陶融型中高温大曲中挥发性香味物质分析

牛 姣，樊建辉，韩素娜，陈蒙恩

（河南仰韶酒业有限公司博士后研发基地，河南三门峡472400）

陶融型中高温大曲中挥发性香味物质分析

牛 姣，樊建辉，韩素娜，陈蒙恩

（河南仰韶酒业有限公司博士后研发基地，河南三门峡472400）

以仰韶陶融型中高温大曲为研究对象，采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术对大曲中挥发性香味物质进行定性分析，并结合半定量和主成分分析法对检测信息进行处理和分析，结果表明，在7块曲样中共鉴定出香味物质45种，主要分为六大类化合物，其中包括酯类17种，醇类8种，烷烃类8种，吡嗪类4种，酸类3种，芳香族类3种，酮类2种。相对含量分别为29.81%、49.26%、7.63%、4.94%、7.36%、0.75%、0.27%。其中，苯乙醇、2,3-丁二醇、十六酸乙酯含量相对较高，这些微量成分可能对后期白酒香味形成起着重要作用。

顶空固相微萃取法； 气相色谱-质谱联用； 香味成分； 中高温大曲

大曲是以大麦、小麦、豌豆、高粱等谷物为原料，经粉碎、加水后压制，形成曲坯，然后人为控制一定的温度、湿度培育而成[1]。研究表明，大曲不仅是白酒生产的糖化剂和发酵剂，也是酿造原料的部分来源，其含有丰富的香味成分和香味物质前驱成分，在白酒生产过程中，这些物质直接或间接进入酒体，对白酒的香型和风格产生重大影响[2]。

大曲对白酒生产的重要作用，吸引了很多研究人员对其进行研究。最初对大曲的研究主要集中在感官评定和理化指标的测定上，随后逐渐发展到微生物水平。近年来，随着对不同香型白酒风味成分研究的不断深入，大曲的生香功能越来越受到重视，对白酒大曲香味物质的研究可以帮助我们更好地认识白酒风味，从而为强化白酒香型，提高白酒质量提供指导。

本研究选取仰韶陶融型中高温大曲为研究对象，采用顶空固相微萃取（HS-SPME）与气相色谱-质谱(GC-MS)联用的方法[3-4]，对大曲中挥发性香味物质进行定性和半定量测定，并结合主成分分析法对检测信息进行处理和分析，以期获得陶融型中高温大曲的主要挥发性香味物质，为今后陶融型大曲质量评价体系的完善和制曲生产标准化奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

样品：中高温大曲，由仰韶酒业有限公司制曲车间提供。

仪器设备：50 μm/30 μm DVAB/CAR/PDMS 固相微萃取头，美国Supelco公司；三合一自动SPME进样器，美国Supelco公司；20 mL带硅橡胶垫的样品瓶，美国Supelco公司；Thermo Fishier1300-1310气相色谱-质谱联用仪，美国赛默飞公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的采集及处理

分别于不同库房用五点取样法采集多块大曲，由制曲专业工作人员鉴定并挑选出优质曲样7块，分别编号为1，2，3……7。大典整块粉碎后全部过40目筛，混合均匀后采用四分法浓缩至500 g，装于无菌袋中保存于4℃冰箱中备用。

1.2.2 顶空固相微萃取（HS-SPME）条件

选取50 μm/30 μm DVAB/CAR/PDMS 固相微萃取头，第一次使用时需于气相色谱进样口以230℃老化5 min。

萃取条件：精确称取3.0 g样品放入顶空瓶中，盖上瓶盖，70℃顶空萃取30 min，将萃取头取出插入GC-MS进样口解吸5 min，进行GC-MS分析。

1.2.3 气相色谱-质谱（GC-MS）分析条件

气相色谱条件：毛细管色谱柱为DB-FFAP，规格为（60 m×250 μm×0.25 μm）；自动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：35℃保持10 min，以10℃/min到130℃、保持2 min，6℃/min到230℃、保持30 min；载气：高纯度氦气，流速为0.81 mL/min。

质谱条件：EI电离源，电子能量70 eV，扫描范围30～550 u，离子源温度230℃，接口温度250℃。

1.2.4 定性与半定量分析

定性：检出挥发性组分物质的质谱图，通过与标准谱库（NIST05a.L）对比鉴定，匹配度大于800的鉴定结果予以确认。

半定量：以乙酸丁酯为内标，将大曲样品中鉴定的挥发性化合物的浓度与乙酸丁酯质量浓度作比进行计算。

1.3 数据处理方法

主成分分析法把原来众多具有一定相关的多个指标重新组合成一组新的互相无关的少数几个综合指标来代替原来的指标，从而使复杂问题简单化[5]。将各大曲样品的香味成分含量数据录入SPSS19.0，根据各样品香味成分含量的标准化值列出相关系数矩阵，计算特征值及其相应的特征向量，得到特征值、方差贡献率、累积贡献率，选取累积贡献率在85%以上的前几个成分作为主成分。

2 结果与分析

2.1 大曲样品挥发性香味物质定性分析

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测大曲中的挥发性物质，经计算机谱库查询，7组大曲样中鉴定出80种化合物，其挥发性成分的总离子流色谱图见图1。

图1 总离子流图

结合相关文献中香味物质的报道，排除在少部分样品中发现，大部分样品中未检测出的香味物质，7组大曲样品中共获得挥发性香味物质45种，主要分为六大类化合物（见表1），其中，酯类17种，醇类8种，烷烃类8种，吡嗪类4种，酸类3种，芳香族类3种，酮类2种。相对含量分别为29.81%、49.26%、7.63%、4.94%、7.36%、0.75%、0.27%。大曲是白酒酿造的动力，曲中含有丰富的香味物质，它们可以直接进入酒体，成为酒体风味的直接来源，同时也是酒中香味物质的重要前驱物质来源。

表1 大曲样品中不同种类挥发性香味物质总含量

表2 大曲样品中挥发性香味物质及含量 (μg/g)

相对含量最高的两大类主要是醇类和酯类物质，经过一定时间的贮存，在细菌、酵母和霉菌产生的酯酶作用下，这两大类物质将会大量合成酯类物质，进而赋予白酒更多的香味物质。

酸是大曲和白酒中都很重要的呈味物质，在大曲中检出含量较高的为己酸，它是形成己酸乙酯重要的前体物质。

醇类中检出最高的是2，3-丁二醇和苯乙醇。

酯类物质是大曲中存在的一类呈香物质，它为大曲香味的构成起着一定的贡献作用，其中含量最高的是十六酸乙酯，它呈微弱的蜡香、果爵和奶油香味。

吡嗪类物质的形成与蛋白酶的作用和美拉德反应密切相关，特别在制曲顶温超过50℃时，有利于该类物质的产生，其中2，3，5-三甲基吡嗪含量最高，作为大曲中吡嗪类化合物的重要来源，它目前被视为中国白酒的有益健康成分进行研究[7]

芳香族化合物是酒曲中另一类重要的化合物，一般来源于原料中氨基酸，如苯丙氨酸类化合物的降解。此外，还有少量的酮类化合物。这些化合物都是酒曲中的风味化合物。

2.2 大曲样品挥发性香味物质半定量分析

内标物乙酸丁酯的含量已知，根据各种化合物的色谱峰面积与乙酸丁酯的色谱峰面积的比值，可初步得出每克大曲中各种挥发性化合物的含量。7组样品的各挥发性香味物质含量统计见表2。由表2可知，大曲中的挥发性香味物质种类丰富，含量各不相同。总体来看，苯乙醇、2,3-丁二醇、十六酸乙酯含量较高，这些微量成分将对后期白酒香味形成起着重大作用。

2.3 大曲样品挥发性香味物质主成分分析

利用SPSS19.0软件对7组曲样45种挥发性香味物质的含量数据进行主成分分析（principal component analysis，PCA），得到主成分的特征值和贡献率见表3，主成分载荷矩阵见表4。

由表3可知，第1主成分贡献率为67.822%，第2主成分贡献率为12.463%，第3主成分贡献率为8.79%，3个主成分累计贡献率达到89.075%。主成分分析一般提取包含85%以上信息，就可以代表原始数据的信息，而提取的3个主成分累计贡献率达到了89.075%，且3个主成分的特征值均大于1，可以较客观地反映各曲样的挥发性香味物质的原始信息。

表3 五大主成分初始特征值和累计贡献率

载荷值主要反映各变量与主成分之间的相关系数。由表4可知,第1主成分主要与十六酸乙酯、棕榈酸异丙酯、十五酸乙酯、植酮、亚油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈创木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯有高的相关，它们具有极高的载荷值，均大于0.9。第2主成分主要与十一烷有高的相关，载荷值为0.951。第3主成分主要与2-乙基-3,5-二甲基吡嗪相关，载荷值为0.971。在这些香味物质中，载荷值较大的集中表现为高级脂肪酸酯类化合物和烷烃类。由于第1主成分累计贡献率为67.822%，包含了原始信息中的大部分信息，所以其中载荷值较大香味物质对曲香影响较大，确定为主要香味物质即十六酸乙酯、棕榈酸异丙酯、十五酸乙酯、植酮、亚油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈创木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯。

3 小结

利用顶空固相微萃取（HS-SPME），结合气相色谱质谱法（GC-MS）测定仰韶酒厂曲库房中刚制的7房中高温曲样品中的挥发性香味成分，共鉴定出香味物质45种，主要分为六大类化合物，其中包括酯类17种，醇类8种，烷烃类8种，吡嗪类4种，酸类3种，芳香族类2种，酮类2种。相对含量分别为29.81%、49.26%、7.63%、4.94%、7.36%、0.75%、0.27%。同时利用内标法对这些香味成分进行半定量分析，总体来看，苯乙醇、2,3-丁二醇、十六酸乙酯含量较高，这些微量成分可能对后期白酒香味形成产生重大影响。

表4 成分矩阵a

对检测的45种挥发性香味物质含量进行主成分分析，共提取3个主成分，累计贡献率达到了89.075%，且3个主成分的特征值均大于1，可以较客观地反映各曲样的挥发性香味物质的原始信息。其中，第1主成分主要与十六酸乙酯、棕榈酸异丙酯、十五酸乙酯、植酮、亚油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈创木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯有高的相关，它们具有极高的载荷值，均大于0.9。第2主成分主要与十一烷有高的相关，载荷值为0.951。第3主成分主要与2-乙基-3,5-二甲基吡嗪相关，载荷值为0.971。在这些香味物质中，载荷值较大的集中表现为高级脂肪酸酯类化合物和烷烃类。由于第1主成分累计贡献率为67.822%，包含了原始信息中的大部分信息，所以其中载荷值较大香味物质对曲香影响较大，确定为主要香味物质即十六酸乙酯、棕榈酸异丙酯、十五酸乙酯、植酮、亚油酸乙酯、1-十六烯、十四酸乙酯、苯乙酸乙酯、正十七烷、十四烷、油酸乙酯、2,6,10-三甲基十三烷、正十八烷、1-癸醇、十八酸乙酯、1-壬醇、愈创木酚、苯酚、壬酸乙酯、己酸、2,5-二甲基吡嗪、13-甲基十四酸乙酯、辛酸乙酯。

该研究结果为进一步量化评价陶融型中高温大曲香味成分及完善大曲质量评价体系提供了参考。

[1] 范文来,张艳红,徐岩.应用HS-SPME和GC-MS分析白酒大曲中微量挥发性成分[J].酿酒科技,2007(12)：74-78.

[2] 崔利.形成酱香型酒风格质量的关键工艺是“四高两长，一大一多”[J].酿酒,2007,34(3)：24-35.

[3] 明红梅,姚霞,周健,等.中高温浓香型大曲中挥发性香味物质分析[J].酿酒科技,2015(6)：73-79.

[4] 周健,郭志,明红梅,等.优质中高温浓香型大曲主要香味成分的初步研究[J].酿酒科技,2014(4)：11-14.

[5] 张力.SPSS在生物统计中的应用[M].厦门：厦门大学出版社,2010.

[6] 汪玲玲.酱香型白酒微量成份及大曲香味物质研究[D].无锡：江南大学,2013.

[7] 吴建峰.白酒中四曱基吡嗪全程代谢机理研究[D].无锡：江南大学,2013.

Volatile Flavoring Compounds in Taoxiang Medium-and High-Temperature Daqu

NIU Jiao,FAN Jianhui,HAN Suna and CHEN Mengen
(Postdoctoral Research&Development Base,Yangshao Distillery Co.Ltd.,Sanmenxia,Henan 472400,China)

In this study,qualitative analysis of volatile flavoring compounds in Taoxiang medium-and high-temperature Daqu was carried out by HS-SPME coupled with GC-MS.Furthermore,the analytic data was processed by semi-quantitative and principal component analysis.The results showed that,there were 45 kinds of volatile flavoring compounds detected in 7 Daqu samples,including 17 kinds of esters,8 kinds of alcohols,8 kinds of alkanes,4 kinds of pyrazines,3 kinds of acids,3 kinds of aromatic compounds,and 2 kinds of ketones with their relative content as 29.81%,49.26%,7.63%,4.94%,7.36%,0.75%and 0.27%respectively.Among them,the content of phenylethyl alcohol,[S-(R*,R*)]-2,3-butanediol,hexadecanoic acid ethyl ester was comparatively higher than others,and they might have played an important role in the formation of liquor aroma.

HS-SPME;GC-MS;flavoring components;medium-and high-temperature Daqu

TS262.3；TQ925.7；TS261.7

A

1001-9286（2017）11-0087-06

10.13746/j.njkj.2017207

2017-07-25

牛姣（1988-），女，工程师，硕士研究生，主要从事白酒微量成分检测分析研究。

陈蒙恩（1988-），男，工程师，硕士研究生，主要从事白酒酿造方向研究。

优先数字出版时间：2017-09-20；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170920.1457.005.html。