60Co-γ射線輻照處理的醬香型白酒及其香氣成分的變化

林平，李詠富*，唐洪濤，劉志會

（1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究所，貴州貴陽 550006）（2.貴州省特色農(nóng)產(chǎn)品輻照保鮮與加工工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽 550006）（3.中國兒童中心兒童營養(yǎng)與健康研究中心，北京 100035）

新釀造的醬香型白酒，入口有較重的辣味，回甘弱，氣味不正，刺激性強(qiáng)，需經(jīng)過較長時間的貯存陳化（一年或數(shù)年），才能使各香氣組分趨于協(xié)調(diào)[1]。但長時間的陳釀過程會導(dǎo)致酒廠產(chǎn)品大量積壓，資金回籠速度滿，增加了設(shè)備投資，加之每年近3%～5%的酒損，給企業(yè)造成巨大的損失，成為各酒廠亟待解決的重大技術(shù)難題[2,3]。加速醬香型白酒陳釀，縮短醬香型白酒陳釀周期是釀酒企業(yè)一直關(guān)心的問題。

輻照技術(shù)是食品加工中常用的物理非熱加工，對于包裝產(chǎn)品加工有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢[4-6]。商用輻照技術(shù)包括60Co-γ射線輻照和高能電子束輻照兩種方式，這兩種輻照處理技術(shù)在白酒陳釀研究中均有應(yīng)用，主要針對的酒類是濃香型白酒。付立新等[7]研究表明，60Co-γ射線輻照會引起白酒中總酸、總酯等有益成分含量不同程度的提高，其中2 kGy處理組最佳。劉穎等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)輻照處理后白酒的總酸、總酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯含量相對空白對照都有不同程度的增加。張苗苗等[9]利用高能電子束對濃香型白酒進(jìn)行輻照處理，研究發(fā)現(xiàn)電子束輻照技術(shù)對低年份濃香型白酒具有催陳效果。張滿滿等[10]研究發(fā)現(xiàn)，新酒中的酮類、醛類物質(zhì)經(jīng)過高能電子束輻照處理后（≥4 kGy）后基本消失，酒體揮發(fā)性香氣成分中的醇類、酯類、烷烴類變化不大。

雖然利用60Co-γ射線輻照處理白酒已有相關(guān)學(xué)術(shù)報道，但研究內(nèi)容多集中于白酒中總酸、總酯成分的含量變化，對具體香氣成分的種類和含量變化并未做系統(tǒng)分析。輻照處理后，白酒中物質(zhì)種類和含量隨著輻照劑量的變化不斷發(fā)生著揮發(fā)、擴(kuò)散、氧化、酯化、縮合、水解等物理化學(xué)變化[11,12]，酒中的風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量也同輻照劑量密切相關(guān)。目前，國內(nèi)針對醬香型白酒的60Co-γ射線陳化技術(shù)的研究還較少，60Co-γ射線對醬香型白酒中香氣成分的影響還不夠深入。本研究為解決醬香型白酒加速陳釀的技術(shù)難題，對輻照前后醬香型白酒的香氣成分變化進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期闡明醬香型白酒輻照陳化機(jī)理，彌補(bǔ)這一技術(shù)領(lǐng)域研究中的不足。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

原料：醬香型白酒取樣于貴州省茅臺鎮(zhèn)某酒廠，酒樣規(guī)格為500 mL/瓶，白酒中酒精含量53%，酒瓶為白瓷瓶。

試劑與儀器：乙醚（色譜純），上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；2-辛醇（標(biāo)準(zhǔn)品），美國Sigma-Aldrich公司；氯化鈉（分析純），中國國藥試劑有限公司；正構(gòu)烷烴（標(biāo)準(zhǔn)品），美國Sigma-Aldrich公司；實驗用水為超純水；氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀，賽默飛世爾科技公司（Thermo Fisher-ISQ 8000 EVO，美國）；漩渦振蕩器，奧然科學(xué)技術(shù)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 醬香型白酒的輻照處理

白酒樣品整瓶（帶外包裝）進(jìn)行輻照處理，輻照劑量范圍為0、1、2、3、4、5 kGy，劑量率為0.327 kGy/h，其中，未輻照白酒樣品為對照組（CK組）。樣品最終吸收劑量利用重鉻酸銀劑量計確定。輻照實驗在貴州省金農(nóng)輻照有限公司進(jìn)行。對照組白酒樣品及輻照組白酒樣品于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)貯藏6個月，進(jìn)行后續(xù)香氣成分分析。

1.2.2 樣品前處理方法

白酒樣品（53%）用超純水稀釋至乙醇體積分?jǐn)?shù)為10%的測試樣。吸取10 mL測試樣品于15 mL離心管內(nèi)，加入氯化鈉至飽和。加入10 μL內(nèi)標(biāo)2-辛醇（終質(zhì)量濃度0.1642 mg/L），然后添加1 mL乙醚漩渦振蕩萃取3 min，靜置分層后吸取有機(jī)相進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.3 氣相色譜-質(zhì)譜條件

色譜柱系統(tǒng)：色譜柱TG-5MS（60 m×250 μm×0.25 μm）。柱溫箱升溫程序：起始溫度30 ℃，保持10 min；以2 ℃/min升溫至80 ℃，保持5 min；以6 ℃/min升溫至230 ℃后，保持15 min。溶劑峰延遲時間：6.50 min；傳輸桿溫度：230 ℃；離子源溫度：300 ℃；掃描模式：全掃模式；質(zhì)量掃描范圍：35～400。

1.2.4 定性與定量方法

定性方法：色譜峰通過標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索，選擇檢索相似度高的化合物為初步定型化合物，根據(jù)正構(gòu)烷烴中各烷烴的保留時間，按照改進(jìn)的Kovats法計算初步定性的各化合物的保留指數(shù)，并與文獻(xiàn)報道的保留指數(shù)對比鑒定，保留二者數(shù)值差異在30以內(nèi)的化合物[13]。

定量方法：醬香型白酒中風(fēng)味物質(zhì)的定量采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，內(nèi)標(biāo)物為2-辛醇。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每個樣品重復(fù)三次平行實驗，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示。統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件（IBM公司）。差異的顯著性分析采用t檢驗，當(dāng)p值<0.05，表明樣品間存在顯著差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 醬香型白酒樣品中的組分分析

該白酒樣品共檢測出不同種類風(fēng)味物質(zhì)共55種，其中醇類物質(zhì)9種（除乙醇外），酯類物質(zhì)27種（除乙酸乙酯外），吡嗪物質(zhì)2種，有機(jī)酸類物質(zhì)3種（除乙酸外），醛類物質(zhì)6種，酚類物質(zhì)2種；其他組分共6種，包括呋喃類物質(zhì)2種，噻唑類物質(zhì)1種，醚類物質(zhì)2種，芳香烴1種。不同廠家醬香型白酒中，白酒中的香氣成分的含量及種類也存在一定的差異性。孟望霓等人[14]研究不同窖藏時間醬香型白酒的風(fēng)味物質(zhì)，共檢測出酯類共11種，醇類共9種，有機(jī)酸類5種，醛酮類4種，微量香味成分5種。該醬香型白酒樣品輻照前后的總離子流色譜圖見圖1，在實驗氣相色譜條件下，不同組分基本實現(xiàn)基線分離，可以進(jìn)行定性及定量分析。高劑量輻照處理后，風(fēng)味物質(zhì)出現(xiàn)損失的情況，其中酯類物質(zhì)、醛類物質(zhì)各減少1種。

圖1 輻照前后醬香型白酒樣品的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion flow chromatogram of Maotai-flavor liquor sample before and after irradiation processing

2.2 輻照處理對醬香型白酒中醇類物質(zhì)含量的影響

該醬香型白酒中雜醇含量最高的是異戊醇。其他醇類含量由高到低依次是異丁醇、丁醇、苯乙醇、己醇、呋喃甲醇、戊醇、2-戊醇和煙酰乙醇。醬香型白酒中醇類物質(zhì)對輻照處理最為敏感，輻照處理可顯著降低新釀白酒中雜醇的含量。雜醇含量過高，白酒的口感刺激、辣口、順口性差。醇類物質(zhì)中，除苯乙醇外，其他醇類物質(zhì)均隨輻照劑量的增加，其含量發(fā)生明顯下降（如圖2所示，0 kGy對應(yīng)數(shù)據(jù)為未輻照白酒樣品中醇類物質(zhì)初始含量）。在1.35 kGy處理下，異戊醇、異丁醇、丁醇、己醇和戊醇的含量較對照組分別下降了9.08%、29.85%、8.52%、54.61%和39.86%，說明在較低劑量處理下，醇類物質(zhì)就發(fā)生了降解。隨著輻照劑量增加，醇類物質(zhì)含量逐漸降低。當(dāng)輻照劑量達(dá)到3.203 kGy時，異戊醇、異丁醇、丁醇、己醇和戊醇的含量較對照組分別下降了20.11%、57.65%、23.14%、90.13%和71.42%。輻照劑量在2～3 kGy之間時，該樣品白酒中異丁醇、己醇和戊醇的含量降低了50%以上，異戊醇含量降低了20%左右。當(dāng)輻照劑量達(dá)到5.59 kGy時，異戊醇、異丁醇、丁醇、己醇和戊醇的含量較對照組分別下降了24.00%、77.51%、41.64%、93.66%和100%，說明輻照劑量越高，醬香型白酒中的雜醇含量越低（苯乙醇除外）。苯乙醇對60Co-γ射線輻照處理不敏感的原因可能是因為其苯環(huán)結(jié)構(gòu)增加了分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。張義杰等人[15]研究發(fā)現(xiàn)高能電子束（8 kGy）處理白酒，酒中的異戊醇由0.23%降為0.17%，降低了26.08%；此外，己醇、辛醇、苯乙醇等含量都顯著降低，與本研究結(jié)果相一致；而丁醇的含量變化不大。不同輻照方式處理，白酒中醇類物質(zhì)的含量都呈現(xiàn)降低的趨勢，總體來說60Co-γ射線處理更容易引起白酒中雜醇含量的減少。許蓉珠等人[16]也發(fā)現(xiàn)60Co-γ射線輻照處理會造成仲丁醇的色譜峰面積有所減少，但未說明具體含量降低多少。

圖2 輻照處理后醬香型白酒中醇類物質(zhì)含量的變化情況Fig.2 Changes of alcohols content in Maotai-flavor liquor after irradiation processing

2.3 輻照處理對醬香型白酒中有機(jī)酸含量的影響

該酒樣中共檢測出三種有機(jī)酸，分別為苯甲酸、辛酸和苯乙酸。60Co-γ射線輻照處理對醬香型白酒中有機(jī)酸含量變化無明顯影響，見表1。不同輻照劑量處理條件下，有機(jī)酸含量均未出現(xiàn)顯著的升高或下降。不同輻照處理技術(shù)，對有機(jī)酸的影響也不同。有研究表明高能電子束輻照處理白酒，會造成酒中有機(jī)酸含量的下降[15]。

表1 輻照處理后醬香型白酒中有機(jī)酸含量的變化情況(μg/L)Table 1 Changes of organic acid content in Maotai-flavor liquor after irradiation processing

2.4 輻照處理對醬香型白酒中吡嗪類物質(zhì)含量的影響

吡嗪類物質(zhì)是醬香型白酒中的特征風(fēng)味物質(zhì)，醬香型白酒中雜環(huán)類化合物種類較多，包括吡嗪及其衍生物、噻唑及其衍生物等，這類化合物具有極強(qiáng)的香氣強(qiáng)度和極低的感官閾值，賦予酒體典型而幽雅的風(fēng)格[14]。該樣品共檢測出兩種吡嗪類化合物，分別為2,6-二乙基吡嗪和四甲基-吡嗪。輻照處理在一定程度上造成醬香型白酒中吡嗪類物質(zhì)含量的降低，隨著吸收劑量的增加酒中吡嗪類物質(zhì)含量略有下降。其中2,6-二乙基吡嗪對輻照處理更為敏感，在2.293 kGy處理下，其含量發(fā)生顯著降低；而四甲基吡嗪只有在5.59 kGy劑量下含量發(fā)生顯著下降，如表2所示。低劑量輻照處理可以保留醬香型白酒中的吡嗪類物質(zhì)，但高劑量處理下，會影響醬香型白酒的風(fēng)味。

表2 輻照處理后醬香型白酒中吡嗪類物質(zhì)的變化情況(μg/L)Table 2 Changes of pyrazines in Maotai-flavor liquor after irradiation processing

2.5 輻照處理對醬香型白酒中酯類物質(zhì)含量的影響

酯類物質(zhì)是白酒中的主要呈香物質(zhì)，酯類成分的變化直接影響著白酒的香氣。有學(xué)者指出，輻照處理會增加白酒中的酯類物質(zhì)的含量。低劑量輻照條件下，輻照處理對白酒中酯類物質(zhì)的含量影響不大，在輻照吸收劑量在1.347 kGy和3.203 kGy之間時，白酒中酯類物質(zhì)的含量未發(fā)生明顯變化（乙酸丙烯酯除外），對白酒的香氣影響較小。當(dāng)輻照吸收劑量高于3.203 kGy時，醬香型白酒中乳酸乙酯、乙酰丙酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯等揮發(fā)性酯類的含量出現(xiàn)明顯下降。當(dāng)吸收劑量為5.59 kGy時，乳酸乙酯、己酸乙酯、乳酸戊醇、辛酸乙酯和乙酰丙酸乙酯的含量相較于對照組分別下降了8.73%、13.52%、23.58%、44.01%和67.54%。這解釋了高劑量輻照條件下，白酒中香氣降低、回味變差的原因，與張義杰等[15]的研究結(jié)果相一致。在本研究中，并未發(fā)現(xiàn)酒中的酯類物質(zhì)顯著升高,與張滿滿等人[10]研究結(jié)果不同。對于乙酸丙烯酯，在吸收劑量高于2.29 kGy時，其損失率高達(dá)100%，這與乙酸丙烯酯中含有不飽和雙鍵有關(guān)。在高劑量輻照處理條件下，長鏈脂肪酸乙酯出現(xiàn)了不飽和脂肪酸的氫化現(xiàn)象，其中亞油酸乙酯含量隨著輻照劑量的增加顯著降低，而油酸乙酯和硬脂酸乙酯的含量隨著輻照劑量的增加，其含量逐漸增高，見表3。此外，鄰苯二甲酸二甲酯的含量隨著輻照劑量的增加略有升高。

表3 輻照處理后醬香型白酒中酯類物質(zhì)的變化情況(μg/L)Table 3 Changes of esters in Maotai-flavor liquor after irradiation processing

2.6 輻照處理對醬香型白酒中醛類和酚類物質(zhì)的影響

該醬香型白酒樣品中含量較高的醛類物質(zhì)主要是糠醛、二乙基乙縮醛和異丙醛。醛類物質(zhì)是醬香型白酒中的主要不良?xì)馕段镔|(zhì)，糠醛具有焦糊臭味、餿味。醛類物質(zhì)中，糠醛及5-甲基-糠醛對輻照處理更加敏感，隨著輻照劑量增大，其含量顯著降低（見表4）。1.347 kGy處理下，該醬香型白酒中的醛類和酚類物質(zhì)沒有發(fā)生明顯變化。當(dāng)輻照劑量達(dá)到2.93 kGy時，白酒中糠醛發(fā)生顯著降低，含量為21.28 μg/L，其含量較對照組降低了34.48%；當(dāng)輻照劑量達(dá)到3.203 kGy時，糠醛含量降低到10.37 μg/L，其含量較對照組降低了68.07%。說明輻照劑量在2～3 kGy之間時，可顯著降低不良?xì)馕段镔|(zhì)糠醛的含量。5-甲基糠醛的含量在高劑量輻照下也發(fā)生顯著降低，在4.233 kGy和5.59 kGy處理下，5-甲基糠醛的含量較對照組分別下降了52.94%和94.12%。張義杰等人[15]研究發(fā)現(xiàn)高能電子束輻照會造成醛類物質(zhì)含量的降低；張滿滿等人[10]研究發(fā)現(xiàn)高劑量電子束輻照處理后，酮類和醛類物質(zhì)基本消失；這些結(jié)論均與本研究結(jié)果相一致。說明輻照處理可使醬香型白酒更加醇香。輻照處理對醬香型白酒中酚類物質(zhì)的影響不大，不同劑量輻照處理條件下，未見白酒樣品中酚類物質(zhì)含量發(fā)生明顯變化。

表4 輻照處理對醬香型白酒中醛類和酚類物質(zhì)的影響(μg/L)Table 4 Effects of irradiation on aldehydes and phenols in Maotai-flavor liquor

表5 輻照處理對其他微量組分的影響(μg/L)Table 5 Effect of irradiation treatment on other trace components in Maotai-flavor liquor

2.7 輻照處理對醬香型白酒中其他微量組分的影響

輻照處理醬香型白酒，其中的糠醇乙醚、2-乙?；?5-甲基呋喃、2,4,5-三甲基噻唑、鄰苯二甲醚和-庚基-二氫呋喃等組分的含量無明顯變化。間-二叔丁基苯在劑量高于2.23 kGy時，其含量顯著上升。輻照處理后，酒中間-二叔丁基苯含量上升的原因尚不明確，由于間-二叔丁基苯酚的含量并未出現(xiàn)明顯下降，不可能由間-二叔丁基苯酚脫羥基形成間-二叔丁基苯。

3 結(jié)論

白酒風(fēng)味在不同程度上受帶雜味的各類揮發(fā)性物質(zhì)的影響，如雜醇、高級脂肪酸、含羰基的醛酮類物質(zhì)等[17]。輻照處理可有有效降低醬香型白酒中雜醇及糠醛類物質(zhì)的含量，使得酒體快速協(xié)調(diào)，雜醇及糠醛類物質(zhì)的含量降低也有助于提升醬香型白酒的口感及順口性。白酒中雜醇在低劑量處理時，其含量已發(fā)生顯著變化，且輻照劑量越高酒中的雜醇含量越低。不良?xì)馕段镔|(zhì)糠醛在輻照劑量2～3 kGy時，其含量顯著低于對照組。輻照劑量在2～3 kGy之間時，該樣品白酒中異丁醇、己醇和戊醇的含量降低了50%以上，異戊醇含量降低了20%左右。雖然輻照劑量越高酒中雜醇和糠醛含量越低，但是過高劑量的輻照處理也會對醬香型白酒的風(fēng)味造成不利影響，當(dāng)輻照劑量高于4.0 kGy時，白酒中的酯類物質(zhì)含量發(fā)生顯著降低。酯類物質(zhì)是具有梨子香、荔枝香、水果香、甜香、百合花香等香氣的風(fēng)味物質(zhì)，對醬香型白酒的風(fēng)味及回味影響很大[18]。因此，過高的輻照劑量處理會造成醬香型白酒香味成分的損失。同時，高劑量輻照處理還會造成長鏈不飽和脂肪酸乙酯的飽和化現(xiàn)象，亞油酸乙酯含量降低，油酸和硬脂酸乙酯的含量升高。因此，醬香型白酒輻照陳釀應(yīng)以低劑量處理為宜，劑量控制在2～3 kGy；在此輻照劑量之間處理醬香型白酒，既可快速降低酒中雜醇和糠醛的含量，又不會引起酒中酯類物質(zhì)的降解，有助于提升醬香型白酒的順口性和香味協(xié)調(diào)性。對于醬香型白酒的輻照陳釀，控制輻照劑量及其重要，否則會對白酒產(chǎn)生不可逆的影響，造成白酒風(fēng)味損失和劣變。