酱香型白酒是我国白酒的4大基础香型之一，具有悠久的历史，其代表性特征为酱香突出、幽雅细腻、酒体醇厚丰满、回味悠长、空杯留香持久[1]。酱香型白酒酿造遵循古法，依赖自然规律，讲究产区和生态，其生产过程复杂，经历2次投粮、9次蒸煮、8次发酵、7次馏酒，再经盘勾、勾兑、精心调味而成，具有“四高两长”的工艺特点[2]。酱香型白酒的香气化合物复杂，洪泽淳等[3]利用全二维气相色谱-飞行时间质谱从酱香型白酒中鉴定出794种香气化合物，包括有机酸、醇、酯、酮、醛以及含氮和硫的化合物。
“重阳下沙，端午制曲”是酱香型白酒酿造工艺非常重要的节令，一般来说，酱香型白酒是一年一个生产周期，而整个生产周期包括7个产酒轮次，每个轮次基酒的风格各具特色，多轮次基酒的组合会使得酱香型白酒酒体成分更加丰富、独特[4]。地域环境也会造成酱香白酒风格差异，孙优兰等[5]通过分析不同产区酱香型白酒感官特征发现，赤水河流域酱香型白酒曲香、蜜香突出。Huang He等[6]对泸州、贵州、宜宾和福建4个代表性地区酱香型白酒中挥发性成分差异进行研究，发现辛酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯、乙酸丙酯、庚酸乙酯、2-壬酮和己酸丁酯可作为重要产区特征标记物，能够实现酱香型白酒产地的有效判别。
当前酱香型白酒研究多集中于香气化合物组成，而不同生产轮次间的差异特征尚不清晰，不同产区的系统对比仍显不足。深入揭示产区独特性，明确不同产区酱香型白酒在酿造微生态、风味形成路径及品质风格上的差异化特征，已成为深化产区认知、提升产品辨识度的重要研究方向。因此，本研究采用直接进样结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法对赤水河流域与北方地区酱香型白酒各轮次基酒香气化合物进行分析，以期为区分不同产区酱香型白酒及白酒酿造工艺优化奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
贵州产区（Q酒厂）1～7轮次酱香型白酒基酒，编号为Q-1、Q-2、Q-3、Q-4、Q-5、Q-6、Q-7；四川产区（C酒厂）1～7轮次酱香型白酒基酒，编号为C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7；山东产区（D酒厂）1～7轮次酱香型白酒基酒，编号分别为D-1、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7；所有酒样均在室温下密封且避光贮存。
C7～C40正构烷、乙酸乙酯、乙酸、正丙醇、乙醛等56种标准品（纯度均＞97.0%） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
7908A-5975B GC-MS仪、DB-WAX毛细管色谱柱（60 m×250 μm，0.25 μm） 美国Agilent公司。
1.3 方法
1.3.1 香气化合物测定
采用直接进样结合GC-MS法对不同产区酱香型白酒1～7轮次基酒样本香气化合物进行测定[7]。
GC条件：进样口温度250 ℃；不分流进样；升温程序：初始温度38 ℃，以1 ℃/min升至60 ℃，持续2 min；以2 ℃/min升至70 ℃，维持2 min；以4 ℃/min升至105 ℃，维持2 min；以3 ℃/min升至180 ℃，维持1 min；以4 ℃/min升至230 ℃，维持10 min。载气为高纯氦气，流速1 mL/min。MS条件：连接口温度250 ℃；电子电离源，电离能量70 eV，离子源温度230 ℃；扫描范围m/z 40～500。定性及定量方法：结合NIST 11谱库检索、保留指数校正及标准品进行定性；采用内标法进行定量。
1.3.2 香气活度值（odor activity value，OAV）计算
根据定量结果结合阈值，按下式计算各香气化合物的OAV：
式中：Ci为各香气化合物质量浓度/（mg/L）；OTi为各香气化合物阈值/（μg/L），相关阈值参考文献[8-9]。
1.4 数据处理
用Origin 2018软件处理数据并绘制香气化物相对含量柱形图；用TBtools软件绘制聚类热图；用SIMCA 14.1进行偏最小二乘法判别分析（partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）、置换检验及变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）分析。每个处理包含3个平行，使用SPSS Statistics 23.0软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同产区酱香型白酒各轮次基酒香气化合物结构特征
从不同产区酱香型白酒1～7轮次基酒中共鉴定出56种 香气化合物，其中酯类18种、醇类16种、酸类8种、醛酮类11种、其他类3种。由图1可知，Q酒厂、C酒厂与D酒厂各轮次基酒风味结构均以酯类、醇类、酸类为主，占85%以上，该结果与孙优兰等[10]的研究结果相一致。从各产区1～7轮次基酒香气化合物结构来看，醇类相对含量均先降低后升高，而酯类相对含量是先上升后下降，与唐维川等[11]的研究结果较为一致。从各产区相同轮次基酒香气化合物结构来看，D酒厂与Q、C酒厂各轮次基酒2、3、4、5轮次差异较大，1、6、7轮次差异不大，而Q酒厂与C酒厂3、4、5轮次基酒具有一定差异，该差异主要由酯类与醇类相对含量变化引起，推测与产区微生物群落结构差异有关，相关研究[12]发现，毛霉是代谢产生酯类、醇类等香气化合物的重要因素之一。不同产地气候、窖池环境、原料体系等能够影响毛霉等功能微生物的丰度与代谢活性，造成酒体中酯类、醇类物质累积差异，进而导致同轮次基酒香气组分存在区别。
图1 不同产区酱香型白酒各轮次基酒香气化合物含量占比堆积柱状图
Fig.1 Stacked column chart of the relative contents of aroma compounds in base liquors of each round of sauce-flavor Baijiu from different producing areas
从不同产区不同轮次基酒香气化合物酯类总量来看，D酒厂、Q酒厂1轮次基酒酯类总量最高，分别为7 203.26、6 622.51 mg/L；而C酒厂2轮次基酒的酯类总量最高，为5 595.13 mg/L。从醇类总量来看，D、Q、C酒厂1轮次基酒醇类总量均最高，分别为25 822.96、43 554.45、15 744.74 mg/L。从酸类总量来看，D、Q酒厂1轮次基酒酸类总量最高，分别为3 821.20、3 991.90 mg/L；而C酒厂2轮次基酒酸类总量最高，为2 601.09 mg/L。受地理环境调控微生物生长环境的影响，在酱香型白酒发酵前期轮次中，乳杆菌属丰度逐渐升高并成为主导菌群，该属细菌通过分解原料中糖类生成大量有机酸，从而抑制其他菌属生长增殖[13]；同时，有机酸与醇类作为酯类合成前体，C酒厂2轮次基酒有机酸含量最高，有利于酯化反应进行，使得该轮次基酒酯类含量处于较高水平；相应地，Q、D酒厂1轮次基酒酸类、酯类含量最高。
2.2 不同产区酱香型白酒各轮次基酒香气化合物分析
根据不同产区酱香型白酒中香气化合物质量浓度绘制聚类热图，直观呈现样品中香气化合物含量差异。由图2可知，从整体来看，不同产区1、7轮次基酒香气化合物质量浓度较高，感官特征呈现为1轮次基酒以粮香为主，7轮次基酒焦香突出[14]，原因可能是1轮次基酒风味主要由原料带入，而7轮次基酒风味主要是微生物发酵产生。酯类物质主要来源于微生物的生化代谢反应[15]。乙酸乙酯、乳酸乙酯质量浓度在不同产区各轮次基酒中均相对较高，D、Q酒厂1轮次基酒中乙酸乙酯质量浓度最高，分别为5 677.39、5 432.75 mg/L，C酒厂2轮次基酒中乙酸乙酯质量浓度最高，为3 874.96 mg/L；D、Q、C酒厂4轮次基酒中乳酸乙酯质量浓度均最高，分别为1 471.66、2 332.87、2 019.38 mg/L。从不同产区相同轮次基酒香气化合物质量浓度来看，异丁酸乙酯、异戊酸乙酯质量浓度在各轮次中均以Q酒厂更高，其中异丁酸乙酯质量浓度为8.49～29.36 mg/L，而异戊酸乙酯质量浓度为7.15～19.03 mg/L；戊酸乙酯质量浓度在各轮次中均以C酒厂更高，为0.45～10.79 mg/L。丁酸乙酯质量浓度在各轮次基酒中均以D酒厂更高，为2.11～40.38 mg/L。辛酸乙酯仅在D、Q酒厂中检出，未在C酒厂中检出，而丁二酸二乙酯、苯乙酸乙酯仅在Q酒厂中检出。
图2 不同产区酱香型白酒各轮次基酒香气化合物含量聚类热图
Fig.2 Clustering heatmap of aroma compound contents in base liquors of each round of sauce-flavor Baijiu from different producing areas
醇类物质在酒中起呈味助香作用，80%高级醇由酿酒酵母通过分解或合成代谢途径生成[16]，适量的高级醇使酒体更丰满。正丙醇、仲丁醇、异戊醇、甲醇、异丁醇质量浓度在3个酒厂均相对较高。正丙醇在D、Q、C酒厂1轮次基酒中质量浓度均最高，分别为24 099.79、40 873.40、14 399.06 mg/L。从3个酒厂相同轮次对比来看，异丁醇在D酒厂1～7轮次基酒中质量浓度较高，β-苯乙醇在Q酒厂1～7轮次基酒中质量浓度较高，而1,2-丙二醇仅在D、Q酒厂中检出，未在C酒厂中检出。
有机酸是白酒主要呈味酸性物质，大多由酿酒发酵过程生成，分为挥发性有机酸和非挥发性有机酸，前者以乙酸为主，后者以乳酸为主[17]。白酒中有机酸的种类与量比关系对酒体感官品质至关重要。适量有机酸可赋予酒体丰满度和酸爽感，减少酒的烈性[18]。乙酸在3个酒厂各轮次基酒中质量浓度均较高，D酒厂在 1轮次基酒中质量浓度最高，为3 577.46 mg/L，Q酒厂在1轮次基酒中质量浓度最高，为3 695.41 mg/L，C酒厂在2轮次基酒中质量浓度最高，为2 512.89 mg/L。从3个酒厂相同轮次对比来看，异戊酸在Q酒厂1～7轮次基酒中质量浓度均高于D、C酒厂；庚酸在C、D酒厂均有检出，其质量浓度为0.33～0.64 mg/L；戊酸在D、C酒厂1～7轮次基酒中质量浓度为0.49～5.72 mg/L；己酸仅在D酒厂中检出。
醛酮类物质在白酒中可助香呈味，协调香气释放，大多数来源于酿酒原料和酵母代谢[19]。乙醛、乙缩醛、糠醛、2,3-丁二酮是在3个酒厂各轮次基酒中质量浓度均较高的醛酮类化合物。从3个酒厂相同轮次对比来看，乙醛在Q酒厂1、2、3轮次基酒中质量浓度相对较高， 在C酒厂4、5、6、7轮次基酒中质量浓度相对较高。乙醛具有亲和性，可以和乙醇缩合成具有干酪味、柔和绵爽的乙缩醛，通常乙缩醛的质量浓度被当作白酒老熟的标志[20]。乙缩醛在Q酒厂1～7轮次基酒中质量浓度均比D、C酒厂高。
吡嗪类化合物是白酒中一类重要的香气化合物[21]。带有侧链烷基的吡嗪通常呈现坚果香、焙烤香。吡嗪类化合物主要通过高温条件下氨基酸与糖类发生美拉德反应生成，如葡萄糖与甘氨酸相互作用可生成直链烷基吡嗪[22]。三甲基吡嗪在3个酒厂基酒中均被检出，Q酒厂在1轮次基酒中质量浓度最高，为0.59 mg/L；4-乙基愈创木酚在C酒厂1轮次基酒中质量浓度为0.37 mg/L，在D酒厂2轮次基酒中质量浓度为0.24 mg/L。
2.3 不同产区酱香型白酒各轮次基酒特征香气化合物分析
由表1可知，3个酒厂酱香型白酒1～7轮次基酒中共有31种重要香气化合物（OAV＞1），包括酯类11种、 醇类7种、醛酮类7种、酸类6种。OAV可反映白酒中香气物质对主体香气成分的贡献，一般认为，OAV＞1时， 该香气化合物对总体香气有直接贡献，OAV＞100时，该香气化合物为样品的特征香气成分[23]。在酯类化合物中，OAV排名前3的化合物分别为异戊酸乙酯（488.97～3 290.83）、辛酸乙酯（32.02～800.35）、己酸乙酯（51.47～719.81）；在醇类化合物中，OAV排名前3的化合物分别为正丙醇（6.03～546.68）、正丁醇（11.60～44.78）、仲丁醇（0.17～30.16）；在酸类化合物中，OAV排名前3的化合物分别为异戊酸（9.07～90.63）、丁酸（8.00～38.18）、异丁酸（13.18～35.74）；在醛酮类化合物中，OAV排名前3的化合物分别为异戊醛（1 198.58～8 019.84）、乙醛（121.04～504.63）、乙缩醛（73.41～309.67）。
表1 3个酒厂各轮次基酒中OAV＞1的香气化合物
Table1 Aroma compounds with OAV > 1 in each round of base liquor from three distilleries
百合花香乳酸乙酯128 083.805.42～15.50甜香、水果香、青草香水果糖香水果香乙酸丁酯32 551.600.25～1.82菠萝香、苹果香、水果香丁酸乙酯81.50124.99～465.37苹果香、菠萝香、水果香、花香水果香乙酸乙酯32 551.6050.84～169.23菠萝香、苹果香、水果香正丙醇53 952.636.03～546.68水果香、花香、青草香茉莉花、玫瑰花奶油香、脂肪气味正丁醇2 733.3511.60～44.78水果香异戊醇179 190.831.29～3.82水果香、花香醚样气味异丁酸1 580.0013.18～35.74酸香、干酪、黄油香气戊酸389.110～15.11窖泥味、酸香过熟苹果味奶油香气糠醛44 029.730.02～4.30焦糊味、坚果香、馊香物质阈值[8-9]/（μg/L）OAV香气描述[8-9]癸酸乙酯1 122.300.42～8.98菠萝香、水果香、花香辛酸乙酯12.8732.02～800.35梨香、荔枝香、甜香、己酸乙酯55.3351.47～719.81甜香、水果香、窖香、青瓜香戊酸乙酯26.7832.08～471.93水蜜桃香、水果香、花香、甜香乙酸异戊酯93.9350.50～578.60香蕉香、甜香、苹果香、异戊酸乙酯6.89488.97～3 290.83苹果香、菠萝香、香蕉香、异丁酸乙酯57.4727.55～468.67桂花香、苹果香、水蜜桃香、正辛醇1 100.003.11～19.53水果、花香、柑橘香、似肥皂、正己醇5 370.000.44～4.74花香、甜香、青草、树脂、仲丁醇50 000.000.17～30.16水果香、葡萄酒香异丁醇28 300.003.92～12.16杂醇油、酒精、麦芽香、异戊酸1 045.479.07～90.63酸香、脂肪味丁酸964.648.00～38.18酸香、窖泥味丙酸18 100.000.34～16.81酸香、醋味、刺激性气味乙酸160 000.008.68～23.19酸的、醋、刺激性异丁醛1 300.001.99～13.55呈青草、麦芽、谷物香、过熟水果香乙醛1 200.00121.04～504.63刺激性、清新、青草、乙缩醛2 090.0073.41～309.67水果香、青水果、黄油、2-甲基丁醛5 931.551.10～7.13酸香、窖泥味异戊醛16.511 198.58～8 019.84青香、麦芽香、花香、酵母香气3-羟基丁酮259.0010.95～194.36水果香、花香、黄油香、脂肪气味
由图3A可知，3个酒厂各轮次基酒中，1、7轮次基酒样品距离坐标原点最远，说明3个酒厂1、7轮次基酒与其他轮次基酒香气化合物组成存在较大差异；3、4、5轮次基酒样品形成相对聚集的区域，在香气化合物结构上也呈现出一定差异，这与热图结果相一致。由图3B 可知，通过置换检验得到的R2和Q2均小于模型原始值，说明模型稳健，预测能力良好[24]，可用于后续确定差异物质。每个变量对已构建模型的贡献大小离原点和主要化合物团越远，该香气化合物对不同产区酒样差异的贡献越大[25]。由图3C可知，辛酸乙酯、仲丁醇、正丙醇、乙酸、丙酸、乙酸乙酯、乳酸乙酯、异戊醇、异丁醇、乙酸异戊酯、丁酸乙酯均离原点和主要化合物较远，对不同产区各轮次基酒的差异贡献较大。VIP值可量化PLS-DA中每个变量对样品分类的贡献，VIP值＞1可认为该变量为该判别模型的关键变量，且VIP值越大，该物质在判别过程中的贡献越大[26]。由图3D可知，VIP＞1的化合物分别为乙酸异戊酯（1.380）、丙酸（1.351）、异戊醇（1.318）、正丙醇（1.315）、乙酸乙酯（1.286）、乙酸丁酯（1.282）、异戊 醛（1.273）、乙酸（1.267）、2-甲基丁醛（1.246）、糠醛（1.244）、异丁醛（1.216）、异丁醇（1.198）、仲丁醇（1.114）、癸酸乙酯（1.044）、乳酸乙酯（1.011）、乙醛（1.010），这16种化合物可认为是不同酒厂各轮次基酒的关键差异香气化合物。通过对16种关键差异香气化合物在不同轮次基酒中的质量浓度变化及香气贡献的系统分析发现：乙酸异戊酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、癸酸乙酯、正丙醇、乙酸丁酯、异戊醇、异丁醇和仲丁醇是赋予基酒花香、果香及奶油香的主要物质；乙酸与丙酸主要贡献酸香风味；糠醛呈现典型的焦香特征；而乙醛、2-甲基丁醛、异戊醛及异丁醛则主要起到增香与调味的作用。
图3 不同产区酱酒1～7轮次基酒中重要差异香气化合物判别分析
Fig.3 Discriminant analysis of key differential aroma compounds in round 1–7 base liquors of sauce-flavor Baijiu from different producing areas
3 结 论
利用直接进样结合GC-MS技术对赤水河流域与北方地区酱香型白酒1～7轮次基酒样本进行检测，共鉴定出56种香气化合物，酯类18种、醇类16种、酸类8种、醛酮类11种、其他类3种。由含量占比堆积柱状图可知，D、Q、C酒厂的各轮次基酒风味结构均以酯类、醇类、酸类为主，3类化合物总量均占85%以上。从不同产区相同轮次的基酒风味化合物结构来看，D酒厂与Q、C酒厂的各轮次基酒2、3、4、5轮次差异较大，1、6、7轮次差异不大，而Q酒厂与C酒厂的各轮次基酒3、4、5轮次具有一定差异，主要由酯类与醇类含量变化引起。3个酒厂1、7轮次基酒与其他轮次基酒香气化合物组成存在较大差异，结合OAV＞1从不同产区7个轮次基酒中共筛选出31种重要香气化合物，以异戊酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、异戊酸、丁酸、异丁酸、异戊醛、乙醛、乙缩醛为主。利用PLS-DA对31种重要香气化合物进行差异性分析，基于VIP值＞1筛选出乙酸异戊酯、丙酸、异戊醇、正丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异戊醛、乙酸、2-甲基丁醛、糠醛、异丁醛、异丁醇、仲丁醇、癸酸乙酯、乳酸乙酯、乙醛共计16种化合物，可作为赤水河流域与北方地区酱香型1～7轮次基酒的关键差异香气化合物。基于产区视角，该项研究揭示了不同产区香气化合物的差异及其独特性，但需进一步考量样本来源的覆盖范围、分析方法可能存在的偏差，以及在实际生产中的推广局限。为此，未来研究应更具前瞻性与可操作性，如可拓展更广泛产区间的对比分析，深入探究风味形成的内在机理，或围绕工艺参数开展系统优化与验证。
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