青稞原酒风味物质变化及其相关性分析

车富红，黄和强，陈占秀，李善文，祁万军，孔令武，冯声宝

（1.中国青稞酒研究院，青海互助 810500；2.青海互助天佑德青稞酒股份有限公司，青海互助 810500)

青稞香型白酒是以青稞为原料，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、储存、勾兑而成的中国传统蒸馏酒。青稞酒被沈怡芳先生高度评价为“高原明珠、酒林奇葩”，青稞酒中特有的粮香味主要来源于酿酒原料青稞。酿酒粮食对酒的风格有着不可或缺的影响，粮食中的成分（如淀粉）糖化后在微生物作用下发酵生成乙醇的同时会产生许多香味成分；蛋白质、脂肪等成分在发酵过程中会分解成小分子化合物，成为酒体风味成分的前驱物质（如氨基酸）或者本身就是风味成分，在制曲、发酵和蒸馏等过程中，风味前体物质会分解、释放出来。青稞中的β-葡聚糖平均含量约为6.57%，是小麦的50 倍，是β-葡聚糖含量最高的谷物。青稞的淀粉含量为49.14%～68.62 %，其中支链淀粉较多，蛋白质含量为8.14%～15.16%，脂肪含量为2%～3%[1]。此外，青稞还含有丰富的氨基酸、矿物质和维生素等，例如，含有脯氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸等18种氨基酸[2]。

俗语说“美酒必备佳曲”，“醅作肉、水作血、曲为骨”，日本东京大学名誉教授坂口谨一郎曾高度评价“中国创造酒曲，其重要性可与中国的四大发明相媲美”[3]。有研究表明，大曲不仅是糖化剂和发酵剂，也是酿造原料的一部分，其所含的大量风味物质或风味物质的前体物质在酿造过程中直接或间接地进入酒体，对中国白酒的香型、风格和流派有着深远的影响[4]。白酒是中国特有的蒸馏酒，酿酒原料经曲种混合发酵后即形成酒醅，酒醅经蒸馏得到不同风味、不同口感的白酒。酿酒原料入池后，微生物区系[5]、物料配比[6]、孔隙度[7]等因素都会对发酵期间酒醅中挥发性香气成分的形成有直接影响，从而进一步影响原酒和成品白酒的风味与口感。

以青稞为原料酿造的青稞酒，通过“清蒸清烧四次清”的生产工艺，形成了有别于其他清香型白酒的独特风格[8]。Gao 等[9]通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和气相色谱-闻香技术（GC-O）测定了青稞酒中的挥发性香气成分，2-苯乙醇、辛酸乙酯、苯乙醛、3-甲基丁醇、丁酸、β-大马酮和3-甲基丁酸对青稞酒的风味贡献最大。但对于原料、大曲、酒醅、原酒中风味物质变化趋势的分析未见相关文章报道。本研究采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对青稞原料、大曲、酒醅、原酒的风味物质进行关联分析，对进一步解析以青稞为酿造原料的青稞香型原酒风味的独特性具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料：青稞、大曲、酒醅、原酒（青海互助青稞酒股份有限公司提供）。

试剂：氯化钠、乙醇、超纯水（实验室用水均为煮沸并冷却至室温的超纯水）、L-薄荷醇（内标）、2-辛醇（内标）。

仪器设备：气相色谱-质谱联用仪GC-7890AMSD5975C，美国Agilent 公司；CTC 自动进样器GC Sampler120，美国Agilent 公司；50/30um DVB/CAR/PDMS（2 cm）萃取头，美国Supelco 公司；IKA VORTEX GENIUS 3 振荡混匀器，德国；超声波清洗器，上海科导超声仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 大曲、酒醅检测方法

样品前处理：称取5 g大曲于50 mL离心管中，加入20 mL 去离子水（过夜12 h），振荡1 min 混匀，冰水浴超声30 min，再振荡1 min，离心（8000 r/min，5 min，4 ℃）取上清液8 mL 置于装有3 g 氯化钠的顶空瓶中，加入4 μL 69 mg/L 内标L-薄荷醇，GCMS进样。

酒醅取样：选取同一车间固定窖池的3 个窖池作平行取样。分别取窖池上、中、下层中心处的酒醅，混合均匀，封口袋密封后-20 ℃冷冻保藏并及时用于分析检测。

仪器条件：50 ℃保持5 min，以5 ℃/min 速度升到230 ℃保持15 min，不分流。

SPME 条件：静止5 min，萃取时间为45 min，50 ℃下400 r/min解析5 min。

1.2.2 原酒检测及实验方法（HS-SPME 技术定量实验方案）

仪器条件：50 ℃保持5 min，以5 ℃/min 升到230 ℃保持15 min，分流比10∶1。

SPME 条件：静止5 min，萃取时间为45 min，50 ℃下400 r/min解析5 min。

取3 g 氯化钠于20 mL 的顶空瓶中,取8 mL 超纯水，10%vol原酒酒样10 mL，再加20 μL内标（2-辛醇），充分摇匀，GC-MS 顶空固相微萃取法进样分析。

1.2.3 化合物的鉴定

香气成分的鉴定通过NIST14.a.L Database(Agilent Technologies Inc.)中的标准质谱图进行比对确定。定量方法采用内标法，进行半定量分析。

2 结果与分析

2.1 青稞原料中风味物质的研究

2.1.1 青稞原料对青稞酒品质的影响

为探究青稞原料对青稞酒品质的影响，分析了不同产区、不同品种青稞的营养成分，青稞中的维生素B3（烟酸）含量显著高于其他维生素含量，色氨酸和谷氨酸含量显著高于其他氨基酸含量，青稞中还含有较多的β-葡聚糖，深色青稞品种总酚和总黄酮的含量分别比浅色青稞品种高11.54 %和7.10%。总体而言，青稞中的结合酚含量略高于游离酚，游离黄酮含量略高于结合黄酮[10]。

青稞中清、球蛋白含量显著高于高粱，青稞中微生物可利用氮源远高于高粱。不同青稞之间也存在差异，黑老鸦中清、球蛋白含量最高，瓦蓝次之，肚里黄青稞相对最少。青稞中清、球蛋白的氨基酸组成相近，含量较高的氨基酸是谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸。高粱清、球蛋白中含量较高的氨基酸是精氨酸、丙氨酸和谷氨酸。两种原料可利用氮源的氨基酸组成的不同，是青稞酒发酵基质不同于高粱酒的重要原因。

青稞原料结合态风味成分中相对含量最高的是醛类物质，其中正辛醛、正己醛、庚醛、苯甲醛、2-辛烯醛、2-庚烯醛、2,4-二甲基苯甲醛、(Z)-6-壬烯醛、2,5-二甲基苯甲醛相对含量较高，醛类物质赋予原料浓郁的麦香味，正己醛被认为是对大麦芽风味影响最大的化合物之一，青稞属于禾本科、大麦属[11]，所以在青稞原料中醛类物质也是主体风味物质。

对4 种青稞原料中的风味成分进行占比分析，从表1 可以看出，瓦蓝青稞、白浪散青稞、黑老鸦青稞中醛类占总量的26 %～28 %、醇类占总量的12%～18%、酮类占总量的12%～13%，粳高粱中醛类物质占总量的44 %、醇类占9 %、酮类占11%。两者风味成分占比有非常大的差异性，主要原因是青稞中微量成分种类比粳高粱中更多、更复杂[12]。

2.2 青稞大曲的风味研究

图1 不同酿造原料的蛋白质组成

2.2.1 青稞大曲培养过程中风味成分的变化趋势

青稞∶豌豆=7∶3 是常规制曲的配比，通过常规制曲风味研究，发现大曲中的醇类、其他类物质相对含量较高，其次是酸类、酯类、醛类。大曲培养过程中醇类物质种类是最丰富的，含量也占总风味物质的60 %～80 %，因此，大曲中醇类物质比较丰富。大曲培养过程中相对含量较高的醇类有正己醇、异戊醇、1-辛烯-3-醇，醛类有椰子醛，酮类有3-羟基-2-丁酮，酸类中己酸相对含量较高，酚类中有4-乙烯基-2-甲氧基苯酚，吡嗪类中有四甲基吡嗪，另外，培养过程中，苯乙醇和乙酸乙酯相对含量较高，苯乙醇6 d 时相对含量最高，乙酸乙酯8 d时相对含量较高，后期缓慢降低。

2.2.2 青稞酒大曲的相关指标及风味成分变化情况

通过一年两轮次对大曲理化指标的跟踪监测分析，发现酸度、糖化力、液化力、氨基酸态氮在105 d 左右达到最大值，之后保持平衡稳定状态，酒化力、酯化力、淀粉含量在98 d 之后处于平衡稳定状态；对微生物的数据分析发现酵母菌、霉菌、细菌三大类主要微生物在105 d 左右趋于稳定状态；对公司新老厂区的优势菌群分析发现，两个厂区都以扣囊复膜孢酵母、毛霉等为主[13]。通过理化指标及微生物指标综合判断，确定3～4 个月为青稞酒大曲最佳贮存期。缩短大曲贮存时间2～3 个月，减少了库房管理成本。

分析青稞大曲中的风味成分，发现青稞大曲中酯类组分呈现逐渐减少的趋势，有研究指出，白酒中风味特征化合物，曲香的特征化合物为正己醛、苯乙醛、乙烯基愈创木酚、愈创木酚、二甲氧基苯酚、二甲基吡嗪等[14]。

气隙磁场箝位效应本是直流电动机独有的磁场特征，同步电动机是没有气隙磁场箝位效应的。作为交流电动机的电机本体，与自控逆变器组成电动机系统之后亦存在气隙磁场箝位效应，表明这个电动机系统也属于直流电动机类型，即为广义直流电动机。

图2 青稞酒大曲中风味成分变化趋势

表2 大曲培养过程中风味物质相对含量的变化情况(μg/kg)

青稞大曲中醇类占风味物质总含量的48%～59 %，主要醇类物质是苯甲醇、2-乙基己醇、2-庚醇、3-辛醇、正戊醇、正辛醇、1-辛烯-3-醇、环辛醇、正庚醇、2-甲基1-丙醇、2,3-丁二醇、3-甲基-正丁醇、顺-3-壬烯-1-醇、正壬醇、顺-2-戊烯醇、(5-乙基环戊-1-烯基)甲醇、苯乙醇、2-辛烯-1-醇、正己醇、反式，2-辛烯-1-醇。2-苯乙醇只在酱香和清香大曲中检出，离子丰度较高。2，3-丁二醇既是白酒中重要的风味物质，又是重要的平台化合物，可氧化为3-羟基丁酮和2，3-丁二酮，这2 种物质也是白酒中的重要风味物质，在适量的浓度下呈现怡人甜香或奶油香。2-苯乙醇呈现的是清新的甜花香或玫瑰花香，该物质在酱香和清香型酒中较为普遍，可能是构成酱香和清香型白酒清新怡人的香气特点的功能风味物质之一[15]。主要酯类物质有乙酸-3-甲基丁酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、异戊酸乙酯、乙酸己酯、苯甲酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙酸乙酯、dl-2-羟基己酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯、棕榈酸乙酯、己酸乙酯、丙位壬内酯、戊酸乙酯、乙酸乙酯；主要酸类物质是庚酸、己酸、乙酸；主要吡嗪类物质是3-甲基吡嗪、4-甲基吡嗪；主要酚类是4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚；青稞大曲中还含有丙位壬内酯，随着发酵时间的延长，呈显著性增加的趋势。

2.3 青稞酒发酵过程中酒醅风味物质研究

2.3.1 青稞酒发酵过程中酒醅风味物质变化趋势

跟踪分析入窖到出窖的酒醅，发现酒醅中的风味成分主要以酯类为主，酯类化合物主要由醇类和酸类化合物经酯化作用生成，由于大部分酯类化合物沸点较低，经蒸馏易进入基酒，是白酒中含量和数量最多的风味化合物[16-17]。

从表3 可以看出，酯类物质在0 d 到15 d 呈显著性增加的趋势，15～30 d 无显著性差异，发酵末期，酯类物质占风味物质总含量的70 %左右。醇类物质5～30 d无显著性差异，发酵末期，醇类物质占风味物质总含量的10 %左右；酸类物质在发酵5 d时呈显著性增加的趋势，发酵到10 d、15 d、20 d、30 d 时呈先降低再增加的趋势；萜烯类、酮类、烷烃类物质从发酵开始到结束，呈显著性增加的趋势；呋喃类和其他类物质没有显著性差异。

表3 酒醅发酵过程中风味物质的相对含量变化情况（μg/kg）

2.3.2 青稞酒发酵过程中酒醅理化指标和主要风味物质变化趋势

乙醇是酒醅发酵的主要产物，生成量的大小是鉴定酒醅质量的主要指标，也是判断发酵是否正常的重要数据[18]。青稞酒大米查酒醅发酵过程中酒精度呈前缓中挺后缓落的发酵趋势，温度前期升温较快，中后期呈缓慢下降的趋势，酸度在发酵过程中呈逐步上升的趋势。

从酒醅发酵过程中主要酯类物质的变化情况来看，青稞酒酒醅发酵过程中乙酸乙酯呈前缓中挺后缓落的趋势，辛酸乙酯、乳酸乙酯在发酵过程中没有显著性差异。

2.4 青稞原酒风味物质的研究

2.4.1 青稞原酒中主要风味物质研究

图3 酒醅发酵过程中主要理化指标的变化

图4 酒醅发酵过程主要风味物质的变化情况

图5 青稞酒中主要风味成分的变化趋势

分析储存半年左右的原酒，发现青稞酒中含量最高的是酯类物质，相对含量占风味物质总含量的70%～80%；其次是醇类物质，相对含量占风味物质总含量的4%～6%。研究不同发酵轮次青稞原酒风味物质发现青稞酒在主体风味化合物种类上差异不显著，风味化合物的种类具有较强的稳定性和一致性，在风味化合物的相对含量上存在明显差异。

2.4.2 不同批次青稞酒中风味成分的占比分析

从表4 可以看出，分析不同轮次的大曲、酒醅和原酒，共同存在的风味物质有17 种。它们在不同批次原酒中所占的比例为：异戊醇占总醇类的27%～74%；异丁醇占总醇类的16%～32%；乙酸占总酸类的78 %～88 %；辛酸乙酯占总酯类的3.25 %～12.03 %；乙酯占总酯类的15.70 %～21.76 %；棕榈酸乙酯占总酯类的26.76 %～54.77%。

表4 青稞原酒中主要化合物的总含量百分比

分析酿酒原料、酒醅、大曲、成品酒中共有成分的相对含量发现1-辛烯-3-醇在原料中含量较高，通过发酵，带入到青稞酒中相对含量较低；苯乙醇主要是靠发酵产生的；2-正戊基呋喃主要是从原料、大曲中带来的；正壬醇主要是从发酵酒醅中产生；乙酸乙酯、正己醇、正己酸乙酯、十六酸乙酯主要是发酵、蒸馏过程中产生。

2.4.3 青稞原料、大曲、酒醅与青稞酒的关系

青稞原料、酒醅、大曲和原酒中共检测到约1000 多种微量风味成分，通过共有成分分析发现，原料、大曲、酒醅和原酒中共有成分只有13 种，原料中独有风味成分占55 %，仅有45 %的风味成分参与发酵。原料提供了前体物质，在蒸粮或发酵过程中降解产生，蒸馏进入酒中或在蒸馏过程中经过化学反应产生，进入酒中；还有一部分风味成分与原料没有直接的关系，主要在发酵过程中产生或蒸馏过程经化学反应产生。酒醅和大曲中超过50%的风味成分带入了酒中，形成了青稞原酒风味的一部分。

图6 原料、大曲、酒醅、原酒风味共有成分分析

3 小结

通过分析发现青稞原料结合态风味成分中相对含量最高的是醛类物质，其中正辛醛、正己醛、庚醛、苯甲醛、2-辛烯醛、2-庚烯醛、2,4-二甲基苯甲醛、(Z)-6-壬烯醛、2,5-二甲基苯甲醛相对含量较高；青稞大曲中醇类占风味物质总含量的48 %～59%；酒醅中的风味成分主要以酯类为主，发酵末期占总风味物质的70 %左右；酯类化合物主要由醇类和酸类化合物经酯化作用生成，由于大部分酯类化合物沸点较低，经蒸馏易进入基酒，因此是白酒中含量和数量最多的风味化合物。分析不同轮次的大曲、酒醅和原酒，共同存在的风味物质是17种。分析原料、酒醅、大曲、青稞酒中共有成分的相对含量分析1-辛烯-3-醇在原料中含量较高，通过发酵，带入到青稞酒中的相对含量较低；苯乙醇主要是靠发酵产生；2-正戊基呋喃主要是从原料、大曲中带来的；正壬醇主要是从发酵中产生的；乙酸乙酯、正己醇、正己酸乙酯、十六酸乙酯主要在发酵、蒸馏过程中产生。高文俊等[19]的研究显示，丁酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、1-辛烯-3-醇、乙酸-3-甲基丁酯和2-甲基丙醇的OAV 值在1000 以上，是青稞酒中十分重要的呈香化合物，与本次研究的结果高度一致。通过研究青稞原料、大曲、酒醅和原酒能初步确定青稞酒各个发酵环节中一直存在的风味物质是苯乙醇、异丁醇、异戊醇、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、乙酸、苯乙酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯、辛酸乙酯、丁二酸二乙酯、己酸乙酯、乙酸-3-甲基丁酯、乙酸乙酯、棕榈酸乙酯、十四烷、萘、苯乙烯，它们可能是构成青稞酒的主要风味成分。青稞原酒中还有很多独有的风味成分，需要不断积累数据，反复验证才能确定，在今后的研究中需要不断总结和提炼，找出青稞酒的关键风味成分，为青稞香型白酒的风味研究赋能。