金门高粱酒的风味及挥发性成分分析

张婷，倪辉,2,3，李婷，张良桢，黄高凌,2,3，李清彪,2,3

（1.集美大学食品与生物工程学院，福建厦门 361021）（2.福建省食品微生物与酶工程重点实验室，福建厦门361021）（3.厦门市食品生物工程技术研究中心，福建厦门 361021）

白酒在中国有着悠久的历史，从古至今一直受到人们的喜爱。它是以高粱等谷物为原料，在酒曲的作用下，经蒸煮、糖化发酵、蒸馏、贮存、勾兑而成的中国传统蒸馏酒[1]。其中，金门高粱酒属于清香型白酒，是我国台湾地区的三大名酒之一，由于坚持采用“三高二翻一低”的纯固态发酵及世界上独一无二的坑道窖藏，造就了其独树一格的风味，这也使得金门高粱酒在台湾白酒市场占有率高达80%[2]。相比其他同类型的白酒，金门高粱酒所有的生产工艺都在金门岛上完成，由于金门小岛独特的海洋性气候环境可能会影响发酵过程中的微生物群落，从而影响白酒的质量。虽然已经有相关学者开始研究金门高粱白酒酿造过程中的微生物，但对于金门高粱酒的品质特征研究还很不充分。

香气是决定白酒品质和风味特征的重要指标[3]，据报道，现已鉴定出白酒的香气化合物超过7000种，含量仅占白酒的1%左右，却决定着白酒的香型[4]。目前对白酒香气的研究主要有感官评价、气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用分析、气相色谱-质谱-嗅闻仪分析等。其中，采用顶空固相微萃取（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）与气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用技术，具有操作时间短、样品用量少，操作快速、分离能力高、鉴定准确度高等优点[5]。

有学者[6,7]采用HS-SPME和GC-MS技术分析泸州老窖的中高温大曲样品和古井贡酒香气成分，分别鉴定出34种和190种挥发性成分。另外，Fan等[8]采用气相色谱-嗅觉法分析五粮液中的香气成分，结果表明乙酯类是主要的香气成分；Gao等[9]采用气相色谱-质谱-嗅闻仪对 3种清香型白酒的香气特征进行了研究，并对白酒气味进行感官评价。

本研究采用感官评价、HS-SPME结合GC-MS对金门高粱酒中的香气特征进行分析，并与相关学者报道的清香型白酒进行对比，揭示了金门高粱的香气特征。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

58度金门高粱酒购于金门酒厂实业股份有限公司；正构烷烃（C8-C20）和环己酮（1 g/mL）购于美国Sigma-Aldrich公司；无水乙醇（优级纯）购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

数显恒温水浴锅购于国华电器有限公司；QP-2010 Plus气相色谱-质谱联仪购于日本岛津公司；Rtx-5MS毛细管色谱柱（60 m×0.32 mm×0.25 μm）购于美国Restek公司；HH-157330-U手动SPME进样器、75 μm CAR/PDMS萃取头购于美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 金门高粱酒气味的感官评价

建立金门高粱酒气味特征感官评价标准（表1）。选取10位感官评价员（23～30岁）包括4名女性和6名男性，根据GB/T 33405-2016对酒样进行感官分析，并说明其气味特征（GB/T 10221-2012）。

1.3.2 内标溶液的配制

精确吸取10 μL环己酮，用无水乙醇溶解后，超纯水定容至10 mL，配制成质量浓度为1 mg/mL的标准溶液。

1.3.3 挥发性成分的顶空固相微萃取

将固相微萃取头插入气相色谱进样口中老化 3 min，老化温度为250 ℃，载气的流量为3 mL/min，老化时间为30 min。参考相关文献[12,23]，确定萃取条件为：精确吸取28 mL超纯水置于50 mL萃取瓶中，同时加入金门高粱酒原样1 mL，再加入1 mL 1 mg/mL的环己酮作为内标，拧紧瓶盖后，置于 60 ℃水浴锅中平衡5 min，将老化后的75 μm CAR/PDMS固相微萃取头插入萃取瓶中，使萃取头停留在萃取瓶顶空，吸附20 min。

1.3.4 气相色谱-质谱联用仪的分析操作条件

吸附完成后，将固相微萃取头插入气相色谱仪的进样口解吸3 min。按照如下条件进行GC-MS分析。

色谱条件：色谱柱为 Rtx-5MS（60 m×0.32 mm×0.25 μm），以高纯氦气（纯度99.999%）作为载气，柱流量设为3 mL/min，分流比为1∶5。

升温程序：选择程序升温，进样口温度为250 ℃；初始温度为40 ℃保持1 min，然后以5 ℃/min升温至220 ℃，在220 ℃保持1.5 min。

质谱条件：离子源温度为 250 ℃，电离方式为EI，电离能量为70 eV，质谱接口温度为250 ℃，扫描方式选择SCAN模式进行定性分析，离子碎片的扫描范围为33～450m/z；溶剂延迟时间为3 min。定量分析时质谱扫描方式设为SIM模式。

1.3.5 挥发性成分的定性定量分析

运用质谱数据库（NIST08、NIST08s、FFNSC1.3）进行相似度检索，根据不同物质的基峰、质荷比和相对峰度做串连检索与人工解析，质谱匹配度大于80%作为物质鉴定标准；计算待测组分的保留指数，与文献报道的保留指数进行对比定性，其中保留指数运算参照Kratz和Vandendool[13]的方法：

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

式中：RI为保留指数；TR表示保留时间；x代表待测组分；n和n+1分别为待测组分出峰前后相邻的两个正构烷烃的碳原子数。

定量分析时，采用内标法进行定量，计算公式如下：

1.3.6 统计分析

通过Microsoft Office Excel 2010软件计算实验数据的均值和标准差，并绘制雷达图和饼图。

2 结果与讨论

2.1 金门高粱酒的感官评价

图1 金门高粱酒的感官评价雷达图Fig.1 A radar map of sensory evaluation in Kinmen Sorghum liquor

金门高粱酒的感官评价结果如图1所示。从雷达图中可以看出，该酒样主要呈现醇香和果香，其次是甜香和花香并且有轻微的青草香，这说明金门高粱酒的主要香气轮廓为醇香和果香。与山西清香型恒酒的感官评价结果[14]对比，都呈现果香和花香，不同的是金门高粱酒具有浓郁的醇香、甜香和青草香；与河南清香型宝丰酒[10]相比，虽然都呈现花香和甜香，但是宝丰酒主要呈现醋香和花香，金门高粱酒与之不同。造成这种差异可能有两方面的原因，一是金门高粱酒采用的原料是金门岛特有的旱地高粱，较普通高粱具有蛋白质成分高，酸和脂含量较高的优点[2]，二是金门高粱酒是在具有海洋性气候的海岛上生产的，而恒酒和宝丰酒分别产于山西北岳恒山脚下浑源县和河南平顶山市宝丰县，两地均是大陆性季风气候，且有研究表明[15]不同的气候会导致微生物种群的差异，从而影响白酒发酵过程产生的香气，因此金门高粱酒与同种香型白酒的香气特征存在差异。

2.2 金门高粱酒挥发性化合物的定性分析

图2 金门高粱酒中挥发性成分的总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram (TIC) of the volatiles in Kinmen Sorghum liquor

对金门高粱酒中的挥发性成分进行GC-MS分析，得到该酒样中挥发性成分的总离子流图（图2），并根据相似度检索、特征离子碎片分析以及参照相关文献，共鉴定出42种挥发性成分（表2），包括酯类21种，醇类6种，醛酮类6种，烷烃类5种和其它类化合物4种，由此可知金门高粱酒中的主要挥发性成分是酯类、醇类、醛酮类。该结果与相关研究者[16]对白酒挥发性成分的研究基本一致。

表2 金门高粱酒中挥发性化合物的鉴定结果Table 2 Identification of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

注：保留指数为Rtx-5MS色谱柱结果，保留指数a是本研究得到的数值，保留指数b为文献报道的数值，MS为质谱库检索结果，R表示参考文献，R[n]表示第n篇参考文献，剩余未标记的R表示参考保留指数来源于该网站（http∶//webbook.nist.gov/chemistry/）。

2.3 金门高粱酒挥发性化合物的定量分析

金门高粱酒中的挥发性物质根据内标法定量后（表3），计算得到的各类物质的相对含量如图3所示，酯类、醇类、醛酮类、烷烃类和其它类化合物分别占挥发性成分总量的89.09%、5.64%、2.37%、1.97%和0.93%，故酯类在该酒中的相对含量最高。由表 3可知，酯类物质中的乙酸乙酯（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）分别占总含量的32.06%、19.39%、15.67%和7.19%，这说明酯类中的乙酯类物质是该酒的主要挥发性化合物。

图3 金门高粱酒的挥发性化合物组成Fig.3 Composition of volatile compounds of Kinmen Sorghum liquor

乙酯类可能是由于在酿造过程中脂肪酸与乙醇发生酯化反应生成的[22]。另外，该酒与有关学者[23,24]研究浓香型“山庄老酒”和洋河绵柔型白酒中酯类物质含量对比得知，乙酸乙酯在金门高粱酒中含量相对较高（山庄老酒1189.92 μg/mL，洋河1261 μg/mL），己酸乙酯含量相对较低（山庄老酒 5360.60 μg/mL，洋河2247 μg/mL），这说明不同香型白酒的主要成分在含量上有明显的差异。相关研究显示清香型白酒是以乙酸乙酯为主体的复合香[25]，且其关键香气化合物为辛酸乙酯、乙酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯[14,26]，由此可推出这些化合物有可能是金门高粱酒关键香气成分。此外，酯类物质中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）含量较高且阈值低[21]，呈现怡人的果香味[21]；己酸乙酯（1674.90 μg/mL）和异丁酸乙酯（25.80 μg/mL）呈现甜香味[20]；乙酸苯乙酯（116.70 μg/mL）呈现花香味[21]。

醇类物质中的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）分别占总含量的3.49%、0.96%和0.47%。Fan等[27]指出醇类物质主要是在无氧条件下酵母菌分解糖类物质产生，或者由发酵过程中通过相应醛类物质还原而成。白酒发酵过程中产生的醇类物质具有衬托酯香的作用[28]，因此赋予了金门高粱酒浓郁的醇香味[21]。

醛酮类物质中的糠醛（114.00 μg/mL）、壬醛（34.50 μg/mL）和 2-壬酮（17.70 μg/mL）分别占总含量的1.32%、0.40%和0.20%。醛酮类物质主要是由白酒发酵过程中氨基酸和脂质降解形成的[29]，在该类物质中，苯乙醛（7.80 μg/mL）阈值低[8]，对该酒的花香味有贡献；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还可得知，金门高粱酒的定量结果与有关学者[30]对河南宝丰酒挥发性成分的研究相比，金门高粱酒与其挥发性成分种类相同，但是宝丰酒中主要成分为2-羟基丙酸乙酯和乳酸乙酯，而金门高粱酒主要成分为乙酸乙酯和己酸乙酯；与浙江同山烧酒的挥发性成分相比[31]，主要香气成分都是乙酸乙酯、己酸乙酯和3-甲基丁醇，但是金门高粱酒的醛酮类物质种类比同山烧酒的多；得出同种香型的白酒香气成分种类和数量上也存在差异，解释这种现象的原因是河南省和浙江省均属于亚热带季风气候，且浙江省夏季高温多雨，冬季低温少雨，年平均气温为 15.7～18.7 ℃，年平均湿度大约为 80%[32]，而台湾省属于海洋性气候，常年呈现高温多雨多风，正是这种环境气候上的差异造成的。

以上结果说明酯类、醇类、醛酮类是金门高粱酒的主要香气化合物，形成了该酒的主要香气轮廓，且与感官评价的结果具有一致性，且不同地区清香型白酒的挥发性成分受到环境气候的影响。

表3 金门高粱酒中挥发性化合物的定量结果和香气特征Table 3 Quantitation and aroma characteristics of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

注：金门高粱酒挥发性化合物的香气描述均参考该网站（http∶//www.flavornet.org/flavornet.html）；相对含量=（各挥发性成分含量/挥发性成分总含量）×100%。

3 结论

本文通过感官检验发现金门高粱酒的主要酒体香为醇香和果香，并通过GC-MS在该酒中共鉴定出42种挥发性成分，包括酯类21种（89.09%），醇类6种（5.64%），醛酮类6种（2.37%），烷烃类5种（1.97%）和其它类化合物 4种（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%）是该酒的主要挥发性成分，且金门高粱酒与不同地区同种香型白酒对比得知环境气候和酿造原料对该酒的香气特征以及挥发性成分的种类和数量均是有影响，这一结果为研究清香型白酒的香气特点奠定了理论基础。