水果白兰地香气成分研究进展

曾朝珍，张永茂，康三江，张霁红，张 芳，张海燕

（甘肃省农业科学院 农产品贮藏加工研究所，甘肃 兰州 730070）

水果白兰地是以水果为原料经发酵蒸馏而成的蒸馏酒，具有独特幽郁的香气。其香气来源于水果品种香、发酵产生的香味化合物和陈酿过程中产生的陈酿香[1]。水果白兰地的挥发性香气物质是评判其品质的一个重要感官指标，其种类、含量、感觉阈值及其之间的相互作用决定着酒的感官质量、风味等[2]。本文对水果白兰地中挥发性香气物质的萃取及分析方法、发酵、蒸馏和陈酿过程中的香气成分研究进行了较全面地综述，以期对我国水果白兰地中香气成分的研究提供参考。

1 水果白兰地香气成分分析方法

1.1 水果白兰地香气成分提取方法

水果白兰地香气成分在进行鉴定之前，需对挥发性物质进行分离提取，目前关于水果白兰地香气成分提取的方法主要有固相微萃取法、搅拌棒萃取法、液液萃取法和直接进样法。

1.1.1 固相微萃取法

固相微萃取法（solid-phase micro-extraction，SPME）属于非溶剂型选择性萃取法。固相萃取主要用于复杂样品中微量或痕量目标化合物的分离和富集。该方法操作时间短、样品量小、无萃取溶剂、重现性好、选择性高，适合于极性和非极性化合物的样品前处理，同时也便于实现自动化以及易于与色谱、电泳等高效分离检测手段联用。游义琳等[3]利用顶空固相微萃取对白兰地酒中的香气成分进行了分析，建立了快速测定白兰地酒中香气物质的方法，并利用此方法分析了白兰地酒样的香气成分，质谱图中共分离出78个峰，鉴定出49种香气物质。原蕾[4]采用顶空固相微萃取对张裕原葡萄酒样品和二次蒸馏白兰地进行分析，认为异丁醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、丁二酸二乙酯以及癸酸乙酯是白兰地中含量最高的挥发性香气成分。王磊等[5]采用顶空固相微萃取对张裕公司原白兰地在蒸馏过程中不同时段的主要挥发成分进行分析，阐明了甲醇、乙醛、乙酸已酯、1-丙醇、异丁醇和异戊醇在白兰地蒸馏时的变化规律。董兴全等[6]采用顶空固相微萃取分析了3种不同桃原白兰地挥发性香气物质，研究桃原白兰地的香气特征，探索不同原料和调配方式对桃原白兰地挥发性香气物质的影响。夏亚男等[7-11]采用顶空固相微萃取对红枣白兰地原料热处理前后香气成分、蒸馏过程不同馏分中风味物质和陈酿期间香气成分的变化规律进行了分析研究。蒋锡龙等[12]通过固相微萃取技术萃取桃白兰地中挥发性化合物并分析了其挥发性芳香化合物组成。

1.1.2 搅拌棒萃取法

搅拌棒吸附萃取是一种新型的固相微萃取样品前处理技术，具有固定相体积大、萃取容量高、无需外加搅拌子、可避免竞争性吸附、能在自身搅拌的同时实现萃取富集等优点，广泛应用于食品、环境和生物样品分析的前处理[13]。卢柯等[14]应用搅拌棒萃取法提取荔枝白兰地中的的香气物质，用峰面积归一法进行定量分析，结合气相色谱-质谱技术及计算机检索技术对分离化合物进行了鉴定。

1.1.3 液液萃取法

液液萃取是根据相似相溶原理，利用挥发性成分在溶剂相和待萃取样品中的分配系数不同对样品进行分离，从而达到纯化和消除干扰物质的目的。该方法的优点是可以从大量的样品中提取痕量成分，也可以选择不同的溶剂有针对性地提取特征香气成分[2]。侯格妮等[15]采用液液提取法提取蓝莓白兰地的香气成分并对其香气成分进行了分析。赵玉平等[16]采用液液萃取方法对烟台张裕XO级白兰地中的挥发性成分进行了提取和浓缩并对其香气成分进行了鉴定。

1.1.4 直接进样法

直接进样法简便实用，可以定量准确分析水果白兰地中香气物质。乔俊花等[17]采用直接进样法对白兰地二次蒸馏过程中甲醇、乙醛、乙酸乙酯、1-丙醇、异丁醇和异戊醇等挥发性物质含量变化进行了分析。但直接进样的缺点是样品中的蛋白质、色素等大分子物质吸附易造成柱子堵塞，对仪器破坏较严重[2]。

1.2 水果白兰地香气成分鉴定方法

水果白兰地香气成分分离萃取后需对其进行定性、定量分析，目前用于水果白兰地香气成分分析的方法主要有气相色谱-质谱联用法[2]、气相色谱-闻香法[2]、气相色谱-嗅闻-质谱法[10]、保留指数（retention index，RI）值分析法[16]。

1.2.1 气相色谱-质谱联用法

气相色谱-质谱联用技术（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有气相色谱的高分辨率和质谱的高灵敏度，气相色谱-质谱联用技术主要适用于定性定量分析沸点较低、热稳定性好的化合物，在食品、轻工、农药等各个领域得到广泛应用[18]。桃白兰地[6，12]、红枣白兰地[9-11]、荔枝白兰地[14]、蓝莓白兰地[15]、白兰地[19]、苹果白兰地[20]、猕猴桃白兰地[21]、香梨白兰地[22]都可以利用气相色谱-质谱联用技术对相应的水果白兰地中的特征性香气成分进行分析鉴定。

1.2.2 气相色谱-嗅觉测量法

气相色谱-嗅觉测量法（gas chromatography-olfactometry，GC-O）是一种有效地分析食品风味化合物的检测技术，其原理是从GC毛细管柱中分离所得的流出物按照一定的分流比从安装在气相色谱末端的分流口进入检测器，如氢火焰离子检测器（flame ionization detector，FID）或质谱检测器，另一部分流出物则通过传输色谱柱进入嗅闻端口让检测员用感官检测，即人的鼻子通过嗅闻来进行感官评定。这种方法可以从大量的挥发物中挑选出风味活性成分，并衡量其对整体气味的贡献[23]。赵玉平等[24]对烟台张裕XO白兰地的主要香气成分经气相色谱-闻嗅分析，只有39种主要香气活性成分。FERRARI G等[25]通过GC-O技术对新鲜蒸馏的Cognac白兰地中特征性香气化合物进行了鉴定，鉴定出的150种挥发性化合物中有34种化合物是关键的呈香物质。ZHAO Y P等[26]通过GC-O和香气提取物稀释分析法（aroma extract dilution analysis，AEDA）对张裕XO白兰地中的挥发性香气物质进行分析，鉴定出的109种化合物中最主要的呈香成分是酯类物质。

1.2.3 气相色谱-嗅闻-质谱法

气相色谱-嗅闻-质谱联用（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）技术是采用人的鼻子作为检测器，将嗅闻检测仪与分离挥发性物质的气相色谱结合的一种技术。闻香师可在嗅味检测器的出口嗅闻并描述所闻到的香味，并对其描述[27]。夏亚男等[10，28]采用顶空固相微萃取和GC-O-MS技术分离鉴定红枣白兰地中的挥发性成分，对红枣白兰地蒸馏过程不同馏分中风味物质的变化规律进行了分析研究。

1.2.4 RI值分析法

峰保留指数RI值可以在GC、GC-MS、GC-O分析的基础上进一步鉴定。将标准直链烷烃与所制备的样品混合，并进行GC-MS测定分析，根据谱图上的每一个检测到色谱的峰保留指数获得每一种烷烃和每一种挥发性成分的保留时间[16]。赵玉平等[16]通过质谱库检索、标准品比对及RI值比较等方法对烟台张裕XO级白兰地中的挥发性成分各色谱峰进行了鉴定。

2 水果白兰地香气成分研究进展

水果白兰地的香气成分主要来源于原料本身、发酵蒸馏过程及橡木桶陈酿，直接影响水果白兰地的风味和口感。其中蒸馏工艺在水果白兰地生产环节中起着承前启后的作用，它可以将生产水果白兰地的原料自身香气及发酵所产生的香气成分以一定的比例保留下来，并给后续的陈酿提供芳香物质基础。

2.1 水果白兰地发酵蒸馏过程中香气成分研究

水果白兰地发酵、蒸馏阶段对白兰地品质起着至关重要的作用。对桃原白兰地的挥发性香气成分分析结果可知，酯类和醇类是其挥发性主要组分，乙酸乙酯、异丁醇、异戊醇、正己醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯以及月桂酸乙酯是桃原白兰地的主要香气物质[6，12]。荔枝白兰地中香气物质经气相色谱分离共得到65个峰，鉴定出61种物质，构成荔枝白兰地香气特征的物质主要是酯类、醇类、酸类、少量的酚类及萜烯类化合物[14]。蓝莓白兰地的主要香气成分分析共鉴定出116种香气成分，其中醇类26种、酯类14种、羰基化合物27种、烷类2种、含氮化合物6种、含硫化合物3种、氨基酸1种、酚类8种、其他类2种，蓝莓白兰地的香气主要由醇类物质构成[15]。对苹果白兰地挥发性香气成分分析可知，酯类和醇类相对含量较高，构成了苹果白兰地的主要香气成分[20]。对猕猴桃白兰地香气成分鉴定结果表明，其含有14种醇类，4种酮类，23种酯类，10种酸类，5种醛类等，主要香气成分包括正戊醇、3-甲基丁醇、苯乙醇、糠酸乙酯、油酸乙酯、正丁醇、乙酸乙酯、丁二酸乙酯、庚酸乙酯、正戊醇、癸酸乙酯、戊酸、丙酸和乙酸等[21]。红枣白兰地蒸馏过程不同馏分中风味物质的变化规律表明，在蒸馏过程中红枣白兰地总酯含量在酒精度＜66.5%vol时，出现大幅度下降，单体酯从酒头或酒身前期含量开始大幅度下降；总醇和大部分杂醇油（如异丁醇、异戊醇、1-辛烯-3-醇等）均随着蒸馏的进行而降低，苯乙醇在蒸馏过程中逐渐上升；总酸的含量随蒸馏时间的增加呈W型变化，酸个数随蒸馏时间的增加而增加；总醛、糠醛和苯甲醛的含量先上升后下降，缩醛化合物随着蒸馏过程逐渐减少[10]。白兰地二次蒸馏过程中香气成分变化规律结果发现，苯甲醛、乙酸-2-苯乙酯和苯乙醇在酒体和次酒尾中含量较高，在酒头和酒尾中含量较低；1,1,6-三甲基-1,2-二氢萘和苯并噻唑在酒头中含量较高，在其他馏分中含量较低[4]；比乙醇沸点低的乙醛和乙酸乙酯在酒头中的含量较高；比乙醇沸点高的1-丙醇、异丁醇和异戊醇在酒头末期和酒身前期的含量较高；甲醇的沸点虽然比乙醇低，但它在酒头和酒尾中的含量都较高，而在酒身中的含量较低[17]。张裕白兰地蒸馏液中的挥发性成分定性定量分析共鉴定出挥发性物质121种，其中酯类物质是白兰地中物质种类最多、物质浓度最高的化学组分，醇类物质、酸类物质也是白兰地的重要组成部分[23]。对白兰地香气物质感官分析可知，白兰地中主要的挥发性和成香成分是酯类和苯衍生物，同时醇、醛、酸、缩醛和醛酮类成分也起着重要的作用；白兰地中的挥发性成分的沸点不同，存在着低、中、高沸点物质，分别形成了白兰地的前香、中香和后香[24]。

2.2 水果白兰地陈酿过程中香气成分研究

水果白兰地陈酿过程中橡木桶可赋予其一些特殊的香味物质，使水果白兰地的香气成分更加浓郁。王霞[29]就橡木制品在白兰地陈酿中的应用研究中认为法国橡木桶比国产橡木桶陈酿效果好；新桶比旧桶陈酿效果好；不同产地或新旧橡木桶直接影响原白兰地中多酚类物质的含量变化，对原白兰地的香气成分也有一定的影响。贾晓等[30]认为荔枝白兰地陈酿过程中的香气成分会随着时间的变化而发生变化，从而影响白兰地的品质和口感。通过气相色谱对橡木桶陈酿12个月内高级醇和乙酸的变化情况进行分析，研究表明，在陈酿过程中异戊醇和异丁醇的含量几乎没有发生变化，而乙酸含量的增加很大。红枣白兰地陈酿期间香气成分鉴定共检出81种香气成分，共有成分中己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸、苯甲醛等11种成分含量较高；陈酿各阶段，虽各类香气成分的相对含量高低依次均为酯类、醛酮类、醇类、萜烯类和酸类，但香气成分种类、主要香气组分及其含量均有不同；醇类和醛酮类香气成分含量总体有所减少；酯类、酸类香气成分含量总体有所增加。不同陈酿时期香气组分的不同使红枣白兰地呈现不尽相同的香气表现[10]。CALDEIRA I等[31]对Portuguese白兰地在不同橡木桶陈酿期间香气成分的研究表明，橡木桶的种类和橡木的烘烤程度等都对白兰地中的香气成分产生了显著的影响。WATTS V A等[32]对42种不同贮藏年份的Cognac白兰地成分分析认为长链脂肪酸的含量及形成速率随着贮藏年份的增加而逐渐减少，2-庚酮、2-壬酮、2-十一烷酮及2-十三烷酮含量则逐渐增加。宋普[33]对陈酿0～6年的张裕白兰地进行定性定量分析，共鉴定出113种挥发性物质，其中酯类和高级醇是陈酿白兰地中含量最高的两种挥发性成分。陈志炎等[34]对银杏白兰地催陈的研究认为弱酸碱处理橡木桶提高了银杏白兰地陈酿酒的品质。

3 总结与展望

水果白兰地挥发性香气成分复杂，化学性质各异，对其进行分离、鉴定是一项复杂的研究工作。虽然随着检测方法的提高对水果白兰地香气成分分析提供了不少的便利和捷径，但水果白兰地中仍然还有大量的香气成分还未确定，许多香气物质的形成机理尚不清楚。因此，大力加强水果白兰地主要香气成分、形成机理及影响因素的研究，将为生产高品质的水果白兰地提供理论指导。

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