莫新良，杨亮，吴德光，滕明德，钟艳霞

（茅台学院酿酒工程系，贵州仁怀 564501）

酱香型白酒是我国风味极其独特的一个白酒酒种，它是以糯红高粱为原料，高温大曲为糖化发酵剂，经两次投料、九次蒸煮、八次发酵、七次蒸馏取酒，并按不同轮次的酱香、醇甜、窖底香等基酒分类储存，精心勾调而成的风格突出的蒸馏酒，因其酱香突出、酒体醇厚、香气幽雅而深受消费者喜爱。其中，香气是白酒品质的重要组成部分，是影响其质量和决定消费者喜好的感官成分之一。自上世纪六十年代茅台试点开始，研究者们一直致力于探索酱香型白酒的特征香气成分或主体香，从最初的4-乙基愈创木酚说到后来的吡嗪类、呋喃类和吡喃类衍生物说以及“高沸点酸性物质和低沸点酯类物质组成的复合香”说等几种猜想的研究。虽然到目前为止，酱香主体香气成分依然不清晰，但是，酱香白酒的主体香主要来源于多种香气物质的复合香，这一观点得到相当多的研究者认可。酱香型白酒香气成分复杂、多样，目前，已对其构成酒体的基酒香气类型进行了大致分类：酱香、醇甜、窖底香。白酒中的甜香气味是较为常见的风味之一，是构成“醇甜”香型的重要感官组分，是构成酱香型白酒复合香的主要成分，对白酒幽雅风味和高品质质量有重要的影响。酱香型白酒中甜香风味物质一直存在，现阶段针对具有甜香风味特征的酱香型酒的系统研究报道甚少，明晰我国酱香型白酒甜香风味特征的化学本质将有助于为白酒产品品质提升提供科学依据。

酱香型白酒基质复杂，香气成分种类多、含量低，实验仪器无法对其进行直接分析，这需要将香气物质从白酒基质中进行提取、分离和浓缩等样品预处理后，才能采用气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）等技术进行检测分析。常见的白酒风味物质的预处理方法主要有：液-液萃取法（liquid-liquid extraction，LLE）、固相萃取法、顶空固相微萃取法（head-space solidphase microextraction，HS-SPME）法、液-液微萃取法（liquid-liquid microextraction，LLME）等，其中，HS-SPME 因具有操作简单、快速、无需溶剂的优点，在白酒香气分析中应用得最为广泛。仅用单变量分析风味物质存在笼统、缺少直观性的缺点，若结合多元统计分析方法来分析，则能更好地概括白酒共性和准确地区分各种酱香型白酒的差异，多元统计分析方法如主成分分析法、偏最小二乘回归法、偏最小二乘判别分析法（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）等在酒类香气研究方面已经有了广泛的应用。

本研究采用HS-SPME 结合GC-MS 技术剖析具有不同甜香风味特征的酱香型白酒的挥发性成分，用PLS-DA 法进一步解析不同甜香风味特征的酱香型白酒中挥发性风味物质差异性及其特征性香气成分，为酱香酒的生产工艺及酒体设计提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

酱香型白酒样品（酒精度53%）24 种，具有不同甜香风味香气强度的酱香型白酒样品分别编号为A1～A12（相同前缀酒样取自同一酒厂不同车间，如A1 酒厂的两个车间样品分别为A1-1，A1-2），均由贵州地区酱香型酒厂酿制而成；正构烷烃标准品（C～C，色谱纯）天津光复精细化工研究所；L-薄荷醇（色谱纯）Sigma-Aldrich 公司；NaCl（分析纯）上海国药集团；超纯水 自制。

7890A-5975C 气相色谱-质谱联用仪、DBFFAP 毛细管色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）美国Agilent 公司；Gerstel MPS 2 多功能自动进样装置德国Gerstel 公司；50/30 m DVB/CAR/PDMS 固相微萃取头 美国Supelco 公司；Milli-Q 超纯水系统 美国Millipore 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 感官分析 参考文献[19]的方法，由10 名具有丰富感官经验的白酒专业品酒人员组成感官评价小组，对酱香型白酒样品的风味进行定量描述性感官分析。在25 ℃室温条件下进行感官分析，反复对酒样进行感官品评，经过多次讨论和筛选，描述出每个酒样的感官属性，确定主要的风味属性为“陈香”、“甜香/味”、“酱香/味”、“酸香/味”和“苦味”等。感官品评采用6 点打分制（0～5 分）来衡量，其中，“0”表示未感知到该香气，“3”表示香气强度中等，“5”表示香气最强。每个样品每人重复3 次，取平均值作为最终的香气强度值。依据感官属性、参比物和风味强度建立感官品评标准见表1。

表1 酱香型白酒风味描述及参比物Table 1 Description and strength of flavor properties of sauce-flavor Baijiu

1.2.2 香气物质的萃取分析 采用HS-SPME 法提取酒样中风味物质，将酒样稀释至酒精度为10% vol后，取5 mL 稀释酒样、25 μL 内标（L-薄荷醇，200 mg/L）、1.5 g NaCl 加入顶空瓶内，密封后进行顶空固相微萃取。在萃取温度为50 ℃条件下，预热平衡5 min，萃取吸附40 min。萃取完成后，于GC 进样口解析5 min（250 ℃），进行GC-MS 检测分析。

1.2.3 香气物质的检测分析 运用GC-MS 技术分析酒样中风味物质。

1.2.3.1 GC 条件 色谱柱为 DB-FFAP（60 m×0.25 mm×0.25 μm）。高纯He 作为载气，流速2 mL/min，不分流进样模式，进样口和检测器温度均为250 ℃。程序升温：50 ℃保持2 min，以5 ℃/min 的速度升温至230 ℃，维持12 min。

1.2.3.2 MS 条件 EI 电离源，离子源温度230 ℃，电子能量70 eV，质量扫描范围m/z 35～500 amu。

1.2.4 香气物质定性与定量分析

1.2.4.1 定性分析 物质定性采用将未知物的图谱与NIST14.L（Agilent Technologies Inc.）标准谱图（MS）相比较初步定性，同时以与酒样相同GCMS 条件下分析的C～C系列烷烃标样保留时间为参考，计算每个已初步定性物质的保留指数（Retention Index，RI），并与已报道的文献中相应物质保留指数比对进一步定性。

保留指数（RI）根据改进的Kovats 法计算得出，具体计算公式如下：

式中：t、t和t分别为未知物及其紧相邻前后的正构烷烃的保留时间；n 和n+1 分别为紧邻未知物前后的正构烷烃碳原子数。

1.2.4.2 定量分析 由半定量法根据内标峰面积与风味物质峰面积的比值，计算出挥发性物质的相对含量，计算公式如下：

式中：W和W分别为风味物质稀释后的质量浓度和内标溶液的终浓度（mg/L）；A和A分别为风味物质的峰面积和内标的峰面积；N 为稀释倍数。

1.3 数据处理

采用SIMCA 13.0（Umetricus，Sweden）对酒样的风味物质进行偏最小二乘判别分析（PLS-DA），浓度单因素运用方差分析（ANOVA），值小于0.05 的物质为差异化合物，浓度热图等采用SPPS 软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 酱香型白酒样品风味感官评价

为确定酱香型白酒样品中的典型甜香风味，通过10 名白酒专业品酒人员的感官评价，选取了24种具有不同甜香风味强度的酱香型酒样，将其分为“甜香/味”、“陈香”、“酱香/味”、“酸香/味”和“苦味”等感官属性，分析结果见图1。根据甜香强度的大小，24 个酒样被分为三组，其中，A2-1、A2-2、A8-1和A8-2 四个酒样甜香风味很明显，甜香味强度在4.0～5.0 分，为第一组；A1-1、A1-2、A3-1、A3-2、A4-1、A4-2、A5-1、A5-2、A7-1、A7-2、A11-1、A11-2、A12-1 和A12-2 十四个酒样的甜香味强度为3.0～4.0 分，为第二组；而A6-1、A6-2 和A9-1、A9-2、A10-1 和A10-2 六个酒样的甜香味强度范围在0.0～3.0 分之间，除了A10-1 和A10-2 外，其余四个酒样的甜香味强度均小于2.0 分，并且这四个酒样具有一定的后苦味，为第三组。

图1 酱香型白酒酒样感官风味分析Fig.1 Sensory analysis of flavor in sauce-flavor Baijiu samples

2.2 酱香型白酒中香气物质分析

2.2.1 不同酱香白酒香气物质组成分析 通过感官评价分析，选取酱香型酒厂具有代表性的12 个酒厂的24 种样品用HS-SPME 结合GC-MS 法分析检测，得到相关成分的总离子色谱图，见图2。经质谱谱库的检索结合保留指数鉴定，分析得到化合物种类见表2。共鉴定出了68 种挥发性香气成分，包括酯类27 种、醇类12 种、醛酮类化合物10 种、酸类3 种、芳香族化合物10 种和萜烯类化合物6 种。

图2 酱香型白酒酒样香气成分总离子色谱图Fig.2 Total ions chromatogram of ingredients of flavor in sauce-flavor Baijiu samples

2.2.2 不同酱香白酒香气物质定量分析 根据定量分析结果可知（见表2），各化合物在不同酒样中存在明显差异。从不同香气物质的含量上看，酯类化合物、芳香族类化合物和醇类化合物是酱香型酒中含量较为丰富的三类化合物，并且种类均达10 种以上。综合酒样中各类物质的含量情况，发现酯类化合物最丰富，其在各酒样中的总含量为374.86～4441.5 mg/L，其中，酯类总含量较高的酒样是A11-1和A11-2，达4441.5 和4222.7 mg/L，其次是A2-2、A8-1、A6-1、A8-2，分别达2755.5、2584.9、2534.6和2517.6 mg/L，这六个酱香型酒中酯类总含量明显高于其它酒样中的总含量（ANOVA，<0.05），6 个酒样中除了A6-2 外，其余酒样甜香强度值均大于3.0，说明酯类物质在甜香型酒中有一定的作用，但并不是风味物质总含量越高，酒样的品质就越好，只有各类物质所占比例适宜时才能有利于白酒品质的提升。含量较高的酯类物质主要包括：己酸乙酯（20.93～1195 mg/L）、乳酸乙酯（27.54～657.73 mg/L）、丁酸乙酯（3.84～540.84 mg/L）、乙酸乙酯（24.06～601.14 mg/L）、乳酸异丁酯（3.54～229.09 mg/L）、辛酸乙酯（21.45～425.49 mg/L）、癸酸乙酯（15.19～200.42 mg/L）、戊酸乙酯（0.43～241.31 mg/L）和3-甲基丁酸乙酯（2.7～159.69 mg/L），这些酯类物质被证明是酱香白酒的骨架成分，在本研究的各酒样中占很大的优势，其含量情况和文献报道的相吻合。虽然大多酯类物质含量比较高，但是有些酯类物质含量却很低甚至没有，如乙酸糠酯（0～3.18 mg/L）和辛酸丙酯（0～5.13 mg/L）。酯类物质主要贡献水果香和甜香，是构成酱香型典型性及综合性香气特征的关键物质。其中，乙酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯是酱香白酒中香气贡献较大的化合物，丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯等被鉴定为茅台酒中香气最强的几种重要风味物质，赋予茅台酒幽雅甜香和水果香香气，这些酯类物质在本研究酱香型白酒中含量均较高，且他们的香气阈值均较低，故对酱香型白酒甜香风味特征有一定贡献。

表2 不同酱香型白酒酒样中挥发性香气组分的种类及含量Table 2 Variety and contents of volatile compounds in different sauce-flavor Baijiu samples

续表2

续表2

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芳香族化合物是第二大类含量较丰富的化合物。其在各酒样中的总含量为29.91～1344.63 mg/L，其中，总含量较高的是A11-1 和A11-2，达1344.6和1312.9 mg/L，其次是A1-2、A1-1，分别达943.91和872.25 mg/L，这4 个酱香型酒中香气总含量明显高于其它酒样中的总含量（ANOVA，<0.05）。其中2-苯乙酸乙酯含量最高（0.75～988.55 mg/L），在所检测白酒样品中的平均含量为236.64 mg/L。其次是乙酸-2-苯乙酯、2-苯乙醇和3-苯丙酸乙酯，含量分别为7.70～157.59、10.67～106.43 和0.89～131.36 mg/L。多数芳香族化合物主要贡献甜香、水果香和花香。其中，具有蜂蜜甜香、玫瑰花香的2-苯乙酸乙酯、3-苯丙酸乙酯及2-苯乙醇在酱香白酒中被报道具有较高的香气强度，对酱香型酒的整体甜香香气轮廓具有重要的贡献。3-苯丙酸乙酯、2-苯乙醇等化合物被鉴定是酱香型白酒风味物质中最有效的几种具有水果和甜香香味的物质。2-苯乙酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯、3-苯丙酸乙酯及苯乙醇的香气阈值比较低，分别为0.406、0.908、0.125 和28.922 mg/L，而这些芳香族类物质在本研究酱香型白酒中含量均较高，对酱香型白酒甜香风味特征有重要贡献。

醇类物质是第三大类物质，各酒样中醇类物质的总含量为38.59～715.04 mg/L，A11-1 和A11-2 中的总含量达715.04 和615.89 mg/L，其次是A8-1 和A8-2，含量分别为516.72 和565.46 mg/L。所检测白酒样品中含量最高的醇类物质是3-甲基丁醇，除在A3-1（1.31 mg/L）和A3-2（0.02 mg/L）中含量很低外，在其他样品中含量均很高，含量为22.05～522.37 mg/L，其次是1-庚醇（3.39～45.92 mg/L）和1-辛醇（0.72～38.53 mg/L）。大部分的醇类化合物主要呈现醇香、水果香和甜香，但其香气阈值都较高，是酱香型白酒醇甜香味的基本组成物质。醇类物质不仅具有呈香呈味特征，而且还是醇甜和助香物质的主要来源，对酒醇甜风味的形成和促使酒体醇厚起着重要的作用。其中，2-甲基丙醇、3-甲基丁醇是酱香白酒中的重要香气贡献物质。

醛类物质在本研究中的含量不高，种类也不多，共有4 种，其中，具有甜香和杏仁香味的糠醛是所检测样品中醛类物质含量最高的化合物，含量从A6-2中的2.91 mg/L 至 A11-2 中的507.01 mg/L，和现有研究相一致。糠醛是酱香型白酒中的香气贡献物质和重要特征香气物质，被证明是酱香型白酒区别于其他香型白酒的主要标志性物质。糠醛在白酒中的阈值为44.029 mg/L，因其在样品中含量普遍较高，故对本研究酱香甜香风味白酒有重要贡献。

酮类物质在本研究样品中共6 种，含量均较低。挥发性酮类化合物大多具有青香、脂肪、奶油、花香等气味，其阈值较高，对酒的香气风味影响较小。

在本研究样品中，共检测到3 种挥发性酸类物质，分别是乙酸、3-甲基丁酸及丙酸。适量的酸类物质是构成白酒酸香韵味及协调白酒香气平衡的主要香气物质，且乙酸等脂肪酸能够与醇通过酯化反应进一步形成酯类如乙酸乙酯等，对白酒的水果、甜香等风味具有重要贡献，但是若乙酸等脂肪酸含量过高时，产生的酸腐、汗臭等难闻气味则会对于白酒的整体香气产生不利影响，故由这类物质对酒体产生甜香风味的可能性较小。

本研究样品测得的六个萜烯类化合物分别为：松油醇、D-橙花醇、雪松醇、-柏木烯、-柏木烯和香叶基丙酮，这些萜烯类化合物在酒样中所测得浓度比较低。萜烯类化合物广泛存在饮料酒中，呈现特殊香气，已在多种香型白酒中检测到种类繁多的萜烯类物质。本研究检测到的香叶基丙酮和橙花叔醇具有愉悦的甜香及花香香气特征，被证明是葡萄酒中的重要香气物质，在酱香型茅台酒中具有很强的香气强度，故对酱香型白酒甜香风味具有潜在的贡献。

2.2.3 不同甜香风味酱香白酒特征物质解析 酱香型酒中的香气成分复杂，为了更好、更直观地区分不同甜香风味酒样中关键成分的浓度差异及样品之间的差异，根据检测出的68 种物质，对24 种酒样进行偏最小二乘判别分析（PLS-DA），结果见图3。由PLS-DA 得分图（图3）得知，可以将24 种酱香型酒样很好的区分为3 组，区分结果和根据感官分析中酒样甜香风味强度分组结果一致，即A2（A2-1 和A2-2）和A8（A8-1 和A8-2）为第一组，A1、A3、A4、A5、A7、A11 和A12（A1-1、A1-2、A3-1、A3-2、A4-1、A4-2、A5-1、A5-2、A7-1、A7-2、A11-1、A11-2、A12-1 和A12-2）为第二组，A6（A6-1 和A6-2）、A9（A9-1 和A9-2）和A10（A10-1 和A109-2）为第三组。表明不同甜香风味酱香型酒样之间香气物质具有显著差异。

图3 酱香型白酒酒样偏最小二乘判别分析Fig.3 PLS-DA of sauce-flavor Baijiu samples

同时，在PLS-DA 分析基础上，通过分析变量投影重要性（variable importance for the projection，VIP）来衡量变量香气物质含量对组间样本分类差异的贡献能力，VIP>1 表示该香气物质为“重要”变量，且VIP 值越大说明该物质对区分样本分类差异的贡献越大。以VIP>1 为筛选条件，筛选得到可以作为酱香型白酒甜香风味标志性物质,结果见图4（VIP>1）所示。由图4 可知，共有25 种风味物质对酱香型酒样甜香风味差异有重要影响。

根据25 种甜香风味标志性化合物的浓度绘制热图，比较分析其在各样品中的含量情况，如图5所示。

图5 酱香型酒样中甜香相关风味物质的含量热图分析Fig.5 Analysis of heat map for the sweat volatile compounds in the sauce-flavor Baijiu samples

由图4 可以看出，这24 个酒样与甜香相关风味物质之间存在一定相关性，与之相关的甜香类物质主要为酯类物质，共13 种，分别是辛酸乙酯、己酸丙酯、乙酸己酯、丁酸己酯、己酸丁酯、辛酸丙酯、十一酸乙酯、戊酸丁酯、乳酸异丁酯、癸酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和壬酸乙酯；其次为醇类物质，共5 种，分别是1-戊醇、1-辛醇、3-甲基丁醇、3-辛醇和顺式-6-壬醇；其他的是3 种酮类，分别是2-十三烷酮、2-十一烷酮，3-辛酮，2 种芳香族类分别是苯乙酸乙酯和苯乙酸异戊酯，以及1 种醛类和1 种酸类，分别是壬醛和乙酸。主要是因为酱香型白酒的生产工艺和环境条件不同。其中，甜香风味强度比较明显的第一组代表性酒样（A2-2、A8-1 和A8-2）的风味标志性物质是：3-甲基丁醇、辛酸乙酯和乳酸异丁酯（ANOVA，<0.05）；具有一定甜香风味强度的第二组代表性酒样（A1-1、A1-2、A11-1 和A11-2）的风味标志性物质为：苯乙酸乙酯、3-甲基丁醇、辛酸乙酯和乳酸异丁酯（ANOVA，<0.05）。第三组酒样风味特征物质不是很明显。

图4 68 种挥发性物质VIP 分析Fig.4 Analysis of VIP for the 68 volatile compounds

3 结论

本研究用感官分析法筛选出24 种具有不同甜香风味强度的酱香型白酒样品，采用HS-SPME-GCMS 对68 种挥发性物质进行定性定量分析。发现酯类、芳香族类和醇类物质是不同酱香型酒中含量较为丰富的三类化合物。利用PLS-DA 进一步解析不同酱香型甜香风味酒中的风味物质差异性及特征性香气成分，可以将24 种酒样很好地区分为3 组，区分结果和感官分析中根据酒样甜香风味强度分组结果一致，共有25 种香气风味物质对酱香型酒样甜香风味差异有重要影响。其中，甜香风味强度比较明显的代表性酒样的风味标志性物质主要为3-甲基丁醇、辛酸乙酯、乳酸异丁酯和苯乙酸乙酯，说明这些物质是造成不同甜香酒样之间差异的重要香气物质。

本研究首次对具有不同甜香风味特征的酱香型酒样进行区分，并确定影响差异产生的重要挥发性物质及相关风味标志性物质。虽然已有研究对酱香型白酒中的重要香气物质及呈香特性进行了较多研究，但是并未单独系统的研究不同酱香型白酒甜香风味特征及风味差异物质。通过本研究，可以为不同酱香型白酒风味物质差异物质分析提供理论依据，并能为实际生产中酱香型成品白酒的勾调以及品质的提升提供理论支撑。目前，关于不同甜香风味特征的酱香型白酒风味物质鉴定的相关研究尚处于初级阶段，并未对酒中风味物质进行GC-O 闻香及香气活力值分析，关于重要甜香相关结果与结论还需在后续工作中进一步探究，可以用GC-O 闻香方法结合香气重组实验、缺失/添加等实验进一步验证重要甜香物质对酱香型白酒的贡献。