陶融型中高溫大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)分析

牛 姣，樊建輝，韓素娜，陳蒙恩

（河南仰韶酒業(yè)有限公司博士后研發(fā)基地，河南三門峽472400）

陶融型中高溫大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)分析

牛 姣，樊建輝，韓素娜，陳蒙恩

（河南仰韶酒業(yè)有限公司博士后研發(fā)基地，河南三門峽472400）

以仰韶陶融型中高溫大曲為研究對象，采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)進(jìn)行定性分析，并結(jié)合半定量和主成分分析法對檢測信息進(jìn)行處理和分析，結(jié)果表明，在7塊曲樣中共鑒定出香味物質(zhì)45種，主要分為六大類化合物，其中包括酯類17種，醇類8種，烷烴類8種，吡嗪類4種，酸類3種，芳香族類3種，酮類2種。相對含量分別為29.81%、49.26%、7.63%、4.94%、7.36%、0.75%、0.27%。其中，苯乙醇、2,3-丁二醇、十六酸乙酯含量相對較高，這些微量成分可能對后期白酒香味形成起著重要作用。

頂空固相微萃取法； 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用； 香味成分； 中高溫大曲

大曲是以大麥、小麥、豌豆、高粱等谷物為原料，經(jīng)粉碎、加水后壓制，形成曲坯，然后人為控制一定的溫度、濕度培育而成[1]。研究表明，大曲不僅是白酒生產(chǎn)的糖化劑和發(fā)酵劑，也是釀造原料的部分來源，其含有豐富的香味成分和香味物質(zhì)前驅(qū)成分，在白酒生產(chǎn)過程中，這些物質(zhì)直接或間接進(jìn)入酒體，對白酒的香型和風(fēng)格產(chǎn)生重大影響[2]。

大曲對白酒生產(chǎn)的重要作用，吸引了很多研究人員對其進(jìn)行研究。最初對大曲的研究主要集中在感官評定和理化指標(biāo)的測定上，隨后逐漸發(fā)展到微生物水平。近年來，隨著對不同香型白酒風(fēng)味成分研究的不斷深入，大曲的生香功能越來越受到重視，對白酒大曲香味物質(zhì)的研究可以幫助我們更好地認(rèn)識白酒風(fēng)味，從而為強(qiáng)化白酒香型，提高白酒質(zhì)量提供指導(dǎo)。

本研究選取仰韶陶融型中高溫大曲為研究對象，采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）與氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用的方法[3-4]，對大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)進(jìn)行定性和半定量測定，并結(jié)合主成分分析法對檢測信息進(jìn)行處理和分析，以期獲得陶融型中高溫大曲的主要揮發(fā)性香味物質(zhì)，為今后陶融型大曲質(zhì)量評價體系的完善和制曲生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樣品：中高溫大曲，由仰韶酒業(yè)有限公司制曲車間提供。

儀器設(shè)備：50 μm/30 μm DVAB/CAR/PDMS 固相微萃取頭，美國Supelco公司；三合一自動SPME進(jìn)樣器，美國Supelco公司；20 mL帶硅橡膠墊的樣品瓶，美國Supelco公司；Thermo Fishier1300-1310氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國賽默飛公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的采集及處理

分別于不同庫房用五點(diǎn)取樣法采集多塊大曲，由制曲專業(yè)工作人員鑒定并挑選出優(yōu)質(zhì)曲樣7塊，分別編號為1，2，3……7。大典整塊粉碎后全部過40目篩，混合均勻后采用四分法濃縮至500 g，裝于無菌袋中保存于4℃冰箱中備用。

1.2.2 頂空固相微萃?。℉S-SPME）條件

選取50 μm/30 μm DVAB/CAR/PDMS 固相微萃取頭，第一次使用時需于氣相色譜進(jìn)樣口以230℃老化5 min。

萃取條件：精確稱取3.0 g樣品放入頂空瓶中，蓋上瓶蓋，70℃頂空萃取30 min，將萃取頭取出插入GC-MS進(jìn)樣口解吸5 min，進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.3 氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析條件

氣相色譜條件：毛細(xì)管色譜柱為DB-FFAP，規(guī)格為（60 m×250 μm×0.25 μm）；自動不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度250℃；程序升溫：35℃保持10 min，以10℃/min到130℃、保持2 min，6℃/min到230℃、保持30 min；載氣：高純度氦氣，流速為0.81 mL/min。

質(zhì)譜條件：EI電離源，電子能量70 eV，掃描范圍30～550 u，離子源溫度230℃，接口溫度250℃。

1.2.4 定性與半定量分析

定性：檢出揮發(fā)性組分物質(zhì)的質(zhì)譜圖，通過與標(biāo)準(zhǔn)譜庫（NIST05a.L）對比鑒定，匹配度大于800的鑒定結(jié)果予以確認(rèn)。

半定量：以乙酸丁酯為內(nèi)標(biāo)，將大曲樣品中鑒定的揮發(fā)性化合物的濃度與乙酸丁酯質(zhì)量濃度作比進(jìn)行計(jì)算。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

主成分分析法把原來眾多具有一定相關(guān)的多個指標(biāo)重新組合成一組新的互相無關(guān)的少數(shù)幾個綜合指標(biāo)來代替原來的指標(biāo)，從而使復(fù)雜問題簡單化[5]。將各大曲樣品的香味成分含量數(shù)據(jù)錄入SPSS19.0，根據(jù)各樣品香味成分含量的標(biāo)準(zhǔn)化值列出相關(guān)系數(shù)矩陣，計(jì)算特征值及其相應(yīng)的特征向量，得到特征值、方差貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率，選取累積貢獻(xiàn)率在85%以上的前幾個成分作為主成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 大曲樣品揮發(fā)性香味物質(zhì)定性分析

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測大曲中的揮發(fā)性物質(zhì)，經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫查詢，7組大曲樣中鑒定出80種化合物，其揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 總離子流圖

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)中香味物質(zhì)的報道，排除在少部分樣品中發(fā)現(xiàn)，大部分樣品中未檢測出的香味物質(zhì)，7組大曲樣品中共獲得揮發(fā)性香味物質(zhì)45種，主要分為六大類化合物（見表1），其中，酯類17種，醇類8種，烷烴類8種，吡嗪類4種，酸類3種，芳香族類3種，酮類2種。相對含量分別為29.81%、49.26%、7.63%、4.94%、7.36%、0.75%、0.27%。大曲是白酒釀造的動力，曲中含有豐富的香味物質(zhì)，它們可以直接進(jìn)入酒體，成為酒體風(fēng)味的直接來源，同時也是酒中香味物質(zhì)的重要前驅(qū)物質(zhì)來源。

表1 大曲樣品中不同種類揮發(fā)性香味物質(zhì)總含量

表2 大曲樣品中揮發(fā)性香味物質(zhì)及含量 (μg/g)

相對含量最高的兩大類主要是醇類和酯類物質(zhì)，經(jīng)過一定時間的貯存，在細(xì)菌、酵母和霉菌產(chǎn)生的酯酶作用下，這兩大類物質(zhì)將會大量合成酯類物質(zhì)，進(jìn)而賦予白酒更多的香味物質(zhì)。

酸是大曲和白酒中都很重要的呈味物質(zhì)，在大曲中檢出含量較高的為己酸，它是形成己酸乙酯重要的前體物質(zhì)。

醇類中檢出最高的是2，3-丁二醇和苯乙醇。

酯類物質(zhì)是大曲中存在的一類呈香物質(zhì)，它為大曲香味的構(gòu)成起著一定的貢獻(xiàn)作用，其中含量最高的是十六酸乙酯，它呈微弱的蠟香、果爵和奶油香味。

吡嗪類物質(zhì)的形成與蛋白酶的作用和美拉德反應(yīng)密切相關(guān)，特別在制曲頂溫超過50℃時，有利于該類物質(zhì)的產(chǎn)生，其中2，3，5-三甲基吡嗪含量最高，作為大曲中吡嗪類化合物的重要來源，它目前被視為中國白酒的有益健康成分進(jìn)行研究[7]

芳香族化合物是酒曲中另一類重要的化合物，一般來源于原料中氨基酸，如苯丙氨酸類化合物的降解。此外，還有少量的酮類化合物。這些化合物都是酒曲中的風(fēng)味化合物。

2.2 大曲樣品揮發(fā)性香味物質(zhì)半定量分析

內(nèi)標(biāo)物乙酸丁酯的含量已知，根據(jù)各種化合物的色譜峰面積與乙酸丁酯的色譜峰面積的比值，可初步得出每克大曲中各種揮發(fā)性化合物的含量。7組樣品的各揮發(fā)性香味物質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)見表2。由表2可知，大曲中的揮發(fā)性香味物質(zhì)種類豐富，含量各不相同。總體來看，苯乙醇、2,3-丁二醇、十六酸乙酯含量較高，這些微量成分將對后期白酒香味形成起著重大作用。

2.3 大曲樣品揮發(fā)性香味物質(zhì)主成分分析

利用SPSS19.0軟件對7組曲樣45種揮發(fā)性香味物質(zhì)的含量數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA），得到主成分的特征值和貢獻(xiàn)率見表3，主成分載荷矩陣見表4。

由表3可知，第1主成分貢獻(xiàn)率為67.822%，第2主成分貢獻(xiàn)率為12.463%，第3主成分貢獻(xiàn)率為8.79%，3個主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到89.075%。主成分分析一般提取包含85%以上信息，就可以代表原始數(shù)據(jù)的信息，而提取的3個主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了89.075%，且3個主成分的特征值均大于1，可以較客觀地反映各曲樣的揮發(fā)性香味物質(zhì)的原始信息。

表3 五大主成分初始特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率

載荷值主要反映各變量與主成分之間的相關(guān)系數(shù)。由表4可知,第1主成分主要與十六酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、十五酸乙酯、植酮、亞油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈創(chuàng)木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯有高的相關(guān)，它們具有極高的載荷值，均大于0.9。第2主成分主要與十一烷有高的相關(guān)，載荷值為0.951。第3主成分主要與2-乙基-3,5-二甲基吡嗪相關(guān)，載荷值為0.971。在這些香味物質(zhì)中，載荷值較大的集中表現(xiàn)為高級脂肪酸酯類化合物和烷烴類。由于第1主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為67.822%，包含了原始信息中的大部分信息，所以其中載荷值較大香味物質(zhì)對曲香影響較大，確定為主要香味物質(zhì)即十六酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、十五酸乙酯、植酮、亞油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈創(chuàng)木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯。

3 小結(jié)

利用頂空固相微萃?。℉S-SPME），結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS）測定仰韶酒廠曲庫房中剛制的7房中高溫曲樣品中的揮發(fā)性香味成分，共鑒定出香味物質(zhì)45種，主要分為六大類化合物，其中包括酯類17種，醇類8種，烷烴類8種，吡嗪類4種，酸類3種，芳香族類2種，酮類2種。相對含量分別為29.81%、49.26%、7.63%、4.94%、7.36%、0.75%、0.27%。同時利用內(nèi)標(biāo)法對這些香味成分進(jìn)行半定量分析，總體來看，苯乙醇、2,3-丁二醇、十六酸乙酯含量較高，這些微量成分可能對后期白酒香味形成產(chǎn)生重大影響。

表4 成分矩陣a

對檢測的45種揮發(fā)性香味物質(zhì)含量進(jìn)行主成分分析，共提取3個主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了89.075%，且3個主成分的特征值均大于1，可以較客觀地反映各曲樣的揮發(fā)性香味物質(zhì)的原始信息。其中，第1主成分主要與十六酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、十五酸乙酯、植酮、亞油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈創(chuàng)木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯有高的相關(guān)，它們具有極高的載荷值，均大于0.9。第2主成分主要與十一烷有高的相關(guān)，載荷值為0.951。第3主成分主要與2-乙基-3,5-二甲基吡嗪相關(guān)，載荷值為0.971。在這些香味物質(zhì)中，載荷值較大的集中表現(xiàn)為高級脂肪酸酯類化合物和烷烴類。由于第1主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為67.822%，包含了原始信息中的大部分信息，所以其中載荷值較大香味物質(zhì)對曲香影響較大，確定為主要香味物質(zhì)即十六酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、十五酸乙酯、植酮、亞油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈創(chuàng)木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯。

該研究結(jié)果為進(jìn)一步量化評價陶融型中高溫大曲香味成分及完善大曲質(zhì)量評價體系提供了參考。

[1] 范文來,張艷紅,徐巖.應(yīng)用HS-SPME和GC-MS分析白酒大曲中微量揮發(fā)性成分[J].釀酒科技,2007(12)：74-78.

[2] 崔利.形成醬香型酒風(fēng)格質(zhì)量的關(guān)鍵工藝是“四高兩長，一大一多”[J].釀酒,2007,34(3)：24-35.

[3] 明紅梅,姚霞,周健,等.中高溫濃香型大曲中揮發(fā)性香味物質(zhì)分析[J].釀酒科技,2015(6)：73-79.

[4] 周健,郭志,明紅梅,等.優(yōu)質(zhì)中高溫濃香型大曲主要香味成分的初步研究[J].釀酒科技,2014(4)：11-14.

[5] 張力.SPSS在生物統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[M].廈門：廈門大學(xué)出版社,2010.

[6] 汪玲玲.醬香型白酒微量成份及大曲香味物質(zhì)研究[D].無錫：江南大學(xué),2013.

[7] 吳建峰.白酒中四曱基吡嗪全程代謝機(jī)理研究[D].無錫：江南大學(xué),2013.

Volatile Flavoring Compounds in Taoxiang Medium-and High-Temperature Daqu

NIU Jiao,FAN Jianhui,HAN Suna and CHEN Mengen
(Postdoctoral Research&Development Base,Yangshao Distillery Co.Ltd.,Sanmenxia,Henan 472400,China)

In this study,qualitative analysis of volatile flavoring compounds in Taoxiang medium-and high-temperature Daqu was carried out by HS-SPME coupled with GC-MS.Furthermore,the analytic data was processed by semi-quantitative and principal component analysis.The results showed that,there were 45 kinds of volatile flavoring compounds detected in 7 Daqu samples,including 17 kinds of esters,8 kinds of alcohols,8 kinds of alkanes,4 kinds of pyrazines,3 kinds of acids,3 kinds of aromatic compounds,and 2 kinds of ketones with their relative content as 29.81%,49.26%,7.63%,4.94%,7.36%,0.75%and 0.27%respectively.Among them,the content of phenylethyl alcohol,[S-(R*,R*)]-2,3-butanediol,hexadecanoic acid ethyl ester was comparatively higher than others,and they might have played an important role in the formation of liquor aroma.

HS-SPME;GC-MS;flavoring components;medium-and high-temperature Daqu

TS262.3；TQ925.7；TS261.7

A

1001-9286（2017）11-0087-06

10.13746/j.njkj.2017207

2017-07-25

牛姣（1988-），女，工程師，碩士研究生，主要從事白酒微量成分檢測分析研究。

陳蒙恩（1988-），男，工程師，碩士研究生，主要從事白酒釀造方向研究。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2017-09-20；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170920.1457.005.html。