基于风味物质组成的高温功能大曲应用方法

陈宗校，林 琳，韩 莹，杨 帆，汪地强，王 莉*

（贵州茅台酒股份有限公司，贵州仁怀564501）

基于风味物质组成的高温功能大曲应用方法

陈宗校，林 琳，韩 莹，杨 帆，汪地强，王 莉*

（贵州茅台酒股份有限公司，贵州仁怀564501）

运用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术分析大曲风味物质组成，采用数据拟合方式结合相似系统理论，与优质酱香型大曲中风味物质进行相似度分析，确定高温功能大曲与普通酱香型大曲的最优混合比例。最终确定高温功能大曲与普通酱香型大曲的最优混合比例为6:4，实际混合样品与对应的拟合样品的风味物质组成相似度为97.62%，且符合优质酱香型大曲的感官质量标准，提高了酱香型大曲的品质。

高温功能大曲；风味物质；数据拟合；相似度

大曲质量是大曲酱香型白酒品质优劣的重要决定因素之一[1]，是酱香型白酒酱香、曲香等典型香气特征的重要来源之一[2]，因此大曲质量是酱香型白酒生产过程中的重点关注对象。目前，大曲质量评价多以传统的感官评价方式为主导[3]，它具有快速、方便、适用等特点[4]，但其对评价人员要求较高，需要建立一支技术过硬、人员稳定的感官评价团队，以保证质检结果的稳定。大曲中的风味物质组成是感官特征的化学本质[5]，合理的大曲风味物质解析可以在一定程度上反映大曲质量。

功能大曲是指通过控制制曲条件、添加特殊原料、接种功能菌等方式生产的满足特定需求的大曲。近年来，关于功能大曲的研制与开发倍受青睐，邬捷锋等[6]通过向小麦中添加丢糟与马铃薯淀粉，制备高产质量大曲；王晓丹等[7]将红曲霉固体菌种接种到原料中制备高酯化大曲；王晓云等[8]按一定比例接种纯种霉菌、细菌、酵母，制作功能性强化大曲；黄祖新等[9]将芽孢杆菌培养液与制曲原料按一定比例混合，通过二次培菌发酵技术制备芽孢杆菌高温大曲，可作为酿造酱香型白酒增香作用的高温大曲，与传统高温大曲搭配，以一定的比例酿造酱香型白酒以提高白酒的质量和产酒率。酱香型大曲通常采用传统的开放式固态工艺生产[10]，不同批次大曲质量存在一定差异，如何合理配伍使用功能大曲，最终得到质量稳定的生产用曲是一个需要解决的问题，目前尚无相关报道。因此，基于大曲风味物质分析，确定高温功能大曲的使用比例，定向提高生产用曲的质量，保证大曲质量稳定，是提高酱香型白酒酒质的新思路。

本研究采用顶空固相微萃取（headspacesolid-phasemicroextraction，HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（gaschromatography-massspectrography，GC-MS）技术对大曲风味物质进行分析，通过对大曲风味物质组成数据拟合确定功能曲与普通曲的最优混配比例，并对混合大曲质量进行感官评价，以期为大曲质量评价及功能大曲使用方式提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

普通酱香型大曲：贵州茅台酒股份有限公司301厂；优质酱香型大曲：贵州茅台酒股份有限公司制曲车间；地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）高温功能大曲[11]：贵州茅台酒股份有限公司技术中心。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气质联用仪、DB-FFAP毛细管气相色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国安捷伦公司；MPSⅡ自动SPME装置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头：德国Gerstel公司；PL3002电子天平：瑞士Mettler Toledo公司；Cyclotec样品粉碎磨：香港球兴仪器行有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大曲样品前处理[12]

准确称取2.00 g经粉碎的大曲样品于20 mL顶空样品瓶中，4℃保存待测。将固相微萃取头于270℃的气相色谱进样口中老化至无杂峰，将装有大曲样品的顶空瓶在60℃自动SPME装置中平衡5 min，将老化的萃取头插入顶空瓶中，萃取30 min，于250℃解吸8 min后经GC-MS分析。

1.3.2 气相色谱-质谱分析条件[12]

气相色谱条件：DB-FFAP毛细管气相色谱柱（60 m× 0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度250℃，不分流进样；载气为氦气，流速1.3 mL/min；程序升温：初始温度40℃，保持2 min，以5℃/min升温速率升温至220℃，保持10 min。

质谱条件：电离方式为电子轰击电离（electron impact，EI）；电子能量70eV；离子源温度230℃，四级杆温度150℃，采集模式为全扫描（scan），扫描范围35～550 m/z。

1.3.3 定性定量分析方法

定性：根据美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）11标准谱库，结合标准品的保留时间及其质谱图，对大曲风味物质进行定性分析。

定量：对提取离子流图（extracted ion chromatogram，XIC）进行积分，获得绝对峰面积，以普通酱香型大曲中各风味物质峰面积为1，计算其他样品中相应的比例值作为大曲中的风味物质相对含量。

1.3.4 大曲中特征风味物质的确定方法

化学计量学是由数学、统计学、计算机技术和化学相结合的交叉学科[13]，是研究多变量化学体系的有力手段。

应用化学计量学方法，对分析获得的大曲中风味物质进行主成分分析（principal component analysis，PCA）、相关性分析（correlation analysis）及因子分析（factor analysis），对风味物质进行过滤筛选，选择绝对峰面积较高且贡献显著的风味物质作为大曲中特征风味物质。

1.3.5 数据拟合方法

根据风味物质组成将地衣芽孢杆菌高温功能大曲与普通酱香型大曲按1∶9～9∶1的比例进行数据拟合，构建拟合大曲样品。根据高温功能大曲和普通酱香型大曲中风味物质的相对含量及拟合比例，按下列公式计算拟合样品中各风味物质的相对含量。

y=αx1+（1-α)x2，α∈[0.1,0.9]

式中：y为拟合样品中对应风味物质的相对含量；x1、x2分别为地衣芽孢杆菌高温功能大曲及普通酱香型大曲中对应风味物质的相对含量；α为拟合样品中地衣芽孢杆菌高温功能大曲的拟合占比，α为0.1～0.9对应的拟合比例分别为1∶9～9∶1。

1.3.6 相似度评价法

采用基于相似系统理论的相似度[14]比较各拟合样品与优质酱香型大曲的相似度。风味物质组成相似度Q′的计算公式如下：

式中：Q′为待测样品与优质酱香型大曲的风味物质组成相似度，%；xi、yi分别为待测样品和优质酱香型大曲中风味物质的相对含量；n为风味物质的数量。

根据各待测样品与优质酱香型大曲的风味物质组成相似度，确定相似度最高、高温功能大曲占比较低的拟合比例为最优拟合比例。

2 结果与分析

2.1 大曲中特征风味物质及其相对含量

采用顶空固相微萃取法分别对普通酱香型大曲、优质酱香型大曲、高温功能大曲中的风味物质进行提取，通过GC-MS法分析检测，3种大曲的GC-MS总离子流色谱图见图1。

图1 普通酱香型大曲(A)、优质酱香型大曲(B)、高温功能大曲(C)中的风味物质的GC-MS分析总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatograms of the flavor compounds of ordinary Moutai-flavorDaqu(A),high quality Moutai-flavorDaqu(B)and high-temperature functionalDaqu(C)analysis by GC-MS

由图1可知，酱香型大曲中风味物质组成丰富，尤其是优质酱香型大曲在物质种类和峰面积上均较普通酱香型大曲突出，高温功能大曲中部分风味物质的峰面积较高，但风味物质间的比例不够协调。为有效提高方法的可操作性，保证科学性和准确性，应用化学计量学方法，筛选出11种含量较高、香气贡献显著的物质作为大曲中特征风味物质[15]，其相对含量见表1。

表1 大曲中特征风味物质的相对含量Table 1 Relative contents of the characteristic flavor compounds inDaqu

由表1可知，高温功能大曲中11种特征风味物质的含量与普通酱香型大曲、优质酱香型大曲均存在一定差异。其中，四甲基吡嗪是地衣芽孢杆菌的主要代谢产物之一[16]，是与酱香香气有关的重要化合物[17]，其在高温功能大曲中的含量明显高于普通酱香型大曲，使高温功能大曲具有浓郁的酱香香气；研究表明，丁酸含量过高时，呈现酸臭味[18]，高温功能大曲中丁酸的含量明显低于普通酱香型大曲和优质酱香型大曲；但高温功能大曲中乙偶姻、苯乙醇等对酱香型大曲的香气有重要贡献的风味物质的含量较低，11种特征风味物质在高温功能大曲中的含量比例不够协调，使高温功能大曲的香气不够丰满，且高温功能大曲的生产工艺相对复杂、生产成本相对较高。

2.2 高温功能大曲与普通酱香型大曲的拟合

表2 高温功能大曲与普通酱香型大曲拟合比例的筛选Table 2 Screening of mixing ratio of functional high-temperature Daquand ordinary Moutai-flavorDaqu

按1.3.5操作方法将高温功能大曲与普通酱香型大曲进行数据拟合，并以发酵良好、干燥疏松、曲香浓郁、酱香味突出的优质酱香型大曲为对比，采用1.3.6操作方法计算各拟合样品与优质酱香型大曲的风味物质组成相似度，结果见表2。

由表2可知，随着高温功能大曲使用量的增大（拟合比例从1∶9至9∶1），拟合样品与优质酱香型大曲的风味物质组成相似度先升高后降低。当拟合比例为6∶4时，拟合样品与优质酱香型大曲的风味物质组成相似度最高，为40.60%，该比例的拟合样品中11种特征风味物质的含量比例较为协调，各风味物质的相对含量与优质酱香型大曲较接近。因此，选择高温功能大曲与普通酱香型大曲拟合的最优比例为6∶4。实际生产中，可根据高温功能大曲和普通酱香型大曲的风味物质特征，按本方法优化确定高温功能大曲与普通酱香型大曲的最优拟合比例，并制备混合大曲，用于酱香型白酒酿造中。

2.3 方法的有效性验证

表3 实际混合样品风味物质组成及其与拟合样品的相似度Table 3 Similarity of flavor compounds composition in actual mixed samples with corresponding fitting samples

由表3可知，实际混合样品与对应的拟合样品中11种特征风味物质的相对含量较接近，风味物质组成相似度为97.62%。风味物质拟合数据可反映实际混合样品的风味物质组成，通过数据拟合确定高温功能大曲的使用比例的方法可行性高。

2.4 拟合大曲的感官品质

分别将高温功能大曲和普通酱香型大曲粉碎后，根据最优拟合比例制备混合大曲，由从事大曲生产和质量管理的相关人员组成感官评定小组，从大曲的香味、色泽、湿度等方面对其进行感官评定。经评定，混合大曲呈均匀棕黄色干燥粉末、曲香浓厚、有酱香香气、无异杂味，符合优质酱香型大曲的感官质量标准。

3 结论

本研究运用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术分析大曲中的风味物质，通过数据拟合和相似度评价，确定高温功能大曲与普通酱香型大曲最优混配比例为6∶4。经验证，实际混合样品与对应的拟合样品的风味物质组成相似度为97.62%，优化制备的混合大曲感官品质符合优质酱香型大曲的感官质量标准，有效提高了大曲质量。

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Application of functional high-temperatureDaqubased on the composition of flavor compounds

CHEN Zongxiao,LIN Lin,HAN Ying,YANG Fan,WANG Diqiang,WANG Li*(Kweichow Moutai Co.,Ltd.,Renhuai 564501,China)

The composition of flavor compounds were analyzed by headspace-solid phase microextraction(HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The optimum mixing ratio of functional high-temperatureDaquand ordinary Moutai-flavorDaquwas determined by data fitting method combined with similarity system theory,and similarity analysis of flavor compounds composition in high quality Moutai-flavorDaqu.Finally,the optimum mixing ratio of functional high-temperatureDaquand ordinary Moutai-flavorDaquwas 6:4.The similarity of flavor compounds composition in actual mixed samples with corresponding fitting samples was 97.62%,which conformed to the sensory quality standards of high quality Moutai-flavorDaquand improved the quality of Moutai-flavorDaqu.

functional high-temperatureDaqu;flavor compounds;data fitting;similarity

TS261.7；TS262.3；O657

0254-5071（2017）01-0098-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.020

2016-08-30

贵州省科技重大专项项目（黔科合重大专项20136009）

陈宗校(1989-)，男，助理工程师，本科，主要从事白酒风味及品质研究工作。

*通讯作者：王莉(1972-)，女，工程技术应用研究员，硕士，主要从事白酒酿造及品质研究工作。