基于HS-SPME-GC-MS解析不同质量等级馥香白酒的关键挥发性风味成分

朱晴云1,程 伟1 *,李 娜1,常 强2,3,潘天全1,李永庆2,3,兰 伟1,蔡 健1,段兆法2,3

(1.阜阳师范大学 生物与食品工程学院,安徽 阜阳 236037;2.安徽省金裕皖酒业有限公司,安徽 阜阳 236500;3.安徽金裕生物科技开发有限公司,安徽 阜阳 236500)

摘 要:为解析不同质量等级馥香白酒的风味品质差异,该研究以浓香型白酒(NP3)、优级与普级馥香白酒原酒(YJ、PJ)、馥香白酒成品酒(CJ50、CJ42)样品为研究对象,采用感官评价分析其感官品质,顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(HS-SPME-GC-MS)分析其挥发性风味成分,对检测结果进行主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA),结合变量重要性投影(VIP)值筛选关键差异挥发性风味物质。结果表明,不同酒样感官品质与其质量等级密切相关,其中样品YJ的香气复合度、口感均衡性及风格典型性突出;样品YJ和PJ的总酯含量(11.58 g/L、7.28 g/L)高于样品NP3(5.05 g/L),总酸含量(均为1.84 g/L)低于样品NP3(1.89 g/L);酯类、醇类物质在样品YJ中含量最高(13.60 g/L、2.14 g/L),在样品PJ、NP3中含量次之,在样品CJ50、CJ42中含量较低;样品YJ中芳香及酚类等微量成分含量明显高于其他样品;PCA和PLS-DA表明,基于挥发性风味成分可有效区分不同酒样;不同酒样筛选出25种关键差异挥发性风味物质(VIP值>1),且其含量在不同酒样中差异明显。

关键词:馥香白酒;感官评价;挥发性风味成分;风味特征

消费者对白酒的需求逐渐实现从“量”向“质”的转变,推进白酒的香型融合、品类创新和品质提升是行业发展的重要趋势[1-3]。馥香白酒作为典型的复合香型白酒,以粮谷为主要原料,高温大曲、中温大曲和麸曲为发酵剂,砖壁泥底老窖池作为发酵容器,采用高温堆积、适温发酵、分层蒸馏、量质摘酒等工艺,经储存、勾调制得[1]。馥香白酒借助浓香型白酒的窖池与发酵工艺较多,主体挥发性组分为己酸乙酯,同时兼具有浓、酱、清、芝四香合一,其主要是以浓香为基础,融入另外3种香型的工艺酿造而成。馥香白酒融合了“浓香、酱香、清香、芝麻香”等香型白酒的酿造工艺特点,所酿造出的原酒“香气优雅”,同时兼具“浓香、酱香、清香、芝麻香”等香型白酒的香气特点。

香气是评价白酒品质的重要指标,挥发性化合物的成分差异是判断白酒质量等级的关键指标,为系统解析白酒风味物质组成及其风味特征,采用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)-气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、全二维气相色谱-飞行时间质谱、气相色谱-嗅闻技术等现代分析手段结合感官评价方法的研究报道较多[4-6]。顶空固相微萃取(HSSPME)集萃取、采样、浓缩和进样于一体,并具有方便、灵敏、高效等优点,与气相色谱-质谱联用能够快速高效地检测出白酒中的挥发性风味成分,已经被广泛应用于白酒风味研究[7-8]。程伟等[9]采用HS-SPME-GC-MS结合感官评价分析了金种子馥合香白酒的风味成分,结果表明,棕榈酸乙酯可作为馥合香白酒区别于其他白酒的重要特征,二甲基三硫、糠醛、3-呋喃甲醇、苯乙醇等特殊风味物质对酒体的“馥香”特征具有重要作用,薛新新等[10]解析了馥郁香型白酒的特征风味化合物,发现馥郁香型白酒具有不同于其他香型白酒的典型风格,其香气具有“酱香、窖香、芝麻香”的特征。然而,鲜见关于不同馥香白酒的关键挥发性风味成分差异的研究报道。

本研究以浓香型白酒(NP3)、优级与普级馥香白酒原酒(YJ、PJ)、馥香白酒成品酒(CJ50、CJ42)为研究对象,通过感官评价方法分析其感官品质,采用HS-SPME-GC-MS检测挥发性风味物质,基于检测结果进行主成分分析(principalcomponentsanalysis,PCA)和偏最小二乘-判别分析(partial least squares-discrimination analysis,PLS-DA),并结合变量重要性投影(variable importance in projection,VIP)值筛选关键差异挥发性风味物质。以期为馥香白酒的质量等级评定提供参考依据,为白酒风味品质控制提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料

样品NP3(酒精度61.35%vol,普级浓香型白酒原酒,储存3年)、样品YJ(69.33%vol优级馥香白酒原酒)、样品PJ(61.84%vol普级馥香白酒原酒)、样品CJ50(50%vol馥香白酒成品酒)、样品CJ42(42%vol馥香白酒成品酒):安徽省金裕皖酒业有限公司。

1.1.2 试剂

乙酸正戊酯(色谱纯):上海阿拉丁生化科技股份有限公司;正构烷烃类混标(C7~C40):坛墨质检标准物质中心;氯化钠(分析纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

8890型气相色谱仪:美国Agilent公司;7890A气相色谱-5975C质谱联用仪、DB-FFAP石英毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm)、DB-WAX色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm):美国Agilent公司;全自动SPME进样器:德国Gerstel公司;DVB/CAR/PDMS萃取头(2 cm,50/30 μm):美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 感官评价

根据GB/T 10345—2022《白酒分析方法》[11]和GB/T 33405—2016《白酒感官品评术语》[12],选取10位具有白酒评委资格的专业品评人员从“香气、味感、风格”3个方面进行感官评价[13-14]。评价指标包括8个香气属性词(酯香、花香、窖香、水果香、谷物香、烘烤香、酱香和空杯香),7个味感属性词(酸味、窖泥味、醛味、糠味、苦味、醇甜味和回味)和7个风格属性词(刺激性、清爽感、绵柔感、馥郁感、丰富感、协调感和整体风格),采用1~5分制,其中“1”表示感知最弱、“5”表示感知最强。

1.3.2 总酸和总酯的检测

总酸和总酯的测定参考GB/T 10345—2022《白酒分析方法》[11]

1.3.3 挥发性风味成分测定

1.3.3.1 酯类、醇类物质

参考GB/T 10345—2022《白酒分析方法》[11],采用气相色谱-氢火焰离子化检测器(gas chromatography-flame ionization detector,GC-FID)对酒样中含量较高的酯类、醇类物质进行检测。

样品前处理:移取2 mL白酒样品置于10 mL容量瓶中,加入0.2 mL内标乙酸正丁酯溶液(质量浓度为20 g/L),充分混匀后,待GC-MS上机检测。

GC条件:DB-WAX毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm),进样口温度250 ℃,FID检测器温度300 ℃,载气为高纯氮气(纯度≥99.999%),流速0.8 mL/min,空气流速400 mL/min,氢气流速30 mL/min,分流比为25∶1;进样量0.5 μL。升温程序为初始温度40 ℃保持6 min,以4 ℃/min升温至68 ℃,以20 ℃/min升温至160 ℃/min后,以45 ℃/min升温至220 ℃/min保持3 min。

定性定量分析:根据标准品的保留时间定性,以各化合物标准品与内标物的峰面积之比为纵坐标,质量浓度之比为横坐标,绘制化合物的标准曲线进行定量分析。

1.3.3.2 微量成分

采用HS-SPME-GC-MS对酒样中含量较低的挥发性风味成分进行检测[1,9,15]

HS-SPME条件:用去离子水将各酒样的酒精度稀释至10.0%vol,准确吸取5.0 mL酒样至20 mL的顶空瓶中,加入1.5 g NaCl及20 μL内标乙酸正戊酯溶液(质量浓度为0.050 5 g/L),将顶空瓶于50 ℃预热5 min后插入DVB/CAR/PDMS纤维头,在60 ℃萃取45 min,GC进样口250 ℃解吸5 min后进行GC-MS分析。

GC条件:DB-FFAP石英毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25μm),载气为高纯氦气(纯度≥99.999%),流速1.0mL/min。程序升温为初始温度40 ℃保持2 min,以2 ℃/min速度升至100 ℃,再以4 ℃/min升至230 ℃保持3 min,汽化室温度为240 ℃,分流比5∶1。

MS条件:选择电子电离(electronic ionization,EI)源,电子能量70 eV,离子源温度200 ℃,采用全扫描模式,质量扫描范围33~450 amu。

定性和定量分析:将质谱数据采用美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)11质谱库进行比对,保留匹配度≥80%的物质,根据正构烷烃(C7~C40)标准品的保留指数(retention index,RI)定性,采用内标法进行半定量[1,9,15],以各化合物标准品与内标物的峰面积之比为纵坐标,质量浓度之比为横坐标,绘制化合物的标准曲线进行定量分析。

1.3.4 数据分析

采用Excel 2019处理数据,Origin 2017绘制柱状图,Hiplot Pro绘制热图,SIMCA 14.1进行主成分分析(PCA)及偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)。

2 结果与分析

2.1 不同质量等级白酒样品的感官评价结果

不同质量等级白酒样品的香气、口感、风格评分雷达图见图1。由图1A可知,样品NP3“花香(4.5分)、窖香(4.6分)和酯香(4.6分)”较为突出,体现出浓香型白酒典型风格的优质特征;样品YJ香气主要呈现出“花香(4.8分)、谷物香(4.4分)、酱香(4.0分)和烘焙香(3.2分)”的风味特征,体现出馥香白酒典型风格,风味辨识度强;样品PJ酒样整体感官呈现“谷物香(4.6分)、烘焙香(4.1分)、酱香(4.2分)”的香气特征;样品CJ50“酯香(3.0分)”为主要香气,“酱香(1.5分)、烘焙香(2.2分)”较弱;样品CJ42整体呈现“酯香(2.0分),并具有醇香(2.0分)、烘焙香(1.2分)”的风味特征,香气强度与丰富度不足。因此,不同白酒的呈现香气的强度、丰富度及协调性有一定区别。

图1 不同质量等级白酒样品的香气(A)、口感(B)及风格(C)评分雷达图
Fig.1 Radar chart of aroma (A),taste (B) and style(C) scores for different quality grades of Baijiu samples

由图1B可知,样品NP3口感呈“窖泥味(4.6分)和醇甜味(4.0分)”,具有窖香纯正、甜润适口的酱香特征;样品YJ口感呈“窖泥味(4.0分)、醇甜味(3.4分)并略带酸味(2.6分)”,口感层次清晰,突出窖泥味、醇甜味等优质口感;样品PJ口感呈“酸味(3.5分)和窖泥味(3.0分)”;样品CJ50口感有明显“酸味(1.6分)”;样品CJ42入口“略有酸味(1.1分)、后味稍有苦味(0.6分)”。因此,口感中窖泥味、醇甜味的强度与酸味、苦味的抑制程度可区分不同白酒。

由图1C可知,样品NP3口感“辛辣、丰满、醇厚”,丰富感表现较好(4.0分),具有浓香型白酒的典型风格;样品YJ具有“醇厚”的口感,丰富感和馥郁感表现较好(4.2分),整体风格较为均衡;样品PJ口感“辛辣、协调”,协调感表现较好(3.6分);样品CJ50酒体兼具“醇甜丰满,空杯留香、余味悠长”,协调感和馥郁感表现较好(3.0分);样品CJ42具有“醇和细腻、香气协调”的酒体风格,协调感和绵柔感表现较好(3.0分)。白酒的整体风格评价与其质量等级密切相关,优质酒样的风格特征体现为多维风味的协同表达,醇厚感、丰富感与协调性可作为区分白酒感官品质层级的关键指标,其综合得分与结构平衡度共同决定了酒体的整体风格水平。

综上表明,馥香白酒样品(PJ和YJ)在感官风格特征方面与浓香型白酒具有明显区别,样品PJ和YJ均体现出突出的“酱香、烘焙香”,尤其是样品YJ在香气复合度、口感均衡性及风格典型性上具有优势,其整体呈现“香气层次丰富、口感醇厚协调”的风格特征。因此,采用感官评价可初步判断不同酒样的品质和风格特征。

2.2 不同质量等级白酒样品中总酸和总酯含量分析

白酒中的总酸和总酯是反映其品质、风味及工艺水平的核心理化指标,二者的含量及平衡关系具有重要意义。酸类物质是白酒风味形成和功能特性的物质基础,既是合成酯类的前体物质,又可调节酯类的挥发速度,是构成芳香组分的关键[16-18]。其中,总酸作为酒体的骨架成分,主要调控酒体口感,适宜的含量可以赋予酒体醇厚丰满感、提升协调性,促进酒体的老熟、风味物质的形成及稳定感官特征,过低会造成酒体香气寡淡[19-21]。酯类是白酒香气的主要来源,决定香气的浓郁度与复杂度,过低会造成香气寡淡,过高会造成风味失衡,其分布与含量在不同香型白酒中呈现明显差异[22]

不同质量等级白酒样品中总酸和总酯含量分析见表1。由表1可知,样品NP3的总酸含量处于较高水平(1.89 g/L),略高于样品YJ和PJ(均为1.84 g/L),显著高于样品CJ42和CJ50(1.07 g/L、1.51 g/L)(P<0.05),这可能与浓香型白酒窖泥发酵工艺中的微生物代谢及其生成较多的有机酸等因素有关[15-16]。样品YJ和PJ的总酯含量(11.58 g/L、7.28 g/L)均显著高于样品NP3(5.05 g/L)(P<0.05),表明馥香白酒酿造过程(尤其堆积发酵与窖池发酵阶段)中的微生物种类更丰富,代谢较旺盛,促进酯类物质的生成[23]。因此,馥香白酒原酒中总酯含量高于浓香型白酒,且总酸含量低于浓香型白酒。此外,总酸不可区分馥香白酒原酒等级,而总酯含量的差异可区分馥香白酒等级及成品酒。

表1 不同质量等级白酒样品中总酸和总酯含量分析结果
Table 1 Analysis results of total acids and total esters contents in different quality grades of Baijiu samples

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.3 不同质量等级白酒样品中酯类及醇类物质含量分析

酯类的种类和含量对白酒的香型和风格起到决定性作用;其中,乳酸乙酯具有微甜的果香和乳香,赋予酒体绵甜、柔和的口感;己酸乙酯窖香浓郁,带有果香和花香,赋予酒体绵甜、醇厚的口感;乙酸乙酯具有清新的果香、花香,赋予酒体清爽、干净的风格[16]。醇类物质是白酒的呈味物质和助香物质,对酒体的“醇厚度”和“余味”具有显著影响[1],此外,蒸馏酒中的高级醇主要包括饱和脂肪醇类和芳香族醇类,适量浓度的高级醇可赋予白酒特有的酒香,并促进各香气组分间的协调[24]

不同质量等级白酒样品中酯类、醇类物质含量分析结果见表2。

表2 不同质量等级白酒样品中酯类、醇类物质含量分析结果
Table 2 Analysis results of esters and alcohols contents in different quality grades of Baijiu samples

注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由表2可知,样品YJ总酯含量最高(13.602 g/L),其次分别为样品PJ、NP3、CJ50、CJ42(8.659 g/L、6.007 g/L、4.723 g/L、2.545 g/L)。其中,乙酸乙酯、己酸乙酯及乳酸乙酯含量在不同酒样中均较高,是构成酒样香气的主要酯类物质,但在不同酒样中的含量具有明显差异。其中,样品NP3中乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯含量分别为2.230 g/L、0.947 g/L、2.676 g/L;样品YJ的乙酸乙酯、己酸乙酯含量均最高(分别为5.946 g/L、4.416 g/L),乳酸乙酯含量为2.740 g/L;样品PJ的乳酸乙酯含量最高(4.500 g/L),乙酸乙酯、己酸乙酯含量分别为2.659 g/L、1.309 g/L;而样品CJ42和CJ50的乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯含量较低。样品NP3香气的浓郁度偏低,具有窖香浓郁、绵软甘洌、尾净余长的典型特征。样品YJ酒体中酯类、醇类等物质呈明显清新果香与花香特征,风格清纯优雅,具有馥香白酒的风格特点。样品PJ中乳酸乙酯占主导,香气结构相对单一,酒体绵柔醇厚;样品CJ42及CJ50中的乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯含量也较高,说明这些酯类物质是构成馥香白酒的风味体系的主要化合物。

样品YJ醇类物质含量最高(2.141 g/L),其次分别为样品PJ、NP3、CJ50、CJ42(1.586 g/L、1.238 g/L、0.562 g/L、0.328 g/L)。样品NP3中异戊醇(0.353 g/L)和正丙醇(0.349 g/L)含量较高,赋予酒体较为丰富的香气层次,与酯类物质一起呈现浓香型白酒的典型风格;样品YJ中正丙醇(0.700 g/L)和异戊醇(0.496 g/L)含量较高,赋予酒体丰富的香气层次,如正丙醇的甜香、异戊醇的果香;样品PJ中的异戊醇(0.531 g/L)含量最高,整体呈现“绵柔但香气结构单一”的风格,醇厚感突出但香气复杂度不足。样品CJ42及CJ50中的各类醇类含量均较低,赋予酒体刺激性弱、口感偏清爽的特点。醇类的生成与制曲工艺、发酵工艺,窖池环境、原料处理等直接相关,醇类含量与比例决定酒体的香气复杂度和口感均衡性,直观反映酒样的工艺差异。

不同质量等级白酒样品中醇类和酯类物质的含量存在明显差异,该差异可作为白酒样品初步等级区分的依据。其中,样品YJ的酯类与醇类物质总含量最高,香气浓郁复杂,兼具清新果香与丰富层次,表明其品质优异,可归为优级酒;样品PJ与NP3的酯类与醇类物质总含量居中,样品PJ中乳酸乙酯突出,风格绵柔却香气单一,样品NP3具典型浓香特征,二者均属普级酒;样品CJ42与CJ50的酯类与醇类物质总含量较低,香气较弱,口感清爽但层次简单,品质相对一般。综上,不同质量等级白酒样品中醇类和酯类物质含量的差异可作为白酒品质分级的重要指标,醇类和酯类物质含量较高且比例协调者等级更优。

2.4 不同质量等级白酒样品中微量成分含量分析

白酒风味是其品质的重要体现,挥发性组分是构成白酒独特香气和口感的关键物质[16,24]。芳香及酚类物质是构成酒样香味的主体物质,其对白酒的风味塑造及其潜在的健康活性至关重要[25]。醛酮类物质作为白酒中主要呈味物质,其浓度对风味具有显著影响,当其浓度较低时呈现水果香气,浓度较高时则产生辛辣的刺激性气味[26]。此外,酒样中还检出少量的呋喃类和含硫类物质,对其呈现独特的风味特征具有积极贡献[27]

不同质量等级白酒样品中不同类别微量挥发性风味成分的含量分析见图2。

图2 不同质量等级白酒样品中不同类别微量挥发性风味成分的含量分析结果
Fig.2 Analysis results of contents of different categories of trace volatile flavor compounds in different quality grades of Baijiu samples

由图2可知,不同酒样中均含有醛类、缩醛类、酮类、芳香及酚类等物质,但其挥发性风味成分的含量存在明显差异;其中,芳香及酚类物质含量普遍较高,而醛类、缩醛类、酮类、呋喃类和其他类的含量相对较低。样品YJ中的芳香及酚类物质含量(2 059.00 μg/L)明显高于其他酒样,样品PJ、NP3、CJ50、CJ42的芳香及酚类物质含量依次降低,样品CJ50、CJ42芳香及酚类物质含量相对较低,这表明芳香及酚类物质的含量水平与酒样的质量等级存在较强的关联性,优级馥香白酒原酒样品具有更丰富的酚类香气成分,可能是区分不同酒样风味特征的重要依据。样品YJ中酮类、醛类和缩醛类物质含量较高(54.73 μg/L、139.12 μg/L和81.69 μg/L),表现出一定的独特性,这些化合物共同赋予酒体浓郁的窖香与果香等特征,并增强了其绵甜感与醇厚度,其感官表现为入口时窖香突出,中段口感清爽干净,后味则呈现出悠长的酱香风格。样品NP3中的芳香及酚类、酮类、醛类和缩醛类物质含量也较高(938.67 μg/L、25.90 μg/L、55.97 μg/L和44.65 μg/L),共同赋予了其浓香型白酒窖香浓郁、绵甜醇厚、香味协调的典型风格特征。样品PJ、CJ50、CJ42的芳香及酚类、酮类、醛类和缩醛类物质含量较低,表现出微弱的果香、窖香与甜润感,醇厚感与持久性差。

呋喃类和含硫类物质虽含量低,但对酒体的陈香、焦香有重要影响,在样品YJ中相对较高(163.26 μg/L、7.53 μg/L),样品PJ中含量次之(74.08 μg/L、3.92 μg/L),样品NP3呋喃类和含硫类物质含量分别为46.71 μg/L、1.11 μg/L,样品CJ50、CJ42中呋喃类和含硫类物质较低,表明样品YJ的发酵和贮藏过程更为成熟,这可能与微生物代谢、酯类和酚类等风味前体物质转化程度有关,白酒样品经长期贮藏过程中发生美拉德反应和氧化反应,生成具有陈香、焦香的呋喃类物质。样品PJ和NP3具有更好的风味丰满度,样品CJ42和CJ50风味单薄。综上,酚类、酮类和缩醛类等物质可作为品质分级与风味鉴别的重要指标,酯类决定香气强度,酚类与呋喃类决定香气特征,醛酮类影响陈香层次。

2.5 不同质量等级白酒样品中关键差异挥发性风味成分分析

PCA通过降维把众多的组分分析数据转化为少数几个综合指标,再根据综合指标的相关性和变异程度确定权重,进而确定关键成分[28]。PLS-DA属于有监督分析方法,通过样品分组信息对多变量数据进行归类、识别和预测,适用于样本量较小、自变量维度较高且存在多重共线性的情况[29-30]。不同质量等级白酒样品挥发性风味成分的主成分分析得分图、偏最小二乘-判别分析得分图、200次置换检验结果和变量重要性投影值见图3。

图3 不同质量等级白酒样品挥发性风味成分的主成分分析得分图(A)、偏最小二乘-判别分析得分图(B)、200次置换检验结果(C)和变量重要性投影值(D)
Fig.3 Principal component analysis score chart (A),partial least squares-discriminant analysis score chart (B),200 permutation test results (C)and variable importance in projection value (D) of volatile flavor compounds in different quality grades of Baijiu samples

由图3A可知,自变量解释率R2X[1]=0.515,R2X[2]=0.26,二者累积解释率达77.5%,模型聚类效果良好,能有效表现酒样的香气特征。样品NP3与其余4个不同馥香白酒在挥发性风味成分上存在明显差异,采用PCA可有效区分不同酒样。由图3B可知,自变量拟合指数(R2X)为0.990、因变量拟合指数(R2Y)为0.987,预测能力指数(Q2)为0.981,说明模型的拟合程度好,预测能力较强;样品NP3、YJ、PJ、CJ50和CJ42在特定区域内聚集,表明组内样本的挥发性组分高度相似,且不同组间样本实现了完全分离,采用PLS-DA可有效区分不同酒样。由图3C可知,200次置换检验结果左侧的R2和Q2值均低于右侧,且R2截距为0.167、Q2截距为-0.464,且模型Q2仍与横坐标交叉,截距为负值,表明PLS-DA模型未发生过拟合,具备较好的预测能力。

变量重要性投影(VIP)值是用于评估各挥发性组分对样本分类判别的影响强度及其在模型中的解释能力;其中,VIP值越大,表明该组分对分类的贡献越大,通常以VIP值>1作为筛选关键差异挥发性风味化合物的标准[28]。由图3D可知,不同酒样中共筛选出25种关键差异挥发性风味化合物,其中己酸乙酯(VIP值4.65)、辛酸乙酯(VIP值3.85)、己酸己酯(VIP值3.43)、丁酸乙酯(VIP值2.17)、乙酸乙酯(VIP值2.06)、癸酸乙酯(VIP值1.80)、丁酸丁酯(VIP值1.55)、己酸戊酯(VIP值1.45)等酯类物质的VIP值较高,这些酯类均呈现特殊的“酯香、水果香”复合香气并兼具甜润感,可通过增强香气的丰满度与层次感,共同塑造馥香白酒浓、酱、清、芝四种香气融合、芳香秀雅、绵甜醇厚、协调且富有变化的风味特征[16,31]

2.6 基于关键差异挥发性风味化合物聚类分析

由图4可知,样品YJ、NP3、PJ、CJ50、CJ42的关键差异挥发性风味化合物含量差异明显,其中,样品YJ中己酸乙酯、庚酸乙酯、戊酸乙酯和乙酸乙酯等酯类化合物的含量较高,酯类通常赋予酒体以水果香、甜香特征及醇厚的口感[24]。样品NP3则以戊酸、癸酸乙酯和辛酸的含量较高为特征,其酒体呈现出微弱的酯香和果香。样品PJ中丁酸丁酯、己酸戊酯和己酸丁酯的含量较高,其酒体呈现出微弱的甜香和果香。样品CJ50己酸和己酸戊酯的含量较高,其酒体呈现出微弱的窖香和果香。样品CJ42丁酸丁酯含量相对较高,其酒体呈现出微弱的果香。综上,不同质量等级白酒样品的风味特征差异主要由关键挥发性化合物的组成与含量所决定。庚酸乙酯、戊酸乙酯、乙酸乙酯、戊酸、丁酸丁酯、己酸及己酸戊酯等化合物可作为表征酒样差异的关键风味化合物。

图4 不同质量等级白酒样品中关键差异挥发性风味成分聚类分析热图
Fig.4 Cluster analysis heatmap of key differential volatile flavor components in different quality grades of Baijiu samples

3 结论

本研究通过感官评价结合HS-SPME-GC-MS解析了不同质量等级馥香白酒的感官品质及挥发性风味物质,并对结果进行PCA和PLS-DA,结合变量投影重要性(VIP)值筛选关键差异挥发性风味物质。结果表明,样品NP3、YJ、PJ、CJ50和CJ42风格差异明显,其中,样品YJ在香气复合度、口感均衡性及风格典型性上更具优势,酯香和果香突出,表明优级馥香白酒的风味物质较丰富。不同质量等级白酒样品的挥发性风味成分含量不同,样品YJ和PJ的总酯含量(11.58 g/L、7.28 g/L)高于样品NP3(5.05 g/L),总酸含量(均为1.84 g/L)低于样品NP3(1.89 g/L);酯类、醇类物质在样品YJ中含量最高(13.602 g/L、2.141 g/L),在样品PJ、NP3中含量次之,在样品CJ50、CJ42中含量较低;此外,样品YJ芳香及酚类、酮类、醛类、呋喃类、缩醛类及含硫类物质等微量成分含量明显高于其他样品。PCA和PLS-DA表明,样品NP3的挥发性风味成分与馥香白酒样品YJ、PJ、CJ50和CJ42存在明显差异,且不同质量等级馥香白酒间的挥发性组分亦存在明显差异。不同酒样筛选出25种关键差异挥发性风味物质(VIP值>1),且不同酒样间中的关键差异挥发性风味化合物含量存在明显差异,这与感官评价结果一致。本研究明确了不同质量等级馥香白酒的关键挥发性风味成分差异,为馥香白酒的质量等级评定和品质提升奠定了基础。

参考文献:

[1] 程伟.复合香型白酒酿造微生物菌群和挥发性风味组分的关联解析[D].西安:陕西科技大学,2024.

[2] 党鹏.白酒行业破局之路:创新、出海与年轻化的深度探索[N].中国经营报,2025-03-31(D02).

[3] 刘雪霞.当增量消失,酒企如何打赢“品质突围战”?[N].华夏酒报.2025-04-08(A04).

[4] 程伟,郭乐乐,陈雪峰,等.基于感官品评和挥发性组分差异解析复合香型白酒的品质特征[J].食品安全质量检测学报,2024,15(24):200-210.

[5] WANG J,CHEN H,WU Y,et al.Uncover the flavor code of strong-aroma Baijiu:Research progress on the revelation of aroma compounds in strongaroma Baijiu by means of modern separation technology and molecular sensory evaluation[J].J Food Compos Anal,2022,109:104499.

[6] JIA W,FAN Z,DU A,et al.Recent advances in Baijiu analysis by chromatography based technology:A review[J].Food Chem,2020,324:126899.

[7] 周昀菲,孙志强,杜庆鑫,等.基于电子鼻和HS-SPME-GC-MS分析蒸汽爆破对杜仲嫩叶和成熟叶茶香气特征的影响[J].食品科学,2024,45(1):91-100.

[8] 司波,陈野.固相微萃取技术及其在食品分析上的作用[J].中国酿造,2012,31(11):4-7.

[9] 程伟,陈雪峰,陈兴杰,等.HS-SPME-GC-MS结合感官评价分析金种子馥合香白酒的风味成分[J].食品与发酵工业,2022,48(3):250-256,265.

[10] 薛新新,孙守营,张娇娇,等.馥郁香型白酒感官风格及特征风味构成的剖析[J].中国酿造,2022,41(2):76-79.

[11] 国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T 10345—2022白酒分析方法[S].北京:中国标准出版社,2022.

[12] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 33405—2016白酒感官品评术语[S].北京:中国标准出版社,2016.

[13] 李环环,高晓娟,石潇璇,等.基于全二维气相色谱-飞行时间质谱及感官分析不同等级汾酒香气特征[J].食品与发酵工业,2023,49(7):275-289.

[14] XIAO Z,YU D,NIU Y,et al.Characterization of different aroma-types of Chinese liquors based on their aroma profile by gas chromatographymass spectrometry and sensory evaluation[J].Flavour Frag J,2016,31(3):217-227.

[15]CHENG W,CHEN X,LAN W,et al.Insights into the influence of physicochemical parameters on the microbial community and volatile compounds during the ultra-long fermentation of compound-flavor Baijiu[J].Front Microbiol,2023,14:1272559.

[16] XU Y,ZHAO J,LIU X,et al.Flavor mystery of Chinese traditional fermented Baijiu:The great contribution of ester compounds[J].Food Chem,2022,369:130920.

[17] CHENG W,CHEN X,GUO Y,et al.Microbial diversity and flavour metabolism of Chinese strong-flavour Baijiu:A review[J].J I Brewing,2023,129(1):15-38.

[18] WEI Y,ZOU W,SHEN C H,et al.Basic flavor types and component characteristics of Chinese traditional liquors: A review[J].J Food Sci,2020,85(12):4096-4107.

[19] 陈育新,韩珍,郭庆东.中国白酒中呈香呈味物质研究进展[J].食品研究与开发,2015,36(2):140-142.

[20] 张方,邓波,张宿义,等.春夏两季浓香型白酒糟醅中四大有机酸的变化及其对酒质的影响[J].酿酒科技,2016(5):70-74.

[21] DONG W,GUO R,LIU M,et al.Characterization of key odorants causing the roasted and mud-like aromas in strong-aroma types of base Baijiu[J].Food Res Int,2019,125:108546.

[22] REN J M,LI Z,JIA W.Key aroma differences in volatile compounds of aged Feng-flavored Baijiu determined using sensory descriptive analysis and GC×GC-TOF MS[J].Foods,2024,13(10):1504.

[23] 谢三款,孙守营,张娇娇,等.馥香型白酒发酵过程微生物演替规律及核心微生物组分析[J].食品与发酵工业,2025,51(14):74-82.

[24] 郑伟.白酒非挥发性组分研究[D].南京:南京理工大学,2007.

[25] 孙金沅,闫如毓,孙宝国.白酒中酚类化合物的代谢转化、风味贡献及健康功效研究[J].武汉轻工大学学报,2025,44(1):1-8,21.

[26] 朱梦旭,范文来,徐岩.我国白酒蒸馏过程及原酒、成品酒中乙醛的研究[J].食品与发酵工业,2016,42(4):6-11.

[27] WANG L,TANG P,ZHANG P,et al.Unraveling the aroma profiling of Baijiu:Sensory characteristics of aroma compounds,analytical approaches,key odor-active compounds in different Baijiu,and their synthesis mechanisms[J].Trends Food Sci Tech,2024,146:104376.

[28] 郭云霞,程伟,陈兴杰,等.现代仪器分析技术在白酒风味组学研究中的应用[J].食品安全质量检测学报,2022,13(16):5218-5226.

[29] CHENG W,GUO L,XUE X,et al.Effects of the improved application of Bacillus halotolerans on the microbial community and volatile components of high-temperature Daqu[J].Front Microbiol,2025,16:1626160.

[30] CHENG W,CHEN X,XUE X,et al.Comparison of the correlations of microbial community and volatile compounds between pit mud and fermented grains of compound-flavoured Baijiu[J].Foods,2024,13(2):203.

[31] SHAO D,CHENG W,JIANG C,et al.Machine-learning-assisted aroma profile prediction in five different quality grades of Nongxiangxing Baijiu fermented during summer using sensory evaluation combined with GC×GC-TOF-MS[J].Foods,2025,14(10):1714.

Analysis of key volatile flavor components in Fuxiang Baijiu with different quality grades based on HS-SPME-GC-MS

ZHU Qingyun1,CHENG Wei1*,LI Na1,CHANG Qiang2,3,PAN Tianquan1,LI Yongqing2,3,LAN Wei1,CAI Jian1,DUAN Zhaofa2,3
(1.School of Biology and Food Engineering,Fuyang Normal University,Fuyang 236037,China;2.Anhui Jinyuwan Distillery Industry Co.,Ltd.,Fuyang 236500,China;3.Anhui Jinyu Biotechnology Development Co.,Ltd.,Fuyang 236500,China)

Abstract:To analyze the differences in flavor quality among Fuxiang Baijiu with different quality grades,using strong-flavor(Nongxiangxing)Baijiu(NP3),premium-grade and standard-grade original Fuxiang Baijiu(YJ,PJ),and finished Fuxiang Baijiu(CJ50,CJ42)as research objects,the sensory quality was analyzed by sensory evaluation,and the volatile flavor compounds were determined by headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry(HS-SPME-GC-MS).Based on the detection results,the principal component analysis(PCA) and partial least squaresdiscriminant analysis (PLS-DA) were conducted,and key differential volatile flavor substances were screened out by combining with variable importance in projection(VIP)value.The results showed that the sensory quality of different Baijiu samples was closely related to their quality grades.The sample YJ exhibited prominent aromatic complexity,balanced taste,and typical style characteristics.The total ester contents of samples YJ and PJ(11.58 g/L and 7.28 g/L)were both higher than that of sample NP3(5.05 g/L),while their total acid contents(both 1.84 g/L)were lower than that of NP3(1.89 g/L).The contents of esters and alcohols were the highest in sample YJ(13.60 g/L and 2.14 g/L),followed by samples PJ and NP3,and the lowest in samples CJ50 and CJ42.In addition,the contents of trace components such as aromatic and phenolic compounds in sample YJ were significantly higher than those in other samples.PCA and PLS-DA indicated that different Baijiu samples could be clearly distinguished based on their volatile flavor compounds,a total of 25 key differential volatile flavor substances(VIP value>1)were screened out from the different Baijiu samples,and their contents varied significantly among different Baijiu samples.

Key words:Fuxiang Baijiu;sensory evaluation;volatile flavor components;flavor characteristic

中图分类号:TS262.3

文章编号:0254-5071(2026)03-0285-08

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.03.039

引文格式:朱晴云,程伟,李娜,等.基于HS-SPME-GC-MS解析不同质量等级馥香白酒的关键挥发性风味成分[J].中国酿造,2026,45(3):285-292.

收稿日期:2025-07-10

修回日期:2025-10-27

基金项目:安徽省金裕皖酒业有限公司企业横向科研计划项目(2025341202000003);安徽省金裕生物科技开发有限公司企业横向科研计划项目(2025341202000006);阜阳师范大学科学研究项目(2024KYQD0136);安徽省高校自然科学研究项目(2023AH050420)

作者简介:朱晴云(2000-),女,硕士研究生,研究方向为酿酒微生物。

*通讯作者:程 伟(1984-),男,高级工程师,博士,研究方向为发酵食品、酿酒微生物与风味组学。