不同品牌醪糟感官评定及挥发性成分分析

龚燕川，符东，蔡光容，刘帮勤，谯雯，郭登辉

1(四川文理学院 化学化工学院，四川 达州，635000)2(特色植物开发研究四川省高校重点实验室，四川 达州，635000)

醪糟，又称酒酿、甜酒、米酒等，是我国的传统固态发酵食品，因其具有独特风味而深受人们的喜爱[1]。醪糟多以大米(糯米)为主要原料，经蒸煮、加曲、糖化和发酵制成的一种口味香甜醇美的风味食品[2]。醪糟中富含多种氨基酸、低聚糖和多肽类物质，有助于提高人体免疫力、促进新陈代谢。少量的酒精有舒经活络、强身健体和增加食欲等功效[3]。研究发现，醪糟发酵液对α-葡萄糖苷酶具有稳定的抑制作用，具备潜在的降血压和降血糖作用[4]。

目前关于在醪糟的研究主要集中在加工和工艺优化方面，通过适当添加谷物、功能成分和天然产品等，可改善醪糟的色泽、香味、口感、类型和营养价值等[5-6]。刘红微等[7]利用牧区醪糟分离菌与酵母菌共同发酵，获得了制备燕麦醪糟的最优工艺，并进一步比较了自然发酵和接种发酵燕麦醪糟挥发性成分的差异。风味作为人们评定食品的重要指标之一，也是消费者选择产品的首要原则[8]。但目前鲜有对醪糟风味的研究，从而导致各企业的产品风味良莠不齐。

近年来，模糊综合评价法在食品感官评价中的应用越发广泛。王浩文等[9]采用模糊数学感官评价法、电子鼻以及GC-MS对不同品牌的樟茶鸭风味特征分析，明确了品牌之间的差异性。顶空固相微萃取-气质联用(headspace solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)和电子鼻广泛应用于分析食品风味的差异性。SHI等[10]探讨电子鼻与HS-SPME-GC-MS在不同配料红烧排骨鉴别中的可行性，证明了二者存在较好的相关性。总之，将电子鼻和GC-MS相结合用以分析挥发性成分具有较好的一致性和重复性，能够较为全面的反映样品的整体风味信息。目前，该法很少被用于不同品牌醪糟风味成分差异性研究。

四川和湖北地区是我国主要的醪糟生产和消费地区。本文采用模糊感官评价法、HS-SPME-GC-MS和电子鼻对四川和湖北地区6个常见市售品牌的醪糟进行了测定，对各挥发性成分进行定性分析，结合聚类分析和主成分分析(principal component analysis，PCA)实现了对不同品牌醪糟的挥发性成分分析和评价，为醪糟的风味差异性研究提供了参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验选取了6个不同品牌的常见市售醪糟，醪糟样品的具体信息如表1所示。每个品牌3瓶醪糟，每2瓶中取样混合均匀为1个待测样品，每个品牌制备3个待测样品，4 ℃保藏。

表1 醪糟产地和生产原料Table 1 Origin and raw materials of fermented glutinous rice

1.2 仪器与设备

Intuvo 9000-5977B气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦公司；固相微萃取装置、65 μm PDMS /DVB萃取头，美国Supelco公司；FOX 4000型电子鼻，法国Alpha MOS公司。

1.3 醪糟感官品评

1.3.1 品评员选择

感官品评小组由10名专业人员组成，5男，5女，年龄25～40岁，其中2名具有专业品评经验人员，其余8名经品评训练后组成。

1.3.2 品评员培训

参照李纪亮[11]的方法对品评员进行综合训练。

1.3.3 品评室

品评室设置在低噪音、恒温恒湿、空气流通及无异杂味的房间，且室内光线适宜，光源为白炽灯。

1.3.4 感官评分标准

参照徐安书等[12]的方法并稍作修改，制定醪糟的感官评分标准(表2)。根据感官评分表，对不同品牌醪糟色泽、香气和风味、口感和组织状态进行评分。通过模糊数学方法，对结果进行评价。

构建模糊综合评价指标，包括对评定论域(M)、评语论域(P)和权量向重(X)进行确定。进一步构建评价矩阵并计算综合隶属度，根据综合评分进行感官评价[9]。

集合M={m1，m2，m3，m4}，mi分别表示醪糟的色泽、香气和风味、口感和组织形态;集合P={p1，p2，p3，p4}，pj表示对各指标等级，p1为优，p2为良，p3为中，p4为差。

不同指标组成的权重向量X={x1，x2，x3，x4}，根据各项指标对醪糟的感官影响程度不同，最终确定x1=0.20、x2=0.30、x3=0.30、x4=0.20。

表2 醪糟感官评定标准Table 2 Standard for sensory evaluation of fermented glutinous rice

1.4 实验方法

1.4.1 样品HS-SPME条件

准确称取4.00 g醪糟样品置于20 mL顶空瓶中，于60 ℃水浴平衡10 min，将经老化(250 ℃老化10 min)的萃取头插入顶空瓶中，吸附萃取30 min，插入GC-MS进样口于250 ℃，解吸10 min。

1.4.2 色谱条件

进样口温度250 ℃，载气(He，纯度99.999%)流速1.0 mL/min。升温方式：初始温度45 ℃，保持2 min，然后以10 ℃/min升至230 ℃，保持4 min，不分流进样。

1.4.3 质谱条件

电子电离源(electron impact，EI)，电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃，质量扫描范围m/z50～500。

1.4.4 电子鼻传感器检测

取样品2.00 g置于10 mL样品瓶，密封，放入50 ℃顶空加热器，加热300 s，用注射器吸取500 μL注入电子鼻检测器。电子鼻手动进样，进样速度500 μL/s，数据采集时间120 s，数据采集延迟180 s，每个样品平行测试5次，取后3次传感器在120 s时获得的稳定信号进行分析。电子鼻传感器编号及其对应敏感物质信息如表3所示。

1.5 数据处理

采用安捷伦未知物分析软件处理GC-MS数据，经过NIST 17.0进行谱库检索仅选择匹配度>800的物质(最大值为999)，再根据匹配结果核对NIST MS Search 2.3及结合相关文献标准质谱图进行定性，最终确定挥发性风味化合物成分，根据峰面积归一化法评估挥发性成分的相对含量[13-14]

表3 传感器对应敏感物质Table 3 The sensor corresponds to the sensitive substances

使用SPSS 26对数据进行统计分析，并通过Origin 2021绘图。

2 结果与分析

2.1 模糊数学感官结果

根据表4中综合评分可知，得分顺序为：SL>SLS>DH>DL>MPP>WW，SL、SLS、DH和DL的评分在7～9，偏向于7，其中SL较其他3种更接近于8，说明整体品质在优和良之间，偏向于良。可见，这4个品牌口感较好，更受消费者喜爱。相比较MPP和WW介于5～7，也是偏向于7，但品质属于良和中之间。

表4 醪糟模糊评判矩阵及综合得分Table 4 Fuzzy evaluation matrix and comprehensive score of fermented glutinous rice

2.2 挥发性成分

经HS-SPME-GC-MS分析，6个品牌的醪糟中共检测出121种挥发性物质，分别是醇(22种)、酯(26种)、醛(16种)、酸(14种)、酮(11种)、萜烯(15种)、呋喃(2种)以及其他(15种)，醇、酯和醛种类最多，高达53%。其中共有物质有8种，分别是乙醇、异戊醇、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、十五酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、亚油酸乙酯和棕榈酸。可见，醇、酯和醛是醪糟的主要挥发性物质。

醇类物质是醪糟中主要挥发性物质之一，多产生于酒精发酵阶段，且醇类是生成酯类物质的前体物质[15]。6个品牌中醇类物质的相对含量为19.79%～51.22%，仅WW样品中不含有β-苯乙醇，其余样品以乙醇、异戊醇和β-苯乙醇为主。乙醇作为含量最高的醇类物质，也是酒中重要的呈味化合物，主要影响醪糟的口感。其中异戊醇和β-苯乙醇主要贡献的风味为酒香、果香、谷物香味和玫瑰香等，对醪糟风味的形成起着十分重要的作用[16-17]。

酯类物质一般是由醇类物质酯化产生的，它是醪糟挥发性成分中种类最多的香气物质，主要贡献了水果香和花香[18]。6个品牌中酯类物质的相对含量为8.41%～27.83%，主要包含十五酸乙酯、亚油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕榈酸乙酯、棕榈酸异丁酯、9-十六碳烯酸乙酯和油酸乙酯等，它们呈现了甜香、奶油香、月桂油香、水果香和白兰地香等[19-20]。总之，酯类物质是醪糟香气的重要组成部分。

醛类物质通常是由微生物发酵产生，不同的氨基酸在相应的酶作用下可产生不同的醛类物质[18]。醛类物质在样品中的相对含量为0.10%～8.10%，仅WW、DH和SLS相对含量较高，主要以5-羟甲基糠醛为主，分别是7.71%、5.19%、5.37%。5-羟甲基糠醛是美拉德反应的中间产物，在一定的剂量和时间累计下，其具有神经毒性[21]。6个品牌中大部分醛类物质气味香甜，比如MPP和SL中的苯乙醛具有玫瑰香、可可香，DH中的壬醛具有果香，DL、DH、SL和MPP均含有癸醛，可为醪糟提供较强的甜香[20]，可见它们共同醛类赋予醪糟特有风味[22]。除WW和SLS，其余4个样品中还含有反式-2-烯醛类化合物，尤以DH中最多，高达5种，这类化合物除了提供果香和青香外，还有较明显的脂肪香气[23]。

酸类物质不仅提供酸味，还为醪糟提供一定风味，而且是合成酯类物质的前体。样品中酸类物质的相对含量为1.86%～30.54%，主要以饱和脂肪酸为主，其中棕榈酸为共有物质，且在SL中的相对含量高达19.95%。除了MPP和WW，其余均含有乙酸。这与感官评定结果较一致，MPP和WW的口感评分最低。

萜烯类化合物不仅呈现特殊香气，也是白酒中重要的功能化合物[24]。萜烯类物质虽然相对含量较少仅有0.18%～0.83%，但种类丰富，其中MPP(10种)、DH(8种)和SL(7种)所含的萜烯类物质种类较多，共同含有石竹烯、异胡萝卜烯、β-杜松烯，这类物质具有木香、熏香和柑橘香等，可见它们赋予醪糟特殊的香气[20]。即使这类物质相对含量较少，但会对风味的形成产生一定的影响。酮类物质主要来源酒精发酵阶段，其一般具有花香和果香[25]。6个样品相对含量为0.03%～0.86%，SL相对含量最低，WW最高。仅SL含有3-羟基-2-丁酮，呈甜香和脂肪香[20]。WW、DL和DH样品中唯一共有酮类物质为香叶基丙酮，具有花香、果香和脂肪香[20]。

由表5可知，所有样品中酯类物质的种类最多约占22%，其次是醇类和萜烯类。

表5 不同品牌醪糟挥发性物质的种类Table 5 Types of volatile substances in different brands of fermented glutinous rice

经分析样品挥发性风味物质数量的关系为：MPP(60个)>SL(50个)>DH(47个)>DL(39个)>SLS(39个)>WW(37个)，仅样品MPP、SL和DH的总挥发性物质数量超过平均值。

如表6所示，除样品MPP以外，其余样品中醇类物质的相对含量最高，其中DH、SLS和SL的相对含量最高，分别为51.22%、49.58%和46.96%。其次是酯类物质，虽然种类最多，但相对含量低于醇类物质。MPP中醇类相对含量最低(19.79%)，但酯类相对含量最高为27.83%。MPP、SL和SLS酯类物质的相对含量是DL(8.41%)的2～3倍，而酯类物质作为醪糟花果香气的重要基础，可为其提供较为丰富的挥发性成分[17,26]。样品中WW、DH和SLS的醛类物质的相对含量远高于其他样品，且3个样品相对含量相差无几。样品SL(30.54%)在所有样品中酸类物质相对含量最高。因此，6个品牌的醪糟挥发性成分的种类和相对含量存在一定差异性。

表6 不同品牌醪糟挥发性物质相对含量Table 6 Relative volatile substance content of different brands of fermented glutinous rice

2.3 挥发性成分聚类分析和PCA

聚类分析是属于机器学习中一种非监督学习，遵循分类方法对数据进行合理分类，从而达到“同类相同、异类相异”，并能够直观地分析样品间差异和联系。本文采用欧氏距离法对6个品牌的醪糟进行聚类分析，结果如图1所示。根据挥发性成分的种类和相对含量，将6个品牌分为3类。样品WW、DL、MPP为第1类，此类的酸类含量较高，醇类含量相对较少；DH、SLS为第2类，此类醇类和酯类含量较高；SL为第3类，此类酸类含量远高于其他2类。

图1 不同品牌醪糟挥发性成分聚类分析Fig.1 Cluster analysis of volatile components in fermented glutinous rice of different brands

PCA是最常用的线性降维方法，将多个指标转化为少数几个不相关的主成分，同时反映原有变量的大量信息。由图2可知，PC1和PC2的累计贡献率86.45%，大于85%，表明主成分可以反映样品的挥发性成分的整体信息。样品之间挥发性成分无重叠区域，可见所有样品分离较好，特征差异比较明显。根据所处象限的位置可以将样品分为3类，结果与聚类分析一致。SL位于第一象限，与其他品牌差异较大，与聚类分析的结果一致。同理，MPP、DL和WW分别位于二、三象限，有较好的聚集性。SLS、DH位于第四象限，聚集性最好，说明其挥发性成分具有相似性。

图2 不同品牌醪糟挥发性成分PCAFig.2 PCA of volatile components of fermented glutinous rice from different brands

2.4 电子鼻分析醪糟挥发性成分

通过电子鼻分析不同醪糟气味响应值得到了气味雷达指纹图如图3所示。结合表3分析，除LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/CT1和LY2/gCT传感器对样品响应值较小，其余12个传感器对不同品牌的醪糟响应值较大，说明对极性化合物、非极性化合物、芳香类和碳氢化合物等物质较敏感。其中，仅P40/1、P10/2、P10/1和T30/1对样品响应存在较明显差异，其余8个传感器的响应值差异很小。DH与其他样品的雷达图响应值差异较大，结合表6发现，DH中醇类物质和萜烯类物质含量较高，酸类物质含量较低，有可能是造成与其他品牌差异较大的原因。

图3 不同品牌醪糟电子鼻雷达图Fig.3 Electronic nose radar map of fermented glutinous rice with different brands

电子鼻的数据经PCA降维分析后如图4所示。PC1的贡献率为79.5%，PC2的贡献率为15.6%，累计贡献率达到95.1%，可以代表样品香气的大部分信息。6个品牌醪糟样品香气无重叠部分，且每个样品的平行结果距离较近，说明PCA能够高效区分6个品牌醪糟的挥发性成分的差异。样品分布于四个象限，说明样品之间的差异性较明显。样品DH与其他品牌距离较远，说明与其他品牌相差很大，与电子鼻的雷达图结果一致。

图4 不同品牌醪糟电子鼻的PCA二维图Fig.4 Two-dimensional PCA plot of electronic nose of different brands of fermented glutinous rice

2.5 电子鼻和GC-MS的相关性分析

根据ZHANG等[27]研究，确定将每个种类中相对含量排名前5的挥发性成分进行热图分析得到图5。这6 种品牌中醪糟的主要挥发性成分为：乙醇、异戊醇、亚油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯和棕榈酸乙酯。样品DL、SLS和DH的挥发性成分具有相似性，样品MPP和SL的挥发性成分具有相似性，其中样品WW与其他样品存在明显差异，主要原因可能是含有糠醛和羟基丙酮的相对含量较高。样品MPP中相对含量最高的是棕榈酸乙酯，其余样品均为乙醇。总之，不同品牌的醪糟挥发性的成分同时具有相似性和差异性。

图5 不同品牌醪糟挥发性成分热图Fig.5 Heat maps of volatile components in fermented glutinous rice of different brands

将GC-MS热图中相对含量较高的成分与电子鼻传感器进行相关性分析，结果如图6所示。白菖醇与12个传感器信号呈负显著相关，其中与P10/1相关性极显著(P<0.01)，油酸乙酯与15个传感器信号具有显著相关性，与LY2/LG相关性极显著(P<0.01)。其中，肉豆蔻酸乙酯与部分传感器信号存在显著相关。可见，部分挥发性物质与大多数传感器存在相关性，采用电子鼻能够区分6个品牌的醪糟的挥发性成分。

图6 不同品牌醪糟主要挥发性成分和电子鼻的相关性Fig.6 Correlation between main volatile components and electronic nose of different brands of fermented glutinous rice

3 结论与讨论

通过模糊综合评价法对醪糟进行感官评定结果显示，SL、SLS、DH和DL较其他2个品牌更受消费者喜爱。基于HS-SPME-GC-MS和电子鼻对不同品牌的醪糟挥发性成分进行了分析，确定了6个不同品牌醪糟的挥发性成分为酯类、醇类、醛类、酸类和萜烯类，其中酯类和醇类为醪糟的主体香气成分。PCA和聚类分析显示6个品牌的醪糟挥发性成分存在相似性和差异性，结合相关性分析表明二者可以用于区分不同品牌的醪糟挥发性成分，具有一定应用价值，可为醪糟风味差异性研究提供参考。