清香型白酒新酒和陈酒感官特征及香气物质的差异性分析

孙细珍，熊亚青，刘家欢，钱全全，解倩倩，魏淑霞，陈彦和

（1.劲牌有限公司，湖北 黄石 435100；2.中药保健食品质量与安全湖北省重点实验室，湖北 黄石 435100）

小曲清香型白酒属于清香型白酒类别[1]，具有香气自然、纯正清雅的独特风味，深受中国湖北、重庆、云南等地消费者喜爱，年产量超过20万 kL。白酒中水和乙醇的含量约占总体积的98%，而决定其风格差别的香气成分仅约占2%[2]。新酿造的白酒入口辛辣暴冲，刺激性强，新酒味较重，口感欠佳，经过一段时间的贮存后，酒体变得柔和，具有绵甜爽净的老熟风味[3]，促进白酒的质量提升。白酒陈酿过程中会产生复杂的物理和化学变化[4]，如挥发、缔合、氧化还原、酯化、水解、缩合等反应，这些变化使酒中的微量成分趋于新的平衡，达到香浓、醇和、味净的要求。

随着科学的不断进步，越来越多的提取、分离手段广泛应用于分析白酒中的微量成分，如直接进样、液液萃取[5]（liquid-liquid extraction，LLE）、液液微萃取[6]（liquid-liquid microextraction，LLME）、顶空固相微萃取[7]（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）、溶剂辅助蒸发萃取[8]等，薄膜固相微萃取（thin film solid-phase microextraction，TF-SPME）作为一项新的提取技术，通过将吸附相涂在碳网片上提高相表面积和体积，较之常规的SPME更为灵敏和准确[9]，具有良好的应用前景；以上技术与气相色谱-嗅闻[10]（gas chromatography-olfactometry，GC-O）、气相色谱-质谱[11]（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、全二维飞行时间质谱[12]等鉴定技术的联合使用，更是有力地推动了酒类产品风味研究的进展。

近年来，研究白酒陈酿过程中风味物质的变化规律多有报道，任宏彬等[13]采用气相色谱直接进样法发现清香型白酒中酯类物质随贮存时间的延长呈下降的趋势，其中乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量下降明显；李晓等[14]采用气相色谱直接进样法发现清香型白酒在12 个月的贮存过程中，总酸、乙缩醛含量呈上升趋势，总酯、乙醛呈下降趋势；秦丹等[15]采用LLME-GC-MS发现青稞酒原酒贮存过程中总酯、总醇、总酸、乙酸乙酯、乳酸乙酯、戊酸乙酯、4-乙基苯酚、苯甲醛、乙偶姻、糠醛的含量变化规律。研究清香型白酒新酒和陈酒感官特征与香气物质差异，对调控陈酿工艺、提高白酒风味品质具有重要的指导意义。

本实验以清香型白酒新酒和陈酒为研究对象，基于感官评价定量描述，采用GC-O-MS、TF-SPME-GC-MS技术对清香型白酒中香气物质进行定性与定量分析，通过香气萃取物稀释分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）、香气活度值（odor activity value，OAV）、香气重组实验筛选出清香型白酒中重要的风味化合物，进一步采用热图分析新酒和陈酒中香气物质的差异性；通过全面解析清香型白酒新酒和陈酒的香气轮廓与香气物质差异，为调控优化清香型白酒的陈酿工艺、进一步提高清香型白酒的风味品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

清香型白酒样品由劲牌有限公司生产，新酒（标记为QXBJ-Y）贮存时间小于6 个月；陈酒（标记为QXBJ-A）于陶缸中贮存8 a；新酒和陈酒各10 批，编号分别为QXBJ-Y1～10，QXBJ-A1～10。

无水乙醇、二氯甲烷（使用前需重蒸）（均为色谱纯）北京迈瑞达科技有限公司；氯化钠、无水硫酸钠（均为分析纯）国药集团化学试剂有限公司；正构烷烃（C7～C18）、叔戊醇、乙酸正戊酯、辛酸乙酯-D15、2-辛醇等标准品 美国Sigma-Aldrich公司；其他标准品 上海安谱实验科技股份有限公司；本实验中使用的标准品均为色谱纯，乙醛纯度不小于40%，其他标准品纯度均不小于98%，本实验中所用水均为超纯水。

1.2 仪器与设备

AB135-S十万分之一电子分析天平 美国Mettler-Toledo公司；FA2004万分之一天平 上海精密科学仪器有限公司；Flex 2纯水处理系统 上海威立雅水处理技术有限公司；DC12H氮吹仪 上海安谱科技有限公司；Multi Reax涡旋振荡仪 德国海道夫仪器公司；ZNCL-BS智能磁力搅拌器 巩义市予华仪器有限责任公司；8890-5977B GC-MS联用仪、8890气相色谱仪（配氢火焰离子检测器）、150位液体进样器、DB-FFAP毛细管色谱柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）、HP-5色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）美国Agilent科技有限公司；嗅闻仪（ODP4）、MPS 2样品前处理平台、热脱附管、热脱附单元（thermal desorption unit，TDU）、冷却注射系统（cooled injection system，CIS）、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯-薄膜固相微萃取装置 德国Gerstel 公司。

1.3 方法

1.3.1 感官定量描述分析

参照ISO 8586—2012《感官分析 选拔、培训和管理评价员及专家评价员的一般指南》对清香型白酒样品进行感官分析。感官评价小组由10 名专业评酒委员（6 男4 女，其中国家级评酒委员5 人，省级评酒委员5 名）组成。感官评价实验在恒温实验室（（20±1）℃）进行，小组成员对清香型白酒新酒和陈酒进行闻香训练，熟悉新酒和陈酒的香气特征，对清香型白酒的香气属性进行讨论，并与对应的参照物进行对比确认，选取焦香、水果香、甜香、花香、糟香、酸味、醇香和青草香作为清香型白酒的香气属性描述词。

小组成员分别对清香型白酒新酒及陈酒的整体香气轮廓在8 个香气属性上进行分析，根据香气强度进行打分（0～5 分计），其中“0”表示没有闻到气味，“5”表示香气强度最强。以所有小组成员打分的平均值作为最终结果，绘制香气轮廓图。

1.3.2 新酒和陈酒的比较香气萃取物稀释分析

1.3.2.1 风味物质的提取与分离（LLE）

参考孙细珍等[16-17]的方法并略作改动，分别取QXBJ-Y1和QXBJ-A1代表性酒样100 mL，用超纯水稀释至乙醇体积分数为10%～15%，加氯化钠至溶液饱和，然后用二氯甲烷萃取3 次（共210 mL，70 mL/次），合并3 次的萃取液于三角瓶中，加入适量无水Na2SO4，密封后置于冰箱（-20 ℃）中脱水干燥，过滤后将有机相用氮气缓慢浓缩至0.5 mL，萃取物采用滤纸进行感官确认，要求具备样品的典型香气特征，用于GC-O-MS分析。

1.3.2.2 风味物质的鉴定

经LLE提取分离后得到的浓缩液分别在GC-MS上经HP-5和DB-FFAP色谱柱进行分析。采用DB-FFAP色谱柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）分析时，升温程序为：初温40 ℃，以3.5 ℃/min升至220 ℃，保持10 min，再以15 ℃/min升至250 ℃；载气（高纯He≥99.999%）流速为1.42 mL/min，进样口温度为250 ℃，进样量为1 μL，不分流进样；采用HP-5色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）分析时，升温程序为：初温50 ℃，保持5 min，以3.5 ℃/min升至180 ℃，以30 ℃/min升至320 ℃，保持10 min。载气（高纯He≥99.999%）流速为1 mL/min，进样口温度为280 ℃，进样量为1 μL，不分流进样。

M S 条件：电子电离源；电子能量70 e V；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；辅助通道加热温度280 ℃；扫描模式为全扫描，质量扫描范围m/z20～500。

GC-O条件：在配有嗅闻仪（ODP4）的GC-MS上进行；样品经DB-FFAP分离后按照1∶1的分流比分别进入嗅闻仪及质谱，嗅闻仪传输线温度为250 ℃，嗅闻口温度为200 ℃，加湿器流速50 mL/min。3 名经嗅闻训练[8]的评价人员（1 名男性和2 名女性）对样品进行GC-O分析，分析过程中将鼻子置于嗅闻口前，记录色谱流出物的保留时间和香气特征。

1.3.2.3 比较香气萃取物稀释分析（comparative aroma extract dilution analysis，CAEDA）

参照文献[1]方法将LLE得到的浓缩液在进样分析前逐级进行稀释（稀释位数为2，1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32、…），随后采用1.3.2.2节条件进样GC-O分析，测定各风味物质的香气稀释因子（flavor dilution，FD，即GC-O分析时能被嗅觉感知到的最大稀释倍数）。

1.3.3 定量分析

1.3.3.1 气相色谱-氢火焰离子检测器

参考GB/T 10345—2022《白酒分析方法》，对清香型白酒中含量较高的常量指标（包括乙醛、乙酸乙酯、乙缩醛、正丙醇、异丁醇、3-甲基丁醇、乳酸乙酯、乙酸共8 种）采用气相色谱-氢火焰离子检测器（内标法测定，内标物分别为叔戊醇（IS1，16000 mg/L）、乙酸正戊酯（IS2，16000 mg/L）、2-乙基丁酸（IS3，16000 mg/L）。

1.3.3.2 TF-SPME-GC-MS

除上述常量指标外，其他化合物采用TF-SPMEGC-MS方法进行定量[19]。用超纯水将待测样品稀释至乙醇体积分数为10%，取8 mL于顶空瓶（20 mL）中，加入20 μL内标混合物（2-辛醇，IS4，150 mg/L；辛酸乙酯-D15，IS5，250 mg/L），加入NaCl使溶液饱和，盖上顶空瓶盖，摇匀。在顶空瓶盖上插入薄膜支架，将薄膜（使用前已于250 ℃老化1 h）悬挂于样品溶液上方，密封后置于磁力搅拌器上搅拌60 min（50 ℃、1000 r/min）。取出薄膜于解吸管中脱附后，经DBFFAP色谱柱进行GC-MS分析，GC-MS条件同1.3.2.2节。

采用溶剂排空模式，流速为60 mL/min，TDU初始温度为40 ℃，保留1 min，以60 ℃/min的速率升温至250 ℃，并保持4 min；TDU传输线温度为280 ℃，采用液氮冷却，初始温度为-100 ℃平衡0.5 min，然后以12 ℃/s的速率升温至250 ℃，保持3 min。

1.3.4 OAV的计算

柏木烯、柏木脑的香气阈值通过自主测定获得[20]，其他化合物的香气阈值由文献查阅获得。阈值测定方法：用46%乙醇溶液配制一系列浓度风味物质标准溶液，采用三点选配法测定。根据每个人的评价结果，采用最优级估计阈值法，得个人阈值TBET，根据公式计算各化合物的香气阈值。

各物质的OAV为气味物的平均浓度Ci与其阈值Ti之比，即OAV=Ci/Ti。暂不考虑风味物质的相互影响，当OAV＜1时，说明该物质对样品总体气味贡献不明显；当OAV≥1时，说明该物质对样品总体气味有明显贡献，OAV越大说明该物质对样品总体气味的贡献程度越大，通常认为OAV≥1的化合物为气味活性物质。

1.3.5 香气重组实验

将表2中OAV≥1的风味物质进行香气重组实验，分别将新酒和陈酒中OAV≥1的风味物质按其定量浓度配制于模拟基质中（将95%的食用乙醇经脱臭处理，用超纯水稀释至55%，调整pH值至4.2），于室温下平衡10 min，建立对应的香气模型，同时准备新酒和陈酒样品各一杯，在清香型白酒的8 个风味属性上进行感官评价分析。

1.4 统计与分析

每个独立实验均进行至少3 次平行实验。风味物质定量结果以表示。应用SPSS 22.0对不同样本之间的最小显著差异进行单因素分析，P≤0.05被认为具有统计学差异；使用Origin 2019对数据进行说明。

2 结果与分析

2.1 清香型白酒香气轮廓分析

从图1可知，陈酒中焦香、甜香、酸味的香气强度高于新酒，而糟香、水果香、青草香和醇香在新酒中的香气强度则高于陈酒，新酒和陈酒中花香的香气强度相近。通过显著性分析发现焦香、甜香、酸味、青草香、水果香在新酒和陈酒中存在显著性差异（P≤0.05）。

图1 清香型白酒新酒和陈酒感官评价Fig.1 Sensory evaluation of young and aged baijiu

2.2 风味物质定性与鉴定确认

为了进一步明确新酒和陈酒中挥发性物质差性，通过GC-O-AEDA方法对两者的香气提取液进行分析。采用NIST谱库检索、保留指数（retention index，RI）、香气特征比对，最后通过标准品确认，从清香型白酒中鉴定出结果FD不小于2的风味物质共69 种，包括酯类19 种、醇类12 种、酸类8 种、醛酮类10 种、呋喃与内酯类10 种、酚类6 种、萜烯类3 种、硫化物1 种，结果如表1 所示。其中，2,3-丁二酮、2-戊基呋喃、2-乙酰基呋喃、糠酸乙酯、糠醇、γ-戊内酯、γ-丁内酯、柏木烯、柏木脑在清香型白酒中首次通过AEDA方法被鉴定出。

表1 清香型白酒中香气化合物AEDA鉴定结果Table 1 Information about aroma compounds in qingxiangxing baijiu identified by AEDA

由表1可知，陈酒中香气化合物的整体强度大于新酒。陈酒中共计10 种风味物质的FD不小于256，包括为辛酸乙酯、异戊酸乙酯、二甲基三硫、1,1-二乙氧基乙烷、香草醛、3-甲基丁醛等；新酒中FD不小于256的化合物共7 种，包括二甲基三硫、辛酸乙酯、乙酸乙酯、1,1-二乙氧基乙烷、丁酸乙酯等。这些化合物对形成清香型白酒陈酒和新酒的风味特征具有重要影响。

从清香型白酒中共鉴定出19 种呈水果香、花香、甜香等愉悦香气的酯类化合物，陈酒中所有酯类的FD均大于新酒，酯类化合物主要来自于微生物的产酯生化反应，另有一部分酯类来自于蒸馏或陈酿过程中的有机酯化反应[21]。通过对比发现新酒中大多数醇类物质的香气强度与陈酒相当，其中新酒中正丙醇的FD值大于陈酒，乙醇的香气强度也大于陈酒，而陈酒中β-苯乙醇的强度比新酒高，整体上新酒的醇香香气强度大于陈酒，醇类化合物主要通过原料中糖类物质在有氧条件下产生，或通过酵母等微生物通过还原相应的醛类化合物而形成[22]。清香型白酒中FD值较大的酸类物质主要为乙酸（醋）、丁酸（奶酪）和戊酸，在陈酒中酸类物质的FD值均大于新酒，酸类物质对清香型白酒的口感提升具有重要作用；此外发现呈烟熏气味的愈创木酚、4-甲基愈创木酚和呈丁香气味的4-乙基愈创木酚、乙醛（青草）、香草醛、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮、1,1-二乙氧基乙烷、糠醛在陈酒中香气强度高于新酒；二甲基三硫在新酒和陈酒中均有较高的FD值，尤其在新酒中FD值达到2048，在陈酒中为1024。

2.3 定量分析与OAV

通过AEDA可以鉴定出对清香型白酒有香气贡献的化合物，计算OAV可以进一步确认它们对酒体的贡献度。本研究通过建立标准曲线，对清香型白酒陈酒中54 种FD不小于4的风味物质进行定量分析。各化合物对应的标准曲线及方法学参数如表2所示，每个化合物的方法学参数均满足定量要求。从陈酒和新酒中分别鉴定出43 种和40 种重要的化合物（OAV≥1）。

表2 清香型白酒中54 种风味物质定量结果Table 2 Results of qualitative analysis of 54 flavor substances in young and aged qingxiangxing baijiu

从表2可知，大多数FD值高的香气化合物也具有较高的OAV，说明AEDA技术可以识别清香型白酒中的香气活性化合物，而结合OAV计算的定量分析可以进一步补充和验证AEDA的结果。清香型白酒陈酒中有20 种化合物的OAV高于新酒，包括丁酸乙酯、1,1-二乙氧基乙烷、异戊酸乙酯、异丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、香草醛、乙醛、糠醛、己醛、苯乙醛、3-羟基-2-丁酮、2,3-丁二酮、γ-壬内酯、γ-丁内酯、乙酸、异戊酸、愈创木酚；新酒中有8 种化合物的OAV高于陈酒，主要为乙酸异戊酯、乙酸乙酯、二甲基三硫、3-甲基丁醇、正丙醇、异丁醇、月桂酸乙酯、2-戊基呋喃，这些是造成清香型白酒陈酒与新酒风味特征差异的主要原因。

2.4 香气重组实验

将清香型白酒陈酒和新酒中OAV不小于1（表2）的香气物质分别进行香气重组实验，以确认AEDA和OAV对重要香气风味物质的识别准确度。由感官评价小组对清香型白酒新酒和陈酒样品与各自的重组模型进行对比分析，对8 个香味属性的香气强度分别进行打分，绘制风味轮廓图，结果如图2所示。重组模型与各自的原始样品在8 种香气属性上均显示出微小的差异（P＞0.05），表明本实验对清香型白酒新酒和陈酒的主要香气化合物获得了成功表征。

图2 清香型白酒陈酒（A）和新酒（B）重组实验Fig.2 Flavor profiles of aged (A) and young (B) baijiu in aroma recombination experiments

2.5 香气化合物的热图分析

为了进一步探索清香型白酒新酒和陈酒中风味物质的差异，对54 种风味物质进行热图分析，结果如图3所示。

图3 清香型白酒新酒和陈酒含量热图Fig.3 Heatmap of differential flavor substances between young and aged qingxiangxing baijiu

由图3可知，新酒和陈酒中风味物质在含量上存在较大的差异，两者间重要的差异性风味物质（P≤0.05）主要包括γ-丁内酯、异戊酸乙酯、γ-壬内酯、异丁酸乙酯、异戊酸、1,1-二乙氧基乙烷、β-苯乙醇、2-戊基呋喃、乙醛、丁酸、己酸乙酯、苯甲醛、糠醛、香草醛、己醛、3-羟基-2-丁酮、2,3-丁二酮等。整体上，陈酒中的微量风味物质更为丰富，其中大部分酯类、有机酸、醛酮类在陈酒中高于新酒，而大部分醇类，如正丙醇、异丁醇、异戊醇则在新酒中更高。此外，清香型白酒主要的风味物质乙酸乙酯在新酒中更高，呋喃类、内酯类物质则在陈酒中更高，因此清香型白酒新酒的醇香、酯香更强，而陈酒中焦香明显高于新酒，这与感官评价结果相吻合。

3 结论

通过感官分析与定量描述，明确了清香型白酒新酒和陈酒的风味与感官特征差异，陈酒中焦香、甜香和酸味强度高于新酒，而新酒中青草味、水果香、糟香和醇味强度高于陈酒；通过提取、分离、鉴定样品中的挥发性物质，并采用CAEDA和OAV法明确了新酒和陈酒的重要香气物质及差异，随后根据定量结果分别配制新酒和陈酒样品的模拟液，它们在8 个感官属性上分别与原始样品获得了重组；新酒中重要的香气物质主要为二甲基三硫醚、辛酸乙酯、1,1-二乙氧基乙烷、3-甲基丁醛、乙酸乙酯、3-羟基-2-丁酮、2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、苯乙醛、1-辛烯-3-醇、异丁酸乙酯、3-甲基丁醇、γ-丁内酯等共40 种；陈酒中重要的香气物质主要为二甲基三硫醚、辛酸乙酯、1,1-二乙氧基乙烷、3-羟基-2-丁酮、1-辛烯-3-醇、异戊酸乙酯、异丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁醛、γ-丁内酯、苯乙醛、乙酸乙酯、愈创木酚、己酸乙酯、2,3-丁二酮、香草醛、己醛、乙醛、乙酸异戊酯、糠醛、丁酸乙酯、3-甲基丁醇等共43 种；最后通过热图对清香型白酒新酒和陈酒中差异性重要香气物质（P≤0.05）进行综合分析，主要为γ-丁内酯、异戊酸乙酯、γ-壬内酯、异丁酸乙酯、异戊酸、1,1-二乙氧基乙烷、β-苯乙醇、2-戊基呋喃、乙醛、丁酸、己酸乙酯、苯甲醛、糠醛、香草醛、己醛、3-羟基-2-丁酮、2,3-丁二酮等。整体来说，清香型白酒新酒和陈酒中香气物质种类差异不明显，但是在含量上存在较大的差异，陈酒中微量的香气物质更为丰富，大部分酯类、有机酸、醛酮类在陈酒中高于新酒，而大部分醇类，如正丙醇、异丁醇、异戊醇则在新酒中更高，香气物质含量差异对感官特征具有重要影响。本实验通过探讨清香型白酒陈酿后感官特征与香气物质的变化，为清香型白酒的贮存老熟提供参考。