白玉霓（Ugni Blanc）葡萄又称白羽霓，原产自法国、意大利，我国于1892年由中欧引入山东烟台[1]。白玉霓葡萄有较强的适应性，是种植最广泛的白色葡萄品种之一，果粒平均质量达2 g，岀汁率高，糖和酸含量平均分别达130.7 g/L和8.45 g/L[2]，满足白兰地原酒生产高酸、低酒精度、低香气的需要[3]，因此多用于生产白兰地。
白兰地是以水果作为原料，经过酒精发酵、蒸馏贮藏，陈酿而成的蒸馏酒产品的总称[4]。按国际惯例，白兰地是指葡萄白兰地，其他水果酿造的白兰地应当以原料水果冠名，如苹果白兰地、李子白兰地等[3，5]。白兰地香气品质因其原料产地选择、发酵、蒸馏及陈酿方式不同，存在较大差异[6-8]。蒸馏是生产过程中决定其品质的重要的阶段，因为在蒸馏过程中，挥发性化合物得到提取的同时发生了许多化学反应，包括酯化、乙酰化、美拉德反应等极大地影响酒的质量[9]。目前国内对白兰地的研究，大多集中在其他水果白兰地的研究，探索葡萄白兰地挥发性香气物质变化规律较少[10]。基于此，本研究利用新疆产区白玉霓白兰地原酒进行一次蒸馏，运用顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）和气相色谱-质谱（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）联用技术探究新疆产区白玉霓白兰地蒸馏工程中主要挥发性成分变化规律，以期为具有地域风格的新疆产区白玉霓白兰地蒸馏工艺提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
白玉霓葡萄：新疆五家渠；果胶酶（5 000 U/g）、2-辛醇（纯度＞99%）、氯化钠（分析纯）：美国Sigma公司；维生素C、葡萄糖、碳酸钙、酒石酸、偏重亚硫酸钾（均为分析纯）；上海麦克林生化科技股份有限公司；酿酒酵母Q/Y2005S：安琪酵母股份有限公司；蔗糖：市售。
1.2 仪器与设备
BS-XLD 6L夏朗德蒸馏机：温州博圣轻工机械有限公司；顶空固相微萃取装置SPME 萃取手柄、固相萃取纤维（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）：美国Supelco公司：Agilent 7890-5977A气相色谱与质谱联用仪、HP-INNOWAX毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国Agilent公司；LM-799-0-100酒精计：河北拓丰仪器设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1 白玉霓白兰地基酒发酵工艺流程及操作要点
挑选无损坏、成熟的白玉霓葡萄，清洗、破碎后打浆，加入果胶酶（0.05%）进行酶解。添加蔗糖调整初始可溶性固形物含量至20°Bx，使用碳酸钙和酒石酸调整发酵液pH值为3.5。接种0.04%的商业酿酒酵母后按照0.18 g/L加入偏重亚硫酸钾。在22 ℃的发酵罐中发酵至可溶性固形物含量72 h不变，终止发酵。经倒罐、澄清得到酒精度为12%vol的白玉霓白兰地基酒。
1.3.2 蒸馏方法
酒精发酵终止时，取5 L白玉霓白兰地基酒装入夏朗德蒸馏机中，温度控制在80 ℃，馏出液每220 mL收集一次[11]。酒精含量低于7%vol时结束蒸馏，共收集7个阶段样品[12]。蒸馏操作重复三次。
1.3.3 酒精度测定
酒精度按照GB/T 11856—2008《白兰地》[13]的方法测定。
1.3.4 样品处理及固相微萃取方法
在实验室前人的基础上稍加修改[14]，由于乙醇挥发性的影响，须在完全相同的乙醇浓度下对所有样品进行分析，通过蒸馏水或乙醇混合将所有样品的乙醇含量调整至10%vol[15]。取上述处理后的样品5 mL于20 mL带有聚四氟乙烯密封的顶空瓶中，并加入饱和NaCl以及10 μL内标（质量浓度为10 mg/L 2-辛醇溶液）[16]。40 ℃平衡20 min，随后将活化好的萃取头插入顶空瓶上部萃取30 min后再插入240 ℃的GC进样口解吸5 min。每个样品重复3次试验。
1.3.5 GC-MS分析
气相色谱条件：采用不分流模式，进样口温度为240 ℃。程序升温为初始温度40 ℃保持2 min，以4 ℃/min升至100 ℃；以5 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。以恒定流速为9 mL/min的氦气（He）作为载气。质谱条件：电子电离（electron ionization，EI）源，离子源温度为230 ℃，电子能量为70 eV，质量扫描范为35～750 amu。
1.3.6 定性定量分析
定性分析：利用美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）17谱库进行挥发物质的离子片段对比，取匹配度＞70%。
定量分析：采用内标法。
1.3.7 数据分析
采用SPSS 26.0软件对气相色谱-质谱所得数据进行统计分析。
2 结果与分析
由表1可知，白玉霓白兰地蒸馏过程中共检测出58种风味化合物，其中包括醇类14种、酯类23种、酸类6种、醛酮类15种。这些化合物可分为两类，第一类由沸点较低且可溶于酒精的挥发性成分组成，这类风味化合物大多数在蒸馏初期获得，且浓度相对较高，在含量和性质上几乎没有变化。第二类由沸点较高的化合物组成，这类化合物比较复杂，它们在蒸馏过程中产生[15]。
表1 白玉霓白兰地基酒一次蒸馏过程中挥发性成分GC-MS分析结果
Table 1 GC-MS analysis results of volatile components in Ugni Blanc brandy base liquor during the first distillation process
续表
注：“-”表示未检出或者低于仪器检出限。
2.1 蒸馏过程中酒精度的变化
由图1可知，随着馏出液体积增加，酒精度逐渐降低，由最初（220 mL时）的64%vol降至馏出液体积为1 540 mL时的7%vol，一次蒸馏粗馏液占白玉霓白兰地原液的30.8%。
图1 蒸馏过程中酒精度的变化
Fig.1 Changes of alcohol content during distillation process
2.2 蒸馏过程中高级醇类变化
从表1可知，白玉霓白兰地中检测到的醇类物质有14种，其中含量较高的是正己醇、异戊醇、2-乙基癸醇、3,7-二甲基-1-辛醇以及苯乙醇。这些醇类是乙醇发酵的副产物—高级醇，其在葡萄发酵过程中产生，由酵母在厌氧条件下发生氨基酸脱氨基反应或在有氧条件下发生糖脱羧反应，将氨基酸转化而来[17]。其具有挥发性，通过蒸馏转移到的白兰地中，当质量浓度＜300 mg/L时高级醇对酒体口感香气发挥着重要作用，但是当质量浓度＞400 mg/L时，其对酒体产生消极影响[18]，对人体造成危害，使人易产生头晕恶心等[19]。高级醇中异戊醇、苯乙醇、正己醇在第1阶段含量最高分别为6 973.23 mg/L、49.11 mg/L和34.88 mg/L，异戊醇赋予白兰地酒香味，苯乙醇赋予其玫瑰香味特征[20]。由图2可知，当蒸馏到第3阶段后，高级醇总含量迅速下降，在第4阶段含量为475.30 mg/L，随后缓慢下降且均低于100 mg/L。
图2 蒸馏过程中高级醇总含量变化
Fig.2 Changes of total higher alcohols contents during distillation process
2.3 蒸馏过程中酯类变化
酯类是白兰地香气的重要组成部分，它们赋予白兰地水果和花的香气[21]。由表1可知，共有23种酯类被检测出，其中有9种化合物被确定为主要风味成分，癸酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯和月桂酸乙酯为主要代表。这些酯已被视为蒸馏物中的关键风味化合物，并在白兰地的感官特性中起着关键作用[22]，大多数挥发性酯，包括乙酸异戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯在蒸馏开始时浓度较高。但随着蒸馏时间的延长，其含量急剧下降，尤其是辛酸异戊酯、癸酸异戊酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和十四酸乙酯，当乙醇含量降低至35%vol时，其含量降至0，其可能是由于这些酯类难溶于水，溶于乙醇。乳酸乙酯和丁二酸二乙酯表现出相反的行为，它们在蒸馏开始时的含量较低，但随着酒精浓度的降低而缓慢增加。整个过程中挥发性酯类的总含量发生了显著变化。蒸馏第1阶段至第4阶段其含量急剧下降，由32 098.91 mg/L降至612.36 mg/L，随后缓慢下降，第7 阶段降至8.95 mg/L。
图3 蒸馏过程中酯类化合物总含量变化
Fig.3 Changes of total esters contents during distillation process
2.4 蒸馏过程中酸类变化
酸类物质来源于原料本身或在发酵过程微生物代谢产生，如苹果酸-乳酸发酵等[23]。大部分酸和醇在发酵和蒸馏过程中通过酯化反应生成相应的酯，因此其含量较低[11，24]。通过表1可知，酸类物质共鉴定出6种，分别是L-乳酸、辛酸、己酸、油酸、棕榈酸、正癸酸。其中L-乳酸含量最高，在蒸馏第三阶段其含量达到4 805.93 mg/L，随后迅速下降至第6阶段的0。其余几种酸含量均低于50 mg/L。总酸含量在第3、4阶段含量较高，之后随着蒸馏的进行，酸的总量也随之下降，这与夏亚男等[25]的研究结果一致。
图4 蒸馏过程中酸类化合物总含量变化
Fig.4 Changes of total acids contents during distillation process
2.5 蒸馏过程中醛酮类变化
醛类和酮类化合物对酒体的香气在一定的范围内具有积极作用，其含量过高可能是酒体产生令人不愉快气味的原因，通常在一次蒸馏白兰地中的浓度很低[15]。由表1可知，在白玉霓白兰地中共检测到14种醛酮类化合物，主要是仲辛酮、1-辛烯-3-酮、壬醛、糠醛、癸醛、紫罗兰酮、苯甲醛、十二醛等。除3,4-二甲基苯甲醛在第1、2阶段出现外，其余均在最后两个阶段出现，且呈现上升趋势。3,4-二甲基苯甲醛含量最高，第1阶段为9.93 mg/L，第二阶段下降至4.62 mg/L后其含量低于仪器的检出限。由图5可知，醛酮类化合物在蒸馏的第1阶段和第7阶段含量较高，分别为9.93 mg/L和3.54 mg/L，醛酮类总含量在整个蒸馏阶段呈现类似于“U”形的变化趋势。这与吕文等[26]研究的白兰地原酒在精馏过程中挥发性组分含量分析结果一致，即在酒头和酒尾中总醛酮类化合物含量较高，可以采取适当的截取酒头和酒尾来去除酒体中不良成分。
图5 蒸馏过程中醛酮类化合物总含量变化
Fig.5 Changes of aldehydes and ketones contents during distillation process
3 结论
通过以上分析，本研究通过顶空固相微萃取（HS-SPME）以及气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术对新疆产区白玉霓白兰地在第一次蒸馏过程中7个阶段的挥发性物质进行分析。结果表明，随着蒸馏的进行其酒精度逐渐降低。白玉霓白兰地7个阶段共检测出58种挥发性物质，其中包括14种醇类、23种酯类、6种酸类以及15种醛酮类化合物。在醇类物质中异戊醇的含量最高，蒸馏至第4阶段高级醇下降至475 mg/L。酯类物质在馏分中含量最高，癸酸乙酯含量最高，其次是辛酸乙酯，乙酸异戊酯和正己酸乙酯，乙酯类占比最高，随着蒸馏的进行，酯类逐渐降低，第3至第4阶段降幅最高，达到84.92%。酸类化合物中L-乳酸含量最高，其次是辛酸和正癸酸，除L-乳酸外其他酸类含量相对较低。醛酮类物质种类是除酯类外种类最多的挥发物质，但其含量较低，总含量为19.36 mg/L，且在开始和结束阶段含量较高。综上所述，在白玉霓白兰地蒸馏过程中通过适当的比例舍弃酒头和酒尾，可以有效的降低高级醇及醛酮类物质对健康的影响，从而保证白玉霓白兰地产品的品质。
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