不同贮存年份白玉霓蒸馏葡萄酒的香气成分分析

刘 曼，徐 欣，栗 甲，张 强，马统魏，樊红平，张 波

（1.甘肃紫轩酒业有限公司，甘肃 嘉峪关 735100；2.甘肃农业大学 食品科学与工程学院；甘肃 兰州 730070；3.甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室/甘肃省葡萄酒产业技术研发中心，甘肃 兰州 730070）

甘肃河西走廊产区是我国重要的葡萄种植及葡萄酒酿造产区，域内最西部的嘉峪关地区为河西五市之一，处于世界葡萄种植的黄金地段。嘉峪关地区属温带大陆性荒漠气候，该地区日照丰富，光照充足，加之适宜的土壤条件使得嘉峪关地区生产的葡萄着色良好，酸度适宜，糖分积累充分。此外，温差大，降水少，空气干燥等特点还使得该地区病虫害发生概率较低，十分适合酿酒葡萄的栽培[1]，是甘肃河西走廊产区重要的组成区域之一。

近年来，随着当地葡萄酒产业的发展，一定程度上也带动蒸馏酒市场的发展，尤其是葡萄蒸馏酒的发展。通常来说水果蒸馏酒是以水果为原料，经发酵、蒸馏制备而成，葡萄蒸馏酒使用了葡萄汁作为主要的生产原料[2]。蒸馏制得的原酒还需通过一定时间的陈酿，使原本辛辣粗糙的酒体变得柔和甘冽、绵延细腻。同时在这个过程中，香气物质的种类和含量也会随着贮存时间的延长而发生变化，影响酒体的感官质量的同时，也影响着葡萄蒸馏酒的产品质量，并且决定着产品的典型性和独特风味。有研究发现，组成葡萄蒸馏酒的香气成分大概有500 余种[3]，主要包括醇、醛、酸、酯、酮和萜烯类等物质，按照香气的来源可以分为品种香、发酵香和蒸馏香[4]。

一般来说，陈酿贮藏的时间越长，蒸馏酒中的香气组成越多，香气也越复杂。例如，随着陈酿时间的延长，白兰地中挥发性物质总量呈上升趋势[3]。此外，有研究表明，随着贮藏时间的延长，白兰地中乙酸的含量也有明显升高的变化[4]。类似的结果在其他水果蒸馏酒样品中也有发现。例如，曾朝珍等[5]对不同陈酿期的苹果白兰地进行挥发性物质分析发现，酯类、酸类物质的种类和含量会随着陈酿时间的增加而呈现出上升的变化。夏亚南等[6]在研究红枣白兰地在陈酿期间酒中香气成分的变化规律时发现，在陈酿的不同阶段，香气成分的种类、组分以及香气的含量都不相同。结果表明，醇、醛类物质的含量总体呈现减少的趋势，酯、酸类物质的含量总体呈现增加的趋势。而杨国强等[7]在分析猕猴桃蒸馏酒风味物质时发现，该样品在木桶中陈酿1 年后，香气物质的种类大致相同，但含量有所变化。其中，乙醇、乳酸乙酯、糠醛、丁二酸二乙酯和苯乙醇等香气成分的含量显著下降，而乙酸乙酯、异丁醇、异戊醇的含量明显上升。综上可见，陈酿过程是蒸馏酒的进一步蜕变，时间能够赋予蒸馏酒更加丰富的香气，最终决定着蒸馏酒的质量。

在甘肃嘉峪关地区，白色酿酒葡萄品种白玉霓有着较好的适应性，中性、高酸的原料特性使其成为该地区制作蒸馏酒的热门品种，而当地特殊的自然风土环境也使得上述品种表现出独特的品质特征，制作的蒸馏酒具有酒体轻盈、香气细腻的特点。尽管上述产品的品质在当地具有一定的知名度，深受人们的青睐，但有关其品质分析的研究有限，特别是在陈酿阶段其香气物质变化的研究目前还鲜有报道。因此，本实验选择嘉峪关产区不同贮存年份的白玉霓葡萄蒸馏酒为研究对象，使用顶空-固相微萃取（Headspace Solid-Phase Microextraction，HS-SPME）和气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）进行香气成分的分析鉴定，研究不同贮存年份对于白玉霓葡萄蒸馏酒香气品质以及香气组分产生的影响，探讨各自香气成分的特点及差异，以期为嘉峪关产区葡萄蒸馏酒的香气成分提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

嘉峪关产区紫轩葡萄酒庄贮存1 年、3 年、5 年的白玉霓蒸馏葡萄酒（65%vol），葡萄产地及酿造条件均相同。

1.1.2 试剂

2-辛醇，SIGMA-ALDRLCH 贸易有限公司；3-羟基己酸乙酯，上海抚生实业有限公司；氯化钠，天津市光复科技发展有限公司。以上试剂均为国产分析纯试剂。

1.1.3 仪器设备

实验所用的仪器设备见表1。

表1 实验仪器设备表

1.2 挥发性香气成分测定

1.2.1 香气物质的富集

取5 mL 的不同贮存年份的蒸馏酒酒样于15 mL的样品瓶中，加入1 g NaCl、50 mL 2-辛醇（内标，质量浓度为200 mL·L-1）、3-羟基己酸乙酯（内标，质量浓度为350 mL·L-1）后，加磁力转子密封，并置于40 ℃恒温搅拌30 min 后，顶空萃取30 min，萃取结束后，插入GC-MS 联用仪进行香气检测。

1.2.2 气相色谱-质谱条件

酒样的香气物质检测采用气相色谱-质谱法进行测定，具体的色谱和质谱条件参考鲁榕榕等[8]的方法并略作修改。

（1）色谱条件。色谱柱：DB-WAX（60 m×2.5 mm×0.25 mm）；升温程序：初温40 ℃，保持10 min，以3.5 ℃·min-1升至180 ℃，保持6 min；载气流速：1.0 mL·min-1；进样口温度：250 ℃；不分流进样。

（2）质谱条件。电子轰击离子源；电子能量70 eV；传输线温度220 ℃；离子源温度240 ℃；质谱扫描范围50～350m/z。

1.2.3 香气成分分析

（1）定性分析。对于所测定的物质，采用保留指数（Retention Index，RI）和NIST-11、Wiley 及香精香料谱库检索比对进行初步定性，谱库比对时要求匹配度大于800。

（2）定量分析。采用内标法进行半定量分析，内标为2-辛醇、3-羟基己酸乙酯。对所测定物质进行分类后，用上述内标进行半定量分析，分别计算所测物质的含量[9]。

1.2.4 香气贡献评价

各种类型香气物质对蒸馏酒的整体香气贡献采用气味活性值（Odor Activity Value，OAV）进行相应的评价。

1.3 数据处理

实验所得数据利用Microsoft Office Excel 2016 进行基本整理，利用IBM SPSS Statistics 20.0 分析软件对所测定的数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 白玉霓蒸馏酒香气成分分析

将3 种不同年份的白玉霓蒸馏酒通过GC-MS 联用仪检测后，共检出52 种香气物质，其中含有29 种酯类物质、5 种醇类物质、3 种酸类物质、3 种芳香类物质、4 种萜烯类物质以及8 种其他类化合物。

2.1.1 酯类物质

酯类物质是葡萄蒸馏酒中含量最高的挥发性香气物质，也是构成蒸馏酒主体香气的重要物质。在对蒸馏酒的香气检测中，共检测出乙酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、癸酸异戊酯、乙酸异戊酯、十二酸乙酯等29 种酯类化合物（表2），且释放出来的酯类含量随储藏年份的不同表现出较大的数量差别。其中，贮存5 年的白玉霓葡萄蒸馏酒中的酯类含量最高，为5 653.1 mg·L-1，是贮存1 年蒸馏酒（2 750.7 mg·L-1）的2.06 倍，贮存3 年蒸馏酒（3 927.8 mg·L-1）的1.44 倍。同时可以明显看出，乙酯在蒸馏酒中占据着重要的地位，乙酯化合物的含量明显高于其他酯类化合物。

表2 不同贮存年份蒸馏酒主要酯类香气成分表

贮存1 年的蒸馏酒中，乙酸乙酯的含量为602.0 mg·L-1，经贮存3 年后，乙酸乙酯的含量增加为893.1 mg·L-1，贮存5 年后，含量增加为1 214.0 mg·L-1。贮存5 年的蒸馏酒中乙酸乙酯的含量是贮存1 年的蒸馏酒的2 倍。随着贮存时间的延长，乙酸乙酯的含量逐渐上升。除此之外，如辛酸乙酯、己酸乙酯、十二酸乙酯、十四酸乙酯、十六酸乙酯、癸酸乙酯、丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、丙酸乙酯、苯乙酸乙酯、壬酸乙酯、异丁酸乙酯、2-羟基己酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯等乙酯类化合物也呈现出含量随着贮存时间延长而逐年增加的趋势。此外，异戊酸乙酯、十一酸乙酯等乙酯类虽在储藏期间含量略有波动，但总体也呈现含量升高的变化趋势，特别是马来酸二乙酯（多用于生产香料），其在陈酿5 年的样品中才有检出。乙酯类物质含量的上升是由于蒸馏酒在陈酿过程中常伴随着许多化学反应，蒸馏酒中的乙醇会与有机酸类物质发生酯化反应，生成高级脂肪酸乙酯，脂肪酸乙酯能够赋予酒体浓郁的花香以及果香。例如，辛酸乙酯有新鲜的花果香气；乙酸乙酯具有水果香、酯香；己酸乙酯有青苹果的香气味，同时有淡淡的茴香味；癸酸乙酯具有果香味并且还略带舒适的醋味。

另外，实验还检测到其他的酯类成分，如具有果香风味的辛酸丙酯（菠萝）、甲酸丁酯（苹果、菠萝、草莓）、己酸异丁酯（热带水果）、癸酸异丁酯、乙酸异戊酯（香蕉、葡萄、草莓等）、己酸异戊酯（柑橘）、辛酸异戊酯（香蕉、苹果、草莓等）和乙酸己酯（苹果、香蕉、杧果等）等。另外，实验还鉴定到一种内酯类成分，如橡木内酯（椰子）。由于橡木内酯是橡木制品的主要特征香气物质，推测样品中的该类物质可能来自橡木桶或是其他橡木材料。

2.1.2 醇类物质

对于蒸馏酒中的醇类物质，是酵母通过乙醇发酵产生的副产物。同时，醇类物质也是构成葡萄蒸馏酒的主体香气之一。醇类物质其含量与发酵的环境条件、底物浓度以及原料的品质密不可分，同时也是构成蒸馏酒香气成分的重要指标。在检测中，总共检测出5 种醇类化合物（表3），包括正丙醇、异丁醇、异戊醇、正己醇和2-庚醇等，这些物质通常作为高级醇存在于葡萄酒中。醇类物质的含量，除异戊醇外，其余物质含量变化较小。

表3 不同贮存年份蒸馏酒主要醇类香气成分表

贮存1 年的蒸馏酒中异戊醇的含量为648.8 mg·L-1，贮存3 年后，含量上升为974.3 mg·L-1，5 年后，含量为1 130.9 mg·L-1，贮存5 年的蒸馏酒中异戊醇的含量是贮存1 年的1.7 倍，是贮存3 年的1.2 倍。异戊醇的含量随着时间的延长逐渐上升。其他物质如正己醇（309.5～341.0 mg·L-1）、异丁醇（257.5～289.2 mg·L-1）等，含量变化不是很明显。酒中的高级醇是在发酵过程中，由酵母在厌氧条件下发生氨基酸脱氨基反应或在有氧条件下发生糖脱羧反应，将氨基酸转化而来的[10]。同时，酒中高级醇的含量变化与乙醇的浓度有关。通常酒中的醇类物质具有相对较低的沸点，所以随着葡萄酒的蒸馏而转入蒸馏酒中，在特定比例下，高级醇能够对蒸馏酒的香气成分产生积极影响。高级醇的存在使葡萄蒸馏酒具有清新的醇香。

2.1.3 酸类物质

在葡萄蒸馏酒中，有机酸作为主要物质存在于酒体中，这些有机酸主要在发酵过程产生，通过蒸馏，从而进入到蒸馏酒中。酸类物质在低浓度时会产生水果味、奶酪味、脂肪味和酸味，使果酒香气更复杂。酸类物质浓度太高会产生不愉快的味道[11]。在检测中，总共检出3 种酸类物质（表4），检出的酸类物质包括乙酸、丙酸、辛酸，且酸类物质的含量随着贮存时间的延长，呈现小幅的上升趋势。贮存5 年的蒸馏酒中酸类物质的含量为250.2 mg·L-1，是贮存1 年蒸馏酒（179.3 mg·L-1）的1.4 倍，是贮存3 年蒸馏酒（200.2 mg·L-1）的1.2 倍。在贮存3 年的酒中，酸类物质的含量为200.2 mg·L-1，比贮存1 年的蒸馏酒中酸类物种的含量上升了21.0 mg·L-1。这些有机酸会赋予酒体带有酸的刺激性气味。

表4 不同贮存年份蒸馏酒主要酸类香气成分表

贮存1 年的蒸馏酒中乙酸的含量为77.4 mg·L-1，贮存至3 年后，乙酸的含量为99.5 mg·L-1，贮存至第5 年，乙酸含量为130.6 mg·L-1。乙酸含量随着贮存时间的延长呈现上升趋势。在蒸馏酒中，最主要的酸是乙酸，乙酸的产生主要是由于乙醇以及乙醛发生了氧化，随着时间的延长，乙酸的含量逐渐上升。此外，在陈酿期间，一些醇类物质会氧化生成醛，醛会进一步发生氧化形成酸，导致一些醇类化合物含量的减少以及酸含量的增加[12]。在陈酿过程中，部分有机酸会与乙醇反应生成酯，从而使酒的香气更加丰富。

2.1.4 芳香族物质

在检测中，总共检出3 种芳香族化合物（表5），包括苯甲醛、2,6-二叔丁基对甲酚和苯乙醇等。蒸馏酒中的芳香族化合物来源主要有3 个。①葡萄本身的香气，主要是葡萄浆果在生长和成熟过程中形成的。②发酵过程中酵母及其他微生物的作用和化学反应。③在陈酿过程中从木桶中直接萃取或通过生化反应生成的一些化合物[13]。苯乙醇是来自葡萄果实及发酵过程的氨基酸脱羧作用和脱氨作用形成的香气物质，在贮存过程中，含量由51.1 mg·L-1上升到95.7 mg·L-1。苯乙醇是蒸馏酒中重要的香气物质，使酒体带有玫瑰花香的甜香气息。苯甲醛通常具有樱桃、苦杏仁和坚果香气，其含量也呈现出逐年增高的变化，推测这将为酒样增强其特有的香气特征。2,6-二叔丁基对甲酚在3 种芳香族化合物中的平均含量最高，其含量范围为47.2～109.5 mg·L-1，贮存5 年的蒸馏酒中的含量是贮存1年蒸馏酒的2.3倍，是贮存3年蒸馏酒的1.4倍。2,6-二叔丁基对甲酚的存在能够为酒体提供淡淡的药香。

表5 不同贮存年份蒸馏酒主要芳香族香气成分表

2.1.5 萜类物质

实验还检测出包括里那醇、紫罗兰酮、香茅醇和大马士酮在内的4 种萜类化合物（表6）。萜烯类物质的香气通常来源于葡萄果实本身，其含量随着贮存时间的延长变化并不明显。里那醇在贮存1 年的蒸馏酒中的含量为56.4 mg·L-1，贮存3 年的酒中的含量为74.7 mg·L-1，贮存5 年的酒中的含量为60.6 mg·L-1。可见含量小幅的增长后又降低，推测原因可能是葡萄采收的年份不同以及当年气候环境的影响。尽管其他几种萜类物质，如香茅醇、β-紫罗兰酮和β-大马士酮的含量较里那醇相对较低，但由于上述物质具有较低的阈值，因此常被认为是葡萄果酒中的重要香气物质，对酒的芳香具有重要贡献。

表6 不同贮存年份蒸馏酒主要萜类香气成分表

2.1.6 其他类物质

除上述被检测的物质外，实验还检测出包括1,1-二乙氧基乙烷、1,1-二乙氧基丁烷等在内的6 种缩醛类物质（表7）。在整个被检出的物质中，缩醛类物质的含量会随着醛类物质与乙醇的结合逐渐上升，总体呈现小幅上升的趋势，整体含量从127.3 mg·L-1上升为258.5 mg·L-1，上升了131.2 mg·L-1。如乙醛与乙醇结合后产生1,1-二乙氧基乙烷，即乙缩醛。缩醛类物质的产生使酒体具有丰富的水果芳香。如贮存3 年和5 年的酒中检出的二乙氧基甲烷具有醚类的香气，4-甲基-2-苯基-2-戊烯醛具有可可的香气。

表7 不同贮存年份蒸馏酒主要其他类香气成分表

呋喃类化合物2 种（表7），包括糠醛和5-甲基糠醛。糠醛和5-甲基糠醛的产生表明橡木与蒸馏酒的接触，使二者发生了一系列的物理化学反应。贮存1 年的酒中的糠醛含量为21.2 mg·L-1，贮存3 年的糠醛含量为33.5 mg·L-1，贮存5 年的糠醛含量上升为54.3 mg·L-1，贮存5 年的酒中含量是贮存1 年的2.6 倍，是贮存3 年的1.6 倍。5-甲基糠醛的含量变化为14.3～49.6 mg·L-1，糠醛和5-甲基糠醛含量上升是由于橡木中的化合物在与蒸馏酒接触的过程中，能够被酒浸提出来，组成了葡萄蒸馏酒香气的一部分[14]。在橡木桶的烘烤过程中，半纤维素迅速焦糖化，产生的呋喃类化合物糠醛和5-甲基糠醛能够释放出香气，从而使酒具有焦香、甜香同时略带苦涩感。

葡萄蒸馏酒的香气在贮存过程中发生了变化，并保持了前后香气的同源性。在贮存的过程中，随着时间的延长，葡萄蒸馏酒中的关键香气的含量呈现不断增加的趋势。因此可以推断出，随着贮存时间的不断延长，蒸馏酒中的香气成分的含量将不断上升。由此可见，葡萄蒸馏酒在贮藏过程中香气成分的形成、替代、消失等动态变化，导致了葡萄蒸馏酒在不同时间的风味特征不同。

2.2 OAV 香气感官分析

气味活性值用于表征挥发性化合物对酒样总体香气的贡献，一般认为，OAV 大于1 的挥发性成分为样品的主体呈香化合物。通过对香气物质进行OAV 的计算，按照OAV 大于1 的标准对产生的物质进行了归纳和总结，如表8 所示。

表8 OAV 值及香气描述表

依据OAV 值大于1 的化合物香气感官特征，可将蒸馏酒的香气成分分为水果香、花香、植物香、脂香、溶剂味、刺鼻味、坚果香和化学味等8 种香气类型。由图1 可知，不同贮存年份的香气轮图主要差异为含量差异，重点表现为水果香、花香、脂香和植物香风味。

图1 不同贮存年份蒸馏酒香气轮图

其中，水果香和花香对蒸馏酒整体香气的贡献最大，而植物香和脂香贡献相对较小。其他的风味特征，如坚果香以及异味（化学、刺鼻和溶剂味）等基本不呈现明显的风味特征。水果香主要来自酯类物质，如己酸乙酯、异戊酸乙酯和乙酸苯乙酯等；花香主要来自丁酸乙酯、辛酸乙酯、香茅醇和正己醇等；植物香主要来自醇类物质和萜烯类物质，脂香同样主要来自酯类物质。在本次OAV香气分析中，像化学味、坚果香、刺鼻味和溶剂味也是蒸馏酒中的香气成分，突出香气有杏仁香、可可香和白兰地香。随着贮存时间的延长，可以明显看出，蒸馏酒中的香气以花香和果香为主，植物香和脂香为辅，最终与坚果等香气构成蒸馏酒的独特香气。

3 结论

本实验从3 个不同贮藏年份的样品中共检出52 种香气物质，包括酯类、醇类、酸类、芳香族、萜类和其他类等6 个类别。其中，酯类物质和醇类物质的含量在整个香气物质中占比较高，为酒样的主要香气物质类别。3 种不同年份的蒸馏酒主要香气成分基本相同，但其含量有明显差异，且香气物质的含量会随着贮存及陈酿时间的延长，整体呈现上升趋势。OAV 和香气轮分析显示，白玉霓蒸馏酒中，以突出的花香和果香为主要香气，并且OAV 值会随着贮存年份的延长而逐渐变大，这也表明陈酿贮存的时间会影响蒸馏酒的风味及质量，最终使蒸馏酒具有独特的风味和典型性。