基于多元统计分析和O A V值分析不同窖龄基酒的风味组分

曹润洁 ，李安军 ，汤有宏 ，侯素丽 ，刘国英 ，汤知辉

(1.安徽古井贡酒股份有限公司，安徽亳州236820； 2.安徽省固态发酵工程技术研究中心，安徽亳州236820）

基于多元统计分析和O A V值分析不同窖龄基酒的风味组分

曹润洁1，2，李安军1，汤有宏1，2，侯素丽1，2，刘国英1，2，汤知辉1，2

(1.安徽古井贡酒股份有限公司，安徽亳州236820； 2.安徽省固态发酵工程技术研究中心，安徽亳州236820）

采用气相色谱分析技术，对不同窖龄窖池所产的基酒的风味组分进行分析。每次采集40种样品进行检测，进行两个生产周期测定，结合多元统计分析及香气活度值（odor activity value，OAV）评价分析方法，对比分析不同窖龄浓香型基酒香味成分含量之间的异同关系。结果表明，高窖龄窖池所产基酒中香味成分含量、综合分析指标、名酒率等都显著优于低窖龄窖池所产基酒，尤其是对浓香型白酒贡献度较高的关键性风味物质，并且区分度较好。本研究可为不同窖龄窖池之间微生物菌群及其代谢产物的分析提供一定理论方向。

多元统计分析； 香气活度值（odor activity value，OAV）OAV； 窖龄； 基酒； 风味组分

中国白酒历史源远流长，在几千年的发展过程中，形成了独特的工艺和风格。白酒主要以大米、小麦、高粱为原料，以曲类、酒母为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、贮存、勾调而制成。我国酒类种类繁多，其中浓香型白酒的风格特征是窖香浓郁、绵甜醇厚、香味协调、尾净爽口。浓香型白酒以己酸乙酯为主体香味，适量丁酸乙酯、乙酸乙酯和乳酸乙酯等构成复合香气[1]。白酒主要基本成分是乙醇和水，约占总量的98%，剩余2%的微量成分中的醇类、醛类、酯类、酸类、酚类等才是形成白酒独特风格的色谱骨架成分以及香气、口感和风格的关键[2-3]。

感官阈值对风味化学分析有着重要的意义，早期的国外研究学者将白酒风味成分的化学浓度与感官特征联系起来，并为此做了大量工作[4-6]。将白酒风味成分的化学浓度转化为香气活度值（odor activity value,OAV）后，可用来确定白酒中的关键组分。“中国白酒169计划”在2008—2009年，中国轻工业联合会组织联合江南大学和企业品酒专家进行了79种白酒风味化合物的嗅觉阈值测定[7]。本文中阈值使用“中国白酒169计划”的测定结果，并结合主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）进行综合分析。

多元统计分析作为一种数理统计分析手段，在酒类风味特征研究中应用广泛，如用于区分不同产地、品种类型的葡萄酒或蒸馏酒[8-10]。其中应用最为广泛的统计分析软件是统计产品与服务解决方案（Statistical Product and Service Solutions，SPSS）软件。而在酒类风味特征研究的应用中使用软件分析主要包括主成分分析、相关性分析、聚类分析和判别分析等[11-17]。

1 材料与方法

1.1 材料样品

古井贡酒两个排次所产基酒中40个窖池，其中：

第1排次：20个高窖龄（＞50年）窖池所产基酒样品，编号为G1-1～G20-1；20个低窖龄（＜5年）窖池所产基酒样品；编号为D1-1～D20-1。

第2排次：20个高窖龄（＞50年）窖池所产基酒样品，编号为G1-2～G20-2；20个低窖龄（＜5年）窖池所产基酒样品；编号为D1-2～D20-2。

从新原料投料开始到发酵结束蒸酒完成的一个酿酒生产周期为一排，两个排次在这里指两轮酿酒生产周期。

1.2 仪器设备

1.2.1 仪器

Agilent7890B气相色谱仪，氢火焰离子化检测器（FID），7693自动进样器；色谱柱：CP-WAX 57 CB，50 m×0.25 mm×0.20 μm。

1.2.2 方法

取10 mL酒样于比色管中，加入100 μL内标溶液（叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸），振荡混匀后自动进样1 μL分析，通过标准品保留时间定性，以内标法定量。

1.2.3 色谱条件

进样口：230 ℃；分流比：30∶1，载气：氮气；载气流速：1 mL/min；检测器：250℃；程序升温：起始35℃，以2℃/min升至60℃，保持4 min，以6℃/min升至195℃，保持20 min。

1.3 香气活度值OAV计算

各组分的OAV，能够确定各香型白酒风味贡献度高的关键组分，通常认为OAV大于1的物质对白酒风味有贡献，OAV大于10的则为重要香气物质[18]。本次样品中通过SPSS21.0软件中描述分析的结果，采用每个排次中高、低窖龄窖池产酒的具体化合物含量的均值，阈值则是使用“中国白酒169计划”的测定结果。

1.4 多元统计分析

利用SPSS21.0进行描述性分析、主成分分析（PCA）。

1.5 名酒率的计算

根据实际生产中基酒的产量确定出酒率及名酒率。

2 结果与分析

2.1 两个排次40个样品的色谱分析及名酒率描述性分析

2.1.1 第1排次40个样品的色谱分析及名酒率描述性分析结果（见表1、表2）

表1和表2是对第1排次40个窖池所产基酒的香味组分进行色谱分析后结合名酒率做的统计学的描述相关分析，从第1排次对所测样品的描述相关分析表中对比发现，高窖龄窖池的基酒名酒率显著高于低窖龄窖池所产的基酒。其中，所测的香味物质成分中，酸、酯类含量高于其他物质，两种基酒样品表现的趋势一致，酸、酯类占主要成分，同时也表明它们是对基酒风味贡献较大的关键性组分。

2.1.2 第2排次40个样品的色谱分析及名酒率描述性分析结果（表3、表4）

表1 第1排次高窖龄窖池名酒率及色谱分析的描述相关量

表2 第1排次低窖龄窖池名酒率及色谱分析的描述相关量

表3 第2排次高窖龄窖池名酒率及色谱分析的描述相关量

表4 第2排次低窖龄窖池名酒率及色谱分析的描述相关量

表3和表4是对第2排次40个窖池所产基酒的香味组分进行色谱分析后结合名酒率做的统计学的描述相关分析。结果显示，把所得数据结果对比第1排次的数据，发现高窖龄窖池的基酒名酒率显著高于低窖龄窖池所产基酒。高窖龄窖池的基酒样品中关键组分含量依然高于低窖龄窖池的基酒样品。为更为直观地表现出整体的结果，进一步对样品中化合物组分含量总和进行了综合分类，总体分为醇、酯、酸、醛四大类和其他类别，其中其他类别是一些高级脂肪酸和其他芳香化合物的总和。

2.2 两个排次40个样品中各类化合物化学含量（见图1、图2、图3、图4）

图1 第1排次高窖龄窖池所产基酒中各类化合物化学含量

图2 第1排次低窖龄窖池所产基酒中各类化合物化学含量

由图1和图2可以直观看出，关键风味组分里酯类含量最高，远远超过其他所有组分的总和，醇、酸、醛类含量也较高。这与传统认识上酯类被认为是白酒风味的主体香味成分表现一致。图1、图2的对比分析也直观表现出高窖龄窖池所产基酒中各类化合物化学含量总和高于低窖龄窖池所产基酒，主体组分酯类含量也更高。初步反映了高窖龄窖池所产的基酒的香味物质含量更高，更能体现出浓香型白酒“窖香浓郁”的风味特征。

图3和图4中表现出更为显著的规律，第2排次的结果与第1排次表现的趋势一致：样品中关键风味组分里酯类含量最高，醇、酸、醛类含量也较高。高窖龄窖池所产基酒中各类化合物化学含量总和高于低窖龄窖池所产基酒，主体组分酯类含量也更高。再次反映了高窖龄窖池所产的基酒的香味物质含量更高，也更能体现出浓香型白酒“窖香浓郁”的风味特征。

图3 第2排次高窖龄窖池所产基酒中各类化合物化学含量

图4 第2排次低窖龄窖池所产基酒中各类化合物化学含量

2.3 两个排次中所有样品酒样中风味组分的OAV

据“中国白酒169计划”测定的阈值结果分析，醇类的阈值相对醛、酯类较高，因此在综合对比化学含量后，酯类和醛、酸类由于阈值较低则具有极高的香气活度（OAV）。

OAV＞1的分类列表见表5和表6。

表5和表6是两个排次的酒样组分的OAV值，OAV值大于1的物质对白酒风味有贡献，OAV值大于10的则为重要香气物质。我们从结果分析，发现不论高窖龄窖池还是低窖龄窖池所产的基酒样品组分中，OAV值最高的均为酯类化合物，表现较为一致，其中，己酸乙酯的OAV值最高，远远高于其他所有酯。综合具体的化学含量，酯类含量高且阈值低，因此具有极高的OAV值，另外，醛类相对其他类物质化学含量较低，但因其阈值较低也具有非常高的OAV值，其中，异戊醛的阈值（0.017 mg/L）非常低，尽管其化学含量较低，反而表现出非常高的OAV值，是不容忽视的潜在关键化合物。

表5 第1排次酒样中组分的OAV

表6 第2排次酒样中组分的OAV值

图5 第1排次中OAV值最大的4种酯类

基酒样品中OAV值构成比例最高的酯类分别是己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯和戊酸乙酯。图5给出了第1排次中OAV值最大的4种酯的比对图。由图5可看出，从OAV值能反映出浓香型白酒主体香是己酸乙酯，这与传统认识观点保持一致。

2.4 主成分分析

选择样品中OAV＞1的对白酒风味有贡献的组分化合物，通过主成分分析，有效减少特征分析的复杂度，分析基酒样品中风味物质的特点。

对第一批酒样进行主成分分析（PCA），表7为相关矩阵的特征值，主成分分析后的成分矩阵，提取了6个成分，综合成分矩阵分析，我们选取前两个成分作为研究问题的主成分分析区分本次实验中高低窖龄窖池的信息，其中，FAC1中表现多为酸醇类正相关，FAC2表现多为醛酯类。此外，结合基酒样品的名酒率综合分析。

表7 相关矩阵的特征值

图6为根据提取的FAC1和FAC2，得到的基酒样品中的散点分布图，因FAC1中表现多为酸醇类正相关，FAC2表现多为醛酯类。图6表明能够显著区分第一批次的酒样中高、低龄窖池所产基酒的划分，高窖龄窖池所产的基酒样品多数在第一象限，部分在第四象限，低窖龄窖池所产的基酒样品多数在第三象限，少数在第二象限。表明高窖龄窖池所产基酒中风味组分的综合影响显著优于低窖龄窖池，结合第二批次的对照分析（图7）以及二者的名酒率的对比分析，也能很好解释高窖龄窖池的名酒率明显高于低窖龄窖池的原因所在。

3 讨论

通过以上数据分析结果，多次表明高窖龄窖池所产基酒中香味成分含量、综合分析指标、名酒率等都显著优于低窖龄窖池所产基酒，尤其是对浓香型白酒贡献度较高的关键风味物质，并且区分度较好，对于浓香型基酒的关键组分和风味物质也表现出明显的区别。本研究对“老窖出好酒”的说法提供了一种科学依据，虽然风味成分相互之间的作用等问题比较复杂，需进行深入研究，但本研究可为结合不同窖龄窖池之间微生物菌群及其代谢产物的分析提供一定理论方向，为进一步探究浓香型白酒特征风味物质，提高基酒质量提供一定的参考方向和理论依据。

图6 第一批酒样FAC1、FAC2散点分布图

图7 第二批酒样FAC1、FAC2散点分布图

[1] 沈怡方.白酒生产技术全书[M].北京：中国轻工业出版社,2017.

[2] 李维青.白酒的香气与香型[J].酿酒,2007,34(2)：5-7.

[3] 王忠彦,尹昌树.白酒色谱骨架成分的含量及比例关系对香型和质量的影响[J].酿酒科技,2000(6)：93-96.

[4]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.

[5] GUTH H.Quantitation and sensory studies of character impact odorants of different white wine varieties[J].J agric food chem,1997,45(8)：3027-3032.

[6]FERREIRA V,ORTÍN N,ESCUDERO A,et al.

Chemical characterization of the aroma of Grenache rosé wines:aroma extract dilution analysis,quantitative determination,and sensory reconstitution studies[J].J agric food chem,2002,50(14)：4048-4054.

[7] 范文来,徐岩.白酒风味化合物嗅觉阈值测定[J].酿酒,2011(7)：80-84.

[8]JURADO J M,BALLESTEROS O,ALCAZAR A,et al.Characterization of aniseed-flavoured spirit drinks by headspace solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry and chemometrics[J].Talanta,2007,72(2)：506-511.

[9]CÂMARA J S,ALVES M A,MARQUES J C.Multivariate analysis for the classification and differentiation of Madeira wines according to main grape varieties[J].Talanta,2006,68(5)：1512-1521.

[10] 卢纹岱.SPSS for Windows统计分析[M].3版.北京：电子工业出版社,2003.

[11] 尹建军,饶静,王化斌,等.高炉家酒风味组分的特征性研究[J].酿酒科技,2010(7)：27-30.

[12] 林智平,崔巍伟,王景,等.多变量统计分析技术在评价燕京啤酒风味质量中的应用[J].食品与发酵工业,2005(1)：126-129.

[13] 霍丹群,张苗苗,侯长军,等.基于主成分分析和判别分析的白酒品牌鉴别方法[J].农业工程学报,2011(S2)：297-301.

[14] 尹建军,饶静.多变量统计分析技术在白酒风味特征研究中的应用[J].酿酒科技,2010(11)：57-60.

[15] 钱冲,廖永红,刘明艳,等.不同香型白酒的聚类分析和主成分分析[J].中国食品学报,2017(17)：243-255.

[16] 周围,周小平,赵国宏,等.名优白酒质量指纹专家鉴别系统[J].分析化学,2004,32(6)：735-740.

[17] 汤道文,谢玉球,朱法余,等.白酒中的微量成分及与白酒风味技术发展的关系[J].酿酒科技,2010(5)：78-81.

[18] 郭兆阳,刘明,钟其顶,等.主成分分析OAV值评价白酒风味组分的研究[J].食品工业,2011(7)：79-83.

Analysis of Flavoring Components of Base Liquor Produced in Pits of Different Age Based on Multivariate Statistical Analysis and OAV

CAO Runjie1,2,LI Anjun1,TANG Youhong1,2,HOU Suli1,2,LIU Guoying1,2and TANG Zhihui1,2
(1.Gujing Gongjiu Co.Ltd.,Bozhou,Anhui 236820;2.Anhui Engineering Technology Research Center for Solid-state Fermentation,Bozhou,Anhui 236820,China)

The flavoring components of base liquor produced in pits of different age were analyzed by GC.40 samples in two production cycles were detected each time;combined with multivariate statistical analysis and OAV,the similarities and the differences in flavoring components content in base liquor produced in pits of different age were compared.The results suggested that,flavoring components content,comprehensive analysis indexes,quality rate,and especially the key flavoring compounds of the base liquor produced in older pits were evidently superior to that produced in younger pits.This study could provide certain theoretical directions for the analysis of microbial flora and its metabolites in pits of different age.

multivariate statistical analysis;odor activity value(OAV);pit age;base liquor;flavoring components

TS262.3；TS261.7

A

1001-9286（2017）11-0044-07

10.13746/j.njkj.2017205

2017-07-24

曹润洁，女，硕士，主要从事白酒固态酿造工艺及酿酒微生物研究，E-mail：18756766056@163.com。

李安军，男，硕士，教授级高级工程师，从事酿酒技术研究与管理，取得专利数10项，发表论文20多篇。

优先数字出版时间：2017-09-20；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170920.1454.004.html。