景芝芝麻香型白酒重要挥发性香气成分研究

周庆云，范文来，徐　岩

（教育部工业生物技术重点实验室，江南大学生物工程学院酿酒微生物与应用酶学研究室，江苏无锡214122）

景芝芝麻香型白酒重要挥发性香气成分研究

周庆云，范文来*，徐岩

（教育部工业生物技术重点实验室，江南大学生物工程学院酿酒微生物与应用酶学研究室，江苏无锡214122）

芝麻香型白酒是1949年后新发展起来的一种新香型白酒，一直以来对其重要香气成分认识不清。应用顶空固相微萃取（HS-SPME）、液液微萃取（LLME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）及气相色谱-氢火焰离子化（GC-FID）检测技术，共分析定量出86种香气成分。其中α-雪松烯和α-萜品醇首次在芝麻香型白酒中被定量，平均浓度分别为45.34 μg/L和15.77 μg/L。结合香气活力值（OAV）分析，发现景芝酒中重要的香气成分为辛酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁醛、二甲基三硫、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯和戊酸乙酯（OAV＞1000）。剖析芝麻香型白酒的重要挥发性香气成分，将为芝麻香型白酒的生产质量控制提供理论依据与实践指导作用。

景芝白酒，芝麻香型白酒，香气化合物，气相色谱-质谱法，香气活力值

芝麻香型白酒是我国建国后创新的白酒香型，具有“风格新颖，香气诱人，口味爽净”的特点［1］，由于其独特的风味使其成为白酒行业中发展最为迅速的白酒香型之一。其生产工艺要点为：清蒸续米查，泥底砖窖，大麸结合，多微共酵，三高一长（高氮配料、高温堆积、高温发酵、长期贮存）精心勾调［2］。

上世纪60年代首次发现芝麻香型白酒［1］，80年代开始研究芝麻香型白酒微量组分［1］。90年代初，胡国栋等［3］分析了芝麻香型白酒中高沸点含硫化合物，认为3-甲硫基丙醇是芝麻香型白酒的一个特征组分，对于工艺、贮存和勾兑均具有很重要的研究价值。近几年，对芝麻香型白酒微量成分的研究报道较多。武金华等［4］采用气相色谱-氢火焰离子化检测器（GCFID）定量了芝麻香型白酒54种微量成分，认为三甲基吡嗪、四甲基吡嗪、糠醛和3-甲硫基丙醇为芝麻香型白酒重要的香气成分。朱双良等［5］采用GC-FID技术、顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）及离子色谱（IC）技术定量分析了芝麻香型白酒中的121种微量成分，发现其中乙缩醛含量高于除茅台酒外的其他酒，平均值为554.90 mg/L，是同香型酒的1～4倍，含氮化合物含量显著，其中四甲基吡嗪含量为0.71 mg/L。

对芝麻香型白酒的研究，更多的文章主要集中在生产工艺的探讨［2］以及微量成分的检测［4-5］上，鲜有重要香气物质研究的报道。为此，本研究以典型芝麻香型景芝白酒为研究对象，采用HS-SPME、液液微萃取（LLME）结合GC-MS等技术，对景芝酒中的香气成分进行定量分析，并结合香气活力值（OAV）确认其中有重要香气贡献的化合物，为在生产与勾兑过程中控制芝麻香型白酒风味提供理论与实践指导。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

景芝芝麻香型原酒4种（生产年份2003、2005、2007、2013，酒精度60%～64%vol） 山东景芝酒业股份有限公司提供；乙醇色谱纯，上海安谱科学仪器公司；氯化钠、无水乙醚分析纯，国药集团化学试剂有限公司；内标物及各标准品色谱纯，Sigma-Aldrich公司。

Agilent GC 6890-MSD 5975气相色谱质谱联用仪美国Agilent公司；自动进样装置（MPS2） 德国Gestel公司；DVB/CAR/PDMS三相萃取头加拿大Supelco公司；AS2060B型超声波清洗仪天津Autoscience公司；DC-12型氮吹仪上海安谱科学仪器公司；Milli-Q超纯水系统美国Millipore公司。

1.2实验方法

1.2.1GC-FID法定量高浓度化合物针对乙酸乙酯、丁酸乙酯、异戊醇等（见表1）高浓度的香气化合物，参考国标GB/T 10345-2007［6］的定量方法，酒样中加入176.00 mg/L（最终浓度）的乙酸正戊酯作为内标，取1 μL通过DB-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色谱柱进行分离、测定。每个酒样重复测3次求平均值。

1.2.2HS-SPME和GC-MS联用技术参照文献［7］中的方法，将景芝酒样的酒精度稀释至10%vol后，取8 mL稀释酒样，加入氯化钠至饱和，添加10 μL混标（95.57 μg/L己酸甲酯；55.55 μg/L丙酸辛酯，最终浓度）后进行HS-SPME。萃取头为DVB/CAR/PDMS，自动进样装置为Gerstel MPS2。在50℃条件下预热5 min后搅拌萃取吸附45 min，GC进样口解析5 min（250℃）。

GC条件：安捷伦GC6890，色谱柱为DB-FFAP（60 m×0.25 mm×0.25 μm，J&W Scientific）；进样口温度：250℃；载气He，流速2 mL/min；程序升温：50℃保持2 min，以6℃/min升温至230℃，并保持15 min；不分流进样。MS条件：EI电离源；离子源温度：230℃；电子能量：70 eV；扫描范围35～350 amu。定量结果通过标准曲线计算，保留时间在丙酸辛酯前的香气化合物采用己酸甲酯作为内标，保留时间在其后的化合物采用丙酸辛酯作为内标。每个酒样重复测3次求平均值。

标准曲线：在10%vol的酒精水溶液中准确加入一定量的待测化合物的贮液，进行梯度稀释。每个梯度取8 mL的稀释液于顶空瓶中进行分析，分析条件与酒样的分析条件相同。采用选择离子法（SIM）计算各化合物的峰面积，以待测物与相应内标物的峰面积比为横坐标，香气化合物与内标物质量浓度之比为纵坐标，建立标准曲线。

1.2.3LLME和GC-MS联用技术定量挥发性脂肪酸由于三相萃取头对强极性挥发性脂肪酸等化合物萃取效果不佳，所以采用LLME-GC-MS的方法定量酒样中这类化合物含量。参照文献［7］的方法，吸取18 mL稀释至酒精度10%vol的酒样，加氯化钠饱和，添加6 μL的内标2，2-二甲基丙酸（3406.43 μg/L，最终浓度）。摇匀后准确添加1 mL的重蒸乙醚，振荡萃取3 min，静置分层后吸取上层有机相，氮吹浓缩至250 μL，取1 μL进GC-MS分析。GC条件和MS分析条件与1.2.2相同。每个酒样重复测3次求平均值。

标准曲线：在10%vol酒精水溶液中加入待测化合物的贮备液，进行梯度稀释。每个梯度取18 mL的稀释液，其他步骤和条件与样品检测条件相同。用选择离子法（SIM）计算各挥发性脂肪酸的峰面积，以挥发性脂肪酸与内标物的峰面积比为横坐标，挥发性脂肪酸与内标物质量浓度之比为纵坐标，建立标准曲线。

2　结果与分析

2.1景芝芝麻香型白酒中香气化合物含量分析

应用GC-FID、HS-SPME结合GC-MS、LLME结合GC-MS等技术对景芝原酒的香气物质进行分析，共定量出86种香气化合物（见表1），其中包括酯类27种、醇类11种、挥发性脂肪酸9种、醛酮类6种、芳香族化合物10种、呋喃类5种、吡嗪类4种、酚类6种、含硫化合物4种、萜烯化合物2种、缩醛类1种、内酯类1种。

由表1可见，景芝原酒中的酯类物质种类丰富，共定量出了27种，浓度合计达8.47 g/L，占香气物质总含量的74.62%。酯是由醇和酸在发酵和贮存过程中酯化形成的［14］。除了乳酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯和丁酸乙酯含量高外，其他含量较高的酯类还有辛酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯、庚酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯、戊酸乙酯、丙酸乙酯和乙酸-3-甲基丁酯，这些酯的平均含量都在20 mg/L以上（表1）。其中反-4-癸烯酸乙酯（4538.83 μg/L）和十一酸乙酯（126.77 μg/L）为首次在芝麻香型酒中定量检测到［4-5］。从量比关系上看（表2），除景芝酒的乙酸乙酯与乳酸乙酯的浓度比（乙乳比，0.91）和浓香习酒（0.89）接近外，其他比值与浓香型、清香型和酱香型白酒不相同。

景芝酒中醇类物质总浓度为1.40 g/L，占香气物质总量的12.38%。其中3-甲基丁醇（异戊醇）的含量最高（950.61 mg/L），含量较高的还有2-甲基丙醇（异丁醇）、1-丁醇、1-丙醇和1-己醇（均大于10 mg/L）。与酱、浓、清三大香型白酒相比［7，15］，景芝酒中异戊醇的平均含量较高，是浓香型习酒中异戊醇含量的3.49倍。A/B值是指异戊醇与异丁醇的比值，是威士忌分析时常用的指标，由表2可见，景芝酒中A/B值为3.41，高于三大香型酒（酱香习酒2.11，浓香习酒2.44，清香汾酒2.88）。白酒中的高级醇一般来源于糖和氨基酸的降解［14］，所以，酿造工艺和原料配比的不同决定了不同香型白酒中高级醇含量的不同。

表1　景芝芝麻香型原酒中挥发性香气成分的均值（μg/L）及OAV（n=12）Table 1　Concentrations（μg/L）and OAVs of aroma compounds in Jingzhi liquors（n=12）

表2　几大香型白酒中含量较高的三种酯类和两种醇类物质的比值Table 2　Concentration ratio of three kinds of esters and two kinds of alcohols in several Chinese aroma type liquors

景芝酒中挥发性脂肪酸浓度为0.65 g/L，占香气物质总量的5.73%。乙酸是含量最高的挥发性脂肪酸（360.19 mg/L）。丁酸、己酸、庚酸、2-甲基丙酸、丙酸、辛酸、3-甲基丁酸和戊酸的含量依次降低。挥发性脂肪酸主要由发酵过程中的细菌产生［14］。羰基化合物中的2-壬酮和2-十一酮是芝麻香型白酒中新定量出的化合物，平均含量分别为27.30 μg/L和29.03 μg/L。景芝酒中芳香族化合物含量较高的有乙酸-2-苯乙酯（9240.86 μg/L）、2-苯乙酸乙酯（7985.40 μg/L）和苯甲酸乙酯（4955.30 μg/L）。芳香族化合物主要来源于芳香族氨基酸为前体的生物分解［7］。

景芝酒中共定量了5种呋喃类化合物，其中糠醛含量远远高于其他4种呋喃类化合物，糠醛主要产生于蒸馏过程，呈现甜香、杏仁香［7］。吡嗪类化合物是白酒中重要的功能因子［16］，在白酒中贡献焙烤香［7］。景芝酒中定量了4种吡嗪类化合物，平均含量均小于1 mg/L。萜烯是近几年发现的普遍存在于白酒中的香气化合物，也是白酒的功能化合物［16］。景芝酒中新定量出2种萜烯类化合物，分别是α-雪松烯（45.34 μg/L）和α-萜品醇（15.77 μg/L）。景芝酒中定量出4种含硫化合物，含量最多的是二甲基二硫（3377.47 μg/L）。3-甲硫基丙醇含量为512.79 μg/L，该物质主要是蛋氨酸经微生物脱氨脱羧作用而生成的［17］。

2.2挥发性香气化合物的OAV分析

香气化合物浓度与其阈值之比称为香气活力值（OAV）［18］。景芝酒中OAV≥1的化合物有55种（见表1），包括酯类21种，醇类5种，挥发性脂肪酸9种，醛酮类4种，芳香族化合物8种，呋喃类1种，种吡嗪类1种，酚类2种，硫化物2种，缩醛类1种，内酯类1种。

根据OAV结果，景芝芝麻香型白酒中最重要的香气成分为辛酸乙酯（OAV=18061），闻香结果表明此物质呈水果香［8］，OAV居其次的是己酸乙酯（OAV= 12144）和丁酸乙酯（OAV=6116）。OAV＞1000的化合物还有3-甲基丁醛（OAV=4459）、二甲基三硫（OAV= 3603）、3-甲基丁酸乙酯（OAV=2641）、2-甲基丙酸乙酯（OAV=2385）和戊酸乙酯（OAV=2053）。3-甲基丁醛呈现青草和麦芽香［8］，二甲基三硫呈烂白菜气味［7］，而3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯和戊酸乙酯主要呈水果香［7］。

OAV值在100～1000之间的化合物包括2-甲基丁酸乙酯（OAV=587）、二甲基二硫（OAV=370）、乙酸-3-甲基丁酯（OAV=311）、乙缩醛（OAV=231）和丁酸（OAV=103）。其中2-甲基丁酸乙酯、乙酸-3-甲基丁酯和乙缩醛呈水果香［7］，二甲基二硫呈洋葱和甘蓝气味［10］，丁酸呈奶酪香［7］，是景芝酒中较重要的香气成分。乙酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯、1-丁醇、反-4-癸烯酸乙酯、己酸、乳酸乙酯等12种物质的OAV值在10～100之间，香气贡献较弱。

3　讨论

确认一个化合物是否是重要香气化合物，并不是采用浓度高低来判断，而是考察其OAV值。通常情况下认为OAV≥1的化合物对整体香气有贡献。香气化合物的OAV越大，说明其对整体香气贡献越大［18］。

早期的研究认为3-甲硫基丙醇是芝麻香型白酒的重要香气成分［3-4］，国家标准规定高于40%vol酒中3-甲硫基丙醇含量应≥0.5 mg/L［19］。本研究中测定的4种景芝原酒，3-甲硫基丙醇的平均浓度为512.79 μg/L，略高于国家标准，但若加水降度后，成品酒中的含量将低于国家标准规定值。这一结果与其他研究结果类似［5，20］。同时，3-甲硫基丙醇的平均浓度远低其嗅觉阈值2110.41 μg/L［10］，即OAV＜1，对芝麻香型白酒的香气贡献较小。这些研究结果表明，3-甲硫基丙醇不适宜作为判断芝麻香型白酒是否合格的依据。

另外的一些研究认为芝麻香型白酒的独特香气与含氮杂环化合物（包括三甲基吡嗪和四甲基吡嗪）、糠醛等化合物有关［4-5］。此前，也有研究认为吡嗪类化合物、糠醛与酱香型白酒的酱香相关［21］。后来，通过香气重组、添加与缺失实验证实了三甲基吡嗪、糠醛等与酱香白酒的典型香气无关［22］。本研究中，三甲基吡嗪和四甲基吡嗪的OAV值均小于1，糠醛的OAV为5，因此认为其呈香作用有限。

4　结论

本研究对景芝芝麻香型白酒中的86种挥发性香气化合物进行了定量分析，首次检测到α-雪松烯和α-萜品醇等香气成分。通过OAV分析发现辛酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯等8种物质是重要香气成分（OAV＞1000），2-甲基丁酸乙酯、二甲基二硫等5种化合物对整体香气具有一定的贡献作用（100＜OAV＜1000），乙酸乙酯、乳酸乙酯对整体风味的香气贡献较弱（10＜OAV＜100）。本研究为在生产与勾兑过程中控制芝麻香型白酒风味提供理论与实践指导，对生产实践具有一定的指导意义。

［1］沈怡方.关于芝麻香型优质白酒的生产技术［J］.酿酒科技，1993，57（3）：43-46.

［2］周利祥，赵德义，来安贵，等.景芝神酿酒生产工艺及风格特点［J］.酿酒，2008，35（3）：27-29.

［3］胡国栋，陆久瑞，蔡心尧，等.芝麻香型白酒特征组分的分析研究［J］.酿酒科技，1994，64（4）：75-77.

［4］武金华，孙启栋，姜淑芬，等.对生力源芝麻香型白酒成分的分析及探讨［J］.酿酒科技，2009，180（6）：65-66.

［5］朱双良，高传强，崔桂友.梅兰春芝麻香酒的微量成分剖析［J］.酿酒科技，2012，216（6）：1-10.

［6］GB/T 10345-2007白酒分析方法［S］.北京：中国标准出版社，2007.

［7］Wang X，Fan W，Xu Y.Comparison on aroma compounds in Chinese soy sauce and strong aroma type liquors by gas chromatography-olfactometry，chemical quantitative and odor activity values analysis［J］.Eur Food Res Technol，2014，239（5）：813-825.

［8］Gao W，Fan W，Xu Y.Characterization of the key odorants in light aroma type Chinese liquor by gas chromatographyolfactometry，quantitative measurements，aroma recombination，and omission studies［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2014，62（25）：5796-5804.

［9］聂庆庆.洋河绵柔型白酒特征风味研究［D］.无锡：江南大学，2012.

［10］范文来，徐岩.白酒79个风味化合物嗅觉阈值测定［J］.酿酒，2011，38（4）：80-84.

［11］Salo P，Nykänen L，Suomalainen H.Odor thresholds and relative intensities of volatile aroma components in an artificial beverage imitating whisky［J］.Journal of Food Science，1972，37（3）：394-398.

［12］Yoshizaki Y，Takamine K，Shimada S，et al.The Formation of β-Damascenone in Sweet Potato Shochu［J］.Journal of the Institute of Brewing，2011，117（2）：217-223.

［13］胡光源.药香型董酒香气物质研究［D］.无锡：江南大学，2012.

［14］范文来，徐岩.酒类风味化学［M］.北京：中国轻工业出版社，2014.

［15］范文来，徐岩.清香类型原酒共性与个性成分［J］.酿酒，2012，39（2）：14-22.

［16］范文来，徐岩.白酒功能因子与品质安全问题［J］.酿酒科技，2012，213（3）：17-22.

［17］刘丽，尹胜，梁婧如，等.Saccharomy cescerevisiae氨基转移酶基因ARO8克隆及对3-甲硫基丙醇合成的影响［J］.食品工业科技，2014，35（9）：132-135.

［18］Grosch W.Evaluation of the key odorants of foods by dilution experiments，aroma models and omission［J］.Chemical senses，2001，26（5）：533-545.

［19］GB/T 20824-2007芝麻香型白酒［S］.北京：中国标准出版社，2007.

［20］张媛媛，孙金沅，张国锋，等.扳倒井芝麻香型白酒中含硫风味成分的分析［J］.中国食品学报，2013，12（12）：173-179.

［21］周良彦.关于酱香型白酒中主香成分的探讨［J］.食品科学，1983，1983（6）：20-23.

［22］汪玲玲，范文来，徐岩.酱香型白酒液液微萃取-毛细管色谱骨架成分与香气重组［J］.食品工业科技，2012，33（19）：304-308.

Important volatile aroma compounds in Chinese roasted-sesame-like aroma type Jingzhi liquors

ZHOU Qing-yun，FAN Wen-lai*，XU Yan
（Key Laboratory of Industrial Biotechnology，Ministry of Education，Lab of Brewing Microbiology and Applied Enzymology，School of Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

After 1949，roasted-sesame-like aroma type liquor，a new type liquor，was developed，and up to now，its’important aroma compounds was unknown.The total of 86 volatile aroma compounds in Jingzhi liquors were quantified by headspace solid-phase microextraction（HS-SPME）and liquid-liquid microextraction（LLME）coupled with gas chromatography-mass spectrometer（GC-MS）and gas chromatography-flame ion detector（GC-FID），respectively.Among them，α-cedrene（45.34 μg/L）and α-terpineol（15.77 μg/L）were first reported in this study.Combined with odor active values（OAVs）analysis，the most important aroma compounds（OAV＞1000）were ethyl octanoate，ethyl hexanoate，ethyl butanoate，3-methylbutanal，dimethyl trisulfide，ethyl 3-methylbutanoate，ethyl 2-methylpropanoate，and ethyl pentanoate.Dissecting important volatile aroma compounds in Chinese roasted-sesame-like aroma type liquor could provide theoretical basis and practical guidance for controling the roasted-sesame-like aroma type liquors’flavor.

Jingzhi liquor；roasted-sesame-like aroma type liquor；aroma compounds；gas chromatographymass spectrometer（GC-MS）；odor active values（OAV）

TS262.3

A

1002-0306（2015）16-0062-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.16.004

2014－12－16

周庆云（1989-），女，硕士研究生，研究方向：发酵工程，白酒风味，E-mail：jnsgzqy@163.com。

范文来（1966-），男，研究员，研究方向：酒类风味化学，E-mail：wenlai.fan@163.com。

国家高技术研究发展计划（863计划）（2013AA102108）。