米酒也称为酒酿、醪糟等，是我国传统的发酵类食品，因其风味纯粹及营养丰富，深受人们喜爱[1]。江西米酒主要以糯米为原料，经过淘洗、挑选、浸泡、蒸煮、接种、发酵酿造等一系列过程制备而成。
糯米营养成分丰富，富含淀粉、蛋白质、脂肪、钙、铁、维生素B1（vitamin B1，VB1）、VB2、烟酸等[2]。经蒸煮糊化后，糯米在酒曲中的霉菌等微生物及其酶等代谢产物的共同作用下，淀粉、蛋白质、脂肪等大分子物质被降解成葡萄糖等单糖、低聚糖、肽类、氨基酸、有机酸等小分子物质[1，3]，赋予米酒独特的营养和风味特征。米酒长期以来被看作是属于黄酒的范畴，但米酒在风味品质上似乎更接近日本的清酒。近年来国内对米酒的研究主要集中在酿造工艺[4]、菌种的考察，或对特定原料及特定区域米酒的分析[5]，而对米酒的风味物质报道较少。
虽然米酒的营养丰富，深受人们喜爱，但因风味不稳定，其品质定位较低，经济效益不佳[6]。风味能影响消费者对产品的接受度和整体评价，通过对米酒风味物质进行分析，可以探索提升米酒品质的途径。本研究对江西米酒风味物质进行了系统分析，并与以日本清酒和葡萄酒为代表的两种低度酿造酒进行比较，探索江西米酒风味特色，为其品质提升提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
米酒（产地中国江西）、清酒（产地日本福井）、红葡萄酒（产地中国山东）：购于南昌市天虹商场。
硫酸铜、酒石酸钾钠、葡萄糖、次甲基蓝、盐酸、甲基红、氢氧化钠、硫酸肼、六次甲基四胺（均为分析纯）：南昌绿斯生物技术有限公司。
1.2 仪器与设备
ME20电子分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；HWS-26恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司；BR680型酶标仪：美国Bio-Rad公司；Biochrom 30+氨基酸自动分析仪：英国Biochrom 公司；7890B-7000D气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪：美国安捷伦公司；进样器、DVB/CAR/PDMS固相微萃取头（50/30 μm）头：美国SUPELCO公司。
1.3 实验方法
1.3.1 基本理化指标的测定
总酸：按照GB/T 13662—2018《黄酒》中的滴定法测定；酒精度：按照GB/T 13662—2018《黄酒》中的仪器法测定；总糖：按照GB/T 13662—2018《黄酒》中的廉爱农法测定；非糖固形物：按照GB/T 13662—2018《黄酒》中的重量法测定；浊度：按照GB/T4928—2008《啤酒分析方法》中的仪器法测定。
1.3.2 游离氨基酸的测定
根据GB/T 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》采用氨基酸自动分析仪检测游离氨基酸，将酒样用0.22 μm滤膜过滤，取滤液至进样瓶中，用全自动氨基酸分析仪上样分析。
1.3.3 特征呈味物质的筛选
参考文献[7]的方法，利用滋味活度值（taste activity value，TAV）评价游离氨基酸对酒滋味的影响。TAV计算公式如下：
1.3.4 挥发性风味物质的测定
参考文献[8]的方法并根据实际情况改进。
顶空固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）条件：顶空瓶中加入20 mL酒样，60 ℃水浴20 min，每5 min手摇振荡1 min。顶空吸附40 min，250 ℃解吸5 min。
气相色谱条件：AgilentVF-Waxms色谱柱（60m×0.25mm，0.5 μm），氦气（He）流速3 mL/min；升温程序：不分流进样；初始温度30 ℃，保持4 min，以6 ℃/min升温至60 ℃，保持1 min，再以9 ℃/min升温至150 ℃，然后以10 ℃/min升温至250 ℃，保持3 min；进样口温度250 ℃，检测器温度250 ℃。
质谱条件：电子电离（electronic ionization，EI）源，接口温度250 ℃，离子源温度200 ℃，电子能量70 eV，质谱扫描范围40.00～800.00 m/z，溶剂延迟时间2 min。
定性定量方法：将得到的每个样品的质谱数据与美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）Library对照相匹配，对匹配度＞80%（最大为100%）的鉴定结果予以确认。按峰面积归一化法进行定量分析[9]。
1.3.5 相对气味活度值的计算
利用相对气味活度值（relativeodoractivityvalue，ROAV）评定各挥发性化合物对样品总体气味的贡献，定义对样品风味贡献最大的组分：ROAVstan=100，则其他挥发性化合物的ROAV＜100，按下式计算[10]：
式中：Cri、Ti分别为各挥发性化合物的相对含量（%）和气味阈值（μg/kg），Crstan、Tstan分别为对样品风味贡献最大组分的相对含量（%）和气味阈值（μg/kg）。
1.3.6 数据处理
采用SPSS Statistics 26.0进行数据处理，Origin 2018制图。实验结果以“平均值±标准差”表示，基于单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）中的Duncan检验法分析数据差异显著性，P＜0.05表示差异显著。所有实验结果均平行测定3次。
2 结果与分析
2.1 基本理化指标测定结果
酿造酒的理化指标可以反映酒的基本特性和品质，其中总酸和总糖是酒类产品重要指标，对成品酒酒体和风味贡献较大[11]。由表1可以看出，总糖含量最高的是米酒（19.70 g/L），清酒总糖含量稍低（18.91 g/L），葡萄酒总糖含量最低（9.71g/L）；总酸含量最高的则是葡萄酒（6.59 g/L）；清酒的酒精度（15%vol）最高；葡萄酒的浊度（477.37 EBC）最高、非糖固形物含量（18.33 g/L）最低。米酒和清酒口感更为接近，也和这两种酒的总酸及总糖含量相近有关。
表1 3种酒样的基本理化指标
Table 1 Basic physicochemical indexes of 3 kinds of wine samples
注：同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
2.2 游离氨基酸及滋味活度值分析
酿造酒中游离氨基酸含量丰富，游离氨基酸不仅是食品的营养成分，更是风味物质[12]或风味的前体物质。氨基酸主要来源于原料中蛋白质酶解及酵母自溶，酿造酒在发酵过程中一部分氨基酸会被酵母利用，另一部分转变为高级醇，其余部分则会作为酒体的一部分。游离氨基酸种类和含量的增加有助于提高酒的营养价值，丰富酒的滋味，对增强酒的感官风味具有积极作用[13]。研究检测了酒样中17种游离氨基酸的含量，并且计算了酒中氨基酸的滋味活度值，结果见表2。从表2可以看出，米酒氨基酸含量最为丰富，3种酒样中共检出17种氨基酸，包括7种人体必需氨基酸；葡萄酒中检出13种常见游离氨基酸，包括7种人体必需氨基酸；清酒中检出氨基酸种类较少，仅11种，包括6种人体必需氨基酸。米酒中氨基酸种类最多，清酒中氨基酸的总含量最高。
表2 3种酒样的游离氨基酸含量、阈值、呈味特性及滋味活度值
Table 2 Free amino acids content,threshold value,taste characteristics and taste activity value of 3 kinds of wine samples
注：“*”表示人体必需氨基酸；“\”表示未找到阈值和无数据。
常见的17种氨基酸又可分为鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和无味氨基酸[14]，游离氨基酸赋予了酒丰富的味觉层次，使其具有鲜美、醇和、浓郁、柔润、协调的滋味特征[13]。在四类呈味氨基酸中，鲜味氨基酸和甜味氨基酸是构成酒特殊滋味的最主要成分。鲜味氨基酸中，谷氨酸仅在米酒中检出，研究表明，谷氨酸可以提供强烈的鲜味，此外，精氨酸可以与谷氨酸协同作用以提供令人愉快的整体味道[15]；甜味氨基酸中，清酒含量最高，葡萄酒含量最低，研究发现印度毛霉（Mucor indicus）和米根霉（Rhizopus oryzae）共培养可以显著提高米酒中甜味氨基酸的含量[16]。酒中游离氨基酸含量不足以全面说明对酒体滋味贡献，还需结合游离氨基酸的滋味阈值进行综合评价。滋味活度值是滋味物质对于整体滋味的贡献程度的表征指标，当滋味物质的滋味活度值大于1时该物质被认为具有强烈的滋味活性，对整体滋味具有较大的贡献[17]。由表2可知，米酒中组氨酸的TAV＞1，清酒中缬氨酸、组氨酸的TAV＞1，他们有强烈的滋味活性，对整体滋味具有较大的贡献。
3种酒样的呈味氨基酸堆积图见图1。按照呈味类型，将氨基酸分类并比较滋味活度值。由图1可以看出，3种酒样中的各类呈味氨基酸占比都不相同，但米酒与清酒的各类呈味氨基酸占比最接近，并且米酒中的鲜味氨基酸和甜味氨基酸滋味活度值含量比葡萄酒更高，米酒中的鲜味氨基酸和甜味氨基酸滋味活度值占比比清酒大。结合酒样的总酸与总糖数据，可以看出这些内含物会使米酒口感丰富饱满，酸甜可口。
图1 3种酒样游离氨基酸滋味活度值对比
Fig.1 Comparison of taste activity values of free amino acids in 3 kinds of wine samples
2.3 酒样中的挥发性风味物质
采用固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）联用技术对3种酒样的挥发性风味物质进行测定和分析，结果见表3。
表3 3种酒样中挥发性风味物质相对含量
Table 3 Relative contents of volatile compounds in 3 kinds of wine samples
续表
由表3可知，3种酒样中共检出81种挥发性风味物质。挥发性风味物质对酒的感官特征有重要影响，是酒体质量的重要组成部分，主要由酯类、醛类、醇类、酮类等化合物组成，3种酒样含量最高的两种风味物质均为酸类和酯类，而含量最低的风味物质在米酒中为醇类，在清酒中为醚类，在葡萄酒中则为醛酮类物质。
2.3.1 醇类化合物分析
醇类物质是酒中主要香气物质，主要呈水果香、花香。适宜浓度该类物质可衬托酯香，促进香气的协调性，是酒中重要的香气物质[18]。在本实验3种酒的醇类物质中，除乙醇外，共检测出六种醇类物质，其中异戊醇、3,3-二甲基-2-丁醇、苯乙醇和2,3,4-三甲基-1-戊醇在葡萄酒中检出。异戊醇是杂醇油或高级醇的主要成分，呈醇香、麦芽香、水果香和花香，异戊醇大量存在于发酵酒和醋及其原料中[19]，在葡萄酒中含量为6～490 mg/L。苯乙醇是莽草酸衍生物，具有玫瑰花香和蜂蜜香，是葡萄与葡萄酒重要香气化合物[19]。1,14-十四烷二醇和3-环已基-1-丙醇在清酒中检出，而米酒中未检出其他醇类物质。这与实际酒样风味相符，仅葡萄酒具有较浓郁玫瑰香味和果香气。
2.3.2 酯类化合物分析
酯类化合物可能是饮料酒中最重要的风味化合物，大多数酯类具有花、果的芳香气味，可增加酒体香气的复杂性和典型性[20]，在酒类风味中占有十分重要的地位[20]。在本实验的3种酒样中共检出酯类化合物29种，米酒、清酒和葡萄酒分别检测出15、14和9种酯类物质，其中大多为乙酯类化合物，是测得化合物中数量最多的一类，米酒、清酒和葡萄酒中所检测到的酯类化合物各占全部检出挥发性风味物质的11.06%、10.24%和9.47%。三种酒样的酯类化合物种类与含量大多不同，其中辛酸乙酯和棕榈酸乙酯是3种酒样检出的共有酯类化合物，二者都具有令人愉悦的花香、果香、酒香，能给酒增添雅致的香气。
2.3.3 酸类化合物分析
酸类物质大部分来源于酵母菌和乳酸菌代谢的副产物。脂肪酸类物质在浓度较低时呈奶油和奶酪香，浓度太高则会产生酸涩味和腐臭味[21]；其可与醇类物质发生反应，形成酯类，使酒体香气更加协调、平衡。在本实验的3种酒样中共检测出9种酸类化合物，其中3种酸类物质是3种酒所共有的（甲基酒石酸、乙酸和棕榈酸）。除去共有的3种酸类物质，米酒中还检测出月桂酸（呈脂肪味）；清酒中还检测出甲酸、2-甲基癸酸和4-羟基丁酸；葡萄酒中还检测出L-乳酸、甲酸和2-（氨基氧基）-戊酸。甲酸俗称为蚁酸，饮料酒中的甲酸主要来源于酒的发酵过程，呈酸味和刺激性气味；乙酸俗称醋酸，是饮料酒在含量和感觉上均十分重要的挥发性风味物质，呈酸、刺激性气味；乳酸没有香气，呈酸味，酸味柔和，圆润，稍强于柠檬酸；棕榈酸（十六酸）通常被认为没有气味[19]。这与实际酒样风味相符，在3种酒样中，葡萄酒和清酒的酸味与刺激性气味比米酒稍强，米酒气味更加柔和。
2.3.4 醛酮类化合物分析
醛酮类物质可通过醇氧化形成，这些化合物与其他化合物结合，可能会产生奇妙的芳香，有助于增强整体芳香的复杂性和平衡性[22]，也是不稳定的中间体化合物，会进一步氧化成羧酸，使其含量降低[23]。在醛酮类化合物是酒特征风味化合物，是另一类重要的香味化合物，一般均释放出水果香、花香和柑橘香等香气。在本实验的3种酒样中，米酒中未检出醛酮类物质；清酒中检出2种酮类物质（3-羟基-2-丁酮和2-羟基环戊癸酮）和1种醛类物质（壬醛），其中3-羟基-2-丁酮（乙偶姻）呈水果香、花香，壬醛具有强烈的果香、柑橘香和花香[19]；葡萄酒中共检出1种酮类物质（1-（1′-吡咯烷基）-2-丁酮）和2种醛类物质（乙醛和十五醛），其中乙醛通常呈青香和碰伤苹果香，十五醛呈果香、柑橘香[19]。这表明清酒与葡萄酒可能比米酒具有更浓郁的果香。
2.4 酒中特征香气物质比较分析
挥发性香气成分对酒的感官特征有重要影响，是酒体质量的重要组成部分，但其相对质量分数并不能全面说明其对整体香气贡献的大小。ROAV是评价挥发性物质对酒整体香气感官贡献率的一种常用方法[8]。ROAV≥1的物质为酒样的特征挥发性物质；0.1≤ROAV＜1的物质对酒样整体风味有修饰作用，且ROAV越大说明该物质对酒样总体风味贡献越大。为全面说明酒中挥发性成分对酒整体香气贡献的大小，根据已报道香气物质的感觉阈值[24]及其特征描述，结合表3中GC-MS检测结果，计算相对气味活度值（ROAV）进行评价[8]，结果见表4。
表4 3种酒样的挥发性风味成分及对应的相对气味活度值
Table 4 Volatile flavor components and its corresponding relative odor activity value in 3 kinds of wine samples
由表4可知，在米酒中发现对酒体风味具有修饰作用（ROAV≥0.1）的挥发性成分有1种，为乙酸。对酒体具有巨大贡献（ROAV≥1）的有5种，依次为辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯。这6种香气成分是米酒香气的主要成分，赋予米酒浓郁的米香；在清酒中，对酒体风味具有修饰作用（ROAV≥0.1）的挥发性成分有2种，为乙酸和乳酸乙酯。对酒体具有巨大贡献（ROAV≥1）的有5种，依次为己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕榈酸乙酯、壬醛。表明这7种香气成分是清酒香气的主要成分，赋予清酒浓郁的清香；在葡萄酒中，对酒体风味具有修饰作用的（ROAV≥0.1）挥发性成分有1种，为辛酸乙酯；对酒体具有巨大贡献（ROAV≥1）的有4种，依次为己酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕榈酸乙酯、乙醛。表明这4种香气成分是葡萄酒香气的主要成分，赋予葡萄酒浓郁的果香与花香。
米酒与清酒具有较多相同的特征挥发性物质，包括乙酸、辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕榈酸乙酯；清酒与米酒相比，独有的特征挥发性物质有乳酸乙酯、己酸乙酯、壬醛。研究发现，印度毛霉（Mucor indicus）和米根霉（Rhizopus oryzae）共培养可以显著提高米酒中高级醇关键风味化合物的含量[16]；乳酸杆菌属（Lactobacillus）、酵母菌属（Saccharomyces）和柳条菌属（Wickerhamomyces）与乙酯类物质，如月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯、乙酸乙酯、癸酸乙酯、丁酸乙酯等呈现强烈的正相关性[25]；芽孢杆菌（Bacillus sp.）BH072主要与醛类等风味物质相关[26]。因此通过制备复合酒曲、菌种共培养，可以定向调整米酒风味特性，实现其品质的提升。
3 结论
本研究对江西米酒进行了基本理化指标、游离氨基酸及挥发性风味成分分析，并比较了江西米酒与日本清酒和葡萄酒风味差异。基于对酒样基本理化数据特征挥发性的分析可以看出，米酒和清酒的风味物质相似程度较高。游离氨基酸分析显示，清酒中游离氨基酸总含量高，而米酒中的游离氨基酸种类多，两者都是组氨酸对滋味贡献最大。酒样的挥发性成分分析及其ROAV表明，米酒与清酒具有较多相同的特征挥发性物质，包括乙酸、辛酸乙酯、癸酸乙酯、棕榈酸乙酯。对特征风味物质的分析，为米酒的品质优化提供了参考数据，通过发酵和澄清工艺的改进，将米酒清酒化，有望提升其商品品质。
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