杨 萍，胡 萍*，樊 敏，谢垚垚，袁再顺，田 亚，孙利林

（贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵州 贵阳 550025）

酱香型白酒属于大曲酱香型，其酒体主要部分是乙醇和水，占98%～99%，另外1%～2%为微量成分，包括有机酸类、醇类、酯类、酮类、醛类、缩醛、芳香族化合物、含氮化合物、含硫化合物、呋喃化合物、芳香烃、醚类等，另外还有α-蒎烯、1,3,5-环庚三烯、内酯等成分，虽然这些成分所占比例少，但决定了白酒的口感和风格特点[1-3]。目前还不能确定酱香型白酒的主体香，1981年，贵州省轻工科研所提出酱香是一种复合香，由高沸点的酸性物质与低沸点的酯、醛类成分组成，前者由于沸点高，主要起呈味作用，后者主要是呈香[4]；汪玲玲[5]推测酱香型白酒的特征香应为酒中含量较低而香气阈值更低的其他微量成分，并通过添加试验表明4-乙基愈创木酚、三甲基吡嗪、糠醛和呋喃扭尔都不是酱香型白酒的典型酱香物质。

“好曲产好酒”，大曲具有糖化、发酵、酒化和生香的作用，它能将制曲过程中经生物、物理、化学反应产生的各种香味物质带入酒中，增加酒的风味，其品质与酒的出酒率和酒质关系密切[6-7]。酒醅是酿酒原料经微生物混合后发酵的物料，酒醅中的挥发性物质则影响着白酒酒体的风味[8]。酒醅的上层产酱香典型体，多含乙醛、乙缩醛、3-羟基丁酮、2,3-丁二酮、双乙酰、糠醛等羰基化合物；中层产醇甜典型体，以2,3-丁二醇、丙三醇、环己六醇等多元醇含量最多；底层产窖底香典型体，则以己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸、己酸为主，酱香典型体是决定酱香型白酒风味和质量的关键[9]。

本研究以两个酱香型酒厂的成品曲、第四轮次窖内酒醅为研究对象，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspacesolid-phasemicroextraction-gaschromatographymassspectrometry，HS-SPME-GC-MS）联用技术进行挥发性成分检测，并运用主成分分析（principal componentanalysis，PCA）法探讨不同酒厂酒曲、窖内酒醅的异同，以及酒曲与窖内酒醅风味物质的相关性，为解析酱香型白酒酱香风味及形成机理提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

酒曲、窖内酒醅样品：于2015年8月，对贵州省茅台镇H、G两个酱香白酒生产厂的成品曲（储曲期3个月）、第四轮次的窖内酒醅进行采样。采样方式为每层中心和四角收集，每100 g混合样品装于采样袋，置于-20℃冰箱中备用。共采集6个样品，分别为H酒曲、G酒曲、H窖内酒醅上层、G窖内酒醅上层、H窖内酒醅下层、G窖内酒醅下层。

1.1.2 试剂

氢氧化钠：天津市永大化学试剂有限公司；邻苯二甲酸氢钾：成都金山化学试剂有限公司；甲醛溶液：西陇科学股份有限公司；盐酸：重庆川东化（集团）有限公司。均为分析纯。

1.2 仪器与设备

77-1磁力搅拌器：天津市赛得利新实验分析仪器制造厂；PHS-3C雷磁pH计：上海仪电分析仪器有限公司；PK100固相微萃取仪采样瓶及57328-U 50/30μm DVB/CAR/PDMS Stableflex（2 cm）萃取头：美国Supelco公司；HP6890/5975C GC-MS联用仪：美国安捷伦公司。

1.3 试验方法

1.3.1 理化指标的测定

水分的测定参照国标GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[10]，总酸的测定参照国标GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》[11]，氨基酸态氮的测定参照国标GB 5009.235—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸态氮的测定》[12]。

1.3.2 挥发性风味物质的测定

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术测定酒曲及窖内酒醅的挥发性风味成分[13]。

（1）HS-SPME条件：均匀取样品约3 g，置于15 mL固相微萃取仪采样瓶中，插入装50/30μm DVB/CAR/PDMSStableflex（2 cm）纤维头的手动进样器，在80℃条件下顶空萃取40 min，快速移出萃取头并立刻插入气相色谱仪（gas chromatograph，GC）进样口（温度250℃）中，热解析3 min后进样。

（2）GC条件：色谱柱为ZB-5MSI 5%phenyl-95%dimethylpolysiloxane（30 m×0.25 mm×0.25μm）弹性石英毛细管柱；升温程序：40℃保留2 min，以5℃/min升温至270℃，保留48 min；汽化室温度250℃；载气为高纯氦气（He）（纯度99.999%）；载气流量1.0 mL/min；不分流进样；溶剂延迟时间1 min。

（3）MS条件：离子源为电子轰击（electron impact，EI）离子源；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；电子能量70 eV；发射电流34.6μA；倍增器电压1 294 V；接口温度280℃；质量范围29～450 amu。

（4）定性定量分析：总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索并与美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）2005和Wiley275标准质谱图核对，对各挥发性成分进行定性；用峰面积归一化法测定了各化学成分的相对质量分数。

1.3.3 数据处理及主成分分析

经HS-SPME-GC-MS技术对酒曲及窖内酒醅的挥发性风味成分测定后，采用Excel2010软件对数据进行统计制表，应用SPSS22.0软件对数据进行降维处理，选取方差累计贡献率≥85%的主成分进行分析。

2 结果与分析

2.1 酒曲、窖内酒醅的理化指标

两酱香型酒厂酒曲、窖内酒醅的部分理化指标结果见表1。

表1 6个样品的理化指标Table 1 Physicochemical indexes of 6 kinds of samples

由表1可知，H酒曲的水分含量（11.60 g/100 g）＜G酒曲（12.56 g/100 g），H窖内酒醅上、下层的水分含量（56.10 g/100 g、55.80 g/100 g）＞G窖内酒醅上、下层（54.85 g/100 g、49.85 g/100 g）；H酒曲的总酸含量（1.58 g/kg）＜G酒曲（2.25 g/kg），H窖内酒醅上、下层的总酸含量（6.29 g/kg、6.71 g/kg）＞G窖内酒醅上、下层（5.43 g/kg、5.19 g/kg）；H酒曲的氨基酸态氮含量（0.34 g/100 g）＜G酒曲（0.42 g/100 g），H厂的窖内酒醅上、下层的氨基酸态氮均为0.17 g/100 g，介于G厂上、下层窖内酒醅（0.18 g/100 g、0.15 g/100 g）之间。

2.2 酒曲、窖内酒醅中挥发性成分的测定

两酱香型酒厂的酒曲、窖内酒醅中挥发性成分的总离子流图见图1，测定结果见表2。

图1 G窖内酒醅上层挥发性成分的总离子流图Fig.1 Total ion flow chromatogram of the volatile components in the upper layer of fermented grains from pit G

通过HS-SPME-GC-MS从两酱香型酒厂酒曲和窖内酒醅共6个样品中检测到105种挥发性风味物质。由表2可知，6个样品共有的挥发性风味成分有乙醛、3-甲基丁醛、乙醇、乙酸乙酯，且乙醇在各个样品中的相对含量最高。

2.2.1 酒曲、窖内酒醅风味物质的变化

高温制曲为酱香风味的形成提供物质基础。由表2可知，H酒曲含有大量的烷烃类物质（35.09%），G酒曲含有大量的醛（4.74%）、酮（1.84%）、酯（14.36%）、吡嗪类物质（27.01%）；H窖内酒醅的醇类物质相对含量（114.61%）高于G窖内酒醅（62.11%），而G窖内酒醅的酯类物质相对含量（116.70%）高于H窖内酒醅（73.16%），说明H酒曲对醇类物质的生成贡献较大，而G酒曲对酯类物质的生成贡献较大。

表2 6个样品的挥发性物质种类及含量Table 2 Types and contents of the volatile components in 6 kinds of samples

续表

两酱香型酒厂的酒曲与窖内酒醅中挥发性风味物质相比较，H酒曲醛类物质相对含量为3.46%，高于H窖内酒醅上、下层（2.48%、0.92%），G酒曲醛类物质相对含量为4.74%，高于G窖内酒醅上、下层（2.20%、0.44%）；H酒曲烷烃类物质相对含量为35.09%，高于H窖内酒醅上、下层（1.25%、0.90%），G酒曲烷烃类物质相对含量为14.82%，高于G窖内酒醅上、下层（1.61%、0.17%）；H酒曲醇类物质的相对含量为8.10%，低于H窖内酒醅上、下层（42.35%、72.26%），G酒曲醇类物质的相对含量为28.55%，低于G窖内酒醅上层42.88%；在H、G厂的酒曲中未检测到酸类物质，但其窖内酒醅中含有酸类物质；H酒曲酯类物质的相对含量为5.81%，低于H窖内酒醅上、下层（48.36%、24.79%），G酒曲酯类物质相对含量为14.36%，低于G窖内酒醅上、下层（46.98%、69.72%）。可见两酒厂酒曲中的醛类、烷烃类物质的相对含量高于其窖内酒醅，而醇类、酸类、酯类物质的相对含量低于其窖内酒醅。在G酒曲中相对含量低的酮类和相对含量高的吡嗪类物质只在上层窖内酒醅中少量存在。由此可知，酒曲中含有的各种物质，在经过发酵作用后，烷烃类物质经微生物代谢产生酸类物质，而醛类、酮类物质经氧化作用转化成醇类、酸类物质，再经酯化反应生成酯类物质，从而使窖内酒醅的酸、醇、酯类物质相对含量增加、种类丰富。

2.2.2 两酒厂酒曲风味物质的差异

从H酒曲中共检测到24种风味成分，主要以烷烃类为主，其中以十一烷的相对含量最高，为13.05%。G酒曲中检测到24种风味成分，主要以吡嗪类、醇类为主，分别以2,3,5,6-四甲基吡嗪（25.48%）、1,3-丁二醇（16.95%）的相对含量最高。2,3,5,6-四甲基吡嗪具有烘烤花生、榛子和可可的香气，还有治疗心血管疾病、改善学习障碍等作用[14]。研究发现2,3,5,6-四甲基吡嗪在酱香型白酒吡嗪类物质中含量最高，因此被认为可能是酱香型白酒中重要的香味物质。范文来等[15]研究指出，吡嗪类化合物不是酱香物质的主体香或关键香气成分，但它却是酱香型白酒的特征成分，是白酒的健康因子。虽然H、G酒曲之间检测到的挥发性风味物质数量相等，但H酒曲除烷烃类物质外，其醛类、醇类、酯类物质相对含量均低于G酒曲，且H酒曲不含酮类、吡嗪类物质。说明即使同是酱香型白酒生产大曲，但不同酒厂的大曲所含挥发性风味物质的相对含量差异较大。

两酒厂酒曲共性的挥发性风味成分有8种，分别为乙醛、异丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、乙醇、乙酸乙酯、4,8-二甲基-4-（E）,8（E）-癸二烯内酯和十一烷。其中，以十一烷的相对含量最高，在H、G酒曲中分别达到13.05%、11.91%，表明十一烷是酒曲中重要风味物质组成。研究表明乙醛与乙醇缩合，生成的乙缩醛是赋予白酒清香以及柔和感的重要风味物质，此外，乙缩醛和乙醛还具有明显的提香和助香的作用[1，6]。8种共性成分在H、G酒曲的挥发性成分中占比分别为49.58%、26.12%。

2.2.3 两酒厂窖内酒醅风味物质的差异

H窖内酒醅上层中共检测到54种挥发性风味物质，主要以醇类、酯类为主（醇酯相对含量之比为0.88），分别以乙醇（37.43%）、乳酸乙酯（17.41%）的相对含量最高。H窖内酒醅下层中检测到51种挥发性风味物质，主要以醇类、酯类为主（醇酯相对含量之比为2.91），分别以乙醇（51.28%）、己酸乙酯（4.73%）的相对含量最高。乳酸乙酯和己酸乙酯分别是清香型、浓香型白酒的主体风味物质。

G窖内酒醅上层中共检测到59种挥发性风味物质，主要以醇类、酯类为主（醇酯相对含量之比为0.91），分别以乙醇（33.91%）、棕榈酸乙酯（10.67%）的相对含量最高。G窖内酒醅下层中检测到47种物质，主要以醇类、酯类为主（醇酯相对含量之比为0.28），分别以己酸乙酯（29.72%）、乙醇（17.43%）的相对含量最高。

虽然4个窖内酒醅样的主要风味物质均以醇、酯类为主，但上层窖内酒醅的主要酯类物质不同，下层窖内酒醅的醇酯比相差较大。与H窖内酒醅下层相比，G窖内酒醅下层含有大量的己酸乙酯，且其己酸的相对含量（6.40%）高于H窖内酒醅下层（0.28%）。这可能是因为G酒厂的窖池使用的时间较长，含有大量的己酸菌，其代谢的己酸与乙醇进行酯化反应，因此消耗较多的乙醇，而生成大量的己酸乙酯。醇酯比的不同可能是导致不同酱香型酒厂生产的白酒风味差异的一个因素。

4个窖内酒醅的共性风味成分有23种，包括乙醛、3-甲基丁醛、乙醇、丙醇、2,3-丁二醇、乙酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯（菠萝香）、乙酸异戊酯（具有香蕉及水果香）、丁酸丙酯、戊酸乙酯（苹果香）、己酸乙酯（果香）、己酸丁酯、乙基苯乙酯、癸酸乙酯（水果香）、月桂酸乙酯（具有花果的芳香味）、肉豆蔻酸乙酯（具有椰子、油脂香味）、9-十六酸乙酯、十五酸乙酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯（花香、果香）、硬脂酸乙酯，其中亚油酸乙酯、油酸乙酯是酱香型白酒空杯香的主要成分，而亚油酸乙酯对高血压、冠心病等血管疾病有较好的疗效[2，16]。

23种共性挥发性风味成分在H窖内酒醅上层、下层、G窖内酒醅上层、下层的风味物质中相对含量分别为72.81%、76.09%、77.03%、83.78%，推测这23种挥发性风味物质可能是酱香型白酒风味的骨架成分。胡峰等[9]对酱香型习酒不同层次酒体的风味成分分析，同样以酯类物质居多，除乙醇、丙醇、2,3-丁二醇、乙酸异戊酯、乙基苯乙酯、9-十六酸乙酯、硬脂酸乙酯外，其余16种成分均在习酒中检测到。此外，2-甲基丁醛、异戊醇、2,6-二甲基-4-庚醇、2-甲酸糠酯、乙酸己酯、苯乙烯、（Z）-3-十四烯仅在H窖内酒醅中检出，而仲丁醇、戊醇、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、异丁酸乙酯仅在G窖内酒醅中检出，窖内酒醅所特有的风味物质可能与不同酱香酒厂生产的酒质差异形成有关。

2.3 酒曲和窖内酒醅挥发性成分的主成分分析

采用SPSS22.0软件对两酱香型酒厂的酒曲和窖内酒醅中的挥发性风味成分进行主成分分析，第一主成分、第二主成分和第三主成分的方差贡献率分别为55.12%、19.52%、和12.60%，累计贡献率为87.23%（＞85%），说明已包含足够的信息量，能够反映样品的整体信息量，可以用来进行后续分析。所得主成分的载荷矩阵见表3。

表3 主成分载荷矩阵Table 3 Loading matrix of the principle components

主成分的载荷系数反映了样品与样品中各挥发性物质对主成分的影响[17]。由表3可知，第一主成分反映的指标主要有乙醇、乳酸乙酯，指向醇、酯类，并呈高度正相关，与己酸乙酯、十一烷呈高度负相关，对第一主成分贡献最大的是乙醇，载荷量为9.14，贡献最小的是己酸乙酯（-1.46）；第二主成分反映的指标有己酸乙酯、棕榈酸乙酯，主要指向酯类，并呈高度正相关，与1,2-丙二醇、乳酸乙酯呈高度负相关，对第二主成分贡献最大的是己酸乙酯（8.89），贡献最小的是1,2-丙二醇（-0.50）；第三主成分反映的指标主要有十一烷、大根香叶烯，主要指向烷烃类，并呈高度正相关，与1,3-丁二醇、2,3,5,6-四甲基吡嗪呈负相关，对第三主成分贡献最大的是十一烷（7.87），贡献最小的是2,3,5,6-四甲基吡嗪（-1.30）。第一、二、三主成分反映的指标乙醇、己酸乙酯、棕榈酸乙酯、乳酸乙酯、2,3,5,6-四甲基吡嗪等均是酱香型白酒的香气骨架成分[18]。

取特征值＞1的主成分进行分析。以6个样品的第一主成分为横坐标，第二主成分为纵坐标做散点图，结果见图2。图2中每个点代表一个样品，点之间的距离代表样品之间的特征差异的大小，不同象限的点差异显著，同一象限内的点越接近，表明其香气组成及含量的相似度越高[19]。

图2 6个样品的主成分散点图Fig.2 Scatter plot of the principal components in 6 kinds of samples

由图2可知，酒曲样和窖内酒醅样在不同的象限，说明两者的风味物质差异显著，且酒曲和窖内酒醅能很好的区分开来。两酒厂的窖内酒醅上层点最近，说明不同酱香型酒厂窖内酒醅上层的挥发性风味成分相似度高。H酒厂窖内酒醅下层与两个酒厂的窖内酒醅上层距离较近，而G酒厂窖内酒醅下层与两个酒厂的窖内酒醅上层较远，说明H酱香型酒厂的窖内酒醅上、下层的挥发性风味物质在发酵过程中差异不大，而G酱香型酒厂的窖内酒醅上、下层的挥发性风味物质变化较大，这可能与窖使用时间，即窖龄长短有关，不同窖龄的窖内优势发酵微生物菌群有差异，对酒醅内的风味物质形成有影响[20]。

3 结论

通过对两个酱香型酒厂酒曲、第四轮次窖内酒醅的主要挥发性风味物质、共性挥发性风味成分、各类挥发性风味物质相对含量的分析表明，两个酱香型酒厂中共检测到105种挥发性风味成分，共性成分为4种。H酒曲以烷烃类为主要风味物质，G酒曲则以醇类、吡嗪类为主，共性成分为8种，分别在H、G酒曲中的相对含量为49.58%、26.12%。H、G窖内酒醅上、下层均以醇、酯类为主要风味物质，共性成分为23种，但上层窖内酒醅的主要酯类物质不同，下层窖内酒醅的醇酯比相差较大。对两酒厂的酒曲和窖内酒醅中主要挥发性风味成分的主成分分析结果表明，乙醇、己酸乙酯、棕榈酸乙酯、乳酸乙酯、2,3,5,6-四甲基吡嗪等物质均是酱香型白酒的香气骨架成分。两酒厂的酒曲和窖内酒醅样中的挥发性成分具有较大差异。两酱香型酒厂窖内酒醅上层的挥发性风味成分种类相似度高，下层的挥发性风味成分种类具有差异性，H窖内上、下层酒醅所含挥发性风味物质种类相近，而G窖内上、下层酒醅所含挥发性风味物质种类差异较大。