黄酒是以稻米、黍米、小米、玉米等谷物和水为主要原料，经加曲、酶制剂、酵母等糖化发酵剂酿制成的发酵酒[1-2]，其酒体柔和、口感醇厚、醇香浓郁、营养丰富，是具有民族特色的酒精饮料[3]。黄酒素有“液体蛋糕”之称[4]，因具有抗氧化、降血糖、降血脂、降血压、提高免疫力、改善肠道健康等保健作用，深受老百姓的喜爱[5-6]。
黄酒的主要风味成分有挥发性物质、有机酸、矿物质、多酚、糖类、氨基酸等。原料、酿造过程、贮藏时间、糖化发酵剂等都是影响黄酒风味成分的主要因素[7]。新酿造出来的黄酒中含有硫醚、硫化氢等不良风味物质和大量游离的乙醇分子，使其具有辛辣酸涩的味道。根据“缔合说”和“酯化说”原理，经过陈化后的黄酒，不良风味物质会转化、挥发，游离的乙醇分子含量减少，酯类物质含量相对增加，可使黄酒酯香浓郁，酒体协调[9-10]。传统的陈酿方式是用陶坛来贮存，基本需要半年到一年的时间，这不仅增加工厂的库房贮存面积、升高企业成本，而且在陈酿贮存的过程中存在酒挥发的损失，这都不利于企业的大规模生产[11]。
因此，人们通过物理法、化学法、生物法等人工催熟技术，缩短黄酒熟化时间，提升黄酒的风味和营养价值[12]。微波陈化是一种加速黄酒陈化的新型技术，是指人为施加微波作用，从而加速酒体中各种成分相互转化的方法，用来促进黄酒的老熟，缩短黄酒陈酿的时间[13]。对黄酒进行微波陈化时，会加速黄酒中分子运动，继而产生大量热量，促进黄酒中的酯化反应，同时加速了水分子和乙醇分子的缔合，使黄酒的酯香更浓郁，口感更爽口醇厚[14]。
本试验通过采取微波陈化的方法加速黄酒熟化，通过单因素试验和正交试验找出最佳的微波陈化温度、时间、功率和循环次数。然后采用气相色谱-质谱联用检测技术（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析黄酒陈化后的挥发性风味物质的变化[15-16]。以期可以促进黄酒相关产业的发展，同时作为对现阶段人工催陈技术的补充，给白酒、葡萄酒、陈醋等其他发酵类产品予以借鉴[17]。
1 材料与方法
1.1 材料
黄酒：浙江绍兴市售。
1.2 仪器与设备
CAR/PDMS萃取头：杭州陆恒生物科技有限公司；Trace ISQ气质联用仪：PerkinElmer公司；LY-3000W真空微波设备：上海隆誉微波设备有限公司；20 mL顶空瓶：广州市信洪贸易有限公司；BSA4202S电子天平：塞多利斯上海贸易有限公司；HH.S21-8恒温水浴锅：上海仪天科学仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 单因素试验
在预试验的基础上，选取初始条件为微波陈化时间30 min、微波陈化温度40 ℃、微波陈化功率0.6 kW及微波陈化循环次数3次。依次考察微波陈化时间（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min），微波陈化温度（20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃），微波陈化功率（0.2 kW、0.4 kW、0.6 kW、0.8 kW、1 kW）及微波陈化循环次数（1次、2次、3次、4次、5次）对黄酒感官的影响。
1.3.2 正交试验
在单因素试验的基础上，以黄酒微波陈化时间（A）、微波陈化温度（B）、微波陈化功率（C）和微波陈化循环次数（D）为考察因素，设计4因素3水平L9（34）正交试验[18]，正交试验因素与水平见表1。
表1 黄酒微波陈化条件优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for microwave aging conditions optimization of Huangjiu
1.3.3 测定方法
（1）感官评价
参考GB/T 13662—2018《黄酒》中感官评价标准，随机选取受过食品感官评价培训的专业人士共10位（其中5位女性和5位男性），根据色泽（满分10分）、香气（满分25分）、风味（满分50分）、风格（满分15分）4个标准进行感官评分[19]。取10人的平均分，满分为100分，感官评分标准如表2所示。
表2 黄酒感官评分标准
Table 2 Sensory scoring standards of Huangjiu
（2）挥发性风味物质的测定
采用气相色谱与质谱联用技术方法对黄酒挥发性风味物质进行测定[20]。样品前处理：精确称取6 mL样品置于20 mL顶空瓶内，将萃取头于250 ℃老化30 min后，置于60 ℃水浴锅吸附40 min后，将萃取头插入进样口解吸5 min，启动仪器采集数据。气相色谱条件：采用DB-WAX色谱柱（30m×0.25mm，0.25μm），载气为氦气（He），流速1.0mL/min，不分流，恒压35 kPa，进样温度250 ℃，接口温度250 ℃，起始温度40 ℃，保持5.0 min，以5 ℃/min升温至150 ℃，再以10 ℃/min升温至230 ℃，保留10 min。质谱条件：电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV，四级杆温度150 ℃，接口温度230 ℃，质量扫描范围30～550 u。
1.3.4 数据处理与统计分析
试验数据采用Excel 2018进行绘图和分析。黄酒风味物质定性定量分析方法：GC-MS试验数据由TurboMass Ver 6.1.2软件处理，通过色谱图上各组峰保留时间对风味成分进行定性，在美国国家标准与技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）2017检索库中选取匹配度＞800的化合物。定量分析采用面积归一化法。
2 结果与分析
2.1 黄酒微波陈化条件优化单因素试验
2.1.1 微波陈化时间对黄酒品质的影响
由图1可知，黄酒的感官评分随微波陈化时间的增加呈先升高后降低的趋势，在微波陈化时间30 min时，黄酒感官评分达到最高，为86分，此时黄酒色泽透明、风味醇厚、酒体协调；但超过30 min后，感官评分降低，黄酒出现杂味。可能是因为微波时间过长加速醛类、醇类物质的氧化[21]。因此，选取最适微波陈化时间为30 min。
图1 微波陈化时间对黄酒品质的影响
Fig.1 Effect of microwave aging time on the quality of Huangjiu
2.1.2 微波陈化温度对黄酒品质的影响
由图2可知，黄酒的感官评分随着微波陈化温度的升高呈先升高后降低的趋势，当微波陈化温度达到50 ℃时，黄酒感官评分达到最高，为86分；温度高于50 ℃后，感官评分降低。可能是因为微波陈化温度的升高有利于加速黄酒中各类物质的反应，促进陈化，但当微波陈化温度进一步升高时，加速了黄酒中酸类物质的挥发，使酸类化合物含量降低，导致感官评分开始降低[22]。因此，选取最适微波陈化温度为50 ℃。
图2 微波陈化温度对黄酒品质的影响
Fig.2 Effect of microwave aging temperature on the quality of Huangjiu
2.1.3 微波陈化功率对黄酒品质的影响
由图3可知，黄酒的感官评分随着微波陈化功率的升高呈先升高后降低的趋势，当微波陈化功率到达0.4 kW时，黄酒感官评分达到最高，为86分。功率超过0.4 kW后，黄酒感官评分降低，出现色泽逐渐浑浊、香气变淡、风味单薄等问题。微波可以加速黄酒内部的酯化反应，但当微波陈化功率过高，使黄酒的温度急速升高，破坏了黄酒中香味物质，总酯含量降低[23]。因此，选取最适微波陈化功率为0.4 kW。
图3 微波陈化功率对黄酒品质的影响
Fig.3 Effect of microwave aging power on the quality of Huangjiu
2.1.4 微波陈化循环次数对黄酒品质的影响
由图4可知，黄酒的感官评分随着微波陈化循环次数的增加呈先升高后降低的趋势，微波陈化循环次数为2次时，黄酒感官评分达到最高，为84分；但随着循环次数的增加，会导致酒体香味减弱，不具有黄酒应有的香气。可能是因为微波陈化循环次数的增多促进了一些未知反应的发生，使黄酒产生了异味，同时过多的微波陈化循环次数，加速了黄酒中酯类化合物的挥发，降低了黄酒的感官评分[24]。因此，选取最适微波陈化循环次数为2次。
图4 微波陈化循环次数对黄酒品质的影响
Fig.4 Effect of cycle numbers of microwave aging on the quality of Huangjiu
2.2 微波陈化黄酒条件优化正交试验
由表3可知，影响微波陈化黄酒感官评分的因素主次顺序为A（微波陈化时间）＞B（微波陈化温度）＞D（微波陈化循环次数）＞C（微波陈化功率），即对黄酒微波陈化影响最大的因素是微波陈化时间。由K值的大小可知黄酒微波陈化的最佳工艺条件为A2B2C2D2，即微波陈化时间30 min、微波陈化温度50 ℃、微波陈化功率0.4 kW和微波陈化循环次数2次。
表3 黄酒微波陈化条件优化正交试验结果及分析
Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for microwave aging conditions optimization of Huangjiu
2.3 黄酒的挥发性物质定性定量分析
利用GC-MS技术对黄酒微波陈化前后两个样品中的风味物质进行了定性定量分析，结果见表4。
表4 GC-MS分析黄酒微波陈化前后挥发性风味物质成分和含量
Table 4 Components and contents of volatile flavor substances of Huangjiu before and after microwave aging analyzed by GC-MS
续表
注：“-”表示未检出。
由表4可知，在黄酒微波陈化前后共筛选出77种挥发性风味物质，其中酯类化合物有24种、醇类化合物有15种、醛类化合物有6种、酮类化合物有4种和呋喃类化合物2种。黄酒微波陈化前的黄酒化合物类型按相对含量由高到低排列依次为醇类（52.83%）、酮类（25.88%）和酯类（20.03%），黄酒微波陈化后的黄酒的化合物类型按相对含量由高到低排列依次为醇类（46.61%）、酯类（28.36%）和酮类（19.20%）。其中，经过微波陈化作用后，酯类化合物的相对含量从20.03%增加至28.36%，而黄酒中的醇类化合物相对含量从52.83%减少到46.61%，酮类化合物相对含量从25.88%减少到19.20%。莫新良等[25]对不同品牌、不同陈酿期的黄酒中主要风味物质进行定量鉴定，得到和上述一样的分析结果。
酯类物质赋予黄酒花香味、果香味，且在黄酒总挥发性物质有较大比例，对黄酒的风味品质有显著性影响[26]。从表中可以看出酯类化合物在黄酒微波陈化前后中的变化较大，其中乙酯类化合物在黄酒风味物质的相对含量从17.7%增加至24.28%，可能是因为经过微波陈化后，促进脂肪酸和乙醇发生酯化等反应，使乙酯类化合物含量的增加，而醇类化合物和酮类化合物含量相对减少[27]。微波能量可以促进新酒中醇、醛类化合物转化为有机酸，酸的增加有利于促进了黄酒的酯化反应，其中酯类物质中的乳酸乙酯、乙酸乙酯等化合物赋予了黄酒浓郁酒香[28]。
3 结论
本研究通过单因素试验分析和正交试验优化黄酒微波陈化工艺，以黄酒的感官评价为参考值，得出在微波陈化时间30 min、微波陈化温度50 ℃、微波陈化功率0.4 kW、微波陈化循环次数2次的条件下，黄酒的酒香浓郁，口感醇厚，感官评分最佳，为91.7分。在最佳工艺的基础上，使用GC-MS技术对原浆和微波陈化后的黄酒的香气成分进行鉴定分析，共筛选出微波陈化前后的黄酒的挥发性风味物质成分77种，其中酯类化合物有24种、醇类化合物有15种、醛类化合物有6种、酮类化合物有4种和呋喃类化合物2种。经过微波陈化后，酮类化合物和醇类化合物相对减少，酯类化合物的相对含量增加，说明酯类化合物是黄酒中主要的香气风味物质，赋予黄酒浓郁的酯香。
本研究对黄酒中微波陈化前后风味化合物的变化进行定性定量分析，为黄酒挥发性风味物质的进一步研究奠定了基础。可以看出，脂肪酸和醇类化合物的酯化反应对黄酒的风味有显著性影响，在今后的研究方向，可以对脂肪酸和醇类化合物对黄酒风味的促进作用进一步探讨。
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