不同香型白酒香味物质特征差异比较分析

何 菲，蒋洪久，玉光惠，唐平华

（仁怀酱香白酒科研所，贵州仁怀 564500）

自1979 年轻工业部主持第三届全国评酒会以来，中国白酒香型历经40 余年的发展，从最先划分的酱香、浓香、清香、米香四大基本香型，逐渐衍生出了由其中一种或多种工艺技术糅合的其他8种独特香型。为充分表达白酒个性特征，白酒行业除进行一系列色、香、味、格等感官评价工作外，还开展了大量白酒风味特征化合物或主体香味物质的研究，普遍认同四大酯（乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酸、乳酸乙酯）、四大酸（乙酸、乳酸、己酸、丁酸）、高级醇（正丙醇、异丁醇、异戊醇、β-苯乙醇等）等物质的香味特征和多组分香味物质量比关系对白酒风味产生的综合特征贡献。

随着色谱技术推广和应用，大量研究集中对不同香型白酒中的醇类、羰基类、酸类、酯类、芳香族类、酚类、萜烯类、杂环类、氨基酸、无机离子等物质进行检测和比较分析，这些物质既对白酒产生风味贡献，又蕴藏生物活性健康价值，但也可能存在潜在食品安全风险。因此，实验利用GC-MS 对样品进行Q3-SCAN 定性，参考文献采购色谱对照品进行气相色谱和离子色谱全谱段定性定量分析，以期探索不同香型白酒中色谱微量成分之间的差异，为白酒香型识别和感官品评提供数据参考，为白酒微量和痕量物质分析奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

1.1.1 实验样品

实验样品酒样来源品酒培训机构香型识别典型代表酒样或知名酒企代表酒样，且同一香型酒样均来自不同生产企业，详见表1。

表1 不同香型白酒样品信息

1.1.2 试剂与药品

乙醇（色谱纯），德国默克股份两合公司；91 组定性定量色谱标准对照品（纯度≥99.5%，包含叔戊醇和乙酸正戊酯2 组内标物质，15 组分醇类物质，17 组分羰基类物质，9 组分酸类物质，29 组分酯类物质，6 组分芳香族物质，8 组分杂环类物质，4 组分无机阴离子，1 组分未作分类物质），天津西玛科技有限公司。

1.1.3 仪器与设备

Nexis GC-2030 气相色谱仪，日本SHIMADZU公司；DionexIntegrion HPIC 高压离子色谱仪，美国thermo scientific 公司；BS 244S 电子天平（感量：0.0001 g），北京塞多利斯仪器系统有限公司；Milli-QAA10 超纯水系统，德国默克密理博公司；MS-X可调式混匀仪，美国SCILOGEX 赛洛捷克公司；10～100 μL、100～1000 μL、1～10 mL 移液器，艾德本（中国）有限公司；10 mL 容量瓶、50 mL 容量瓶、10 mL刻度试管，天津天科玻璃制品有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液配制与样品制备

标准曲线溶液配制：称取标准对照品配制高浓度储备液，配制中间浓度混标溶液进行预实验，根据预实验酒样初测浓度，配制5 个合适的曲线系列混合标准溶液（其中，气相色谱分析配制76 组分混标溶液，高压离子色谱分析配制13 组分有机酸酸和无机阴离子混合标准溶液）。

气相色谱分析样品制备：准确取5.0 mL待测酒样于10 mL 试管中，加入0.1 mL 2%（v/v）叔戊醇和乙酸戊酯2 组分内标混合溶液，振荡混匀静置，稳定平衡后，用于GC分析。

离子色谱分析样品制备：准确取1.0 mL待测酒样于50 mL 容量瓶中，加入二级去离子水定容，摇晃均匀稳定后，用于HPIC分析。

1.2.2 仪器分析方法条件

气相色谱条件：DB-Wax色谱柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；升温程序：起始温度28 ℃，保持12 min，以7.0 ℃/min 升温至50 ℃，以3.5 ℃/min 升温至95 ℃，以3.0 ℃/min 升温至125 ℃，保持8 min，以1.5 ℃/min升温至145 ℃，以8.0 ℃/min升温至240 ℃，保持8 min，总时间80.21 min；进样口温度250 ℃；FID检测器温度250 ℃（氢气H流量32.0 mL/min，纯度≥99.999 %；干燥空气Air 流量200.0 mL/min；尾吹气流量24.0 mL/min）；载气流速0.5 mL/min（氮气N，纯度≥99.999 %）；载流模式为恒流；分流进样（分流比，45∶1）；进样量1 μL。

高压离子色谱条件：DionexIonPac AS11-HC 4×250 mm 阴离子色谱柱（配AG11-HC 4×50 mm色谱保护柱，柱温箱温度30 ℃）；EGC 500 KOH 淋洗液自动发生器；AERS 4 mm 自循环抑制器，抑制电流104 mA；流速：多步梯度类型，0～40 min流速1.0 mL/min，40～47 min 流速0.8 mL/min，47～50 min 流速1.0 mL/min；进样量25.0 μL，稀释因子50.0；检测器：电导检测器，检测池温度35 ℃；KOH淋洗液梯度洗脱程序，详见表2。

表2 KOH淋洗液梯度洗脱程序

1.2.3 定性定量计算方法

配制混合标准溶液并结合样品酒样，逐一进行色谱条件优化，得到仪器分析方法条件，再利用单体标准溶液逐一对保留时间定性，或进行同类属性化合物分类分段保留时间定性。

根据预测样品酒样浓度，配制5 个合适浓度梯度系列混合标准溶液，气相色谱分析样品加入内标，以待测组分与对应内标物浓度比为横坐标，以峰面积比为纵坐标，建立内标法校准曲线进行定量浓度计算；高压离子色谱分析，以待测组分浓度为横坐标，以峰面积为纵坐标，建立外标法校准曲线进行定量浓度计算（样品浓度需换算稀释倍数）。

1.3 数据分析

数据采用SIMCA 14.1 进行偏最小二乘判别分析（partial least squares discrimination analysis,PLSDA），利用IBM SPSS Statistics 25.0 进行单因素方差分析（one-way analysis of variance,ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 不同香型白酒分析结果

实验根据气相色谱和离子色谱分析方法，测定得到不同香型白酒中15 组分醇类物质，17 组分羰基类物质，9 组分酸类物质，29 组分酯类物质，6 组分芳香族物质，8 组分杂环类物质，4 组分无机阴离子，1组分未作分类物质（详见表3）。

表3 不同香型白酒香味物质检测结果 （mg/L）

续表3 不同香型白酒香味物质检测结果 （mg/L）

不同香型白酒微量物质统计结果显示，醇类物质总量酱香＞米香＞清香＞浓香；羰基类、酸类、酯类、杂环类和微量物质总量高低顺序相同，酱香＞浓香＞清香＞米香；芳香族和无机阴离子物质总量高低顺序相同，米香＞酱香＞清香＞浓香。排序中米香和清香型白酒出现跳位，酱香和浓香型白酒排位顺序保持一致。同一香型白酒微量物质统计显示，酱香和浓香型白酒各物质总量占比趋势相同，酯类＞酸类＞醇类＞羰基类＞杂环类＞无机阴离子＞芳香族；清香和米香型白酒各类物质总量占比趋势相同，酯类＞酸类＞醇类＞羰基类＞无机阴离子＞芳香族＞杂环类，在杂环类物质和无机阴离子占比排序上存在差异。

2.2 不同香型白酒香味物质差异比较

为进一步比较各香味物质浓度含量在不同香型白酒之间的差异，对分析测定的醇类、羰基类、酸类、酯类、芳香族、杂环类、无机阴离子等89 组香味物质含量进行PLS-DA分析。

通过PLS-DA 模型[R2X(cum)=0.603,R2Y(cum)=0.918,Q2(cum)=0.829]可将不同香型白酒有效区分，模型解释变量(R2Y)接近1，预测能力(Q2)大于0.5，且经过200 次置换验证Q2 回归线截距为负值（酱香-0.377，浓香-0.327，清香-0.345，米香-0.41），说明模型无过拟合现象，可用于不同白酒香型分类差异剖析，R2X[1]、R2X[2]、R2X[3]因子得分二维和三维散点图如图1所示。

图1 不同香型白酒微量物质含量PLS-DA分析

PLS-DA 变量重要因子（Variable Importance for the Projection，VIP）表征了分类过程中各个变量的重要性，通常VIP 值大于1 的变量在不同样本组之间的区分中起重要作用。通过VIP 值筛选出29 个差异标记物，ANOVA 分析进一步验证了这些物质含量在不同香型之间是否具有显著差异（P＜0.05），最终确定28 个白酒香型差异标记物（详见表4）。

表4 基于PLS-DA 筛选不同香型白酒差异标记物

统计PLS-DA 筛选差异标记物，发现酯类物质有豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、月桂酸乙酯、硬脂酸乙酯、丁二酸二乙酯、亚油酸乙酯、丁酸乙酯、癸酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、油酸乙酯、庚酸乙酯12 个组分，醇类物质有甲醇、异戊醇、正辛醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、正己醇、仲戊醇、2,3-丁二醇（内消旋）7 个组分；芳香族物质有β-苯乙醇、苯甲醛2 个组分；酸类物质有异戊酸、丁酸、乳酸、己酸4 个组分；羰基类物质有3-乙氧基-1-丙醇、3-羟基-2-丁酮2个组分；无机阴离子有PO1个组分。

结合表3 各香型白酒浓度含量分析，VIP 值大于1 的28 种差异标记物中酱香型白酒中含量相对其他香型较高的有苯甲醛、2,3-丁二醇(内消旋)、3-甲基-3-丁烯-1-醇、3-羟基-2-丁酮、亚油酸乙酯、油酸乙酯、乳酸等；浓香型白酒中含量相对其他香型较高的有仲戊醇、正己醇、正辛醇、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、丁酸、异戊酸、己酸等；清香型白酒中含量相对其他香型较高的有丁二酸二乙酯，其余差异标记物相对其他香型白酒较低；米香型白酒中含量相对其他香型较高的有β-苯乙醇、异戊醇、3-乙氧基-1-丙醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、硬脂酸乙酯、亚油酸乙酯、PO等。

3 结论

本研究采用实验室常用的气相色谱仪和离子色谱仪测定4 大香型白酒中微量物质组分的精确含量，并全面解析不同香型白酒之间的差异。总体上酱香和浓香型白酒拥有大量的酯类、酸类物质，且酱香型白酒含有较高的羰基类和杂环类物质；清香和米香型白酒微量物质种类和含量相对较为简单，但米香型白酒中含有较高的芳香族和无机阴离子物质，清香型白酒则表现较为平常单一。研究进一步利用偏最小二乘回归分析法筛选出28 种差异特征标记物，主要代表有β-苯乙醇、苯甲醛、3-甲基-3-丁烯-1-醇、正己醇、正辛醇、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、丁二酸二乙酯、丁酸、异戊酸、己酸、乳酸等，在不同香型白酒中贡献了不同程度的香气和口味特征。本研究建立的气相色谱法和离子色谱法可在生产企业进一步推广运用，差异特征标记物也可用于白酒香型品评评价。