韩 旭，费英敏，张明刚，宁孟庆，付红岩*

（1.黑龙江东方学院 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150066；2.黑龙江民族职业学院 食品与制药工程学院，黑龙江 哈尔滨 150066；3.黑龙江酿清谷酒业集团有限公司经理，黑龙江 双鸭山 155132）

中国酱香型白酒以粮谷为原料，以大曲、小曲以及酒母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏而制成的蒸馏酒，是世界六大蒸馏酒之一[1]。白酒的香型达十二种之多，但白酒的主体成分主要是水和乙醇，酒中占比98%以上，剩余部分由不同的香气成分构成，占比不到2%，决定白酒香型差别就是这占比不到2%的微量香气成分，其种类和数量决定了酒体的香型和品质[2]。白酒香气成分的研究始于20世纪60年代[3]，发展至今，白酒中累计分析出的香气成分达2 000多种[4]。2015年，有专家团队[5]对景芝芝麻香型白酒进行定量分析后，通过计算气味活度值（odor activity value，OAV），发现酒中重要的香气成分，国外期刊也报道了很多关于运用OAV对中国白酒香气成分进行分析的研究[6-8]，主要通过香气成分的OAV值来判断酒的主体香[9]。

顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）、固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）和液液萃取（liquid-liquid extraction，LLE）等技术都常用于气相色谱-质谱联用（gas chromatograph-mass spectrometry，GC-MS）检测白酒挥发性香气成分的提取方法。液液萃取需要有机溶剂[10]，费时费力。相比之下，顶空固相微萃取因无溶剂、耗时短、简单安全等优势而更广泛地用于白酒香味物质的提取[11-12]。本研究采用顶空-固相微萃取，结合气相色谱-质谱联用技术，对黑龙江酿清谷酒业集团有限公司酿清谷酱香型白酒和茅台、茅台王子、北大仓和徐朝正品牌酱香型白酒进行挥发性香气成分分析，旨在找出酿清谷白酒与品牌酒主体风味物质的差异，为酿清谷酱香型白酒品质提升提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酿清谷酱香型白酒、茅台酱香型白酒、茅台王子酱香型白酒、北大仓酱香型白酒、徐朝正酱香型白酒（酒精度均为53%vol，均为五年陈酿白酒）：市售；乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、糠醛、苯乙酸乙酯、己酸异戊酯、月桂酸乙酯、庚酸、正戊醇、苯甲醛和辛醇15种标准品（纯度均＞99%）：上海安谱试验科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

30/50 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头：上海安谱试验科技股份有限公司；85-2A恒温磁力搅拌器：上海邦西仪器科技有限公司；HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、7890A-5975C气相色谱质谱联用仪：美国安捷伦科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取条件的优化

选取萃取时间（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min），萃取温度（30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃），解吸时间（5 min、10 min、15 min、20 min、25 min）进行固相微萃取条件优化，通过对比总峰面积和总化合物数量，确定最佳萃取条件[13-15]。

1.3.2 挥发性香味物质的提取

取6 mL酒样于20 mL顶空瓶中，加两倍体积蒸馏水，2 g NaCl后密封。在磁力搅拌器中50 ℃条件下平衡30 min，用已老化好的萃取头在顶空瓶液面上方（1～2 cm）富集30 min。最后在220 ℃的进样口解吸5 min进样。防止样品间相互污染，两次进样之间萃取头于240 ℃老化5 min。

1.3.3 GC-MS分析

GC条件：毛细管色谱柱采用HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。色谱程序升温条件：初始温度为40 ℃，保持5 min；以10 ℃/min升至320 ℃，保持5 min；传输线温度为280 ℃。进样口温度230 ℃，分流比为25∶1，不分流进样。载气为氦气（N2），流速恒定1.0 mL/min，溶剂延迟时间设为5 min。

MS条件：电子电离（electronic ionization，EI）源，电子能量70 eV，离子源温度为220 ℃，检测器电压为350 V，灯丝流量为0.2 mA，质量扫描范围为33～450 amu。

定性分析：谱图结果初步整理，根据匹配度进行分析，通过谱库美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）11.0进行检索鉴别，和标准质谱结果进行对照分析[16]。

定量分析方法：采用外标法，外标物为乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、糠醛、苯乙酸乙酯、己酸异戊酯、月桂酸乙酯、庚酸、正戊醇、苯甲醛和辛醇。通过梯度稀释来建立标准曲线，按照标准曲线回归方程计算香气成分的含量。

1.3.4 重要香气成分的确定

计算出化合物的气味活度值（ordor activityvalue，OAV）来表征各化合物香气贡献的大小。OAV计算公式如下：

当香气成分OAV＞1的化合物对白酒香味有贡献价值，OAV＞10的化合物被视为重要香气物质[17]。

1.3.5 数据处理

绘图采用Origin 9.5软件，实验数据均是3次平行试验平均值。

2 结果与分析

2.1 固相微萃取条件优化

2.1.1 萃取时间的选择

分别对不同萃取时间（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min）的萃取结果进行分析，结果见图1。

图1 萃取时间对挥发性香气成分总峰面积及总化合物数量的影响Fig.1 Effect of extraction time on total compound number and total peak area of volatile aroma components

由图1可知，总峰面积和香气成分总数量在30 min时达到顶峰，在30 min后吸附量逐渐降低，说明在30 min吸附过程已经处于饱和状态。因此，最佳萃取时间为30 min。

2.1.2 萃取温度的选择

分别对不同萃取温度（30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃）的萃取结果进行分析，结果见图2。

图2 萃取温度对挥发性香气成分总峰面积及总化合物数量的影响Fig.2 Effect of extraction temperature on total compound number and total peak area of volatile aroma components

由图2可知，总峰面积和香气成分总数量在萃取温度50 ℃时达到顶峰，在50～70 ℃开始下降，并在后续温度逐渐下降。因此，最佳萃取温度为50 ℃。

2.1.3 解吸时间的选择

分别对解吸时间5 min、10 min、15 min、20 min和25 min的解吸效果进行分析，结果见图3。

图3 解吸时间对挥发性香气成分总峰面积及总化合物数量的影响Fig.3 Effect of desorption time on total compound number and peak area of volatile aroma components

由图3可知，解吸时间从5～25 min，总峰面积和香气成分数量都没有增加，并且逐渐下降，说明5 min的解吸时间已经足以将富集的香气成分完全解吸出来。因此，最佳解吸时间为5 min。

综上所述，固相微萃取条件最佳操作参数为萃取温度50 ℃，萃取时间30 min，解吸时间5 min。

2.2 白酒中香气成分GC-MS分析结果

2.2.1 酿清谷酱香型白酒与四种品牌酒香气成分分析

对酿清谷白酒与其余四种品牌白酒挥发性风味成分进行气质联用分析，得出数据与谱库对比其定性结果，外标法定量得出下列五种品牌酱香型白酒香气成分含量见表1。

表1 五种品牌酱香型白酒中挥发性香气成分含量测定结果Table 1 Determination results of volatile aroma components contents in five brands sauce-flavor Baijiu

续表

续表

由表1可知，酿清谷酱香型白酒共检测出挥发性香气成分55种，其中酯类33种，酸类9种，醇类5种，酮类4种，醛类2种，烯类1种，苯类1种。茅台白酒中检测出64种挥发性香气成分，茅台王子白酒中检测出60种挥发性香气成分，徐朝正白酒中检测出挥发性香气物质58种，北大仓酱香型白酒中检出60种挥发性香气成分。五种酱香型品牌白酒的共有挥发性香气成分有51种，独有组分共14种，包括丁酸乙酯，异丙醇，正丁醇，2-戊醇，辛酸2-壬酮，十二酸乙酯，十四酸乙酯，己酸丙酯，硬脂酸，十五酸乙酯，十八酸乙酯，正戊醇，甲酸甲酯，己酸异戊酯。五种品牌白酒发酵原料不同，发酵温度、湿度都不同，其菌种发酵产生的物质也会不同，相比较而言酿清谷白酒中存在的挥发性香气成分低于其余四种品牌白酒。

各酱香型白酒中挥发性香气成分主要为酯类和醇类物质，其他物质相对较少。通过表1可以看出，五种酒在乙酸乙酯，戊酸乙酯，月桂酸乙酯，庚酸，苯甲醛，辛醇这六种香气物质上无明显差别。但在乙酸异戊酯，己酸乙酯，乳酸乙酯，糠醛，辛酸乙酯，苯乙酸乙酯这六种成分有明显区别。丁酸乙酯，己酸异戊酯，正戊醇是酿清谷酒中没有的成分。

2.2.2 主要香气成分定量

结合文献分析[18]，通过对茅台，茅台王子等文献查阅，初步了解对白酒香气成分有影响的香气成分，通过香气物质的OAV值，确定乙酸乙酯，丁酸乙酯，己酸乙酯，乳酸乙酯和辛酸乙酯等15种挥发性香气物质对酱香型白酒风味有主要贡献作用。通过外标法对15种主要香气成分进行定量，标准曲线及相关系数见表2，定量分析结果见表3。

表2 各标准品的标准曲线回归方程及相关系数Table 2 Standard curve and correlation coefficient of each standard

表3 五种品牌白酒中主要挥发性香气成分定量结果Table 3 Quantification results of main volatile aroma components in five brands of Baijiu mg/L

酯类在酱香型白酒中主要呈现出花香和果香的味道，起着不可或缺的作用，其种类和含量是白酒中最丰富的一类家族。酒的品质越高，味道越好，其中酯类含量及种类越多[19]，在酿清谷、茅台、茅台王子、徐朝正和北大仓酒中酯类含量都非常之高，通过对比发现，酿清谷酒中乙酸异戊酯，乙酸乙酯，辛酸乙酯，苯乙酸乙酯含量相对较低，含量分别为0.25 mg/L、1 980 mg/L、28.5 mg/L、31.9 mg/L；己酸乙酯，乳酸乙酯，戊酸乙酯和辛酸乙酯含量较高或在居中水平，含量分别为187.7 mg/L、294 mg/L、59.6 mg/L、28.5 mg/L，缺少正戊醇，丁酸乙酯和己酸异戊酯香气成分。相比较其他品牌白酒，虽有其所在的优势，但缺少主要香气成分，势必会影响酒的口感以及质量。

醇类在白酒中起着微量助香剂的作用，在本次试验中，一共检测出两种醇类物质，均对白酒起独特香味作用[20]，辛醇在五种酒中都存在，其含量分别为1.3 mg/L、1.6 mg/L、1.5 mg/L、1.3 mg/L和1.4 mg/L，含量相差不大，对促进酒体醇厚感起关键作用。正戊醇也是白酒中重要的香气物质，使酒体具有清雅香气和绵甜爽口之感，但在酿清谷酒中并未检测到，在其余四种品牌酒中均含有，相比之下，这是酿清谷酒存在的不足之处。

酸类在白酒中起着促进作用，是白酒甜香味的主要贡献者之一，大多数有机酸在发酵过程中由细菌产生[21]。在酒样中检测到的庚酸物质可以产生温和宜人的甜香，其含量在酸类物质中最高，但其他酸（如辛酸，丁酸）含量极少，微乎其微，含量都＜1 mg/L。酿清谷酒中庚酸含量相对于其他品牌酒含量较高，尤其独特的甜香，是酿清谷酒其优势的地方。

醛类物质赋予白酒一种“香、爽”的口感，苯甲醛会使酱香型白酒芳香优雅[22]。苯甲醛具有杏仁和焦糖的气味，在酿清谷、茅台、茅台王子、徐朝正和北大仓酒中分别为16.1 mg/L、20.3 mg/L、25.3 mg/L、22.5 mg/L和19.7 mg/L。酿清谷酒与其他品牌酱香型酒中苯甲醛含量无明显差异，酒的香气味也无明显不同。

呋喃类白酒中报道较多的是糠醛类物质，糠醛主要在白酒中产生涩味和焦香[23]。糠醛在五种白酒中都有被检测，在酿清谷、茅台、茅台王子、徐朝正和北大仓酒中含量分别为203 mg/L、386 mg/L、345 mg/L、297 mg/L和315 mg/L。酿清谷酒中糠醛含量相比较其他四种酒含量较低，因生产工艺不同，原料不同，若想提高糠醛在酒中含量，需在生产调配时进行改进。

2.2.3 主要香气成分的香气活度值

参考各香气成分的香气阈值[24]，计算出各主要挥发性香气成分的气味活度值（OAV），来判断香气成分对白酒风味的影响，各品牌酒中主要香气成分的OAV见表4。

表4 不同品牌白酒中主要挥发性香气物质的气味活度值Table 4 Odor activity value of main volatile aroma components in different brands of Baijiu mg/L

续表

由表4可知，酿清谷酒中乙酸乙酯，乳酸乙酯，己酸异戊酯OAV＞10，丁酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯和苯乙酸乙酯的OAV＞500，含量最高的己酸乙酯OAV＞3 000。因此OAV＞10的香气物质共8种，视为重要的香气物质。乙酸异戊酯，糠醛，月桂酸乙酯，庚酸，正戊醇，苯甲醛，辛醇的OAV均＞1，这15种成分视为对酒香味有贡献，赋予酱香型白酒独有的花香、甜香、酱香等香味[25]。

3 结论

利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱技术，酿清谷酱香型白酒中共鉴定出55种挥发性风味物质，其中酯类、醇类、酸类和呋喃类总含量相对较多，醛类化合物含量较少；结合香气阈值（OAV）计算，确定出15种具有香味贡献的主要成分；通过与四种品牌酱香型白酒香气成分对比分析，酿清谷酱香型白酒主要缺少丁酸乙酯，己酸异戊酯和正戊醇香气成分。同时确定了顶空固相微萃取酱香型白酒香气成分最佳萃取时间30 min，萃取温度50 ℃，解吸时间5 min。

目前很多研究方向是针对不同年份酱香型酒，本试验是针对酿清谷酱香型白酒与酱香型代表性白酒香气成分进行分析比较，研究结果可对酿清谷酱香型白酒品的酿造生产，基酒调配，稳定并提升产品质量提供重要的理论指导意义。但是因为白酒生产工艺、原料等不同，本试验虽明晰了酿清谷酱香型白酒缺少的香气成分，知晓香气成分含量与代表性品牌酱香白酒的差异，但在工艺上哪一环节进行改进需进一步研究。