基于直接气相色谱嗅闻的整体感官评价模式分析泸香型白酒的关键香气成分

施 珂,孙啸涛,*,沈才洪,敖 灵,郑福平,黄明泉,孙金沅,李贺贺

(1.北京工商大学,北京食品营养与人类健康高精尖创新中心,北京市食品风味化学重点实验室,食品质量与安全北京实验室,北京 100048;2.泸州老窖股份有限公司,四川泸州 646000)

白酒是中国的国酒,历史底蕴丰厚,香型种类繁多,而“泸型酒”产量占我国白酒产量的70%以上[1]。泥窖发酵是泸型酒的典型工艺,随着发酵的过程大量的挥发性成分生成,赋予了酒体窖香浓郁、绵甜醇厚的风格特征[2]。因此,对形成泸型酒典型感官风格的关键香气成分的科学解构,可为酒企的品质提升及酒体设计提供重要的科学依据。

迄今为止,泸型酒的风味研究已取得长足发展,Fan等[3]从两种浓香型酒中鉴定出126种风味物质;孙金沅等[4]从浓香型酒醅中定性出148种挥发性香气成分,结合香气活性值(OAV)和香气强度分析,将己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯等确定为重要香气化合物;Zhao等[5]在泸型酒中定量出60种风味成分,其中35种OAVs≥1的化合物被确定为关键香气物质,浓香型酒中丰富的香气成分构成了其独特的风味特征。

近年来,白酒风味成分的提取方法多采用液液萃取[5-7]、同时蒸馏萃取[8-9]、溶剂辅助风味蒸发[10]等。但上述方法存在操作繁琐、有机试剂用量大等缺点,因此,安全、便捷的无溶剂萃取技术得到了研究者的广泛关注[11]。顶空固相微萃取(HS-SPME)和静态顶空(SHS)可在一定程度上消减复杂样品基质对仪器的污染,进而减小对目标样品检测所造成的干扰[12]。Wang等[13]采用HS-SPME在稻花香白酒中提取出57种风味物质;张建等[14]将SHS应用于酱香型白酒挥发性香气成分的研究。目前,将两种方法对比应用于泸型酒风味分析的研究未见报道。

气相色谱-质谱(GC-MS)是较为经典的传统食品风味分析手段,此方法的研究常以追求化合物种类和含量多为片面指标而不考虑食品体系整体感官的呈现,因此,寻求一种反映白酒整体感官特征的分析方法是十分必要的。直接-气相色谱-嗅闻法(D-GC-O)是在本世纪初兴起的风味评价新手段,其通过将提取物注射到一个与GC进样口和嗅闻仪相连的、空的色谱柱中,感官人员直接嗅闻未经色谱柱分离的香气萃取物,结合感官评价考察萃取物与真实样品的整体风味相似度,进而确定最佳萃取条件。该方法首次报道于2002年,Lecanu等[15]通过优化HS-SPME将D-GC-O用于表面催熟干酪气味分析的研究;Rega等[16]正式提出D-GC-O的概念,并应用于橙汁风味的研究。之后,此方法还被用于酱油等食品体系的整体风味的评价[17-23],D-GC-O避免了色谱分离的选择性,能够反映萃取物的整体风味特性。Sha等[24]首次采用该方法对白酒中含硫化合物进行了分析,结果表明,D-GC-O法筛选的最优萃取条件所得到的萃取物与原始酒样相比具有更高的风味相似度。但目前,尚未见无溶剂萃取结合D-GC-O应用于泸型酒研究的报道。

本研究以泸州老窖原浆酒为研究对象,采用HS-SPME/SHS-D-GC-O结合GC-MS技术,从整体感官和风味物质分析角度考察最优萃取条件,在此条件下对泸型酒挥发性风味成分进行定量分析,利用气相色谱-嗅闻-质谱(GC-O-MS)确定泸型酒中挥发性成分的香气强度,并结合OAV分析对泸型酒整体香气有重要贡献的化合物,明确泸香型白酒中的关键香气成分,以期构建适合泸型白酒分析的新方法体系,为浓香型白酒企业的风味品质调控提供一定的基础数据和理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

酒样 泸州老窖2015年份原浆酒(68% vol,500 mL),以下图表中简称LZ原酒;无水乙醇(色谱纯) 北京伊诺凯科技有限公司;氯化钠 国药集团化学试剂有限公司;C6～C30正构烷烃(色谱纯) 百灵威科技有限公司;高纯氮气、高纯氦气 北京北氧利来科技发展有限公司;香气化合物标准品 供应商如表1中字母所示,a.北京伊诺凯科技有限公司,b.北京百灵威科技有限公司,c.北京华威锐科化工有限公司,d.上海迈瑞尔化学技术有限公司,所有试剂均为色谱纯,纯度不低于97%。

表1 泸型酒挥发性香气成分检测分析结果Table 1 Analysis of volatile aroma components in Luzhou-flavour baijiu

续表

续表

BL-2200H电子分析天平 岛津国际贸易(上海)有限公司;DF-101S恒温加热磁力搅拌器 河南省巩义市予华仪器有限公司;Milli-Q超纯水仪 美国Millipore公司;进样瓶(2 mL)、顶空进样针(25 μL～2.5 mL)、7890 GC、7890A-5975C GC-MS联用仪 美国Agilent公司;ODP C200 嗅闻仪 德国Gerstel公司;Trace 1300-ISQ GC-MS联用仪 美国赛默飞世尔科技公司;Kylin-Bell涡旋混合器 其林贝尔仪器制造有限公司;顶空进样瓶(20 mL) 中国安普公司;萃取纤维头65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、100 μm PDMS、50/30 μm DVB/CAR/PDMS 美国Supelco公司。

1.2 实验方法

1.2.1 HS-SPME法提取泸香型白酒香气成分 将原酒样稀释至酒精含量为15%vol,准确量取8 mL稀释后的酒样置于20 mL顶空进样瓶中[25],加入一定量的NaCl、10 μL内标液(乙酸戊酯、4-辛醇和2-乙基丁酸,最终浓度:20 mg/L)将顶空进样瓶密封,在一定温度下平衡一段时间,将老化好的萃取头插入顶空瓶中,恒温萃取一定的时间,萃取完毕后取出纤维头,插入GC进样口,解吸5 min,解吸温度250 ℃,进行仪器分析。

单因素实验:采用控制变量法,依次优化萃取头(65 μm PDMS/DVB、100 μm PDMS、50/30 μm DVB/CAR/PDMS、75 μm CAR/PDMS)、萃取温度(15、25、35、45、55 ℃)、萃取时间(20、30、40、50、60 min)、平衡时间(0、5、10、15、20 min)和加盐量(0、1、2、3 g NaCl)5个影响因素,以D-GC-O感官评价所得的风味强度、相似度、各个香气分支评分及不同萃取条件下GC-MS所得香气成分数量为主要评价指标,考察某一单因素时,HS-SPME的其他实验条件为:采用75 μm CAR/PDMS萃取头,将酒样加NaCl至过饱和(3 g),在45 ℃下平衡15 min,恒温萃取40 min,上述均进行3次平行实验。

1.2.2 SHS法提取泸香型白酒香气成分 准确量取8 mL稀释至15% vol的酒样置于20 mL顶空进样瓶中,加NaCl饱和,置于45 ℃水浴锅中平衡15 min,抽取顶空气体2 mL,进行仪器分析[26]。

1.2.3 D-GC-O法测定泸香型白酒整体风味

1.2.3.1 D-GC-O条件 柱温箱保持在40 ℃,载气:N2(99.9%),流速2.0 mL/min,进样口温度为250 ℃,选用不分流模式,萃取头在进样口解吸5 min;两次进样之间,将柱温升到250 ℃,保持5 min,以防止样品交叉污染;采用一根无填料的毛细色谱柱(100 cm×0.25 mm)连接进样口与嗅闻仪,感官人员可直接在嗅闻端口评价未经色谱柱分离的挥发性萃取物的整体风味强度和风味特征[23],具体的感官评价方法如1.2.3.2所示。

1.2.3.2 感官评价 感官品评小组由8名嗅味觉灵敏、训练有素的评酒人员组成。取8 mL酒样于白酒品评专用杯中,在室温为(20±1) ℃条件下对泸型酒的八种特征性风味进行评分,参考七种标准品溶液和一种混合物的香气对原酒样打分,己酸乙酯(果香)、戊酸乙酯(甜香)、苯乙酸乙酯(花香)、1-丁醇(醇味)、丁酸(酸味)、正辛醇(青草香)、蒸煮粮食(粮香)、对甲基苯酚(窖香)[5]。评分范围为0～5分,0为未闻到,5为闻到的香气最强,在不同萃取条件下,嗅闻由D-GC-O流出的未经色谱分离的香气萃取物,对比真实酒样的风味特征进行打分。在实验过程中,品评小组成员需要对D-GC-O样品进行三方面的评价:提取物的风味强度;提取物的风味与原样品的相似程度;对提取物八个香气分支的评分。窖香分支作为泸型酒的特征风味,将作为优化条件的重要参考。感官评价人员在两次D-GC-O实验的间隙要再次嗅闻参照样品,以增强他们对真实酒样整体香气的印象,不同萃取条件下每人嗅闻三次,取所有成员打分均值作风味雷达图。

1.2.4 泸香型白酒香气成分的测定

1.2.4.1 GC-MS条件 GC条件:色谱柱:DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升温程序:初始温度40 ℃,以10 ℃/min升至50 ℃,保持5.5 min,以 3 ℃/min升至80 ℃,保持8 min,再以5 ℃/min升至245 ℃,保持3 min;进样口温度:250 ℃;载气:He(99.999%);恒流:1.0 mL/min;分流比:10∶1。

MS条件:电子电离源(electron ionization,EI);电子能量70 eV;离子源温度250 ℃;四极杆温度150 ℃;传输管线温度240 ℃;无溶剂延迟;扫描模式为全扫描;扫描质量范围m/z 35～450;驻留时间0.2 s。

1.2.4.2 GC-O-MS条件 GC-O-MS系统由气相色谱-质谱及嗅闻装置组成。色谱柱:DB-Wax柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm);GC和MS条件同1.2.4.1,载气流速:1.5 mL/min,分流比:10∶1;嗅闻仪传输线温度250 ℃。选择6位有丰富经验的感官评价员进行闻香分析,每人重复嗅闻两次,记录所嗅闻到流出物的保留时间、香气强度和香气描述[4],取某化合物被描述频率较高的1～3个词为其香气特征,采用4刻度法记录强度:0-极弱,1-较弱,2-中等,3-较强,4-最强,化合物被半数以上评价员嗅闻到才能被确定为风味活性物质,以重复描述率最高的级别作为最终香气强度值。

1.2.5 定性及定量分析 定性:GC-MS所检测化合物的定性通过质谱解析与NIST 11谱库检索、标准品比对、保留指数(retention index,RI)比对,GC-O-MS所检测化合物的定性还需与文献报道的化合物香气特征进行对比。保留指数的计算公式:RI=100n+100(tx-tn)/(tn+1-tn),其中,tx为分析组分在气相色谱中的保留时间,tn和tn+1是碳原子数为n和n+1正构烷烃出峰的保留时间。

内标法定量:用15%的乙醇水溶液将化合物标准品配成高浓度的混合储备液,稀释成一系列梯度,取8 mL各梯度混标液于顶空瓶中,并加入与酒样一致的内标,在最优条件下进行萃取与分析,采用选择离子扫描法(SIM)测定化合物的峰面积,以待测物与相应内标物的质量浓度比为横坐标,峰面积之比为纵坐标,建立标准曲线。标准曲线的线性关系通过线性决定系数(R2)进行评估,将信噪比大于3时的质量浓度确定为检出限(LOD),以三次平行实验所得相对标准偏差(RSD)对精密度进行评估。

1.2.6 关键香气成分的确定 采用香气活性值(OAV)表征泸型酒中香气成分对整体风味的贡献,OAV=香气物质质量浓度/阈值,香气化合物的OAV值越大,说明其对整体香气贡献越大,当OAV大于1时,可认为该化合物对白酒香气有较大贡献[27],结合GC-O-MS所得香气强度值综合分析,将香气强度评分不小于3且OAV大于10的化合物确定为泸型酒中的关键香气成分。

1.3 数据处理

按照1.2方法进行实验,对不同萃取条件下的总离子流色谱图进行解析,对比分析化合物数量,并统计感官评价打分数据,1.2.5部分实验均进行3次平行实验,通过Agilent Masshunter B.07.00软件对MS数据进行分析,酒样中化合物定量结果以平均值表示,柱形图用OriginPro 8.5软件绘制,采用Microsoft Office Excel 2016对不同萃取条件下香气强度与相似度评分结果进行显著性差异分析、绘制风味轮图并进行相应的数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 HS-SPME条件优化

2.1.1 萃取头对香气成分萃取效果的影响 实验考察了4种萃取头对泸州老窖原酒中挥发性化合物的萃取效果。由图1A可知,萃取物的整体香气强度和相似度的排序为:CAR/PDMS> DVB/CAR/PDMS> PDMS/DVB> PDMS;香气强度和相似度的评分数据经显著性方差分析,均为P<0.05,可认为4种萃取头差异显著。图2A所示为不同萃取头所吸附的萃取物与原酒样品的香气得分对比雷达图,CAR/PDMS萃取的香气化合物整体风味轮廓最接近原酒样,且窖香风味相较于其他萃取头更为突出。此外,含DVB涂层的萃取头(CAR/DVB/PDMS和PDMS/DVB)可闻到一种令人不快的药味,这是引起其气味相似度低的主要原因,有报道表明,可能与DVB涂层吸附大量高分子的芳香环和杂环化合物有一定关系[23]。由GC-MS检测到的化合物数量表明:CAR/PDMS(91种)=DVB/CAR/PDMS(91种)> PDMS/DVB(79种)>PDMS(74种),因此,不论是从仪器检测还是感官特征的分析角度,CAR/PDMS萃取头对原酒风味化合物的萃取效果都为最佳。

图1 不同萃取条件对萃取物的感官强度和相似度的影响Fig.1 Effect of different extraction conditions on sensory intensity and similarity of extracts注:A:萃取头;B:萃取温度;C:萃取时间;D:平衡时间;E:加盐量;F:HS-SPME与SHS对比；图2同。

2.1.2 萃取温度对香气成分萃取效果的影响 实验考察了不同萃取温度对SPME萃取效果的影响。由图1B可知,随萃取温度的升高,D-GC-O嗅闻到萃取物的香气强度评分值也逐渐升高,45 ℃时其整体风味与原酒样相似度最高,继续升温相似度下降,可能原因为:温度较高有利于酒样中挥发性成分散发到顶空中,提高吸附效率,但高温在加速一些挥发物释放的同时,会降低萃取头的吸附能力[28],经显著性方差分析,香气强度和相似度的评分结果均为P<0.05,可认为5种温度差异显著。由图2B可见,各个香气分支的评分在45 ℃时更为接近真实酒样,且窖香风味突出。经GC-MS检测不同萃取温度下化合物数量为45 ℃(87种)>35 ℃(85种)>55 ℃(82种)>25 ℃(78种)>15 ℃(77种),进一步验证了D-GC-O感官评价的结果。因此,45 ℃是最适宜的萃取温度。

图2 不同萃取条件下白酒萃取物的感官特征轮廓Fig.2 Odour sensory profiles of extracts in Baijiu under different extraction conditions

2.1.3 萃取时间对香气成分萃取效果的影响 实验考察了不同萃取时间对萃取效果的影响。由图1C可知,香气强度随着萃取时间的延长而升高,相似度呈先增后减趋势,在40 min时达到最大,香气强度和相似度的评分结果经显著性方差分析,均为P<0.05,可认为5种萃取时间差异显著。研究表明,萃取纤维对酒样中的香气成分吸附量随着时间延长而增加,但达到某一时刻后上述吸附量达到饱和;若增长萃取时间,挥发性相对较弱物质的吸附浓度会因相对较强物质的浓度增加而降低,致使总峰个数下降[29],这也解释了GC-MS的检测结果:40 min(89种)>30 min(84种)>50 min(80种)>60 min(79种)>20 min(78种),在萃取40 min时化合物种类最多。不同萃取时间下各个香气分支的评分如图2C,可见短时间萃取时,甜香明显减弱,而过长时间的萃取使青草香味增强,在40 min时窖香味接近原酒且整体轮廓与真实酒样更相似。综合考虑,40 min的萃取时间为最优萃取时间。

2.1.4 平衡时间对香气成分萃取效果的影响 实验考察了不同平衡时间对SPME萃取原酒中挥发性化合物的影响。由图1D可知,随着平衡时间的增长,香气强度递增,在15 min后基本保持不变,且相似度在15 min时达到最高值,经显著性方差分析,香气强度和相似度的评分结果均为P<0.05,可认为5个平衡时间下香气强度和相似度的差异显著。由图2D可知,平衡15 min时,香气轮廓趋于原酒样,且窖香分支突出。GC-MS检测结果表明:15 min(91种)>20 min(90种)>10 min(88种)>5 min(87种)>不平衡(85种),故选择15 min为最佳平衡时间。

2.1.5 加盐量对香气成分萃取效果的影响 实验考察了不同加盐量对SPME萃取原酒中挥发性化合物的影响。如图1E,随着酒样加入NaCl质量的增加,香气强度和相似度的评分均呈增大趋势,加盐至3 g(过饱和)时达到最大,二者的评分结果经显著性方差分析,均为P<0.05,可认为4种加盐量下香气强度和相似度的差异显著。由图2E可见,各香气分支的轮廓随加盐量的增加逐渐趋于真实酒样,在加盐至3 g时最接近真实酒样,且窖香风味明显。由GC-MS检测风味化合物数量表明:3 g(91种)>2 g(88种)>1 g(87种)>不加盐(82种),进一步验证了D-GC-O嗅闻所选择的优化值。因此将加盐量确定为3 g较为合适。

2.2 HS-SPME与SHS对比

图1F和图2F所示为HS-SPME与SHS对泸型酒中挥发性化合物的萃取效果,D-GC-O嗅闻结果显示:HS-SPME的相似度和强度均高于SHS,香气强度和相似度的评分结果经显著性方差分析,均为P<0.05,两种萃取方法差异显著,且HS-SPME的香气轮廓更接近真实酒样,这一结果也较好地契合了D-GC-O相关报道中将两种方法对比应用于样品风味成分提取的研究结果[16,21]。

如图3所示,经GC-MS鉴定,HS-SPME共检出91种挥发性成分,其中酯类44种,芳香类12种,酸类10种,醇类9种,呋喃醛酮12种,含硫类3种,烷烃1种;SHS共检出60种挥发性成分,其中酯类37种,芳香类6种,酸类3种,醇类8种,呋喃醛酮6种。结果表明:无论是风味物质的总量还是各类化合物的总数,HS-SPME都多于SHS,大多数为酯类和醇类化合物,且数据分析表明SHS所检出的成分都包含在HS-SPME中。这是由于HS-SPME纤维头对挥发性物质有一定的吸附富集作用,而SHS是一种非富集型的气体分析方法,对某些在顶空中含量极微成分提取检测的灵敏度较低[12]。综上,相比于SHS,SPME法更适用于本实验酒样挥发性成分的提取分析。

图3 两种分析方法提取香气成分比较Fig.3 Comparison of aroma components extracted by two methods

2.3 泸香型白酒挥发性成分的香气强度和特征分析

采用上述实验所得最优条件提取泸型酒中的香气物质,经GC-O-MS嗅闻分析,对所识别出的香气区域进行质谱碎片、保留指数以及香气特征比对,共准确定性出91种挥发性香气成分,结果如表1所示,包括酯类44种、醇类9种、酸10种、芳香类12种、呋喃醛酮12种、含硫类3种和其他类1种。嗅闻结果表明:其中46种组分具有明显的香气特征,包括酯类22种,醇类7种,酸类4种,芳香类7种,呋喃醛酮类5种,含硫类1种。酯类化合物不仅香气物质种类多,而且香气强度值较高,以己酸乙酯为代表的乙酯类化合物赋予白酒花果香和甜香;酸类化合物是白酒中的协调成分,泸型酒中丁酸、戊酸和己酸表现出较高的香气强度,有研究报道异戊酸和己酸对白酒中的奶酪香气有贡献[30],酸类也是产生窖香的主要成分之一[31],这与实验中丁酸等成分呈现出明显的酸臭味相一致;醇类物质能够柔和白酒的香气,大多呈现醇香和青草味,有报道表明2-庚醇对白酒中的果香香气有贡献[3],本实验嗅闻结果与此相符;醛酮类也是泸型酒中重要的风味组分,其中3-甲基丁醛和2-辛酮具有较高的香气强度,糠醛呈现杏仁味、烤味,这些化合物的存在极大的丰富了泸型酒的香气层次;芳香类化合物在嗅闻中多表现为花香和蜂蜜香,如苯乙醛、苯乙酸乙酯和苯丙酸乙酯,这些物质所呈现的香气可能与苯丙氨酸的代谢相关[32],对甲基苯酚则表现为浓郁的马厩臭味,有研究表明,对甲基苯酚是是泸型酒中呈现窖香风味的特征香气成分[33]。此外,3-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯、二甲基三硫、苯乙酸乙酯等化合物香气强度值均为4,可能对泸型酒整体风味的影响较为明显。

2.4 泸香型白酒挥发性成分定量分析

2.4.1 定量方法评估 采用HS-SPME结合GC-MS对泸型酒中的77种香气成分进行定量,结果见表2,包括酯类38种、酸类9种、醇类11种、芳香类8种、呋喃醛酮7种、含硫类1种和其他类3种。所建立的标准曲线线性相关系数R2均在0.99以上,线性关系良好,检出限为0.06～158.63 μg/L,方法灵敏度较高,相对标准偏差(RSD)小于10%,精密度较高,该方法能够满足泸型酒中挥发性成分的定量要求。

2.4.2 定量结果分析 由表2可知,泸型酒中的酯类化合物种类丰富且含量较高,是白酒香气成分的主体,占香气物质总量的85.86%,其中己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯和辛酸乙酯等乙酯类化合物含量具有明显优势,这是由于原浆酒中乙醇含量较高,在发酵和陈酿过程中生成大量乙酯类化合物[4]。泸型酒中酸类物质含量仅次于酯类,占香气物质总量的7.69%,其中己酸和丁酸具有较高的浓度水平,酸类化合物是酯类的前驱物质,主要由发酵过程微生物与有机物发生生化反应所产生[34-35]。醇类物质也是泸型酒呈味助香剂的主要来源,含量较高有异丁醇、2-戊醇和己醇等,白酒中的高级醇一般由发酵过程中氨基酸的降解和葡萄糖经EMP途径的转化而生成[27]。泸型酒酒中鉴定出的呋喃醛酮类化合物含量较少,推测是由于该类物质性质较活泼,属于不稳定的中间体化合物,在挥发性成分萃取的过程中易被还原成相应的酸或醇[36],其中3-甲基丁醛和糠醛含量较高,有研究表明,糠醛主要产生于蒸馏过程中,呈现甜香和杏仁香[37]。芳香族化合物中苯乙酸乙酯含量较高,该类物质主要来源于氨基酸的生物分解[34]。此外,在泸型酒中所检出的1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷具有较高的浓度。

2.4.3 挥发性香气成分的OAV分析 泸型酒中香气化合物的含量并不能说明其对整体香气贡献的大小,化合物的香气阈值也是需考虑的因素之一,香气活性值的引入成为衡量某种香气物质对整体香气贡献度大小的重要指标[30,38]。根据定量结果结合文献报道的风味成分阈值计算得到的70种化合物的OAV值,如表2所示,泸型酒中有34种具有香气贡献的化合物(OAV>1),包括醇类15种,酸类和醇类各5种,芳香类和呋喃醛酮类各4种,含硫类和其他类各1种。其中,OAV>1000的化合物有6种,分别为:己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、异丁酸乙酯和3-甲基丁醛,这些物质对泸型酒的整体风味具有重要贡献。己酸乙酯的OAV最高,符合国标中对浓香型白酒具有以己酸乙酯为主体的复合香气的描述[31];其次为辛酸乙酯(OAV=11968.78),有研究表明辛酸乙酯含量较传统的四大酯低,但其香气强度贡献比丁酸乙酯、乙酸乙酯和乳酸乙酯都大,而仅次于己酸乙酯[39],本实验OAV结果较好的验证了这一观点;3-甲基丁醛(OAV=1037.62)在前期嗅闻中呈现青草和麦芽香,也是泸型酒中的重要风味成分,2-甲基丙醛(OAV=460.03和2-甲基丁醛(OAV=150.57)含量虽然不高,但因其阈值较低,所以对整体香气具有较大贡献;相反,醇类和酸类物质固然含量较多,但普遍具有较高的阈值,使其OAV值呈现较低的水平,OAV>10的仅有己酸、丁酸、戊酸和1-丁醇;芳香族化合物含量相对较低,仅有苯丙酸乙酯、苯乙酸乙酯和对甲基苯酚的OAV>1;此外,痕量的二甲基三硫(OAV=91.75)因阈值较低,依然对泸型酒的整体香气有一定的贡献。

表2 泸型酒挥发性香气成分定量结果及OAV值Table 2 Quantitative results of volatile aroma components of Luzhou-flavour Baijiu and OAVs

续表

2.5 关键香气成分的确定

根据泸型酒挥发性成分的香气强度值判定和OAV分析可知,两者在结果上具有一定的相似性,己酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、己酸、3-甲基丁醛等OAV和香气强度值都比较高,说明它们是泸型酒的重要香气成分,且己酸乙酯、辛酸乙酯和戊酸乙酯表现为花果香和甜香,己酸呈酸味,3-甲基丁醛具有青草香,这些均构成了泸型酒的特征香气。此外,两种方法的分析结果也存在一定的差异,如己酸丁酯、2-甲基丙醛的OAV>1,但其香气强度值却不高甚至未被嗅闻到香气特征,癸酸乙酯的香气强度值较高,但OAV值并不高;已有报道出现过类似现象[40],其原因可能是香气物质之间存在着协同与拮抗作用,部分化合物采用在水中的阈值与其在白酒体系中的阈值有一定偏差,某些OAV<1的化合物因香气物质间的协同作用而能被嗅闻到[32]。分析认为泸型酒的关键香气成分应具备以下条件:该化合物的香气强度值不小于3且OAV值大于10,所呈现出的香气特征与泸型酒的风格接近,表现为花香、果香、甜香、酸香、青草香、醇香、窖香等。综合考虑,将泸型酒中18种化合物确定为关键香气成分,分别为:乙酸乙酯、异丁酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、异己酸乙酯、己酸乙酯、丁酸异戊酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、苯丙酸乙酯、丁酸、戊酸、己酸、1-丁醇、3-甲基丁醛、2-辛酮、二甲基三硫,这些化合物对泸型酒整体香气特征具有重要贡献,香气强度评分值也较高,因此推测这些香气物质是构成泸型酒整体香气特征的关键成分。

3 结论

本研究采用GC-MS结合D-GC-O分析比较了HS-SPME和SHS两种无溶剂萃取的前处理方法对泸香型白酒中挥发性化合物的提取效果,综合考虑感官和仪器分析结果,得到的最佳萃取条件为:75 μm CAR/PDMS萃取头、萃取温度45 ℃、萃取时间40 min、平衡时间15 min、加入NaCl至过饱和(3 g);在此条件下,对泸型酒中77种挥发性香气成分进行了定量分析,由GC-O-MS确定了46种可被嗅闻到香气组分,结合化合物的香气强度值和OAV分析,共同鉴定出泸型酒中18种关键香气物质为:乙酸乙酯、异丁酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、异己酸乙酯、己酸乙酯、丁酸异戊酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、苯丙酸乙酯、丁酸、戊酸、己酸、1-丁醇、3-甲基丁醛、2-辛酮、二甲基三硫。本研究首次在泸香型白酒中建立了HS-SPME/D-GC-O的分析方法,D-GC-O技术为科学解释白酒酿造过程中各阶段酒样整体风味特征提供了技术支持和理论依据,未来可将其应用于白酒领域多种品牌香型酒样的风味研究中。