14种醇类，根据文献查阅风味阈值计算OAV，风味物质含量及OAV计算结果见表1。对不同质量等级基酒各类别挥发性风味物质含量进行统计分析，结果见图3。由表1可知，共检出64种挥发性风味物质，其中醛类5种、酸类9种、酯类32种、醇类14种以及乙缩醛、二糠基醚、2-壬酮、1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷，其中33种关键风味物质（OAV＞1）。
表1 不同等级基酒挥发性风味物质检测结果及香气活性值
Table 1 Detection results of volatile flavor compounds and odor activity values of base liquor with different grades
化合物阈值[6-7]/（μg·L-1）特优级含量/（mg·L-1）优级一级特优级平均OAV优级一级醛类酸类乙醛异戊醛壬醛丁醛糠醛乙酸丁酸己酸庚酸辛酸壬酸丙酸2.71±2.10 5.36±2.62 0.79±0.51 19.01±17.42 47.67±22.57 1.48±0.49 2.63±0.80 123.77±51.94 8.08±5.12 32.72±11.02 0.98±0.84 26.43±9.00 5.90±2.65 4.37±1.91 0.59±0.41 24.98±27.13 16.11±14.41 4.17±2.14 3.06±4.80 119.76±130.08 6.03±6.02 22.97±13.76 0.67±0.44 19.09±10.63 4.10±2.31 3.05±0.97 0.52±0.68 15.96±14.88 29.67±22.11 2.50±1.41 3.27±2.04 129.21±73.83 16.66±11.56 38.50±24.64 0.60±0.51 25.08±12.01 1 200.03 16.51-2 901.87 44 029.73 160 000 964.64 2 517.16 13 800 2 700-18 200 2.26 324.65-6.55 1.08＜1.00 2.73 49.17＜1.00 12.12-1.45 4.92 264.69-8.61＜1.00＜1.00 3.17 47.58＜1.00 8.51-1.05 3.42 184.74-5.50＜1.00＜1.00 3.39 51.33 1.21 14.26-1.38
续表
酯类醇类化合物阈值[6-7]/（μg·L-1）特优级含量/（mg·L-1）优级一级特优级异丁酸戊酸乙酸乙酯丙酸乙酯丁酸乙酯2-甲基丁酸乙酯异戊酸乙酯乙酸异戊酯戊酸乙酯己酸甲酯丁酸丁酯己酸乙酯丁酸异戊酯乙酸己酯戊酸丁酯己酸丙酯己酸丁酯庚酸乙酯己酸正庚酯辛酸乙酯己酸异戊酯己酸戊酯壬酸乙酯己酸己酯癸酸乙酯苯甲酸乙酯苯乙酸乙酯己酸糠酯3-苯丙酸乙酯十六酸乙酯油酸乙酯亚油酸乙酯棕榈酸乙酯乳酸乙酯甲醇2-丁醇正丙醇异丁醇2-戊醇正丁醇2-甲基丁醇3-甲基丁醇正戊醇正己醇己酸异戊醇9.82±4.25 49.72±17.43 510.67±326.94 5.54±2.05 164.64±31.12 10.28±3.19 39.90±16.83 1.35±1.16 158.13±41.50 1.76±0.73 3.70±2.73 2 445.71±231.2 3.40±0.65 1.23±0.52 1.95±1.65 12.37±2.19 4.95±1.42 171.70±14.91 21.83±10.69 259.83±42.63 52.46±10.10 9.59±14.14 11.96±2.74 31.26±16.60 17.16±12.64 4.05±2.43 9.16±3.48 0.37±0.49 15.90±3.64 7.98±3.64 1.04±0.52 0.95±0.92 22.86±4.87 72.30±7.82 200.30±45.92 79.35±25.54 254.63±44.67 118.02±27.88 60.22±51.49 190.94±79.69 60.32±17.92 308.39±36.46 16.34±5.34 135.26±54.16 5.59±1.89 10.54±5.11 34.14±19.02 698.68±183.29 3.96±2.91 117.24±43.01 12.49±5.31 13.00±10.23 3.69±1.48 145.85±109.63 2.13±1.32 14.43±5.04 1 801.14±228.93 4.75±2.50 15.07±12.79 5.74±4.97 40.60±22.79 4.96±1.50 170.83±32.39 171.04±59.32 257.09±59.81 58.54±21.58 28.59±25.68 14.41±6.59 152.76±118.13 20.23±11.00 2.75±1.80 6.98±2.54 1.04±0.96 15.63±4.52 11.92±6.78 1.93±1.03 1.13±1.32 24.90±4.44 120.59±23.97 202.77±51.29 74.75±42.86 432.46±182.43 120.98±57.45 87.83±114.61 468.79±365.94 43.91±22.39 321.70±98.3 31.39±17.33 289.05±170.17 10.69±8.70 12.88±7.45 53.79±28.93 813.70±199.78 4.29±2.32 187.95±56.17 4.46±6.61 10.24±5.51 1.91±1.36 112.87±53.14 1.56±1.23 5.25±4.39 1 596.18±171.85 3.95±1.53 4.44±5.28 3.12±2.72 27.87±20.51 5.33±2.44 167.66±66.78 139.19±32.95 274.17±97.79 34.85±10.21 16.13±18.49 15.62±7.11 89.03±88.93 18.66±11.04 3.13±2.27 10.98±6.22 0.48±0.81 17.62±7.20 11.18±8.42 1.40±1.15 1.13±1.15 26.37±5.56 118.13±25.88 172.17±32.84 66.18±31.19 308.36±75.03 116.74±47.15 53.35±52.1 390.33±305.63 55.22±27.95 311.66±100.39 24.93±12.08 203.49±105.36 7.88±6.04 2 300 389.11 23 551.60 19 019.33 81.50 18 6.89 93.93 26.78 4.27 127.78 21.68＜1.00 2 020.12 571.11 5 791.00 14.37 5 904.78----55.33-1 500-12 783.77 678 13 153.17-12.87 1 400-3 150.61 1 890 1 122.30 1 433.65 407-125 2 000 3 500 4 000-128 083.80 44 202.24-＜1.00-＜1.00 7.30 13.05-20 188.81 37.47-3.80 16.54 15.29 2.82 22.51-127.2 3.99＜1.00＜1.00-＜1.00------28 300 194 000 2 733.35-179 000 37 400 5 370-4.17＜1.00 69.86-1.72＜1.00 25.19-平均OAV优级一级4.58 87.74 29.67＜1.00 1 438.53 693.89 1 886.79 39.28 5 446.23 5.60 138.24 34.55＜1.00 2 306.13 247.78 1 486.21 20.33 4 214.71----32 552.68-10.05-3.18 7.32 12.99-19 975.91 41.81-4.57 80.83 18.03 1.92 17.15-125.04 5.96＜1.00＜1.00-＜1.00 28 848.36-＜1.00-2.18 7.86 12.75-21 303.03 24.89-4.96 47.11 16.63 2.18 26.98-140.96 5.59＜1.00＜1.00-＜1.00------4.27＜1.00 171.51-1.80＜1.00 53.83-4.13＜1.00 142.80-1.74＜1.00 37.89-
续表
注：”-”为文献中暂无资料。
化合物阈值[6-7]/（μg·L-1）特优级含量/（mg·L-1）优级一级特优级平均OAV优级一级其他丙二醇糠醇β-苯乙醇二糠基醚2-壬酮乙缩醛1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷8.04±6.82 1.12±0.64 2.64±0.76 2.09±0.86 0.87±0.49 1 092.20±459.56 34.75±13.55 9.56±4.33 1.11±0.58 2.51±0.69 2.42±2.78 0.98±0.64 431.95±257.05 30.80±14.71 8.71±4.36 1.66±1.80 3.11±0.96 2.57±2.58 1.02±0.63 263.85±179.31 22.74±6.08-2 000 28 900-483.33 719--＜1.00＜1.00-1.80 1 519.05--＜1.00＜1.00-2.03 600.76--＜1.00＜1.00-2.11 366.97-
图3 不同质量等级基酒各类别挥发性风味物质含量
Fig. 3 Contents of various categories volatile flavor compounds in base liquor with different quality grades
由表1结合图3可知，挥发性风味物质总含量随着等级升高而增加，特优级（A）基酒的风味物质总含量（7243.33mg/L）高于优级（B）基酒（6 594.22 mg/L）和一级（C）基酒（5 791.02 mg/L）。 A级基酒中，所定性酯类、醛类、酸类、乙缩醛含量均高于B、C级基酒。
白酒中的酯类通常有3个来源：少量的酯来自原料，合成的另一个途径是自发的化学酯化，以及微生物合成酯类[8]。酯类化合物主要呈现花果香和甜香，如乙酸乙酯（果香）、丁酸乙酯（花香）和己酸乙酯（窖香、果香），它们代表白酒核心风味成分[9]。3种不同质量等级基酒中酯类物质OAV＞1的有19种，且含量和OAV都随等级升高而增加，是产生基酒花果香差异的主要原因。己酸乙酯是浓香型白酒的特征香气物质和等级指标（GB/T 10781.1—2022《白酒质量要求第1部分：浓香型白酒》），由表1可知，己酸乙酯在特优级基酒中含量最高，且OAV明显高于其他2种基酒（A：44 202.24＞B：32 552.68＞C：28 848.36），是特征风味物质。
白酒中醇类化合物分为乙醇与高级醇。白酒中含量最高的醇类为乙醇，当浓度达到平衡时，使酒体呈醇厚、可口的味道[10]。高级醇是构成酒体和风味的重要成分，是酸类和酯类转化的桥梁[11]，浓度过低，则酒体淡薄不丰满；过高，则有令人不愉快的异味，也影响饮后舒适度[12]，高级醇在优级酒中含量最高（B：2 097.52 mg/L＞C：1 723.80 mg/L＞A：1 441.17 mg/L）。OAV＞1的醇类物质有4种，其中正丁醇（轻微的酒香、青草香和果香）（OAV为69.86）与正己醇（青草香、花香、果香的气味）（OAV为25.19）气味突出。适量正丁醇可以提高浓厚感和协调性，过量使白酒口感苦涩；3-甲基丁醇含量过高，会带来醉酒上头等不良体验[13]。
酸类物质是白酒中主要协调成分及呈味物质，主要有己酸、乙酸、乳酸和丁酸。 适量酸可以减少白酒杂味和苦味[14]，丁酸、己酸可以通过大幅降低各自酯类的香气阈值来发挥协同作用[15]。己酸在酸类物质中占比最高（B：62.65%＞A：45.67%＞C：44.81%），作为己酸乙酯的前体物质，它赋予白酒独特果味芳香，有效降低白酒的辛辣味[16]。 戊酸和辛酸含量其次，但是戊酸（酸香、轻微的脂肪味）由于其阈值低，在酸类物质中OAV最高（OAV为87.74～137.24）。
羰基化合物通常是指醛类、缩醛类和酮类等含有羰基的化合物，在白酒中起到助香和提香的作用，能够赋予白酒辛辣感和刺激感。 缩醛类化合物大多具有果香，是陈酿白酒的重要指标。 乙缩醛赋予白酒清香柔和感，其含量与基酒质量等级正相关（A：1 092.20 mg/L＞B：431.95 mg/L＞C：263.85 mg/L），在特优级基酒中OAV达1 519.05，是白酒陈香和陈味感官体验增强的部分原因[17-18]。
综上，浓香型白酒的风味由酯类、醇类、酸类和羰基化合物共同构成，其中酯类（尤其是己酸乙酯）是核心香气物质，含量和OAV随酒的等级提升而增加；高级醇能增强酒体的浓厚感和协调性，酸类中己酸占比最高，通过降低酯类阈值改善香气并平衡口感；羰基化合物赋予酒体辛辣和陈香感。不同等级基酒中这些关键物质的含量和气味活性值差异，是造成风味差异的重要原因。
2.4 基于OPLS-DA对不同等级基酒差异挥发性风味化合物筛选
OPLS-DA分析是一种有监督的判别分析统计方法。运用偏最小二乘回归分析建立代谢物表达量与样本类别之间的关系模型，适用于对样本类别的预测，VIP值则是反映变量对模型的整体拟合度和分类能力的贡献大小的重要指标。3种不同等级基酒基于挥发性风味物质含量的OPLS-DA分析结果见图4。
图4 不同质量等级基酒正交偏最小二乘判别分析（A）、置换检验结果（B）及变量重要性投影值（C）
Fig. 4 Orthogonal partial least squares discriminant analysis (A),permutation test results (B), and variable importance in the projection values (C) of base liquor with different quality grades
由图4A可知，OPLS-DA分析模型可以将三种不同质量等级的酒进行有效区分，模型对X变量解释率（R2X）为0.81，模型对Y变量解释率（R2Y）为0.78。 由图4B可知，在OPLS-DA中进行200次顺序置换检验，模型自变量拟合指数R2为0.90、模型预测指数Q2为0.76且回归线与纵轴的相交点＜0，表明模型不存在过拟合[19]，可用于对基酒样品不同感官等级鉴别分析。 由图4C可知，筛选出13种VIP＞1的差异风味物质，包括己酸乙酯、乙缩醛、乙酸乙酯、正丁醇、正丙醇、正己醇、己酸正庚酯、己酸己酯、2-戊醇、戊酸乙酯、3-甲基丁醇、己酸、丁酸乙酯。 结合表1的OAV分析，对VIP＞1的关键风味化合物进行深入研究，以识别导致不同品质等级之间风味差异的关键香味化合物，13种VIP＞1的化合物中除己酸正庚酯、正丙醇和2-戊醇，其他10种挥发性风味化合物平均OAV＞1，表明其是关键差异风味物质，乙缩醛、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯的OAV＞100，在样品中对整体香气有非常显著的贡献，即使在复杂的香气基质中，仍然可以被人明显感知。
2.5 基于SVM的基酒质量等级预测模型的开发
SVM是一种强大的监督学习算法，广泛应用于分类和回归任务[21-22]，在白酒领域的应用主要集中在质量评估、分类鉴别、生产过程优化和市场分析等方面[23-25]。SVM对于高维数据有很好的适应性，尤其是在数据的特征维度远大于样本数量时。 这使得它在处理文本分类、图像识别等高维数据问题时表现出色。 在白酒数据处理时，每个风味化合物可以作为一个特征，总特征数远大于样品数量，但SVM仍然能够有效地进行分类。 根据33组样品，每组3个平行，合计99个样本，运用所筛选出VIP值＞1且OAV＞1的10种差异挥发性化合物含量建立模型，为了评估分类模型性能，构建了一个混淆矩阵展示模型预测结果与实际结果之间的关系，结果见图5。 该矩阵的行表示预测类别，列表示真实类别，对角线上蓝色底色的值表示正确分类的数量，而非对角线上红色底色的值表示错误分类的数量。 由图5可知，模型整体分类准确率95.96%，其中，C级基酒的区分度最强，全部被正确识别；A级样本有2个被误判为B级，B级样本有2个被误判为A级，A级和B级基酒整体识别率分别为93.3%和94.4%。SVM模型证明筛选出的物质并非过拟合的产物，而是一个简约、高效且具有强大判别能力的特征组合，可以对所研究的不同等级浓香型白酒基酒进行等级划分。
图5 不同质量等级酒样支持向量机识别结果
Fig. 5 Support vector machine recognition results of Baijiu samples with different quality grades
3 结论
本研究采用GC、GC-MS技术对不同等级浓香型白酒基酒中64种挥发性化合物进行了定性及定量研究，并筛选关键差异物质建立等级判别模型。其中，酯类化合物含量差异是造成基酒花果香差异的主要原因，乙缩醛含量差异是造成该品牌基酒陈香差异的主要原因。结合OPLS-DA分析，根据VIP＞1的标准筛选了13种差异风味物质，结合OAV＞1筛选出10种关键差异风味物质，包括己酸乙酯、乙缩醛、乙酸乙酯、正丁醇、正己醇、己酸己酯、戊酸乙酯、3-甲基丁醇、己酸、丁酸乙酯。其中，己酸乙酯、乙缩醛含量随着基酒质量等级的提高而增加。基于10种关键差异风味物质对酒样构建SVM基酒等级判别模型，判别准确率达95.96%。
作为浓香型白酒基酒等级判别的初期研究，本研究方法证实了其在基酒等级判别的应用可行性。但是，不同地区浓香型白酒风味物质存在差异，后续将进行扩大数据试验，不断优化改进。
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