基于白酒风味的现代分析技术及其生物活性研究进展

韦露露，张宗启，陆伦维，孙优兰，胡 峰*

（1.贵州茅台酒厂（集团）习酒有限责任公司，贵州 习水 564622；2.南开大学 生命科学学院，天津 300110）

中国白酒是世界六大蒸馏酒之一，发展历史悠久。经过岁月的沉淀，白酒被广泛分为十二种香型，其中浓香、酱香、清香和米香被称为“四大香型”，其余香型是在其基础上融合变化而成，这主要归功于不同香型酒体中不同风味物质。典型风味物质的含量及合适的比例对酒的感官体验和风格特征起决定性作用，主体香味成分的含量比例构成了各种香型白酒风格[1]。

中国白酒的独特酿造方法有利于富集酒体的微量成分，不仅包括呈香呈味物质，还包括多种生物活性成分，主要包括醇、酯、酸、吡嗪、呋喃及萜类化合物等。当酒体中的风味物质之间形成某种协调的比例时，可使白酒呈现优雅、细腻、净爽、醇和、浓郁或绵柔等不同的风格特点，这些风味物质的存在使得白酒具有各种独特口感的同时也具有不同于酒精的特殊药理活性。研究表明，适量饮酒有益身心健康，白酒既可以作为某种药引子，也可以配制成多种药酒、补酒等，起到一定的医疗保健作用，如预防心血管疾病、舒经活血及减轻心脏负担等。

目前，白酒中的特征风味化合物及生物活性成分已成为当今研究者的关注点。文章将应用于白酒研究领域的现代分析技术进行归纳，同时对白酒风味活性物质的影响进行阐述，旨在为白酒风味的研究提供一定的理论参考。

1 白酒风味化合物的提取与分离

现有研究阶段，白酒酒体中风味物质主要通过直接进样法、液液萃取法、固相萃取法、顶空固相微萃取法、浸入式固相微萃取法、超临界二氧化碳流体萃取法、搅拌棒吸附萃取法、同时蒸馏萃取法及吹扫捕集法等前处理方法。

直接进样法[2]是样品不经过简单处理，直接上机检测，该方法操作简单、方便快捷，无需有机溶剂提取，但所检测的化合物种类较少，需要选择合适的色谱柱和检测器；液液萃取法[3]是利用有机溶剂对白酒风味物质进行萃取，然后再进样分析，其优点为操作简单，回收率高，但分析过程中会损失部分低沸点的挥发性成分；固相萃取法[4]是一种友好型样品前处理法，此方法是利用固相吸附剂将液体样品中的化合物进行吸附，再进行洗脱和加热解吸附，达到分离和富集化合物的目的；顶空固相微萃取法[5]采用涂有高分子材料的萃取头，在样品溶液、顶空和高分子涂层3相间建立萃取平衡，从而达到分离、富集待测样品的目的，具有操作简单，自动化程度高和精度高等优点；浸入式固相微萃取法[6]是适合于中国白酒微量香味成分分析的另一种高效检测手段，该法分析时间短，所需样品量少，一次性分析成分多，且无需大量的有机溶剂；超临界二氧化碳流体萃取技术[7]是近20～30年来研究挥发性香气的新型技术，其样品反应相介于气相和液相之间，具有无毒、廉价、绿色、环保等优点，并且作为反应溶剂得到的产物容易分离，因此在化学工业上占有很大优势。随着超临界流体技术（尤其是超临界二氧化碳技术）的成熟与普及，该技术已经应用于提取挥发性香气成分；搅拌棒吸附萃取法[8]是一种新型的固相微萃取样品前处理方法，具有固相体积大，萃取容量高，无需外加搅拌子，可避免竞争性吸附，能在自身搅拌的同时实现富集等优点；同时蒸馏萃取法[9]利用了化合物的挥发性和溶解性，是将含有挥发性组分的水蒸气和溶剂蒸气充分混合，冷凝后水相与有机相充分接触，从而实现挥发组分的相转移；吹扫捕集法[4]主要是水溶液中的挥发性化合物分析，目前，已在软饮料、啤酒、咖啡、葡萄酒、牛奶、果汁等多种水溶性食品的微量成分中得到广泛应用。

2 白酒风味化合物的检测

已知从白酒酒体中检测并鉴定的白酒风味物质共3 000种以上，表1列举了部分不同香型的白酒所含风味物质种类与含量，其庞大的风味物质组成了白酒酒体中独有的品质。目前，检测白酒中风味化合物的途径和手段诸多，主要检测方法如下。

表1 部分香型白酒中主要风味物质的研究进展Table 1 Research progress on main flavor substances in some flavor type Baijiu

续表

2.1 高效液相色谱技术

高效液相色谱技术（high performance liquid chromatography，HPLC）是应用高效液相色谱原理，用于分析高沸点不易挥发、受热不稳定和分子量大的有机化合物。寻思颖等[17]建立了带荧光检测-高效液相色谱仪测定白酒中挥发性酚类物质的方法，所建立方法可以同时测定10种挥发性酚类物质，其加标回收率为83.8%～101.6%；余剑霞[18]以石油醚对白酒中微量的高级脂肪酸进行萃取，通过HPLC方法测定出亚麻酸、肉豆蔻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸6种高级脂肪酸。

2.2 气相色谱-质谱联用技术

气相色谱-质谱联用技术（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）在我国已经有40多年的发展历史，是质谱分析学体系中一个重要的分支，具有定性和定量的功能。因为GC-MS技术检测限低，分辨率高，微量组分的定性更为准确，对于同系物的识别也更加精确。李俊刚等[19]利用GC-MS法对不同窖龄的浓香型白酒中的风味物质进行检测，共检测出51种风味化合物；蒋青香等[10]通过顶空固相微萃取结合GC-MS对丹凤佳酿白酒的挥发性成分进行分析，结果表明，丹凤佳酿白酒中共鉴定出45种挥发性成分，其中醇类6种、酯类32种、醛酮类5种、酸类1种和其他挥发性成分1种，其相对含量分别为2.40%、94.51%、1.77%、1.25%和0.07%；杨亮等[20]通过液液萃取和顶空固相微萃取两种方法结合GC-MS分析酱香型白酒缺陷酒中风味物质组成，结果发现缺陷酒中共检测出76种化合物，其中醇类物质9种、醛酮类物质7种、酸类物质10种、酯类物质31种、酚类物质3种、内酯类物质3种、呋喃类物质5种、含氮化合物4种、含硫化合物1种、烃类及其他类物质3种，并首次检测出2,4-二叔丁基苯酚和2,2-亚甲基双呋喃；FAN W L等[21]通过固相搅拌萃取技术与GC-MS联用技术解析白酒中风味物质的种类，结果表明，在最佳操作条件下，从14种白酒中分离鉴别出25种酯类、10种醇类、9种醛类、9种酮类及其他微量风味物质种类共计76种挥发性风味成分。

2.3 气相色谱-闻香技术

气相色谱嗅闻技术（gas chromatograph-olfactometry，GC-O）是一种将感官评定和现代仪器分析结合的方法，主要用于研究酒类和食品香气的新型研究方法，将GC-O技术与质谱分析结合，可以准确的测定出多种风味化合物的组分[22]；FAN W L等[23]通过GC-O闻香技术结合GC-MS对酱香型白酒风味物质检测出186种香气活性物质，其中重要的风味化合物是己酸乙酯、己酸、2-苯乙酸乙酯、3-甲基丁酸、3-甲基丁醇、3-苯丙酸乙酯、2,3,5,6-四甲基吡嗪、4-甲基愈创木酚和γ-癸内酯等。

2.4 全二维气相色谱/飞行时间质谱联用技术

全二维气相色谱/飞行时间质谱联用技术（comprehensive two-dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry，GC×GC-TOFMS）是将分离机理不同且相互独立的两根色谱柱通过串联的形式进行结合检测的气相色谱。季克良等[24]通过GC×GC-TOFMS探究我国主要传统白酒香型中风味物质微量组分，结果显示，同等条件下，酱香型白酒分出963个峰，浓香型白酒分出674个峰，清香型白酒分出484个峰；周庆伍等[25]应用GC×GC-TOFMS首次全面剖析了古井贡酒中的挥发性风味成分，共鉴定出包含醇类、酸类、酯类、醛酮类物质等挥发性风味成分800多种；常宇桐等[26]利用液液萃取结合全二维气相色谱-四级杆质谱技术对馥郁香型白酒基酒定性，共辨识出308种挥发性香气成分，主要包括酯类物质102种，醇类物质42种，酸类物质33种，醛类物质26种，酮类物质19种，其他物质86种。

2.5 实时直接分析-质谱技术

实时直接分析技术（direct analysis in real time mass spectrometry，DART-MS）主要在大气压条件下，通过放电使惰性气体（如氮气（N2）、氩气（Ar）等）原子产生跃迁（基态-激发态），对待测样品中待测物质解吸并使其离子化，进而进行质谱检测[27]。路江浩等[28]通过在线直接实时分析离子源串联四级杆质谱联用技术，建立了一种在线监测白酒品尝中挥发性风味物质释放过程的研究方法，共鉴定出17种白酒典型风味物质的特征离子和离子化规律；LI Y[29]利用DART技术分析人呼出气体中的挥发性物质，并用于一些疾病的早期检测。

2.6 液相色谱-质谱技术

液相色谱-质谱（liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）用于分析小分子质量的非挥发性化合物[30]，是GC-MS检测挥发性化合的有效补充，其技术在代谢组学中较为成熟，前处理较为简单，并且检测到的化合物多为氨基酸、有机酸、核苷酸及一些酯类。尤丽琴等[31]利用超高效液相色谱-质谱法检测滩羊宰后成熟过程中的风味前体物质，探讨不同成熟期风味特征物的种类和相对含量的变化。李梅等[32]利用超高效液相色谱-串联质谱技术定期检测了啤酒和麦芽汁中的2,5-二甲基-4-羟基-3（2H）-呋喃酮等麦香风味物质。陈章捷[33]将红豆杉果酒注入质谱仪中，确定红豆杉在白酒中的特征成分为紫杉醇和三尖杉宁碱，红豆杉酒样用体积分数70%的甲醇溶液稀释，离心过后，采用高效液相色谱-串联质谱法测定其上清液中紫杉醇和三尖杉宁碱的含量。孙宗保等[34]用浓香型白酒基酒为研究对象，采用超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术对不同等级浓香型白酒基酒进行检测分析，并结合多种化学计量学方法实现了不同等级浓香型白酒基酒的准确判别。刘松等[35]采用超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱，选择正负离子模式同时扫描，建立了白酒中16种痕量甜味剂的快速测定方法，此方法样品前处理灵敏度高、快速、简单、甜味剂种类覆盖广，适用于白酒中多种甜味剂的检测。

2.7 其他方法

除上述感官评定和现代仪器方法之外，对白酒风味物质的检测还有其他鉴定方法。如朱玲等[36]通过气相-离子迁移谱联用技术（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）建立三种不同香型白酒风味指纹图谱，发现清香型白酒（汾酒和金门高粱酒）挥发性风味物质较少，浓香型白酒（泸州老窖）酯类物质较多，酱香型白酒（茅台迎宾酒）的醛类、酮类物质较多，三种不同香型白酒风味物质含量差异明显，一定程度上可以实现白酒香型区分；刘明[37]将风味化学与智能感官技术结合主成分分析研究了关键风味组分在不同酒样中的分布规律，其中浓香型、特香型、凤香型和兼香型主要风味物质主要包括酯类（己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯）、醇类（正己醇）、酸类（戊酸、己酸）和吡嗪类（2,6二甲基吡嗪），酱香型和芝麻香型风味组分比较复杂，包括醇类（丙醇、正丙醇、正丁醇、仲丁醇等）、醛类（乙醛、乙缩醛、异戊醛）、酯类（乙酸乙酯、乳酸乙酯、戊酸乙酯）、酸类（丙酸、丁酸、异戊酸）和杂环类化合物（苯甲醇、糠醛、苯乙酸乙酯、愈创木酚）；马娜[38]将谷胱甘肽稳定的CdTe量子点、氮掺杂石墨烯量子点、7-氨基-4-甲基香豆素及四羟基卟啉构建了一个新型的荧光传感器阵列，利用该阵列并结合统计学分析方法对不同浓度条件下9种醛类进行了有效区分和识别，同时对8种基酒的酒体风格进行研究，其正确率为100%。

3 白酒风味化合物的生物活性

不同香型白酒含有不同的风味化合物，根据特征风味化合物可以确定白酒香型和酒质。除此之外，由于含有庞大的风味化合物群集，有些风味化合物生物活性功能可能对人体有益，有些可能对人体有害。因此，要合理分析白酒中风味物质，辩证的看待白酒对人体健康的关系，倡导科学、健康饮酒。

3.1 白酒风味化合物对心血管疾病影响

心血管疾病已成为世界性公共卫生问题，严重影响人类生命健康和生活质量。目前有研究发现，白酒中的某些风味化合物在一定程度上可预防心血管疾病。研究表明[39]，乙酸、乳酸具有扩展血管，杀菌消炎，延缓血管硬化的功能；孙啸涛等[40]通过液液萃取结合GC-MS法检测出67种白酒风味物质，其中四甲基吡嗪具有多种重要的提高心血管作用力、治疗心血管疾病的药理作用。

此外，适量摄入乙醇可以增加胰岛素的敏感性，降低糖尿病和心血管疾病的发生风险。洛伐他汀是常用的心血管类疾病药物，白酒所含的洛伐他汀主要是由微生物（红曲酶）产生，是天然的的羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶抑制剂[41]，能够显著抑制胆固醇的形成，促进低密度脂蛋白受体的合成，使机体内血浆中总胆固醇、低密度脂蛋白和载体蛋白的水平含量降低；RIMM E B等[42]对适度饮酒（每日30 g乙醇）与发生冠心病的生化指标的关系进行研究的结果表明，正常人日饮酒（每日30 g乙醇）与禁酒者相比可显著提高血中高密度脂蛋白3.99 mg/100 mL，纤维蛋白原降低7.5 mg/100 mL，凝血因子受到一定抑制，患冠心病的危险性降低25%，短期饮酒可显著改变血脂和凝血因子。

3.2 白酒风味化合物对神经系统影响

酮类化合物在白酒风味中处在必不可少的位置，有多种来源途径，包括丙酮、2,3-丁二酮、3-羟基丁酮等，其中丙酮可以麻痹中枢神经，过量摄入会引发人机体产生呕吐、痉挛甚至昏迷等；杂醇油是乙醇发酵过程中产生的一种高沸点化合物，也是白酒重要的香味物质来源，其主要是有正丙醇、异戊醇、异丁醇组成，杂醇油含量过高时，对人体有一定的毒害作用，主要症状是使人体神经系统充血，产生头痛感，并且杂醇油中戊醇毒性比乙醇强，且在人体内代谢速度慢，停留时间较长；此外，刘涛[43]论述了人体在适量饮酒后产生兴奋感，是源于白酒中乳酸乙酯刺激大脑皮层中枢神经系统。

3.3 白酒风味化合物对肝损伤影响

γ-氨基丁酸[44]是一种非蛋白质组成的天然氨基酸，在白酒发酵过程中会产生一定量的γ-氨基丁酸，研究发现，当γ-氨基丁酸与α-酮戊二酸反应时会生成谷氨酸，抑制机体中谷氨酸脱羧反应，促进谷氨酸与氨结合后排出体外，使血细胞中血氨浓度降低，增强机体肝功能；王川南等[45]以昆明小鼠为受试动物，通过探究不同年份、不同剂量的酱香型白酒对小鼠的抗疲劳及肝损伤的影响，结果表明，贮存4～5年酱香型白酒会增加小鼠机体内还原性谷胱甘肽酶含量和肝糖原含量，降低谷草转氨酶、谷丙转氨酶和血清尿素氮含量，进一步揭示适量摄入白酒会防止肝损伤。

3.4 白酒风味化合物抗肿瘤活性影响

醛类物质能促进酒体的丰满度和醇厚度，提高酒体的风味和香气。白酒中常见的醛类化合物包括乙醛、乙缩醛、苯甲醛等，甲醛有很强的毒性，可以使机体内蛋白质变性，致使肿瘤的发生，因此对白酒中甲醛的含量有严格的标准[46]；此外，徐岩等[47]从多种中国传统白酒产品中分离得到一种不挥发性脂肽类化合物，其也是白酒中不可或缺的一类化合物，对酒体中的风味、生物活性功能具有重要作用，有研究表明，表面活性肽能够通过诱导细胞凋亡来实现对乳腺癌肿瘤细胞的抑制；白酒中酚类物质如愈创木酚、儿茶酚、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚等功能酚类化合物，具有良好的清除自由基的活性，可以有效的阻止致癌物的形成和生长，提高机体免疫力，增强抗肿瘤及抗病毒等功能[41]。

3.5 白酒风味化合物其他生物活性影响

除上述列举的生物活性外，白酒风味化合物还具有其他的生物活性功能。薛俊超等[48]探究自制保健酒对小鼠疲劳感的影响发现，保健酒能增强小鼠运动耐力，提高小鼠抗疲劳感，增加肝糖原含量，减少剧烈运动中乳酸含量，加快乳酸的代谢消除；高传强[49]对芝麻香型白酒中风味研究得到3-甲硫基乙酸乙酯、3-甲硫基丙酸乙酯以及3-甲硫基丙醇等风味物质能够有效的抑制α-葡萄糖苷酶活性，在一定程度上可降低血糖；另外，白酒中含有脂肽类化合物是一类酸性物质，易溶于碱性溶液和有机溶剂，主要是由七肽和脂肪酸以内酯键结合的环状脂肽类化合物，对白酒的风味和活性功能都具有重要作用，研究表明，脂肽类化合物可以瓦解病毒的油脂层，能通过离子渠道破坏病毒的结构，从而达到抗病毒的活性[47，50]。

4 展望

随着科技的发展，白酒风味物质的提取与分析方法不断得到完善与普及，传统白酒行业逐渐转化升级，白酒的检测手段由传统化学方法引向高端仪器分析技术发展。这些现代分析技术逐渐呈现出明显的优势，在日常检测中广泛应用，白酒中所含风味物质的这层“面纱”也逐渐被越来越多的研究者们所揭开，但由于庞大的白酒风味复杂成分尚未与生物活性呈系统性联系，因此，充分发挥传统工艺的技术优势，整合现代高新技术、中医学及营养健康学等理论，全面深入的对白酒进行系统的成分研究，掌握酒体中各成分的生物活性及之间的量化关系，科学的引导中国白酒快速发展。在突出中国白酒风格特征基础上，降低有害成分，提高有益成分和保健作用，使中国白酒的优点、先进工艺及技术有机和科学地结合起来，实现中国白酒价值的最大化。