金門高粱酒的風(fēng)味及揮發(fā)性成分分析

張婷，倪輝,2,3，李婷，張良楨，黃高凌,2,3，李清彪,2,3

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建廈門 361021）（2.福建省食品微生物與酶工程重點實驗室，福建廈門361021）（3.廈門市食品生物工程技術(shù)研究中心，福建廈門 361021）

白酒在中國有著悠久的歷史，從古至今一直受到人們的喜愛。它是以高粱等谷物為原料，在酒曲的作用下，經(jīng)蒸煮、糖化發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾兌而成的中國傳統(tǒng)蒸餾酒[1]。其中，金門高粱酒屬于清香型白酒，是我國臺灣地區(qū)的三大名酒之一，由于堅持采用“三高二翻一低”的純固態(tài)發(fā)酵及世界上獨一無二的坑道窖藏，造就了其獨樹一格的風(fēng)味，這也使得金門高粱酒在臺灣白酒市場占有率高達(dá)80%[2]。相比其他同類型的白酒，金門高粱酒所有的生產(chǎn)工藝都在金門島上完成，由于金門小島獨特的海洋性氣候環(huán)境可能會影響發(fā)酵過程中的微生物群落，從而影響白酒的質(zhì)量。雖然已經(jīng)有相關(guān)學(xué)者開始研究金門高粱白酒釀造過程中的微生物，但對于金門高粱酒的品質(zhì)特征研究還很不充分。

香氣是決定白酒品質(zhì)和風(fēng)味特征的重要指標(biāo)[3]，據(jù)報道，現(xiàn)已鑒定出白酒的香氣化合物超過7000種，含量僅占白酒的1%左右，卻決定著白酒的香型[4]。目前對白酒香氣的研究主要有感官評價、氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用分析、氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞儀分析等。其中，采用頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）與氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)，具有操作時間短、樣品用量少，操作快速、分離能力高、鑒定準(zhǔn)確度高等優(yōu)點[5]。

有學(xué)者[6,7]采用HS-SPME和GC-MS技術(shù)分析瀘州老窖的中高溫大曲樣品和古井貢酒香氣成分，分別鑒定出34種和190種揮發(fā)性成分。另外，F(xiàn)an等[8]采用氣相色譜-嗅覺法分析五糧液中的香氣成分，結(jié)果表明乙酯類是主要的香氣成分；Gao等[9]采用氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞儀對 3種清香型白酒的香氣特征進(jìn)行了研究，并對白酒氣味進(jìn)行感官評價。

本研究采用感官評價、HS-SPME結(jié)合GC-MS對金門高粱酒中的香氣特征進(jìn)行分析，并與相關(guān)學(xué)者報道的清香型白酒進(jìn)行對比，揭示了金門高粱的香氣特征。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

58度金門高粱酒購于金門酒廠實業(yè)股份有限公司；正構(gòu)烷烴（C8-C20）和環(huán)己酮（1 g/mL）購于美國Sigma-Aldrich公司；無水乙醇（優(yōu)級純）購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

數(shù)顯恒溫水浴鍋購于國華電器有限公司；QP-2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)儀購于日本島津公司；Rtx-5MS毛細(xì)管色譜柱（60 m×0.32 mm×0.25 μm）購于美國Restek公司；HH-157330-U手動SPME進(jìn)樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭購于美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 金門高粱酒氣味的感官評價

建立金門高粱酒氣味特征感官評價標(biāo)準(zhǔn)（表1）。選取10位感官評價員（23～30歲）包括4名女性和6名男性，根據(jù)GB/T 33405-2016對酒樣進(jìn)行感官分析，并說明其氣味特征（GB/T 10221-2012）。

1.3.2 內(nèi)標(biāo)溶液的配制

精確吸取10 μL環(huán)己酮，用無水乙醇溶解后，超純水定容至10 mL，配制成質(zhì)量濃度為1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.3 揮發(fā)性成分的頂空固相微萃取

將固相微萃取頭插入氣相色譜進(jìn)樣口中老化 3 min，老化溫度為250 ℃，載氣的流量為3 mL/min，老化時間為30 min。參考相關(guān)文獻(xiàn)[12,23]，確定萃取條件為：精確吸取28 mL超純水置于50 mL萃取瓶中，同時加入金門高粱酒原樣1 mL，再加入1 mL 1 mg/mL的環(huán)己酮作為內(nèi)標(biāo)，擰緊瓶蓋后，置于 60 ℃水浴鍋中平衡5 min，將老化后的75 μm CAR/PDMS固相微萃取頭插入萃取瓶中，使萃取頭停留在萃取瓶頂空，吸附20 min。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的分析操作條件

吸附完成后，將固相微萃取頭插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口解吸3 min。按照如下條件進(jìn)行GC-MS分析。

色譜條件：色譜柱為 Rtx-5MS（60 m×0.32 mm×0.25 μm），以高純氦氣（純度99.999%）作為載氣，柱流量設(shè)為3 mL/min，分流比為1∶5。

升溫程序：選擇程序升溫，進(jìn)樣口溫度為250 ℃；初始溫度為40 ℃保持1 min，然后以5 ℃/min升溫至220 ℃，在220 ℃保持1.5 min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度為 250 ℃，電離方式為EI，電離能量為70 eV，質(zhì)譜接口溫度為250 ℃，掃描方式選擇SCAN模式進(jìn)行定性分析，離子碎片的掃描范圍為33～450m/z；溶劑延遲時間為3 min。定量分析時質(zhì)譜掃描方式設(shè)為SIM模式。

1.3.5 揮發(fā)性成分的定性定量分析

運(yùn)用質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫（NIST08、NIST08s、FFNSC1.3）進(jìn)行相似度檢索，根據(jù)不同物質(zhì)的基峰、質(zhì)荷比和相對峰度做串連檢索與人工解析，質(zhì)譜匹配度大于80%作為物質(zhì)鑒定標(biāo)準(zhǔn)；計算待測組分的保留指數(shù)，與文獻(xiàn)報道的保留指數(shù)進(jìn)行對比定性，其中保留指數(shù)運(yùn)算參照Kratz和Vandendool[13]的方法：

RIx=100n+100(TRx-TRn)/(TRn+1-TRn)

式中：RI為保留指數(shù)；TR表示保留時間；x代表待測組分；n和n+1分別為待測組分出峰前后相鄰的兩個正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)。

定量分析時，采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，計算公式如下：

1.3.6 統(tǒng)計分析

通過Microsoft Office Excel 2010軟件計算實驗數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并繪制雷達(dá)圖和餅圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 金門高粱酒的感官評價

圖1 金門高粱酒的感官評價雷達(dá)圖Fig.1 A radar map of sensory evaluation in Kinmen Sorghum liquor

金門高粱酒的感官評價結(jié)果如圖1所示。從雷達(dá)圖中可以看出，該酒樣主要呈現(xiàn)醇香和果香，其次是甜香和花香并且有輕微的青草香，這說明金門高粱酒的主要香氣輪廓為醇香和果香。與山西清香型恒酒的感官評價結(jié)果[14]對比，都呈現(xiàn)果香和花香，不同的是金門高粱酒具有濃郁的醇香、甜香和青草香；與河南清香型寶豐酒[10]相比，雖然都呈現(xiàn)花香和甜香，但是寶豐酒主要呈現(xiàn)醋香和花香，金門高粱酒與之不同。造成這種差異可能有兩方面的原因，一是金門高粱酒采用的原料是金門島特有的旱地高粱，較普通高粱具有蛋白質(zhì)成分高，酸和脂含量較高的優(yōu)點[2]，二是金門高粱酒是在具有海洋性氣候的海島上生產(chǎn)的，而恒酒和寶豐酒分別產(chǎn)于山西北岳恒山腳下渾源縣和河南平頂山市寶豐縣，兩地均是大陸性季風(fēng)氣候，且有研究表明[15]不同的氣候會導(dǎo)致微生物種群的差異，從而影響白酒發(fā)酵過程產(chǎn)生的香氣，因此金門高粱酒與同種香型白酒的香氣特征存在差異。

2.2 金門高粱酒揮發(fā)性化合物的定性分析

圖2 金門高粱酒中揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram (TIC) of the volatiles in Kinmen Sorghum liquor

對金門高粱酒中的揮發(fā)性成分進(jìn)行GC-MS分析，得到該酒樣中揮發(fā)性成分的總離子流圖（圖2），并根據(jù)相似度檢索、特征離子碎片分析以及參照相關(guān)文獻(xiàn)，共鑒定出42種揮發(fā)性成分（表2），包括酯類21種，醇類6種，醛酮類6種，烷烴類5種和其它類化合物4種，由此可知金門高粱酒中的主要揮發(fā)性成分是酯類、醇類、醛酮類。該結(jié)果與相關(guān)研究者[16]對白酒揮發(fā)性成分的研究基本一致。

表2 金門高粱酒中揮發(fā)性化合物的鑒定結(jié)果Table 2 Identification of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

注：保留指數(shù)為Rtx-5MS色譜柱結(jié)果，保留指數(shù)a是本研究得到的數(shù)值，保留指數(shù)b為文獻(xiàn)報道的數(shù)值，MS為質(zhì)譜庫檢索結(jié)果，R表示參考文獻(xiàn)，R[n]表示第n篇參考文獻(xiàn)，剩余未標(biāo)記的R表示參考保留指數(shù)來源于該網(wǎng)站（http∶//webbook.nist.gov/chemistry/）。

2.3 金門高粱酒揮發(fā)性化合物的定量分析

金門高粱酒中的揮發(fā)性物質(zhì)根據(jù)內(nèi)標(biāo)法定量后（表3），計算得到的各類物質(zhì)的相對含量如圖3所示，酯類、醇類、醛酮類、烷烴類和其它類化合物分別占揮發(fā)性成分總量的89.09%、5.64%、2.37%、1.97%和0.93%，故酯類在該酒中的相對含量最高。由表 3可知，酯類物質(zhì)中的乙酸乙酯（2769.00 μg/mL）、己酸乙酯（1674.90 μg/mL）、辛酸乙酯（1353.30 μg/mL）和癸酸乙酯（621.00 μg/mL）分別占總含量的32.06%、19.39%、15.67%和7.19%，這說明酯類中的乙酯類物質(zhì)是該酒的主要揮發(fā)性化合物。

圖3 金門高粱酒的揮發(fā)性化合物組成Fig.3 Composition of volatile compounds of Kinmen Sorghum liquor

乙酯類可能是由于在釀造過程中脂肪酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成的[22]。另外，該酒與有關(guān)學(xué)者[23,24]研究濃香型“山莊老酒”和洋河綿柔型白酒中酯類物質(zhì)含量對比得知，乙酸乙酯在金門高粱酒中含量相對較高（山莊老酒1189.92 μg/mL，洋河1261 μg/mL），己酸乙酯含量相對較低（山莊老酒 5360.60 μg/mL，洋河2247 μg/mL），這說明不同香型白酒的主要成分在含量上有明顯的差異。相關(guān)研究顯示清香型白酒是以乙酸乙酯為主體的復(fù)合香[25]，且其關(guān)鍵香氣化合物為辛酸乙酯、乙酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯[14,26]，由此可推出這些化合物有可能是金門高粱酒關(guān)鍵香氣成分。此外，酯類物質(zhì)中2-甲基丁酸乙酯（21.90 μg/mL）、戊酸乙酯（97.50 μg/mL）、庚酸乙酯（99.90 μg/mL）和辛酸乙酯（1353.30 μg/mL）含量較高且閾值低[21]，呈現(xiàn)怡人的果香味[21]；己酸乙酯（1674.90 μg/mL）和異丁酸乙酯（25.80 μg/mL）呈現(xiàn)甜香味[20]；乙酸苯乙酯（116.70 μg/mL）呈現(xiàn)花香味[21]。

醇類物質(zhì)中的3-甲基丁醇（301.80 μg/mL）、2-甲基丁醇（82.80 μg/mL）和己醇（40.80 μg/mL）分別占總含量的3.49%、0.96%和0.47%。Fan等[27]指出醇類物質(zhì)主要是在無氧條件下酵母菌分解糖類物質(zhì)產(chǎn)生，或者由發(fā)酵過程中通過相應(yīng)醛類物質(zhì)還原而成。白酒發(fā)酵過程中產(chǎn)生的醇類物質(zhì)具有襯托酯香的作用[28]，因此賦予了金門高粱酒濃郁的醇香味[21]。

醛酮類物質(zhì)中的糠醛（114.00 μg/mL）、壬醛（34.50 μg/mL）和 2-壬酮（17.70 μg/mL）分別占總含量的1.32%、0.40%和0.20%。醛酮類物質(zhì)主要是由白酒發(fā)酵過程中氨基酸和脂質(zhì)降解形成的[29]，在該類物質(zhì)中，苯乙醛（7.80 μg/mL）閾值低[8]，對該酒的花香味有貢獻(xiàn)；3-甲基丁醛（19.20 μg/mL）和2-壬酮（17.70 μg/mL）均具有青草香[21]。

由表3還可得知，金門高粱酒的定量結(jié)果與有關(guān)學(xué)者[30]對河南寶豐酒揮發(fā)性成分的研究相比，金門高粱酒與其揮發(fā)性成分種類相同，但是寶豐酒中主要成分為2-羥基丙酸乙酯和乳酸乙酯，而金門高粱酒主要成分為乙酸乙酯和己酸乙酯；與浙江同山燒酒的揮發(fā)性成分相比[31]，主要香氣成分都是乙酸乙酯、己酸乙酯和3-甲基丁醇，但是金門高粱酒的醛酮類物質(zhì)種類比同山燒酒的多；得出同種香型的白酒香氣成分種類和數(shù)量上也存在差異，解釋這種現(xiàn)象的原因是河南省和浙江省均屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，且浙江省夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，年平均氣溫為 15.7～18.7 ℃，年平均濕度大約為 80%[32]，而臺灣省屬于海洋性氣候，常年呈現(xiàn)高溫多雨多風(fēng)，正是這種環(huán)境氣候上的差異造成的。

以上結(jié)果說明酯類、醇類、醛酮類是金門高粱酒的主要香氣化合物，形成了該酒的主要香氣輪廓，且與感官評價的結(jié)果具有一致性，且不同地區(qū)清香型白酒的揮發(fā)性成分受到環(huán)境氣候的影響。

表3 金門高粱酒中揮發(fā)性化合物的定量結(jié)果和香氣特征Table 3 Quantitation and aroma characteristics of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

注：金門高粱酒揮發(fā)性化合物的香氣描述均參考該網(wǎng)站（http∶//www.flavornet.org/flavornet.html）；相對含量=（各揮發(fā)性成分含量/揮發(fā)性成分總含量）×100%。

3 結(jié)論

本文通過感官檢驗發(fā)現(xiàn)金門高粱酒的主要酒體香為醇香和果香，并通過GC-MS在該酒中共鑒定出42種揮發(fā)性成分，包括酯類21種（89.09%），醇類6種（5.64%），醛酮類6種（2.37%），烷烴類5種（1.97%）和其它類化合物 4種（0.93%）。其中乙酸乙酯（32.06%）、己酸乙酯（19.39%）、辛酸乙酯（15.67%）、癸酸乙酯（7.19%）、3-甲基丁醇（3.49%）、2-甲基丁醇（0.96%）、己醇（0.47%）、糠醛（1.32%）、壬醛（0.40%）和 2-壬酮（0.20%）是該酒的主要揮發(fā)性成分，且金門高粱酒與不同地區(qū)同種香型白酒對比得知環(huán)境氣候和釀造原料對該酒的香氣特征以及揮發(fā)性成分的種類和數(shù)量均是有影響，這一結(jié)果為研究清香型白酒的香氣特點奠定了理論基礎(chǔ)。