杨 亮，占杨杨，魏 刚，陈守文，马 昕*

（1.茅台学院酿酒工程系，贵州 仁怀 564501；2.湖北大学 生命科学学院，湖北 武汉 430062；3.茅台学院 食品工程系，贵州 仁怀 564501）

中国白酒历史悠久，酿造工艺精湛。作为世界蒸馏酒产量及消费量最大的国家[1]，我国2016年白酒（折65%vol）总产量及消费量分别为135.84亿L及135.70亿L[2]。我国现已认证的白酒香型有13种，其中酱、浓、清、米为四大基本香型，其余香型为在此基础上衍生出来的新香型[3-4]。酱、浓香型白酒分别占据白酒行业利润第一及市场占有第一。

白酒中水和乙醇约占98%，香味物质只占2%左右，而白酒的香型、风格和品质却取决于这仅占2%的香味物质的成分、含量及其量比关系[5]。随着人们对白酒健康、品质等方面要求的提高，酒类相关研究也逐步拓展，现主要集中在白酒保健、白酒风味组学、白酒安全等领域[6-8]。白酒相关领域研究多以酱香和浓香中的一种作为研究对象[9-11]，极少关于对这两种香型进行比较分析的报道，也仅检测了单一品牌不同香型白酒组分差异或对不同香型进行了初步的成分聚类[12-13]。将不同流派、风格的两种香型白酒进行主成分分析后，再进行挥发性物质差异分析的研究少见报道，酱、浓香型白酒挥发性物质的区别，至今没有准确、全面的表述。

本研究旨在用气相色谱质谱联用（gaschromatographymass spectrometry，GC-MS）技术通过直接进样分析不同风格和流派的酱、浓香型白酒的挥发性物质。在主成分分析（principal component analysis，PCA）的基础上，进一步研究不同香型白酒间挥发性物质差异，讨论酿造工艺与组分间的关系，从而深入了解白酒香型、流派、挥发性物质及酿造工艺间的联系。本研究的开展对充分认识白酒风格的实质具有积极意义，同时对开发新型风味白酒具有重要的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

无水硫酸钠、丙酮（均为分析纯）：国药集团上海化学试剂有限公司；甲醇（色谱纯）：美国Thermo Fisher Scientific公司。

酒样：分别来自贵州、四川和江苏，相关信息见表1。

表1 实验白酒酒样信息Table 1 Information of the Baijiu samples used in the experiment

1.2 仪器与设备

Trace 1300型气相色谱（gas chromatography，GC）仪、TSQ8000 Evo质谱（mass spectrometry，MS）仪：美国赛默飞世尔科技公司；ME204E型万分之一天平：瑞士梅特勒-托利多国际有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酒样前处理

为了最大程度地保留样本内的化学成分，本方法采用直接进样分析。将选取的实验酒样样本各取1 mL，加入3 g无水硫酸钠，混匀，过夜，12 000 r/min离心3 min，取上清液使用0.22 μm有机滤膜过滤后，即上机测试。

1.3.2 色谱条件

气相色谱条件：色谱柱为TG-WAX毛细管柱（30 m×0.25mm，0.25μm）；进样方式为不分流进样；载气（He）流速1.2 mL/min，压力2.4 kPa，进样量1 μL，进样口温度250 ℃；升温程序：初始温度50℃，保持1 min；以6℃/min升温至230℃，保持15 min；总分析时间为45 min。

质谱条件：电子电离（electronic ionization，EI）源：电子能量70 eV；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；传输线温度：230℃。定性采用全扫描模式；质量扫描范围35～600 m/z。

1.3.3 定性和定量分析

定性分析方法：经过分析得到的图谱和美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）谱库中的标准图谱进行比对，保留匹配度＞80%的组分。

定量分析方法：采用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。

1.3.4 数据处理

实验数据采用Trace Finder 4.1、SIMCA 14、Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 挥发性物质及主成分聚类分析

不同香型白酒中挥发性物质的GC-MS分析总离子流色谱图见图1。由图1可知，酱香型酒样挥发性物质种类多于浓香型酒样。经过GC-MS数据库比对分析，检测出酱香型酒样挥发性物质62种，定性60种；浓香型酒样检测出挥发性物质36种，定性35种。将两种香型白酒定性出的挥发性物质进行组成种类分析，结果见图2。由图2可知，酱香型酒样挥发性物质中的各类化合物种类均居浓香型酒样之上，这与酱香型白酒独特的“四高”酿造工艺是分不开的。发酵期的高温可以促进多种物质的生成，而高温蒸馏则使挥发性物质最大限度的收集到酒中，从而使酱香型白酒挥发性物质种类较多。因此，推测挥发性物质种类的差异是导致酱、浓香型白酒酒体具有不同风格特征的原因之一[14]。

图2 酱、浓香型酒样不同类型挥发性物质组成差异Fig.2 Composition differences of volatile compounds between sauce-flavor Baijiu and strong-flavor Baijiu

主成分分析（PCA）是一种基于最大统计学距离投影的降维方法，可以较好地应用于不同白酒的分析。采用SCIMA 14对酒样进行主成分分析，结果见图3。由图3可知，酱、浓香型白酒主成分累计贡献率为73.50%，能有效描述挥发性物质和酒样之间的复杂关系，PCA可用于区分这两种香型白酒。在同一95%置信区域（Hotelling T2 test）的两种香型白酒，能各自较好的分开，聚类趋势明显，并具有直观的可视化区分效果，可推测出两种不同香型白酒香型与其挥发性物质有直接联系。

图3 酒样中挥发性物质主成分分析Fig.3 Principal components analysis of volatile compounds in Baijiu samples

4种酱香型酒样中，M1～M3酒样取自同一酒厂，3者PCA分布非常集中，这说明本检测方法稳定性较好；M4与M1～M3取自不同地区，但酿造工艺相似[15]，均为大曲酱香，而且M4与M1～M3的PCA分布接近，说明组分构成非常相似。

由图3可知，浓香型酒样PCA分布较酱香型酒样相对离散，挥发性物质分别集中在第一和第四象限。浓香型4种酒样分属两大浓香型白酒流派，S1和S2为川派代表，S3和S4为江淮派代表。除酿酒原料有所区别外，两种流派浓香酒样的发酵工艺各有的特点，S1和S2为跑窖法工艺，S3和S4为老五甑法工艺[16]。这说明，即使是同种香型的白酒，不同的酿造工艺会对挥发性物质的形成造成一定影响。结果表明，酒样挥发性物质成分越接近，PCA分布越集中，基于主成分分析的方法能有效展现白酒不同香型、不同流派的挥发性物质的个性与共性，能反应白酒的实质，白酒的风格由它含有的挥发性物质决定。

2.2 不同香型白酒挥发性物质差异分析

酱、浓香型酒样挥发性物质的GC-MS检测数据，根据二位矩阵数据信息分析得到的Heatmap图及挥发性物质相对含量差异分别见图4和表2。

图4 酱、浓香型白酒挥发性物质差异分析热图Fig.4 Heatmap of differences analysis of volatile compounds in sauce-flavor Baijiu and strong-flavor Baijiu

由图4可知，酱、浓香型酒样在48种挥发性物质含量上有所差异，其中39种存在显著差异（P＜0.05），且酱香型酒样有33种物质相对含量高于浓香型酒样。48种挥发性物质中醇类物质9种，醛类物质2种，酸类物质10种，酯类物质15种，酮类物质2种，呋喃类物质4种，吡嗪类物质3种，以及8种其他类物质。

5-甲基糠醛、苯乙酸乙酯和琥珀酸乙酯是酱、浓香型酒样中挥发性成分具有显著差异的前三种物质，这三种物质也是酱、浓香型白酒重要的呈香物质[17-19]，且在酱香型酒样中的含量均高于浓香型酒样。不仅如此，酱香型白酒独特的“四高”工艺，促进了呋喃类及吡嗪类化合物的生成，这两类物质在酱香型酒样中的含量分别是浓香型酒样的7.54倍和46.95倍，这与传统的酱香型白酒酒体中糠醛及含氮化合物的含量居各香型之首的认知相符[20-21]。另外，酱香型酒样中醇类物质相对含量是浓香型酒样的2.53倍，其中以对白酒香气有显著贡献的香味活性物质β-苯乙醇含量差异最大[22]。醇类物质在白酒中有协调香气和“助香”的作用，有利于白酒呈香，而醇类物质含量的差异或许是影响酱、浓香型白酒放香差异的原因之一。

表2 酱、浓香型白酒挥发性物质差异分析Table 2 Differences analysis of volatile compounds between sauce-flavor Baijiu and strong-flavor Baijiu

续表

虽然酱香型酒样的酯类物质种类多于浓香型酒样（见图2），但酯类物质作为浓香型白酒的主体香[23]，浓香型酒样中酯类物质的相对含量却是酱香型酒样的2.63倍，具有显著差异（P＜0.05），且在浓香型酒样中相对含量高于酱香型酒样的前三种物质均为酯类物质，分别为己酸异戊酯、己酸己酯、己酸乙酯。作为四大酯之一的己酸乙酯，是浓香型白酒的主体香味物质[24]，因己酸乙酯的阈值较低，赋予了浓香型白酒“窖香浓郁”之感[25]。

酱、浓香型白酒发酵工艺不同，泥窖发酵是浓香型白酒最具特色的酿造工艺之一。泥窖中的微生物代谢出多种对酒体有贡献的挥发性物质，但代谢出的一些异嗅物质也会进入酒体，如产生窖泥臭的主要物质4-甲基苯酚[26]，由表2可知，它在浓香型酒样中的相对含量是酱香型酒样的16.67倍，与己酸的相对含量相同。两种香型酒样酸类物质含量相当，但有一些因酿造工艺不同而造成相对含量有明显差异的酸类物质，如浓香型酒样中的乙酸和己酸相对含量分别是酱香型酒样的0.22倍和16.67倍。这是由于浓香型白酒酿造所用的窖泥中含有大量的己酸菌，会促使乙酸向己酸转化，而酱香型白酒酿造的条石窖池中的己酸菌含量非常少。因此酱香型白酒中的乙酸含量高于浓香型白酒，而己酸含量远低于浓香型白酒。

3 结论

本研究采用气相色谱-质谱技术（GC-MS）对酱、浓香型酒样的挥发性成分进行检测分析。酱香型酒样中检测出挥发性物质62种，定性60种。浓香型酒样检测出挥发性36种，定性35种。随后，通过PCA分析发现，两种香型酒样聚类趋势明显，能根据挥发性物质将两种香型较好的区分。浓香型酒样PCA聚类离散成两大类，PCA能客观反应出不同流派的浓香型白酒挥发性成分的差异。

酱、浓香型酒样在48种挥发性物质含量上有差异。酱香型酒样的呋喃类、吡嗪类及醇类化合物分别是浓香型酒样的7.54倍、46.95倍和2.53倍。酱香型酒样中酯类物质的种类多于浓香型，但浓香型酒样中酯类物质相对含量却是酱香型酒样的2.63倍，且酒体中的己酸异戊酯、己酸己酯、己酸乙酯等酯类含量显著高于酱香型酒样。不同香型白酒的酿造工艺特点，会相应的造成酒体中的挥发性物质的差异，如浓香型酒样中的4-甲基苯酚、己酸和乙酸分别是酱香型酒样的16.67倍、16.67倍和0.22倍。酿造工艺的区别导致了酒体挥发性物质的差异，赋予了酱、浓香型白酒不同的风格特点。