苏格兰不同品牌麦芽威士忌挥发性风味成分分析

张德芹，朱晓春，李拂晓，骆红波，胡建锋，孙优兰

（贵州习酒股份有限公司，贵州习水 564622）

威士忌（Whiskey）是以大麦等谷物为原料，经发芽、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、混配制得的一种蒸馏酒，其酒精度数在43%vol 左右，被英国人称为“生命之水”。按照生产产地，威士忌主要分为苏格兰威士忌、爱尔兰威士忌、美国威士忌和加拿大威士忌等；按照酿造方法主要分为单麦芽威士忌、纯麦芽威士忌、谷物威士忌和调合威士忌等[1-4]。相关数据表明，近年来我国烟酒进出口贸易中，威士忌酒进口规模总体呈现快速增长趋势，进口规模由2017年的9.17 亿元快速增至2021 年的30.02 亿元，其中以苏格兰麦芽威士忌消费占比较高，是当今中国最热门的西方烈酒。苏格兰威士忌在文化和经济上都是比较重要的产品，在风味化学方面，苏格兰威士忌是一种复杂的混合物，由数千种风味化合物组成，其性质在很大程度上尚未解析透彻[5]。

因此，本研究采用气相色谱-氢火焰检测器（gas chromatography-flameionization detector，GCFID）、液液微萃取-气相色谱质谱联用技术（liquidliquid microextraction-gas chromatography-massspectrometry，LLME-GC-MS），对国内流行的4 个品牌11 款麦芽威士忌感官特征及风味结构特征进行解析，旨在为不同品牌威士忌产品的特征风味解析及品质表达提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

酒样：4个品牌11款苏格兰麦芽威士忌（40%vol或43%vol，橡木桶陈酿时间为12 年～21 年），均通过市场采购获得，其酒精度、原料及工艺等相关信息如表1所示。

表1 不同品牌威士忌产品详细信息

试剂：无水乙醚、氯化钠、正戊烷，均为分析纯，购于成都金山化学试剂有限公司；正构烷烃混合标准品（C7～C40）、乙醇、2-辛醇、2-乙基丁酸、乙酸正戊酯、乙醛、丙醛、异丁醛、甲酸乙酯、二乙氧基甲烷、乙酸乙酯、乙缩醛、甲醇、异戊醛、2-戊酮、仲丁醇、丁酸乙酯、丙醇、异戊酸乙酯、异丁醇、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、2-戊醇、丁醇、异戊醇、己酸乙酯、戊醇、醋嗡、乳酸乙酯、己醇、辛酸乙酯、乙酸、糠醛、丙酸、异丁酸、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、丁酸、异戊酸、戊酸、苯乙酸乙酯、己酸、β-苯乙醇、庚酸、辛酸、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯等98 种标准化合物（均为色谱纯，纯度均≥95 %），购于上海安谱实验科技股份有限公司。

仪器设备：气相色谱-质谱联用仪（Agilent GC 7890-5975 MSD），美国Agilent 公司；气相色谱仪（Agilent GC 8890），美国Agilent 公司；超纯水系统（Aquaplore3S），美国艾科浦公司；电子天平（AR2130/C），奥豪斯上海公司。

1.2 实验方法

1.2.1 感官描述性分析方法

参照国标GB/T 11857—2008《威士忌》[6]方法，对11 款威士忌产品的色泽、香气、口味及余韵等指标进行感官描述性分析。

1.2.2 挥发性风味成分分析

1.2.2.1 GC-FID检测方法

取酒样10 mL置于储备瓶中，加入200 μL混合内标（叔戊醇320.4 mg/L、乙酸正戊酯351.4 mg/L、2-乙基丁酸361.6 mg/L），混匀后分装至进样瓶。

GC 条件：DB-WAX 色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度240 ℃；进样量1 μL；分流比30∶1；载气为氮气（纯度≥99.999 %）；柱流量1 mL/min；升温程序：起始30 ℃，保持3 min，3 ℃/min升温至90 ℃，不保持，再以5 ℃/min升温至180 ℃，保持25 min；氢火焰离子化检测器温度250 ℃。

1.2.2.2 LLME-GC-MS检测方法

LLME 条件：准确吸取10 mL 稀释到10 %vol的酒样，加入氯化钠至饱和（3 g 左右），添加10 μL内标物（2-辛醇：16.1 mg/L），加入2 mL 乙醚∶戊烷（1∶1），涡旋振荡3 min，静置分层后吸取上层有机相1 mL至进样瓶。

GC 条件：采用DB-FFAP色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm，J&W Scientific），进样口温度和气相色谱检测器温度250 ℃，载气为氦气（纯度≥99.999%），流量为1.2 mL/min，不分流进样；程序升温条件为：①吡嗪类、酚类、硫化物：初温40 ℃保持1 min，以8 ℃/min 升至80 ℃，不保持，以2.5 ℃/min 升至115 ℃，不保持，以8 ℃/min 升至155 ℃，不保持，以5 ℃/min 升至220 ℃，不保持；② 其他微量化合物：初温40 ℃保持1 min，以2.5 ℃/min 升至100 ℃，保持1 min，以3 ℃/min 升至160 ℃不保持，以5 ℃/min升至230 ℃，保持10 min。

MS 条件：采用EI 离子源和70 eV 的电子能量，设置离子源温度为230 ℃，四级杆温度为150 ℃，扫描范围为45～550 amu。

1.2.3 风味成分定性定量方法

1.2.3.1 定性分析

利用Agilent ChemStation将酒样检测原始数据依次进行去除噪音、基线矫正和峰面积积分等步骤，利用NIST 20a.L谱库检索、标准品比对，并结合保留指数（retention index，RI）对酒样中检出化合物进行定性。其中保留指数定性：根据改进的Kovats 法[7]计算RI，将C7～C40 正构烷烃与酒样在相同的色谱条件下进样分析，通过保留时间计算未知化合物的保留指数，按公式（1）计算：

式中：RI 为保留指数；n 和n+1 分别为未知物流出前后正构烷烃碳原子数；tn和tn+1分别为相应正构烷烃的保留时间；ti为未知物在气相色谱中的保留时间（tn＜t＜tn+1）。

1.2.3.2 定量分析

（1）标准曲线定量

以10%vol 乙醇-饱和氯化钠水溶液作为标曲溶剂，加入已知浓度待测物标准储备液，并进行梯度稀释，配制成系列标准溶液。加入同样品一致的混合内标溶液，进行GC-FID、LLME-GC-MS 检测分析，检测条件与前述方法一致，采用选择特征离子法扫描进行测定。以待测物与相应内标物质的峰面积比为纵坐标，质量浓度比为横坐标，绘制标准曲线并对样品中各检出化合物进行精确定量。以信噪比大于3 作为检出限，信噪比大于10 时作为定量限。

（2）内标法定量：计算内标物峰面积和样品中各组分峰面积比值，从而定量出风味成分的含量。

1.2.4 数据分析及图像处理

采 用Microsoft Office Excel 2016、SIMCAP14.1 等相关软件进行数据处理、统计学分析及结果可视化。

2 结果与分析

2.1 不同品牌麦芽威士忌感官特征

对11 款不同品牌麦芽威士忌的感官分析结果见表2。由表2可知，4 个品牌代表性产品的感官风格各异，其中MKL 威士忌以太妃糖香气特征突出，SGD 威士忌以巧克力、烟熏味特征突出，BF 威士忌以干果香、橡木味特征突出，GLFD 威士忌以成熟的水果香、橡木味特征突出。这主要是由于不同的生产工艺、地理环境和陈酿时间造就了其感官风格的差异性。

表2 不同品牌麦芽威士忌感官分析结果

2.2 不同品牌麦芽威士忌挥发性风味成分检测结果

酒样中所含风味成分的种类和含量是决定酒体品质和风格典型性的关键因素，采用GC-FID、LLME-GC-MS 两种检测分析技术对11 款不同品牌麦芽威士忌风味成分进行定性和定量分析，通过对检测图谱峰进行提取和匹配，结合质谱数据库比对、标准品比对和保留指数鉴定，在不同品牌麦芽威士忌中共定性定量出风味化合物99 种，包括酯类33 种，醇类19 种，醛类8 种，酸类10 种，吡嗪类10 种，酮类9 种，酚类6 种以及其他类4 种。根据定量结果发现，各麦芽威士忌酒中的风味物质总含量在2405.31～3667.31 mg/L 之间，以GLFD-21 年含量最高，酸类、醇类、酯类、醛类含量相对较高，对所检风味成分的含量进行统计分析和可视化，如图1所示。

图1 不同品牌麦芽威士忌挥发性风味检测结果

酯类化合物主要来源于发酵过程中醇和酸的酯化作用[7]，11 款威士忌酒中检出酯类共计33 种，含量为267.84～439.49 mg/L，占总含量的10.28%～16.01 %，以SGD GLOD-21 年定量结果最高，GLFD-12 年含量最低。检出含量较高的主要有乙酸乙酯、乳酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯、异戊酸乙酯以及十二酸乙酯等，其中乙酸乙酯和乳酸乙酯主要呈水果香和甜香[8]，癸酸乙酯和辛酸乙酯具有似白兰地水果香[9]，异戊酸乙酯和十二酸乙酯主要呈花果香气[10]。相关研究表明[11]，上述风味化合物对威士忌酒具有重要的风味贡献。通过对比发现，乙酸乙酯和乳酸乙酯均随陈酿时间的延长而升高，乳酸乙酯在SGD GLOD-21 年中含量（66.95 mg/L）高于其他酒体2.5～8 倍；除乳酸乙酯外，SGD GLOD-21 中癸酸乙酯（45.83 mg/L）、十二酸乙酯（19.64 mg/L）、辛酸乙酯（30.14 mg/L）含量均高于其他产品，使该产品拥有馥郁的水果香气，与感官结果基本一致。

醇类化合物是酯类化合物的前驱物质，主要通过酵母发酵代谢、蛋白质分解等生成[12]，11 款威士忌酒中检出醇类共计19 种，含量为710.02～1269.64 mg/L，占总含量的21.91 %～40.72 %，以MKL-15年含量最高，GLFD-18年含量最低。检出含量较高的醇类主要为异丁醇、异戊醇、正丙醇以及β-苯乙醇等，与已有报道基本一致[13-14]。适宜的高级醇类可以赋予酒体特殊的香气，使酒体柔和、醇厚，根据检测结果，MKL-15 年中高级醇类含量最高，可能是影响其感官特征的主要因素；此外，β-苯乙醇在SGD 和BF 两个品牌中含量相对较高，可赋予酒体花香气息。

酸类化合物主要由微生物利用淀粉、脂肪、蛋白质等有机物发生生化反应生成[15]，11 款威士忌酒中酸类化合物共计10 种，含量为1190.76～2342.24 mg/L，占总含量的43.25%～63.87%，其中以GLFD-21 年含量最高，BF-12 年含量最低。检出含量较高的主要有乙酸、乳酸、辛酸、异戊酸、己酸等，酸类对酒体的口味具有重要作用，同时可以平衡香气。根据检测结果，GLFD-21 年中乙酸和乳酸含量均明显高于其他威士忌，是造成其口味口感方面差异的主要因素。

醛类共计检测出8 种挥发性化合物，含量为78.61～134.55 mg/L，占总含量的3.07 %和5.37 %，含量较高的主要有乙缩醛、乙醛以及糠醛等，其中乙缩醛作为白酒老熟重要的标志性化合物之一，主要由储存过程中醛和醇发生缩合而成。根据检测结果，乙缩醛在储存年份长的威士忌中含量相对较高，说明该化合物是威士忌陈酿过程的重要特征性物质。

其他类化合物如酮类共检出9 种，含量为4.07～9.34 mg/L，占总含量的0.16 %～0.39 %，以3-羟基-2-丁酮和2-戊酮含量较高；酚类共检出6种，含量为1.88～0.49 mg/L，占总含量的0.02 %左右；相比之下，检出吡嗪类含量更低，仅占总含量的0.01%左右。上述几类的含量占比低，对整体的挥发性化合物的影响相对较小。

2.3 不同品牌麦芽威士忌挥发性风味差异性分析

主成分分析（PCA）是一种多元统计分析技术，通过确定少数几个主成分因子来表示原样本中多个复杂且规律难寻的变量，得到样本间规律性与差异性的评价，作为一种数理统计分析手段，主成分分析被广泛应用于食品领域的研究[15-17]。因此，为解析不同品牌威士忌风味差异，对11 款产品进行PCA 分析，其酒样分布图及载荷图结果如图2所示。

图2 不同品牌麦芽威士忌PCA分析

根据图2（a）Score plot，11 个威士忌酒共聚为4类，BF 威士忌与GLFD-12 年和18 年聚为一类，主要分布于Y轴的正半轴；MKL威士忌与SGD-12 年和15 年聚为一类，主要分布于X 轴的正半轴；GLFD-21年和SGD DFZ-21年分别单独聚类，其中GLFD-21 年位于第三象限，SGD DFZ-21 年位于第四象限，说明其酒样风味的差异特征较明显。

结合图2（b）Bioplot 可以看出，MKL 威士忌和SGD 威士忌的风味物质含量比较丰富，而BF 威士忌和GLFD 威士忌风味物质的丰富程度则相对较小，进一步说明风味化合物的量比关系是导致酒体风格特征差异的主要因素。进一步对比各风味成分的相关性大小，发现与MKL 威士忌、SGD-12 年和15 年相关性较大的风味成分主要有亚油酸乙酯、苯乙醇、己酸己酯、乙酰苯、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪等，与BF 威士忌、GLFD-12 年和18 年相关性较大的风味成分主要有乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、丙醇、异丁酸、糠醛等，与GLFD-21 年威士忌呈现正相关的风味成分主要有2-乙酰基-5-甲基呋喃、3-辛醇、1-辛烯-3-醇、2-乙酰基吡咯、2-庚酮等，与SGD DFZ-21 年威士忌呈现正相关的风味成分主要有戊酸乙酯、甲酸乙酯、辛酸乙酯、乳酸乙酯等，上述成分是构成各类酒体风格差异的主要特征性成分，但其对各类酒体的风味贡献还需进一步研究。

3 结论

本研究以国内流行的4 个品牌（MKL、SGD、BF、GLFD）11 款麦芽威士忌代表性产品为研究对象，通过感官描述分析，表明4 个品牌麦芽威士忌感官风格各异，其中MKL 威士忌以太妃糖香气特征突出，SGD 威士忌以巧克力、烟熏味特征突出，BF 威士忌以干果香、橡木味特征突出，GLFD 威士忌以成熟的水果香、橡木味特征突出；通过GCFID、GC-MS 联用检测技术从11 款麦芽威士忌中共定性定量出风味化合物99 种，包括酯类33 种，醇类19 种，醛类8 种，酸类10 种，吡嗪类10 种，酮类9种，酚类6 种以及其他类4 种。结合PCA 分析结果表明，MKL 威士忌、SGD-12 年和15 年威士忌酒聚为一类，其相关性较大的成分主要有亚油酸乙酯、苯乙醇、己酸己酯、乙酰苯、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪等；BF 威士忌、GLFD-12 年和18 年威士忌酒聚为一类，其相关性较大的成分主要有乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、丙醇、异丁酸、糠醛等；GLFD-21年威士忌与SGD DFZ-21 年威士忌均单独聚类，其中GLFD-21 年威士忌以杂环类化合物如2-乙酰基-5-甲基呋喃、2-乙酰基吡咯等为主要差异性特征成分，而SGD DFZ-21 年威士忌主要以酯类为主要差异性特征成分，如戊酸乙酯、辛酸乙酯、乳酸乙酯等，上述成分是构成各类酒体风格差异的主要特征性成分。本研究解析了MKL、SGD、BF 和GLFD 4个品牌代表性产品的感官特性及其风味结构特征和差异，为不同品牌麦芽威士忌表达提供了理论参考。