機械化與傳統(tǒng)釀造方式的濃香型原酒風味成分對比

俞飛,周健,明紅梅,王軒,杜向軍

(四川輕化工大學 生物工程學院,四川 宜賓,644000)

濃香型白酒作為傳統(tǒng)四大香型白酒之一,是我國白酒的主導香型,深受消費者喜愛。“泥窖固態(tài)發(fā)酵,續(xù)糟配料,混蒸混燒”獨特的釀造工藝[1],賦予了濃香型白酒“醇香濃郁,甘洌清爽,飲后尤香,回味悠長”的風格[2]。傳統(tǒng)釀造白酒存在效率低、勞動強度大、環(huán)境衛(wèi)生差等弊端[3],在“中國白酒158計劃”引領下,傳統(tǒng)白酒的機械化釀造水平顯著提高[4],促進了白酒產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展,極大地改善了傳統(tǒng)白酒釀造存在的諸多弊端。

隨著傳統(tǒng)白酒釀造機械化的發(fā)展,圍繞機械化釀造白酒的研究也逐漸增多。研究表明,小曲清香型[5]、老白干香型[6]、芝麻香型[7]的傳統(tǒng)釀造方式和機械化釀造方式原酒的主要風味成分種類上差異較小,但含量上存在一定差異。也有研究發(fā)現(xiàn),醬香型白酒機械化釀造方式班組與傳統(tǒng)釀造方式班組比較,累計出酒率低6.83%、累計優(yōu)質(zhì)率低1%[8]。

目前,關于機械化釀造白酒的研究,大多是圍繞清香型和醬香型等香型白酒進行,鮮有關于濃香型白酒的研究報告。本研究以機械化和傳統(tǒng)釀造方式濃香型原酒為對象,通過氣相色譜-氫火焰離子化檢測器(gas chromatography with hydrogen flame ionization de-tection,GC-FID)分析2種釀造方式原酒的揮發(fā)性風味成分,結合香氣活度值(odor activity value,OAV)分析,解析機械化濃香型原酒的風味成分、結構特征及其骨架成分,為進一步改進濃香型白酒機械化釀造方式、提升濃香型白酒品質(zhì)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒樣：窖池中層酒醅經(jīng)蒸餾摘取的二、三段濃香型原酒,四川某酒廠機械化釀酒車間與傳統(tǒng)釀酒車間。采用平行取樣法,機械化車間二、三段原酒記為JX-2組、JX-3組；傳統(tǒng)車間二、三段原酒記為SG-2組、SG-3組。機械化車間的拌料、上甑、打量水、攤晾下曲均由機械設備完成,傳統(tǒng)車間對應環(huán)節(jié)均為人工操作。

試劑：乙酸正戊酯、叔戊醇、2-乙基正丁酸,均為色譜純,上海安譜有限公司。

1.2 儀器與設備

Agilent GC 6890氣相色譜儀,配備FID檢測器,美國 Agilent 公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

參考文獻[9]的方法，以體積分數(shù)60%的乙醇為基體，配制含叔戊醇(0.42 mg/mL)、乙酸正戊酯(0.43 mg/mL)與2-乙基正丁酸(0.46 mg/mL)的內(nèi)標混合液，準確吸取10 mL酒樣，添加0.1 mL內(nèi)標液混勻即可供進樣，進樣量1 μL。

1.3.2 GC-FID檢測

GC條件：DM-WAX交聯(lián)石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),起始柱溫40 ℃,恒溫2 min后以5 ℃/min升至260 ℃,保持恒溫10 min。載氣均為高純氮,全部采取分流進樣,分流比為1∶30,色譜進樣量1 μL。FID檢測器,溫度250 ℃。

1.3.3 風味成分定性與定量

通過保留時間對風味成分進行定性,內(nèi)標法對風味物質(zhì)進行定量,參考內(nèi)標質(zhì)量濃度,使用乙酸正戊酯、叔戊醇、2-乙基正丁酸分別對酯類、醇類和酸類等物質(zhì)進行定量,以待測成分與內(nèi)標的峰面積之比計算待測成分的含量。每組樣品測定2次,取其平均值。

1.3.4 風味成分香氣活度值計算

OAV表示白酒中香氣物質(zhì)對主體香氣成分的貢獻,OAV是物質(zhì)質(zhì)量濃度與香氣閾值之比,一般認為OAV>1,表明該風味成分對總體香氣有直接貢獻,OAV>100時,判斷該成分為樣品的特征香氣成分[10]。

1.3.5 感官品評

參考GB/T 10781.1—2006《濃香型白酒》[11]的感官要求,由5名企業(yè)品酒師通過暗評法對酒樣的色澤、外觀、香氣、口味和風格進行評定,評分標準參考《瀘型酒技藝大全》[12]。

1.3.6 數(shù)據(jù)及圖像處理

采用Excel 2007對數(shù)據(jù)進行處理；利用TBtools、Origin繪制相關圖形。

2 結果與分析

2.1 機械化與傳統(tǒng)釀造方式原酒感官評定

由表1可知,2種釀造方式的二段原酒酒質(zhì)更好,而三段原酒的澀味均重于二段原酒。2種釀造方式同一酒段原酒感官評分接近,其中,2種二段原酒得分均值達到85.40,2種三段原酒得分均值達到76.05,說明機械化與傳統(tǒng)釀造方式原酒的感官質(zhì)量差異不大。

表1 不同釀造方式原酒感官評價Table 1 Sensory evaluation of raw liquor of different brewing methods

2.2 機械化與傳統(tǒng)釀造方式原酒風味成分結構特征

通過直接進樣結合GC-FID技術在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二、三段原酒中共鑒定出54種風味成分,其中酯類22種、醇類11種、酸類10種、醛酮類11種。將檢出各類物質(zhì)的含量作百分比堆積柱狀圖,如圖1所示。

圖1 不同釀造方式原酒各類風味物質(zhì)含量相對百分比Fig.1 Relative percentage of various flavor components in raw liquor of different brewing methods

由圖1可知,機械化與傳統(tǒng)釀造方式原酒的風味成分均是以酯類、酸類、醇類為主,3類物質(zhì)占比之和在2種釀造方式原酒中均達90%以上,且酯類物質(zhì)含量在2種釀造方式原酒中占比最大,其在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中占比分別為63.25%、67.45%,三段原酒中占比分別為61.68%、68.75%。另外,機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中醇類物質(zhì)占比分別為16.99%和16.70%,酸類物質(zhì)占比分別為13.39%、10.30%,說明2種原酒的風味成分結構較相似。

2.3 機械化與傳統(tǒng)釀造方式原酒風味成分分析

根據(jù)JX-2、SG-2、JX-3、SG-3中的風味成分的含量作熱圖,能直觀的呈現(xiàn)樣品中風味成分含量的差異,如圖2所示,圖中顏色越接近紅色表示相對含量越高,顏色越接近綠色表示相對含量越低。

圖2 不同釀造方式原酒風味成分含量熱圖Fig.2 Heat map of flavor components in raw liquor of different brewing methods

由圖2可知,酯類物質(zhì)是2種釀造方式原酒中主要風味成分,其主要來源于微生物的生化反應[13]。2種釀造方式的二、三段原酒中有19種共有酯類物質(zhì)。己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯是2種釀造方式原酒中含量前3的酯類物質(zhì),己酸乙酯在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中含量分別為1 541.02和1 861.49 mg/L,三段原酒中含量分別為827.86、950.97 mg/L,其含量在2種釀造方式二段原酒中存在一定差異,三段原酒中較為接近。乳酸乙酯在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中含量分別為1 041.15、1 237.01 mg/L,三段原酒中含量分別為2 533.87、3 129.98 mg/L,其含量在2種釀造方式二段原酒中較接近,三段原酒中差異較大。棕櫚酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯等12種酯類物質(zhì)在2種釀造方式的同一段次原酒中含量較接近。苯乙酸乙酯(玫瑰、蜂蜜香[13])在機械化釀造方式二、三段原酒中含量分別為34.01、33.81 mg/L,在傳統(tǒng)釀造方式二、三段原酒中含量分別為8.23、12.47 mg/L,其在2種釀造方式同一段次原酒中含量差異較大。僅在傳統(tǒng)釀造方式二、三段原酒中檢測到的丁二酸二乙酯(蘋果香,酒香、花香[14])含量分別為66.15、54.22 mg/L,僅在機械化釀造方式二、三段原酒中檢出到的苯丙酸乙酯(花香[15])含量分別為0.92、2.11 mg/L,僅在機械化釀造方式二段原酒中檢出的異丁酸乙酯(甜香和果香[16])含量為16.40 mg/L。

酸類物質(zhì)在白酒中起到呈香、助香的作用[17],是生成酯類物質(zhì)的前體物質(zhì)[18]。檢測到的10種酸類物質(zhì)均存在于2種釀造方式的原酒中。乙酸、己酸、丁酸是2種釀造方式原酒中含量前3的酸類物質(zhì),與胡景輝等[19]的研究相似,己酸、乙酸和丁酸是己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯的前體物質(zhì)[20],己酸、丁酸主要由窖泥中梭菌屬(Clostridium)細菌代謝產(chǎn)生[21],對白酒有助香作用[22],乙酸主要由醋桿菌生成[20],起呈味作用[22]。己酸在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中含量分別為82.48、99.41 mg/L,三段原酒中含量分別為241.87、128.94 mg/L,己酸在2種釀造方式二段原酒中含量較為接近,三段原酒中含量差異較大。丁酸在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中含量分別為61.07、77.10 mg/L,三段原酒中含量分別為129.85、100.03 mg/L,丁酸在2種釀造方式同一段原酒中含量較接近,丙酸、戊酸和異丁酸在2種釀造方式原酒中含量也相接近。異戊酸在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中含量分別為26.63、3.70 mg/L,三段原酒中含量分別為32.79、6.73 mg/L,其在2種釀造方式同一段次原酒中含量差異較大。

醇類物質(zhì)在酒中起呈味助香作用,適量的高級醇能使酒體更豐滿[23],白酒中80%的高級醇由釀酒酵母通過分解代謝途徑(Ehrlich途徑)和合成代謝途徑生成[24]。以正丁醇、異戊醇、正丙醇為主的10種醇類物質(zhì)均在2種釀造方式原酒中檢出。正丁醇、異戊醇、正丙醇為2種釀造方式原酒中含量前3的醇類物質(zhì),與李賀賀等[25]的研究相似,三者能賦予白酒果香、花香[22]。正丁醇、異戊醇、正丙醇的含量在2種釀造方式的二段原酒中含量接近,而異戊醇在機械化與傳統(tǒng)釀造方式三段原酒中含量分別為95.18、208.34 mg/L,差異較大。另外,正己醇、正戊醇、糠醇、2-丁醇、β-苯乙醇在2種釀造方式二、三段原酒中含量接近。僅在機械化釀造方式二、三段原酒中檢測到1,2-丙二醇,其含量分別為1.36、2.32 mg/L。

醛、酮類物質(zhì)在白酒中可助香呈味,協(xié)調(diào)香氣的釋放[26]。醛類物質(zhì)大多來源于釀酒原料和酵母代謝[24]。在2種釀造方式原酒中檢測出乙縮醛、3-甲基丁醛、3-羥基-2-丁酮等11種醛酮類物質(zhì),其中苯甲醛僅在機械化釀造方式二、三段原酒中檢出,其含量分別為13.43、10.92 mg/L。僅在傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中檢出的2-戊酮含量為11.80 mg/L。乙縮醛、3-甲基丁醛為2種釀造方式原酒中含量較高的醛類物質(zhì),乙醛與乙醇可縮合為乙縮醛(清香味[24])。3-羥基-2-丁酮(特有奶油香味[27])為酒樣中含量最高的酮類物質(zhì),其在機械化與傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中含量分別為14.04、14.63 mg/L,三段原酒中含量分別為27.32和26.77 mg/L。

2.4 機械化與傳統(tǒng)釀造方式原酒特征風味成分分析

為揭示2種釀造方式原酒中的特征風味成分,通過計算香氣活度值,得出OAV>1的物質(zhì),如表2所示。JX-2、SG-2、JX-3和SG-3中共有28種OAV>1的風味成分,包括酯類14種、酸類6種、醛酮類4種、醇類4種。

表2 不同釀造方式原酒中OAV>1的風味成分Table 2 Flavor components of OAV>1 in raw liquor of different brewing methods

己酸乙酯、3-甲基丁醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、正丁醇、3-羥基-2-丁酮、丁酸、乙縮醛、異丁酸乙酯均是2種釀造方式二段或三段原酒中OAV>100的物質(zhì),是對酒體風味有重要貢獻的特征香氣成分,這些物質(zhì)也是知名濃香型白酒的重要風味成分[30],其中,己酸乙酯的OAV值最高,是濃香型白酒的主體香氣物質(zhì)[31]；乙縮醛在機械化釀造方式原酒中OAV<100,而在傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中OAV>100；異丁酸乙酯僅在機械化釀造方式二段原酒中檢出,其OAV值為285.34。綜合考慮對2種釀造方式原酒的貢獻程度,可以確定己酸乙酯、3-甲基丁醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、正丁醇、3-羥基-2-丁酮、丁酸為這2種原酒的共有特征風味成分。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),乳酸乙酯、乙酸、正丙醇雖然含量高,但閾值大,香氣活度值都很低；而3-甲基丁醛、辛酸乙酯、戊酸乙酯、丁酸乙酯、異丁酸乙酯、乙酸異戊酯雖然含量較低,但閾值小,香氣活度值都很高。

3 結論

通過對機械化和傳統(tǒng)釀造方式二、三段原酒進行GC-FID檢測分析,共鑒定出54種風味成分,包括酯類22種、醇類11種、酸類10種、醛酮類11種,其中有48種共有風味成分。2種釀造方式原酒風味成分均以酯類、酸類、醇類為主,3類物質(zhì)占比之和在2種釀造方式原酒中均達90%以上,酯類物質(zhì)含量在2種釀造方式原酒中占比最大,其在機械化釀造和傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中占比分別為63.25%、67.45%,三段原酒中占比分別為61.68%、68.75%。2種釀造方式的二段原酒和三段原酒相比較,大多數(shù)風味物質(zhì)的含量較為接近,但是,苯乙酸乙酯、異戊酸的含量在二段原酒和三段原酒中均差異較大。苯丙酸乙酯、異丁酸乙酯、苯甲醛、1,2-丙二醇僅在機械化釀造方式原酒中檢出,丁二酸二乙酯、2-戊酮僅在傳統(tǒng)釀造方式原酒中檢出。結合OAV篩選結果可知,己酸乙酯、3-甲基丁醛、戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、正丁醇、3-羥基-2-丁酮、丁酸為2種釀造方式的原酒中共有特征風味成分,乙縮醛在機械化釀造方式二段原酒中OAV<100,在傳統(tǒng)釀造方式二段原酒中OAV>100,僅在機械化釀造方式二段原酒中檢出的異丁酸乙酯OAV值為285.34,對其風味有重要貢獻。說明2種釀造方式原酒中的風味成分的種類和結構特征具有較好的相似性,但兩者有著不同的獨有風味成分。

中國白酒屬于固態(tài)發(fā)酵技術的產(chǎn)品,原料特性、環(huán)境微生物以及釀造方式等差異,都會對白酒的風味和品質(zhì)產(chǎn)生不同的影響[32]。由于受到生產(chǎn)條件的限制,本次研究采樣窖池窖齡有一定差異,也會對白酒風味產(chǎn)生一定的影響,還有待進一步研究。中國白酒釀造向機械化、自動化、智能化方向發(fā)展,是白酒產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然趨勢。在今后的研究中,將擴大樣本量研究機械化釀造方式對濃香型白酒香氣品質(zhì)的影響,并進一步從2種釀造方式的設備、操作環(huán)節(jié)以及釀造車間環(huán)境微生物等方面切入,探究形成2種釀造方式原酒揮發(fā)性風味成分結構特征的原因,為后續(xù)提升機械化釀造白酒品質(zhì)提供一定的參考依據(jù)。