瀘型酒蒸餾前后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)的差異性分析*

郎召偉，陸震鳴，3，龔勁松，3，王松濤，沈才洪，史勁松，，許正宏，，3

1(江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，藥學(xué)院，江蘇 無(wú)錫，214122)

2(國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州，646000)

3(中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所天津市工業(yè)生物系統(tǒng)與過(guò)程工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津，300308)

中國(guó)白酒是世界蒸餾酒的典型代表，具有獨(dú)特的生產(chǎn)工藝和風(fēng)味特征［1］。多項(xiàng)研究證實(shí)，除乙醇以外白酒酒體中存在種類(lèi)極其豐富的風(fēng)味物質(zhì)［2-4］。這些風(fēng)味物質(zhì)雖然含量很低，但是其種類(lèi)和組成卻是決定白酒風(fēng)格和品質(zhì)的重要因素。

蒸餾取酒階段是白酒生產(chǎn)過(guò)程中形成典型風(fēng)味的關(guān)鍵工序之一。在蒸餾過(guò)程中，裝載于甑桶的發(fā)酵成熟酒醅中各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)隨著乙醇進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮和冷凝，最終形成酒精度為55%～65%，風(fēng)味化合物相對(duì)含量為1%～2%的基酒［5-6］。各種風(fēng)味物質(zhì)由于其化學(xué)特性的不同，導(dǎo)致其在蒸餾過(guò)程中的餾出特性和和蒸餾結(jié)束后的殘留量不同。且在蒸餾過(guò)程中由于熱化學(xué)反應(yīng)，某些風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生熱分解，或重組形成新的風(fēng)味物質(zhì)［1］。除此之外，輔料中的某些物質(zhì)也會(huì)經(jīng)蒸餾進(jìn)入基酒。LI等人研究了蒸餾取酒階段瀘型酒基酒的風(fēng)味物質(zhì)組成變化規(guī)律［7］。但是對(duì)于蒸餾前、后酒醅中風(fēng)味物質(zhì)的組成差異，以及蒸餾取酒之后殘留于酒醅并參與下一輪發(fā)酵的化合物種類(lèi)等尚缺少深入研究。

本研究采用頂空固相微萃取/氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME/GC-MS)分析比較了瀘型酒同一蒸餾批次的蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)的組成差異，以期為深入研究白酒蒸餾過(guò)程機(jī)理和解析產(chǎn)品風(fēng)味物質(zhì)組成奠定研究基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 儀器與材料

瀘州老窖羅漢釀酒基地發(fā)酵成熟的酒醅，加入適量糠殼后為蒸餾前酒醅。

NaCl，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純;內(nèi)標(biāo)2-辛醇，美國(guó)Sigma-Aldrich公司，色譜純。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Bruker SCION SQ 456GCMS)，德國(guó) Bruker公司;頂空固相萃取頭(50/30μmDVB/CAR/PDMS)，美國(guó) Supelco公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

稱(chēng)取2 g酒醅至20 mL頂空固相微萃取瓶中，加8 mL 蒸餾水和 2.88 g NaCl和 10 μL 2-辛醇(2.2g/L)作為內(nèi)標(biāo)，旋緊瓶蓋，混勻。

1.2.2 HS-SPME條件

將萃取頭插入萃取瓶至液面上部，在50℃下頂空吸附40 min。取出吸附完成的萃取頭，在GC進(jìn)樣口250℃下解吸5 min，同時(shí)啟動(dòng)GC-MS進(jìn)行樣品分析。

1.2.3 GC-MS分析條件

色譜柱:DB-Wax毛細(xì)管色譜柱，柱長(zhǎng)30 m，內(nèi)徑0.32 mm，液膜厚度 0.25 μm;載氣:氦氣;流速:1.0 mL/min，不分流;柱溫:氣化室溫度保持250℃，色譜柱起始溫度為40℃，維持3 min，再以5℃/min的升溫速率升至60℃，不維持，最后以10℃/min的升溫速率升至230℃，維持8 min，共計(jì)32 min。

質(zhì)譜條件:選擇電子轟擊電離離子源(EI)，電子倍增器電壓為350 V，電子能為70 eV，發(fā)射電流為200 μA，接口溫度為 250℃，離子源溫度為 200℃，質(zhì)量范圍控制在33～450 u。

1.2.4 定性分析

在NIST08譜庫(kù)和Willey譜庫(kù)中檢索出匹配度大于800的化合物，并輔助以人工圖譜解析予以確認(rèn)。計(jì)算各風(fēng)味化合物相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性化合物的鑒定結(jié)果

采用HS-SPME/GC-MS方法分析蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖見(jiàn)圖1，化合物鑒定結(jié)果及其相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比見(jiàn)表1。

圖1 揮發(fā)性化合物GC-MS分析的總離子流圖Fig.1 Total ionic chromatograms of volatile compounds

從蒸餾前、后酒醅中共鑒定出52種揮發(fā)性化合物，其中醇類(lèi)8種、酸類(lèi)8種、羰基類(lèi)4種、酯類(lèi)29種、酚類(lèi)3種(表1)，不同類(lèi)別化合物的相對(duì)含量見(jiàn)圖2?？梢悦黠@看出，蒸餾取酒之后，酒醅揮發(fā)性物質(zhì)中醇類(lèi)化合物的相對(duì)含量降低了21.68%，而酸類(lèi)、羰基類(lèi)、酚類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量分別提高了10.83%、6.68%、0.21%和4.08%(圖2)。白酒蒸餾過(guò)程遵循拉烏爾定律，酒醅中所含的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)性能不同，蒸酒時(shí)氣相中含有較多易揮發(fā)組分，隨之冷凝進(jìn)入基酒，而液相中含有較多難揮發(fā)組分，繼續(xù)保留在酒醅中，從而導(dǎo)致了蒸餾前、后酒醅中各風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量的差異［1］。不僅如此，某種或某幾種風(fēng)味物質(zhì)在蒸餾前后含量上的較大變化也會(huì)影響其他風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量。

圖2 蒸餾前酒醅(A)和蒸餾后酒醅(B)中5類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量Fig.2 Relative contentsof volatile compounds in fermented grain(A)and distilled grain(B)

如表1所示，大部分酯類(lèi)化合物和部分醇類(lèi)化合物在蒸餾后酒醅中相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比低于蒸餾前酒醅，說(shuō)明它們較多地被蒸餾至基酒中。這些酯類(lèi)化合物是白酒中重要的呈香呈味物質(zhì)，具有窖香、水果香氣和花香，且具有較低的嗅覺(jué)閾值，例如丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯的閾值均低于100 μg/L［8］。而在蒸餾后酒醅中相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比高于蒸餾前酒醅的化合物主要為酸類(lèi)和羰基類(lèi)。其中，酸類(lèi)化合物多具有汗臭、酸臭和窖泥臭，且嗅覺(jué)閾值多高于1 000 μg/L［8］。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，白酒蒸餾是對(duì)酒醅中的風(fēng)味化合物進(jìn)行提純提香的過(guò)程，能夠使大量易揮發(fā)、閾值較低且具有芳香氣味的化合物濃縮至基酒，而對(duì)于較難揮發(fā)、閾值較高且具有異嗅味的化合物加以克制。

2.2 蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性物質(zhì)差異性比較

2.2.1 醇類(lèi)化合物

白酒中醇類(lèi)化合物主要為酒醅中多種微生物利用糖、果膠、氨基酸等物質(zhì)代謝產(chǎn)生，多具有甜味，是酒體中微量香味物質(zhì)的基本組成部分［1，9］。本實(shí)驗(yàn)在蒸餾前、后酒醅中檢測(cè)出8種醇類(lèi)化合物，蒸餾過(guò)后酒醅中乙醇相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比從117.59%大幅下降至3.93%，說(shuō)明乙醇被大量蒸餾至基酒中。異戊醇、己醇、辛醇和苯乙醇的峰面積百分比也有所降低(表 1)。經(jīng)蒸餾后，3-辛醇、2，3-丁二醇和糠醇的峰面積百分比有所升高。

表1 蒸餾前、后酒醅中揮發(fā)性化合物的峰面積百分比Table 1 The peak areapercentage of volatile compounds in fermented grain and distilled grain

2.2.2 酸類(lèi)化合物

酸類(lèi)化合物伴隨著酒精發(fā)酵而產(chǎn)生，同時(shí)也是白酒中酯類(lèi)化合物的前體物質(zhì)［9］。在蒸餾前、后酒醅中酸類(lèi)化合物有8種，除己酸以外，其他酸類(lèi)物質(zhì)在蒸餾后酒醅中的峰面積百分比均高于蒸餾前酒醅(表1)。這些增加的酸類(lèi)物質(zhì)可能由相應(yīng)的酯類(lèi)化合物受熱分解所產(chǎn)生，同時(shí)產(chǎn)生的醇類(lèi)較易揮發(fā)，被蒸餾至基酒，而酸類(lèi)物質(zhì)沸點(diǎn)較高，多積累在蒸餾后的酒醅中，參與下一輪發(fā)酵。

2.2.3 羰基類(lèi)化合物

瀘型酒酒醅中檢出的羰基類(lèi)化合物種類(lèi)較少(表1)。經(jīng)過(guò)蒸餾后，除壬醛以外，其他化合物的峰面積百分比都高于蒸餾前酒醅。其中，在蒸餾前酒醅中未檢測(cè)到的糠醛經(jīng)蒸餾后，其峰面積百分比大幅提高至12.28%，其來(lái)源主要由酒醅糠殼和輔料中的多縮戊糖在蒸餾過(guò)程中受熱分解產(chǎn)生，是白酒風(fēng)味物質(zhì)的重要組成成分，也是形成其他具有“焦香”和“糟香”化合物的前體物質(zhì)［1，10］。

2.2.4 酯類(lèi)化合物

酯類(lèi)化合物主要由醇類(lèi)和酸類(lèi)化合物經(jīng)酯化作用生成，由于大部分酯類(lèi)化合物沸點(diǎn)較低，經(jīng)蒸餾易進(jìn)入基酒，因此是白酒中含量和數(shù)量最多的風(fēng)味化合物［11-12］。從蒸餾前、后酒醅中共檢測(cè)到酯類(lèi)化合物29種(表1)。除乙酸異戊酯、己酸丁酯、壬酸乙酯和乙酸苯乙酯4種在蒸餾后酒醅中峰面積百分比有所增加以外，其他25種酯類(lèi)化合物的峰面積百分比都有不同程度的降低(表1)，說(shuō)明這些酯類(lèi)化合物有較高的蒸出效率，能夠被大量蒸餾至基酒中。其中，己酸乙酯作為濃香型白酒的主體香，其峰面積百分比從蒸餾前酒醅中的142.12%大幅下降至蒸餾后酒醅中的89.49%，有將近40%被蒸餾至基酒。另外，酒醅中乳酸乙酯在蒸餾前、后的峰面積百分比下降顯著，與乳酸乙酯揮發(fā)能力較低、通常留在白酒酒尾和酒醅中的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)不一致，這可能與瀘州老窖采用“大火蒸糧”蒸餾工藝，能夠促使乳酸乙酯在蒸餾后期被較多的蒸出有關(guān)。

2.2.5 酚類(lèi)化合物

在瀘型酒酒醅中檢測(cè)到的酚類(lèi)化合物種類(lèi)和含量都較少，2，4-二叔丁基苯酚在蒸餾后酒醅中出現(xiàn)，而4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-甲基苯酚經(jīng)蒸餾后，其峰面積百分比都有所降低。

3 結(jié)論

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)蒸餾前、后的酒醅中各揮發(fā)性化合物種類(lèi)相似，但相對(duì)含量具有較大差異。其中，經(jīng)過(guò)蒸餾后，酒醅中醇類(lèi)化合物的相對(duì)含量降低了21.68%，而酸類(lèi)、羰基類(lèi)、酚類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量分別提高了10.83%、6.68%、0.21%和4.08%。酒醅經(jīng)過(guò)蒸餾后，大部分酯類(lèi)化合物(除乙酸異戊酯、己酸丁酯、壬酸乙酯、乙酸苯乙酯)相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比都有不同程度的降低，說(shuō)明這些酯類(lèi)化合物有較高的蒸出效率，能夠被大量蒸餾至基酒中。與之相反，大部分酸類(lèi)(除己酸)和羰基類(lèi)化合物(除壬醛)在蒸餾后酒醅中相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的峰面積百分比高于蒸餾前酒醅，這是由于某些酯類(lèi)化合物在蒸餾過(guò)程中受熱分解，產(chǎn)生的酸類(lèi)物質(zhì)由于沸點(diǎn)較高不易蒸出，積累至酒醅中所致。與此同時(shí)，糠殼和輔料中的多縮戊糖在蒸餾過(guò)程中受熱分解產(chǎn)生糠醛，是形成其他具有“焦香”和“糟香”化合物的前體物質(zhì)，對(duì)白酒風(fēng)味也有重要作用。

［1］ 張宿義，許德富.瀘型酒技藝大全［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2011.

［2］ FAN W，QIAN M C.Headspace solid phase microextraction(HS-SPME)and gas chromatography-olfactometry dilution analysis of young and aged Chinese“YangheDaqu”liquors［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53(20):7 931-7 938.

［3］ FAN W，QIAN M C.Characterization of aroma compounds of Chinese“Wuliangye”and“Jiannanchun”liquors by aroma extract dilution analysis［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54(7):2 695-2 704.

［4］ 范文來(lái)，徐巖.中國(guó)白酒風(fēng)味物質(zhì)研究的現(xiàn)狀與展望［J］.釀酒，2007，34(4):31-37.

［5］ 沈怡方.傳統(tǒng)白酒的蒸餾(一)［J］.釀酒，1997，120(3):67-70.

［6］ 徐成勇，郭波.白酒香味成分研究進(jìn)展［J］.釀酒科技，2002(3):38-40.

［7］ LI HL，WANG C，ZHU L，et al.Variations of flavor substances in distillation process of Chinese Luzhou-flavor liquor［J］.Journal of Food Process Engineering，2012，35(2):314-334.

［8］ 范文來(lái)，徐巖.白酒79個(gè)風(fēng)味化合物嗅覺(jué)閾值測(cè)定［J］.釀酒，2011(4):80-84.

［9］ 謝方安.談白酒香氣成分和作用［J］.釀酒，2006，33(5):52-55.

［10］ 沈怡方.白酒風(fēng)味質(zhì)量形成的主要因素［J］.釀酒科技，2006(11):30-34.

［11］ 肖熙佩，陳思妘.白酒中酯類(lèi)的形成［J］.釀酒，1981(3):9.

［12］ 張鵬，張亮臣，孫振宇，等.濃香型大曲白酒蒸餾過(guò)程中四大酯餾出特性的分析［J］.食品工程，2013(3):30-32.