清酱香型白酒挥发性风味组分及香气特征

马 宇，黄永光*

（贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州 贵阳 550025）

中国白酒拥有6 000多年的悠久历史，是中华民族的智慧结晶、传承瑰宝[1]。白酒酿造工艺的丰富性和独特性等决定了中国白酒的香型特色、地域特色[2]，不同香型白酒的风格和风味特征存在显著差异[3-5]，消费者对其饮用喜爱也各有不同。随着白酒酿造工艺的发展和科技进步，白酒香型也发生着悄然变化，在原有香型的基础上不断创新、衍生出新的香型，除最初的四大基础香型之外，其余香型如特香型、馥郁香型、兼香型等都是香型融合、科技创新的产物。为丰富酒类产品，目前，又有兼具清香和酱香的清酱香型白酒被研发生产并投放市场。

风味导向策略是目前指导酒类酿造科学技术研究的重要学术思想。风味导向技术路线（图1）也早已成为现代酿酒技术研究一般采用的方式，即用现代风味化学和分析化学理论，从白酒上千种微量成分中，发现和确定对酒体风味具有风味贡献度的物质，从而研究、调控风味代谢，并以此为导向开发产品，针对消费者风味偏好，进而研究产品风味特征[6]。风味导向策略能够有效地将科研、企业和消费者有机结合，并且有效地将科研成果产业化、将产业需求科学化。

图1 风味导向酒类酿造研究技术路线Fig. 1 Technical flow chart of flavor-directed Chinese liquor brewing

基于此，本实验从风味导向出发对清酱香型成品酒、基酒开展风味研究，采用顶空-固相微萃取/液液微萃取-气相色谱质谱（headspace solid phase microextraction/liquid-liquid microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME/LLMEGC-MS）方法对清酱香型白酒风味特征进行解析，结合感官品评（专业品评和消费者品评）、香气活力值（odor activity value，OAV）从多角度研究清酱香型白酒风味，进一步明晰清酱香型白酒的特征香气物质及各种挥发性成分对酒体风味风格的贡献程度，探索独特工艺和别具一格的酒体风味科学机理，从内在科学性和品质性认识、了解清酱香型白酒，以期推动清酱香型这一创新香型白酒的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酒样：清酱香型人民小酒成品酒（乙醇体积分数53%）、清酱香型人民小酒基酒（乙醇体积分数54%），于2017年8月27日生产，取自贵州岩博酒业有限公司；感官品评对比酒样：小曲清香型白酒（乙醇体积分数51%），中国酒业协会小曲清香型酒标准样品；大曲清香型白酒（乙醇体积分数52%），中国酒业协会大曲清香型酒标准样；酱香型白酒（乙醇体积分数53%），中国酒业协会酱香型酒标准样。

正构烷烃混合标准品（C7～C40）、2-辛醇（色谱纯） 美国Sigma-Aldrich公司；无水乙醚、氯化钠（均为分析纯） 上海国药集团。

色谱级标准品（纯度）：乙醛（99.5%）、2-甲基丙醛（98%）、3-甲基丁醛（95%）、乙酸乙酯（99%）、丙酸乙酯（99%）、2-甲基丙酸乙酯（≥98%）、丁酸乙酯（≥99.5%）、2-甲基丁酸乙酯（98%）、3-甲基丁酸乙酯（99%）、乙酸异戊酯（99%）、戊酸乙酯（≥99.5%）、己酸乙酯（≥99%）、丁酸异戊酯（98%）、己酸丙酯（98%）、庚酸乙酯（≥98%）、乳酸乙酯（99%）、乙酸己酯（99%）、辛酸乙酯（99%）、己酸异戊酯（98%）、壬酸乙酯（98%）、癸酸乙酯（99%）、十二酸乙酯（99%）、2-羟基己酸乙酯（98%）、丁二酸二乙酯（99%）、1-丙醇（99%）、2-甲基-1-丙醇（99%）、1-丁醇（99%）、3-甲基丁醇（99%）、1-己醇（99%）、1-辛醇（99%）、二甲基三硫（98%）、乙酸（99%）、2-甲基丙酸（99%）、丁酸（≥99.5%）、3-甲基丁酸（99%）、己酸（98%）、辛酸（99%）、2-戊基呋喃（98%）、糠醛（99%）、苯甲酸乙酯（99%）、苯乙酸乙酯（99%）、乙酸-2-苯乙酯（≥98%）、β-苯乙醇（≥99%）、4-乙基愈疮木酚（98%） 上海国药集团。

1.2 仪器与设备

GC 7890-5975 MSD气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司；MPS2型多功能自动进样系统 德国Gerstel公司；SB2200超声波清洗器 上海超声仪器厂；Aquaplore3S超纯水系统 美国艾科浦公司。

1.3 方法

1.3.1 感官风味轮廓分析

酒体风味轮廓分析采用感官品评为基础，根据品评基础分值进行风味雷达图分析。感官品评分专业品评和消费者品评两组。根据文献方法[7]，选取10 人进行感官品评，品评人员包括研究白酒风味化学的8 名研究生和具有10 a以上白酒品评经验的2 名老师（省级评委、国家一级品酒师）。感官品评前先经培训练习，品评人员对酒样的香气，如花香、甜香、水果香、发酵香（酒香）、粮香（小麦/麦芽）、酱香、烘焙香、草本/青生、曲香、酯香、泥土味（霉味）等香气的感官强度进行评定，评定分数范围为0～5，0 分为未闻到，5 分为闻到的香气最强。取20 mL酒样于白酒品评专用杯中，在（20±1）℃的温度条件下进行感官评定，取所得均值作风味雷达图。

随机选取100 名具有3～5 a消费酒龄的消费者进行清酱香型白酒整体感官品质的评定，并选取市售小曲清香型白酒、大曲清香型白酒、酱香型白酒进行对比感官品评。感官品质指标分为香气特征（香气、香气强度、香气复合度、干净度）、口感口味指标（醇厚、细腻/协调、绵柔、回味、净爽）和基本感官指标（酸、甜、苦、咸、涩、口腔刺激、喉部刺激）3 部分。评分标准见表1。采用10 分制打分，最后结果取平均值，保留一位小数。取所得分值结果的平均值作风味雷达图。

表1 清酱香型白酒感官品质特征评分标准Table 1 Criteria of sensory evaluation of Fen-Maotai- flavored liquor

1.3.2 挥发性风味成分分析

HS-SPME-GC-MS分析：根据Fan Wenlai等[8]所述方法，酒样用去离子水稀释至乙醇体积分数10%，吸取8 mL置于20 mL的顶空瓶中，加适量NaCl饱和，加入10 μL内标2-辛醇（终质量浓度1.065 mg/L），旋紧瓶盖，加热萃取30 min。采用二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷萃取头，在50 ℃预热5 min，萃取吸附45 min后直接进样，250 ℃解吸5 min。

LLME-GC-MS分析：由于采用HS-SPME-GC-MS方法的萃取头对强极性的有机酸响应较差，定量有机酸的效果不佳，因此进一步采用LLME-GC-MS方法定量酒样中的有机酸含量。吸取10 mL稀释至乙醇体积分数10%的酒样，加氯化钠至饱和，加入10 μL内标2-辛醇（终质量浓度1.065 mg/L），添加1 mL重蒸乙醚振荡萃取3 min，静置分层后吸取有机相进行GC-MS分析。

标准曲线绘制：以10%乙醇溶液为溶剂配制具有一定浓度的待测物标准液，并进行梯度稀释。分析条件与酒样的分析条件相同。采用选择离子法计算各化合物的峰面积，以化合物与内标物的峰面积比为横坐标，质量浓度之比为纵坐标，建立标准曲线。

G C条件：采用D B-F F A P色谱柱（6 0 m×0.25 mm，0.25 μm），GC检测器和进样口温度为250 ℃，不分流进样，氦气作为载气，流量2 mL/min，色谱柱初温50 ℃维持2 min，再以6 ℃/min升温到230 ℃，保持15 min。

MS条件：电子电离源；离子源温度230 ℃；电子能量70 eV；全方位扫描范围35～550 u。

1.3.3 特征挥发性风味成分分析

OAV分析：参考文献[9]方法，OAV即物质质量浓度与感觉阈值之比，通常情况下大于1时则表明该物质对整体风味有直接影响，OAV越大表明对总体风味贡献越大，反之则表明该物质对酒体风味无实际作用，从而评估各风味成分对酒样风味的贡献程度，以此为依据筛选样品中重要香气物质。

1.3.4 数据及图像处理

定性分析：根据改进的Kovats法[10]计算保留指数（retention index，RI）。在各样品中添加C5～C30烷烃混合标样，进行GC-MS检测，通过正构烷烃保留时间计算未知化合物的RI，再通过质谱谱库检索与NIST 05 a.L库的标准质谱图比对定性。定性结果通过其计算RI值与文献报道的RI比对确认。RI计算公式如下：

式中：tRi为香气化合物i的保留时间；tRZ和tR（Z＋1）为相邻香气化合物i前后的两个正构烷烃的保留时间；Z为正构烷烃的碳原子数。

定量分析：按照1.3.2节方法建立标准曲线后，将色谱峰信噪比大于3的质量浓度确定为检出限，信噪比大于10确定为定量限，进行全定量分析。部分无标样的化合物采用内标法定量，通过计算内标物的峰面积和样品中各组分的峰面积比值，从而定量出各个组分的相对质量浓度。

采用Microsoft Office Excel 2016进行数据计算，应用SPSS22.0、R语言进行绘图及统计分析。

2 结果与分析

2.1 酒体风味轮廓分析

为对清酱香型白酒在整体风味风格上有较全面的认知，分别选取清酱香型成品酒及基酒进行风味轮廓分析，结果见图2。整体而言，清酱香型白酒香气协调丰满，清香、酱香融合协调，发酵香、甜香、酯香、粮香突出浓郁，果香和花香也占较大比例。成品酒及基酒的整体风味轮廓略有差异，相比之下成品酒清香与烘焙香更突出，而基酒粮香、酱香则较明显。两种酒样的不良气味都非常低，几乎为零。

图2 清酱香型人民小酒整体香气轮廓分析Fig. 2 Aroma profiles of base and fi nished Fen-Maotai-f l avored liquors

为更好研究当下消费者对于酒类产品的消费偏好，随机选取了100 名具有3～5 a消费酒龄的消费者对清酱香型白酒、清香型白酒（小曲、大曲）和酱香型白酒进行酒体感官品质特征的对比品评，将得分取平均值后进行雷达图分析，结果如图3所示。

图3 香气及口感口味征评定分析Fig. 3 Analysis of aroma components and taste characteristics of different types of Chinese liquor

从图3可看出，不管是大曲清香还是小曲清香，其香气复合度、回味及醇厚度明显不如酱香型白酒，而香气干净度、幽雅、净爽却比酱香型白酒略胜一筹，这也正符合了两种香型白酒各自的风格特点。上述结果表明清酱香型白酒的风格特征则介于两者之间，既有清香酒的幽雅、净爽，又有酱香高温大曲酒的醇厚柔顺，而且口感舒适、愉悦。研究哪些风味成分对酒体的风格特征产生了积极的贡献，还需对酒体中的挥发性风味组分进行进一步分析。

2.2 酒体挥发性香气成分定性定量分析

根据前述方法对酒样中挥发性风味成分进行测定分析，图4为清酱香型白酒人民小酒成品酒及基酒的GC-MS图谱。

图4 清酱香型人民小酒中挥发性风味化合物的总离子色谱图Fig. 4 Total ion current chromatograms of volatile aroma compounds in fi nished and base Fen-Maotai-f l avored liquors

从清酱香型人民小酒及其基酒中共检测鉴定出69 种主要风味化合物（表2），其中主要包括酯类33 种、芳香类10 种、醇类9 种、酸类6 种、醛类4 种、酚类2 种、呋喃类2 种、硫化物1 种和萜烯类1 种，其他物质1 种。

表2 清酱香型人民小酒中主要挥发性风味成分检出结果Table 2 Main volatile aroma compounds identi fi ed in fi nished and base Fen-Maotai- flavored liquors

续表2

根据检出的主要挥发性风味成分含量作热图，热图更能够直观地显示成品酒和基酒挥发性风味化合物含量的差异及变化情况，每种化合物用不同的颜色深浅表示。由表2、图5可知，酯类化合物是构成清酱香型人民小酒挥发性香气的重要物质。中国白酒的整体香气是以酯香为主，而世界上其他蒸馏酒则是以醇香为主，这是我国白酒的一大特征[21]。清酱香型人民小酒也是如此，酯类香气化合物的含量远高于其他类型香气化合物的含量，占主导地位。酯类化合物对酒的主体香型及风格等感官特征有非常重要的影响[22]，其赋予清酱香型白酒果香和花香的感官特征。35 种酯类化合物中，含量较高的有乳酸乙酯（2-羟基丙酸乙酯）、辛酸乙酯、癸酸乙酯、壬酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸异戊酯（乙酸-3-甲基丁酯）、十二酸乙酯（月桂酸乙酯）、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯。白酒中的酯类香气成分主要来源于微生物的生化反应，酒醅中的枯草芽孢杆菌、汉逊酵母、假丝酵母等微生物均有较强的产酯能力，也有少部分是通过酯化反应生成的酯[23-24]，脂肪酸乙酯如丙酸乙酯、丁酸乙酯等则是由酵母脂肪酸代谢过程中产生的脂酰辅A醇解所产生[25]。

图5 清酱香型人民小酒成品酒及基酒中挥发性风味化合物热图Fig. 5 Heat map for volatile aroma compounds in fi nished and base Fen-Maotai-f l avored liquors

在清酱香型成品酒及基酒中共检测到芳香族化合物10 种，含量较高的有β-苯乙醇、乙酸-2-苯乙酯、苯乙酸乙酯，这3 种物质在酱香型白酒及清香型白酒中也大量存在[20,26]。芳香族化合物大都呈幽雅的花香、水果香和甜香，香味突出且具有阈值低、沸点高、难挥发的特点，这是使酒体优雅、醇厚等风味形成的关键。芳香族化合物的代谢途径一是原料中的单宁、木质素、阿魏酸、香草醛经微生物发酵生成，二是在制曲时形成中间产物，微生物发酵生成并且在发酵过程中相互进行转化[27]。清酱香型白酒以含有丰富上述物质的高粱、小麦作为酿酒原料，方使酒体香浓协调、完美。

醇类化合物中，除乙醇之外，含量最高的是2-甲基丁醇，其次是1-丙醇、3-甲基丁醇、2,3-丁二醇和2-甲基丙醇。其中，1-丙醇和2-甲基丙醇有略微葡萄酒香，3-甲基丁醇味甜略带水果香，对汾酒的研究表明，这几种醇是清香型白酒中最主要的醇类物质[26]。2,3-丁二醇则是酱香白酒中重要的醇类化合物[22]，呈黄油、奶油气味。醇类化合物可使酒体浓厚丰满，同时也是形成酯类化合物的前驱物质[21]。该类物质主要来自发酵阶段糖类在有氧环境下和无氧条件下氨基酸的转化，醇的含量及种类与原料、菌种、酒醅成分及发酵条件等有关[28]。值得一提的是，2-甲基丙醇、3-甲基丁醇及1-丁醇俗称为“杂醇油”。本清酱香型人民小酒样品中的杂醇油含量仅占总醇含量的7.3%，远低于其他清香型酒（60%～80%）[27]，这使得酒体口感更加协调，饮后不上头。

酸类化合物主要是2-甲基丙酸和3-甲基丁酸，此结果与酱香型白酒中主要酸类化合物一致[29]。酸类物质是形成酯类化合物的前体物质，研究表明其对白酒风味的贡献侧重于口感[30]，含量不足时会使酒体后味寡淡、不协调，同时酸类物质还具有平衡酒味、协调香气的作用。白酒中的大部分脂肪酸都是由细菌产生的，在发酵阶段，淀粉、脂肪、蛋白质等有机物质在细菌、霉菌、酵母等微生物的作用下，通过一系列生化反应产生，是白酒中必不可少的物质。

共检测到4 种醛类化合物，在清酱香型白酒中的含量都不高，含量所占比例小于1%。酚类物质中，4-乙基愈疮木酚含量稍高，曾被证明是酱香白酒中的重要物质[13,15,18,31]。杂环化合物，如含氮化合物（呋喃类等）、硫化物等物质相对于清酱香型白酒来说，种类较少，2-戊基呋喃、糠醛等均在酱香白酒中有发现。其主要来源于白酒原料或辅料、酒曲中的风味物质；或以还原糖和氨基酸发生美拉德反应的产物。萜烯类物质仅有α-柏木烯（又名雪松烯）一种，该类物质广泛存在于植物中，曾在芝麻香型白酒[32]及董酒[33]中发现。

对挥发性风味组分的定性定量检测结果表明，清酱香型人民小酒的主要呈香呈味风味组分成分较丰富，正是因为酒体富含了丰富的风味成分，才赋予了酒体清酱协调，香气幽雅，醇厚丰满，细腻柔顺，回味悠长的风格特征。

2.3 挥发性香气化合物OAV特性分析

为进一步分析清酱香型白酒中主要风味组分的特征香气物质，分别对清酱香型成品酒及基酒中主要挥发性成分的OAV进行了计算分析，结果如表3所示。

表3 清酱香型人民小酒成品酒及基酒中OAV大于1的主要成分Table 3 Major components with OAV ＞ 1 of fi nished and base Fen-Maotai- flavored liquors

从表3可看出，在清酱香型成品酒中，有24 种香气化合物在酒中的浓度大于其香气阈值，即其OAV大于等于1。其中酯类最多14 种，其次是芳香族3 种，醇类及脂肪酸类物质各2 种；醛类1 种及硫化物1 种。OAV位居前5 位的为：辛酸乙酯（呈白兰地似的甜香）、2-甲基丁酸乙酯（呈果香）、丙酸乙酯（呈香蕉味）、乙酸异戊酯（呈果香、甜香）和二甲基三硫（呈老咸菜香）。

基酒中有25 种香气化合物在酒中的浓度大于其香气阈值，其中酯类最多，为14 种，其次是芳香族及醇类物质，各3 种，脂肪酸类2 种；醛类1 种及硫化物1 种。与成品酒的特征香气成分较为相似，OAV位居前5 位的稍有出入：辛酸乙酯（呈白兰地似的甜香）、2-甲基丁酸乙酯（呈果香）、庚酸乙酯（呈果香、花香）、己酸乙酯（呈强烈果香及酒香、窖香）和乙酸异戊酯（呈果香、甜香）。

整体而言，成品酒与基酒中相似的风味组分种类较多，这说明在清酱香型白酒中存在一些色谱骨架组分，其香气贡献不同，这与物质的香气阈值及各种物质之间的量比关系有很大关系。为进一步说明清酱香型白酒与酱香型、清香型白酒的关系，本研究对比相同预处理及检测条件下的酱香型白酒、清香型白酒的OAV，其中异戊醛（3-甲基丁醛）、异丁酸乙酯（2-甲基丙酸乙酯）、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、1-辛醇、乙酸-2-苯乙酯这些成分是清酱香型成品酒及基酒、酱香型白酒、清香型白酒中OAV均大于1的物质。而丙酸乙酯、丁酸异戊酯（丁酸-3-甲基丁酯）、二甲基三硫是清酱香型白酒与酱香型白酒中共有而清香型白酒中未检出或OAV小于1的成分。2-甲基丁酸乙酯、异戊酸乙酯（3-甲基丁酸乙酯）、乙酸异戊酯（乙酸-3-甲基丁酯）、壬酸乙酯、月桂酸乙酯、苯乙酸乙酯、β-苯乙醇是清酱香型白酒与清香型白酒中共有而在酱香型白酒中未检出或OAV小于1的成分。4-乙基愈疮木酚和2-甲基丁醇是清酱香型白酒中独有的OAV大于1的物质。

根据表3绘制清酱香型人民小酒与酱香型白酒、清香型白酒中的重要挥发性香气化合物（OAV≥1）的韦恩图（图6）。由图6可知，清酱香型人民小酒与酱香型白酒、清香型白酒中重要的挥发性香气化合物融合度非常高。

图6 清酱香型人民小酒成品酒（A）、基酒（B）与酱香型白酒（C）、清香型白酒（D）中OAV大于1的挥发性风味化合物韦恩图Fig. 6 Venn diagram for volatile aroma compounds in fi nished and base Fen-Maotai-f l avored liquors

综上所述，从清酱香型人民小酒中检出的主要挥发性风味组分充分表明了这些成分对酒体的幽雅的香气，丰满醇厚、细腻柔顺的口感，悠长的回味起了关键的贡献，致使酒体具有清酱风味协调、香气舒适的风格特征。

3 结 论

清酱香型白酒融合了清香、酱香白酒酿造工艺的精华，根据白酒消费市场风格、口感需求在全国首创的香型新品类。应用HS-SPME/LLME-GC-MS进行定性、定量分析，共检测出69 种主要香气成分，包括酯类33 种、芳香类10 种、醇类9 种、酸类6 种、醛类4 种、酚类2 种、呋喃类2 种、硫化物1 种、萜烯类1 种、其他物质1 种。酒体中总酯含量高，主要呈花香、果香明显，香气幽雅、舒适；杂醇油含量极低，仅占总醇的7.3%，远低于其他香型白酒，这是酒体饮后不上头的关键；总酸含量协调，酸味适中，有利于平衡呈味、协调香气、丰富后味。风味轮廓、感官品质特征、香气成分定量及其OAV分析结果表明，对清酱香型白酒风味贡献度大的主要成分有辛酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸异戊酯（乙酸-3-甲基丁酯）、二甲基三硫、戊酸乙酯、庚酸乙酯、2-甲基丁醇、异戊酸乙酯（3-甲基丁酸乙酯）、4-乙基愈疮木酚、异戊醛（3-甲基丁醛）、己酸乙酯、丁酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、壬酸乙酯、月桂酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯，这些香气成分为清酱香型白酒的主要特征风味成分。酒体风格特征融合了清香、酱香风格之精华，更易被广大消费者接受。