白酒中2-甲基丁酸对映体的分布及其感官特性

我国白酒是世界6大蒸馏酒之一，据文献报道，白酒中已检测出超过2 400种风味物质，包括酯类、有机酸类、萜烯类以及呋喃类等化合物[1]，它们影响着白酒的香气、口味及风格[2]。随着酿造工艺的发展，我国白酒逐渐形成清香型、浓香型、酱香型、米香型、兼香型、董香型、凤香型、特香型、芝麻香型、老白干、馥郁香和豉香型12种香型[3]。

手性物质指含不对称碳、互为物体与镜像关系的立体异构体[4]。立体化学对感官特性有着重要作用，不同结构会影响香气的强度和性质[5]，如3-巯基己基乙酸酯的(R)-构型表现为百香果香味，而(S)-构型表现为草本香[6]；2-戊醇的(R)-构型表现为橡胶、油脂味，而(S)-构型表现为薄荷、辛辣味[4]。白酒中乳酸乙酯的(R)-构型呈现为果香、甜香、花香和青草香味，(S)-构型表现为酸味、腐败油脂味及奶油味[7]、2-羟基-3-甲基丁酸乙酯的(S)-构型具有甜香、葡萄香及奶油香，(R)-构型表现为甜香、苹果香、草莓香及猕猴桃香[8]等。开展饮料酒中手性风味物质的研究对饮料酒生产原料的溯源、年份的鉴别等有积极作用，可为饮料酒筛选分类提供新思路。Lytra等[9]在红、白葡萄酒研究中发现，2-羟基-4-甲基-戊酸乙酯对映体在白葡萄酒中仅检出(R)-构型，在红葡萄酒中可检出2种构型，有助于红、白葡萄酒的区分；Lytra等[10]对不同年份商业葡萄酒的研究发现，新酿葡萄酒的2-甲基丁酸乙酯只存在(S)-构型，而陈酿的葡萄酒可检出2种构型，可为年份酒的鉴定提供借鉴；2,3-丁二醇在米香型白酒中以(R)-构型为主[11]。

2-甲基丁酸是一种具有“手性”的重要短链、支链脂肪酸，其应用广泛，不仅能促进动物生长[12]、改善动物消化[13]，还可用于控制由灰葡萄孢菌引起的灰霉病[14]。此外，2-甲基丁酸对心血管疾病可能存在着积极的调节作用[15]。2-甲基丁酸广泛分布于食品中，如香菇发酵饮料[16]、奶酪[17]、苹果[18]及开菲尔酸奶[19]等，对食品的口感有积极影响，如可增强蔗糖溶液的甜味[20]。Wu Fan等[21]在清、米香型白酒风味物质研究中也发现，2-甲基丁酸含量丰富，其在2种香型白酒中的质量浓度均大于3 mg/L、气味特异性强度均大于3，表明其对酒体具有潜在贡献。关于其对映异构体的研究，多种发酵产品中已有报道，如在普洱茶空杯留香研究中发现，2-甲基丁酸主要以(S)-构型存在[22]；而在乙醇饮料中以(S)-2-甲基丁酸为主要构型分布，其中在红葡萄酒中仅发现(S)-2-甲基丁酸[19]。目前，对12种香型白酒中2-甲基丁酸对映体的系统对比研究鲜有报道。

本研究采用液液萃取前处理、手性固定相色谱柱结合气相色谱（gas chromatography，GC）和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技术对2-甲基丁酸对映体进行分析，对其分离条件进行优化，并对其在12种香型白酒中的分布特征进行探究；基于感官分析探究2-甲基丁酸对映体在不同基质（46%乙醇和纯水）中的嗅觉阈值及感官特征；通过计算香气活度值（odor activity value，OAV）探究2-甲基丁酸对映异构体对白酒风味的贡献，旨在建立并优化白酒中2-甲基丁酸对映体的分析方法，明确其在白酒中的含量、分布情况、感官特性及嗅觉阈值，深化对白酒手性风味物质的认知，推动白酒风味轮的进一步细化，并为白酒风味的改善与品质调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

70个白酒样品（酱香型白酒19个（编号酱-1～19）、浓香型白酒9个（编号浓-1～9）、清香型白酒6个（编号清-1～6）、米香型白酒5个（编号米-1～5）、兼香型白酒5个（编号兼-1～5）、董香型白酒2个（编号董-1～2）、老白干香型白酒5个（编号老白干-1～5）、凤香型白酒4个（编号凤-1～4）、馥郁香型白酒4个（编号馥郁-1～4）、豉香型白酒4个（编号豉-1～4）、特香型白酒5个（编号特-1～5）、芝麻香型白酒2个（编号芝麻-1～2）） 市售。

(R)-2-甲基丁酸（纯度99.8%）、(S)-2-甲基丁酸（纯度99.9%） 上海甄准生物科技有限公司；2-甲基丁酸（纯度99.9%） 德国Dr. Ehrenstorfer公司；无水乙醇、二氯甲烷（纯度均为99.7%） 天津市科密欧化学试剂有限公司；无水硫酸钠（纯度99%） 成都金山化学试剂有限公司；氯化钠（纯度99%） 上海麦克林生化科技股份有限公司；叔戊醇（纯度99.5%） 上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Trace 1300 GC仪（配氢火焰离子化检测器） 赛默飞世尔科技（中国）有限公司；SZ-93A纯水蒸馏器 上海亚荣生化仪器有限责任公司；7890A-5975C GC-MS仪 美国Agilent公司；TTL-DCI氮吹仪 北京同泰联科技发展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 液液萃取

液液萃取参考Niu Yunwei等[23]的方法。取25 mL酒样，用超纯水稀释至乙醇体积分数10%，加入氯化钠直至饱和后转移至分液漏斗，加入0.5 mL 80.10 mg/L叔戊醇（内标）；分别采用10、10、5 mL二氯甲烷（萃取液）对稀释酒样萃取3次，统一收集下层萃取液，取20 g无水硫酸钠对萃取液进行过夜干燥，过滤后缓慢氮吹浓缩至0.5 mL，经0.22 μm有机滤膜过滤后置于2 mL进样瓶中，密封，置于4 ℃冰箱中待色谱分析。

1.3.2 GC条件优化

以分离度为评价指标，从固定相、升温速率（1、2、3、4、5 ℃/min）、载气流速（0.8、1.0、1.5、2.0 mL/min）、分流比（10∶1、20∶1、30∶1、40∶1）4个方面对2-甲基丁酸对映体GC条件进行优化。不同手性固定相色谱柱规格如表1所示。

1.3.3 分离度计算

分离度称分辨率，是2个相邻组分保留时间之差与其平均峰宽值之比，当分离度大于1.5时，认为2个相邻组分完全分离，分离度越大，分离效果越好[24]，分离度按式（1）计算：

式中：t1为前一组分的保留时间/min；t2为后一组分的保留时间/min；W1为前一组分的峰宽/min；W2为后一组分的峰宽/min。

1.3.4 2-甲基丁酸对映体测定

GC条件：采用筛选的最优条件。CYCLOSIL-B色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm），进样口温度250 ℃，进样量1 μL，分流比20∶1，载气为高纯（纯度99.999%）氦气，载气流速1.0 mL/min，柱箱升温程序：40 ℃保持2 min，以1 ℃/min升温至88 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升温至220 ℃，保持1 min。

MS条件：离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，电子电离源，电离能量70 eV。

定性定量方法：采用全扫描模式与选择离子模式（m/z 28、41、57、74、87）同时进行数据采集。结合NIST 11谱库检索、标准品保留时间及碎片离子峰比对结果，对白酒中的2-甲基丁酸对映体进行定性分析；采用内标法进行定量分析。

1.3.5 感官特性描述与嗅觉阈值测定

感官小组由经验丰富的5名男性和5名女性成员组成，年龄22～29岁。2-甲基丁酸对映体嗅觉特征描述参考Cameleyre等[25]的方法。参考GB/T 33406—2016《白酒风味物质阈值测定指南》[26]，采用三点强迫选择法[27]探究不同基质（46%乙醇和纯水）中2-甲基丁酸对映体的嗅觉阈值。具体地，向小组成员提供1组测试样品（1个待测样品和2个空白样品），待测样品设置梯度质量浓度；若评估人员能正确选择出待测样品，则使用46%乙醇或纯水对该组待测样品进行3倍稀释，再继续品评，直至无法正确选择待测样品。参考最佳估计阈值法（best estimate threshold，BET）评估个人阈值，小组所有个人阈值的几何平均值为组阈值。分别按式（2）（3）计算：

式中：TBETi为个人阈值/（mg/L）；TBET为组阈值/（mg/L）；Ax为选择错误的最大质量浓度/（mg/L）；Ax+1为与Ax相邻的高一级质量浓度/（mg/L）。

1.3.6 OAV计算

OAV可用于评估单个化合物对整体香气的贡献[28]，按式（4）计算：

式中：C为风味化合物的质量浓度/（μg/L）；T为风味化合物嗅觉阈值/（μg/L）。

1.4 数据处理

通过Excel 2019处理实验数据；数据可视化（包括柱状图及色谱图）采用OriginPro 2024（64位版本）实现；运用SPSS Statistics 27.0对白酒中的2-甲基丁酸对映体含量进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 2-甲基丁酸对映体色谱条件的优化2.1.1 固定相的选择

由表2可知，2-甲基丁酸在CYCLOSIL-B色谱柱上分离效果最好，分离度为3.25，完全分离。因此，选择CYCLOSIL-B手性固定相色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）进行目标物分离。

2.1.2 升温速率的选择

预实验结果表明，采用CYCLOSIL-B色谱柱分析时，2-甲基丁酸对映体可在柱温升至88 ℃前完成出峰并实现检出，因此本研究仅针对40～88 ℃区间开展升温速率条件优化。由表3可知，不同升温速率下，2-甲基丁酸对映体分离度均大于1.5，实现基线完全分离，其中升温速率为1 ℃/min时，分离度最大，为4.32。

2.1.3 分流比的选择

由表4可知，2-甲基丁酸对映体在不同分流比条件下，分离度均大于1.5，表明完全分离，且随分流比的减小，分离度呈现先增后减的变化，但变化幅度较小，当分流比为20∶1时，分离度最大，为4.32。因此，选择分流比20∶1。

2.1.4 载气流速的选择

由表5可知，2-甲基丁酸对映体在不同载气流速条件下，分离度均大于1.5，表明完全分离，随着载气流速的降低，2-甲基丁酸对映体分离度呈现先增后减的变化，当载气流速为1.0 mL/min时，分离度最大，为4.32。因此，选择载气流速1.0 mL/min。

综上所述，确定最佳GC条件为CYCLOSIL-B色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）、分流比20∶1、载气流速1.0 mL/min，柱箱升温程序确定为：40 ℃保持2 min，以1 ℃/min升温至88 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升温至220 ℃，保持1 min。基于以上色谱条件，2-甲基丁酸对映体分离度可达4.32，分离效果良好。

2.2 白酒中2-甲基丁酸对映体的定性分析

在最佳GC条件下，利用手性固定相结合GC-MS对白酒中2-甲基丁酸对映体进行分离，酱-17、特-4、浓-4、凤-2、馥郁-4、董-1、芝麻-1、清-3、豉-4、米-2、兼-2、老白干-3共12种香型酒样中2-甲基丁酸对映体分离色谱图如图1所示。在含有2-甲基丁酸对映体的白酒中，(S)-2-甲基丁酸出峰时间均早于(R)-2-甲基丁酸，且(S)-2-甲基丁酸响应值均大于(R)-2-甲基丁酸。在12种香型白酒特征酒样中，除董香型白酒中(S)-2-甲基丁酸未完全分离外，其他香型2-甲基丁酸对映体均得到有效分离。

2.3 白酒中2-甲基丁酸对映异构体的定量分析

利用标准曲线法对70种不同香型白酒样品中的2-甲基丁酸对映体进行定量分析，其中(S)-2-甲基丁酸标准曲线方程为y＝47.241x-1.866，R2＝0.998；(R)-2-甲基丁酸标准曲线方程为y＝38.155x-1.169，R2＝0.999。

如表6所示，在检出(S)-2-甲基丁酸的白酒中，样品酱-1的(S)-2-甲基丁酸质量浓度最高（（17 311.79±2 106.54）μg/L），样品凤-3最低（（3 316.79±23.18）μg/L），其中，酱香型白酒中不同样品(S)-2-甲基丁酸含量差异较大，质量浓度分布在 （4 348.33±149.20）～（17 311.79±2 106.54）μg/L之间，豉香型白酒中不同样品(S)-2-甲基丁酸含量差异较小，质量浓度为（3 501.95±63.00）～（3 696.48± 37.50）μg/L。在检出(R)-2-甲基丁酸的白酒中，样品 酱-1的(R)-2-甲基丁酸质量浓度最高（（5 642.87± 44.56）μg/L），样品老白干-5最低（（2 607.39± 1.56）μg/L）。总体而言，在2种构型均能定量的白酒样品中，定量结果均表现为(S)-2-甲基丁酸质量浓度高于(R)-2-甲基丁酸。

OAV通常用于评估单个化合物对整体香气的贡献，当OAV＞1时，认为该风味物质对整体风味可能具有贡献，OAV越大，贡献程度越大，反之越小[29]，由表6可知，以纯水中的阈值计算OAV时，白酒中2-甲基丁酸对映体2种构型的OAV均大于1，且(S)-2-甲基丁酸的OAV均大于(R)-2-甲基丁酸；以46%乙醇中的阈值计算OAV时，除样品酱-1中(S)-2-甲基丁酸能给白酒带来熟透的水果味和汗臭味外，其他样品中2-甲基丁酸2种构型均未带来香气贡献。可见，在乙醇影响下，2-甲基丁酸对映体对酒体的香气贡献大幅降低，然而饮料酒中的风味物质除直接带来香气贡献外，风味物质之间的相互作用也间接影响着酒体风味，如二甲基三硫醚可能会协同促进酱香型白酒的果香味[30]；2-羟基-4-甲基戊酸乙酯对果香特征的感知也有协同作用，对红葡萄酒中新鲜黑莓果香有增强作用[9]。此外，有机酸也能够调和白酒风味，有助于饮料酒芳香成分的产生[31]，有机酸可与乙醇反应生成酯类，如乙酸乙酯，从而改善饮料酒的风味[32]。2-甲基丁酸作为有机酸，与其他风味物质是否存在相互作用及相互作用对酒体风味的影响机制还需要进一步探索。

2.4 白酒中2-甲基丁酸对映体的分布特征

为探究白酒中2-甲基丁酸对映体分布特征，对其对映异构体含量进行显著性分析。如表7所示，在含有2种2-甲基丁酸对映体的8种香型白酒中，除芝麻香型白酒的2-甲基丁酸对映体质量浓度差异不显著（P＞0.05）外，其他香型白酒的(S)-2-甲基丁酸质量浓度均显著高 于(R)-2-甲基丁酸（P＜0.05），该现象可能受白酒原料种类、生产环境及微生物群落等因素调控，进而影响2种 对映体的富集水平[33]，如酱香型白酒生产工艺包括2次投料、高温（60～65 ℃）制曲、高温堆积发酵、高温馏酒、陈酿[34]，其1年1个生产周期、2次投料、9次蒸制、8次发酵、7次取酒[35]的复杂生产工艺促进了酒体风味物质的富集[36]。

如表7所示，实现定量的11种香型白酒中，(S)-2-甲基丁酸对(R)-2-甲基丁酸的过量值均大于25%，表明所研究的白酒中(S)-2-甲基丁酸含量高于(R)-2-甲基丁酸，即白酒中2-甲基丁酸对映体以(S)-构型占优势。酱香型、馥郁香型白酒中2-甲基丁酸对映体(S)∶(R)均为69∶31；浓香型、凤香型白酒均为64∶36；兼香型、特香型、老白干香型、芝麻香白酒均为63∶37。值得注意的是，在所研究酒样中，米香型、清香型、豉香型2-甲基丁酸对映体比值(S)∶(R)均为100∶0，即只检出(S)-2-甲基丁酸。研究表明，白兰地、杜松子酒、小麦啤酒及红葡萄酒等发酵产品中(S)-2-甲基丁酸作为主要构型，可能由发酵过程中 L-异亮氨酸Ehrlich途径形成[19]，白酒中2-甲基丁酸对映体分布情况与此结果相似，L-异亮氨酸Ehrlich途径或许可解释这一现象。由此可见，不同香型白酒中2-甲基丁酸对映体的分布情况存在差异，根据2-甲基丁酸对映体的分布特征有助于对白酒种类进行区分。

2.5 2-甲基丁酸对映体的感官特性及嗅觉阈值

如表8所示，在纯水中进行感官实验可排除基质干扰，有助于获取目标香气物质本身的嗅觉属性[37]，在纯水中，(S)-2-甲基丁酸嗅觉阈值为501.55 μg/L，(R)-2-甲基丁酸嗅觉阈值为645.60 μg/L；在46%乙醇中，(S)-2-甲基丁酸嗅觉阈值为13 080.00 μg/L，(R)-2-甲基丁酸嗅觉阈值为17 440.00 μg/L。可见，在不同基质中2-甲基丁酸对映体的嗅觉阈值不同，其在46%乙醇中的嗅觉阈值远高于纯水。相同条件下，(R)-2-甲基丁酸的嗅觉阈值约为(S)-2-甲基丁酸阈值的1.3倍，因此，(S)-2-甲基丁酸更易被识别。研究发现，纯水中2-甲基丁酸对映体的嗅觉感官描述与对映体浓度存在一定关系：(S)-2-甲基丁酸在低质量浓度（501.55～16 964.84 μg/L）时表现为果香、花香和熟透的香蕉味，高质量浓度（＞16 964.84 μg/L）时表现为熟透的水果味及汗臭味；(R)-2-甲基丁酸在低质量浓度（645.60～2 482.16 μg/L）时表现为花香、果香、甜香和奶酪味，高质量浓度（＞2 482.16 μg/L）时表现为烂水果味和汗臭味，与Rettinger等[38]研究结果相似。因此可见，对映体浓度会影响其的香气表达。

3 结 论

本研究采用手性固定相色谱柱结合GC-MS研究2-甲基丁酸对映体在12种香型白酒中的分布情况，通过感官实验，探究2-甲基丁酸对映体在纯水和46%乙醇中的嗅觉阈值及感官特征。定量分析结果表明，在12种香型白酒样品中，除董香型白酒中(S)-2-甲基丁酸未分离、定量外，其他香型白酒中均以(S)-2-甲基丁酸占优势，米香型、清香型、豉香型白酒只检出(S)-2-甲基丁酸，不同香型白酒的2-甲基丁酸对映体的分布情况存在差异，根据2-甲基丁酸对映体的分布特征有助于对白酒种类进行区分。感官分析结果表明，(S)-2-甲基丁酸的嗅觉阈值低于(R)-2-甲基丁酸。在纯水中，低质量浓度条件下， (S)-2-甲基丁酸表现出花香、果香及熟透的香蕉味， (R)-2-甲基丁酸表现出花香、果香、甜香以及奶酪味；高质量浓度条件下，(S)-2-甲基丁酸表现出熟透的水果味及汗臭味，(R)-2-甲基丁酸表现出烂水果味和汗臭味。由此可见，对映体的香气表达与其浓度大小有一定关系，可为酒体风格的改善提供参考。OVA结果表明，以纯水中的阈值计算OAV，酒样中(S)-2-甲基丁酸表现出更高的OAV；以46%乙醇中的阈值计算OAV，除酱-1样品中 (S)-2-甲基丁酸会带来熟透的水果味和汗臭味外，其他白酒样品中2-甲基丁酸2种构型均未带来香气贡献。由此可见，乙醇会大幅降低2-甲基丁酸对映体对基质的香气贡献，通过OAV分析，有助于探究2-甲基丁酸对映体对酒体香气的影响程度。本研究可为白酒中手性风味物质的后续研究提供参考，有助于白酒风味轮细化，深化对白酒手性风味物质的认知，同时为白酒风味改善与品质调控提供理论依据。

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Distribution and Sensory Characteristics of 2-Methylbutyric Acid Enantiomers in Baijiu

LONG Bing1, YU Chengxia1, QIU Shuyi1,2, DAI Yifeng1,2,*

(1. Guizhou Provincial Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biopharmaceuticals, School of Liquor and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Key Laboratory of Quality and Safety of Jiangxiangxing Baijiu, State Administration for Market Regulation, Guiyang 550014, China)

Abstract: The distribution of 2-methylbutanoic acid enantiomers in 12 flavor types of Baijiu was analyzed by liquid-liquid extraction combined with gas chromatography-mass spectrometry. The olfactory thresholds and sensory characteristics of the 2-methylbutyric acid enantiomers in water and 46% ethanol were evaluated by the three-alternative forced-choice method. The results revealed that the (S)-enantiomer of 2-methylbutyric acid was dominant in all tested Baijiu, and only(S)-2-methylbutyric acid was detected in rice-flavor (Mixiangxing), light-flavor (Qingxiangxing), and Chi-flavor(Chixiangxing) Baijiu. Under identical matrix conditions, the olfactory threshold of (S)-2-methylbutanoic acid was lower than that of its (R)-counterpart. Odor activity values (OAVs) calculated using thresholds in pure water ((S)-2-methylbutanoic acid: 501.55 μg/L; (R)-2-methylbutanoic acid: 645.60 μg/L) demonstrated that (S)-2-methylbutanoic acid exhibited higher OAVs in all Baijiu samples. When OAVs were calculated based on thresholds in 46% ethanol ((S)-2-methylbutanoic acid: 13 080.00 μg/L; (R)-2-methylbutanoic acid: 17 440.00 μg/L), neither enantiomer contributed to the overall aroma of most Baijiu samples, except for the sauce-flavor (Jiangxiangxing) Baijiu sample 1, in which (S)-2-methylbutanoic acid produced overripe fruity and sweaty off-notes. In pure water at low concentrations, (S)-2-methylbutanoic acid presentedfloral, fruity and overripe banana aromas, while (R)-2-methylbutanoic acid delivered floral, fruity, sweet and cheesy notes.At high concentrations, both enantiomers exhibited rotten fruit and sweaty odor characteristics. This study deepened the understanding of chiral flavor compounds in Baijiu and provided theoretical guidance for flavor improvement and quality regulation of Baijiu products.

Keywords: Baijiu; 2-methylbutyric acid; chiral flavor compound; sensory analysis

收稿日期：2026-01-13

基金项目： 国家自然科学基金地区科学基金项目（32260640）；贵州省生态特色食品新质化加工与贮藏全省重点实验室基金项目（ZSYS[2025]023）；贵州省酱香型白酒技术创新中心项目（黔科合平台JSZX(2025)002）；贵州省科技厅项目（ZK[2022]一般114）；贵州省高层次创新型人才项目（黔科合平台人-GCC[2022]026-2）

第一作者简介： 龙兵（2001—）（ORCID: 0009-0001-7070-4180），男，硕士研究生，研究方向为白酒中手性风味物质。E-mail: 18486303564@163.com

*通信作者简介： 戴怡凤（1986—）（ORCID: 0000-0002-5037-3695），女，教授，博士，研究方向为酒类风味化学、香料化学及手性香料。E-mail: yifengdai2010@163.com

DOI: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.08.028

中图分类号：TS262.3；O657.7

文献标志码：A

文章编号：0254-5071（2026）08-0237-09

引文格式：龙兵, 余成霞, 邱树毅, 等. 白酒中2-甲基丁酸对映体的分布及其感官特性[J]. 中国酿造, 2026, 45(8): 237-245.DOI: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.08.028. http://www.chinabrewing.net.cn

LONG Bing, YU Chengxia, QIU Shuyi, et al. Distribution and sensory characteristics of 2-methylbutyric acid enantiomers in Baijiu[J]. China Brewing, 2026, 45(8): 237-245. (in Chinese with English abstract) DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.08.028. http://www.chinabrewing.net.cn