基于GC-MS的霞多丽葡萄酒及蒸馏酒香气成分分析

李洋，李娜娜，崔长伟，马彤彤，王艳君，束廷廷*

1.楚雄师范学院资源环境与化学学院 （楚雄 675000）；2.西北农林科技大学葡萄酒学院 （杨凌712100）

蒸馏酒（distilled beverage）是乙醇提交分数高于原发酵产物的酒精饮料，其原料通常有谷物、水果和蔬菜等。葡萄蒸馏酒是最近20年新兴的一种烈酒[1]。葡萄品种是葡萄蒸馏酒香气成分的重要来源，形成不同葡萄酒香气的独特性[2]。霞多丽（Chardonnay）以其独特的香气和适应性已成为全球范围内栽种的明星品种，霞多丽葡萄酒具有浓郁而复杂的热带水果香气，例如柑橘、西柚、菠萝、苹果、紫罗兰等，这些香气主要来源于酯类、高级醇和萜烯类物质[3]，构成了霞多丽葡萄酒的香气典型性。葡萄酒中的挥发性香气物质种类繁多，然而构成葡萄酒特征香气的成分仅占很少一部分[4]，在葡萄酒特征香气呈现方面起主要作用的挥发性物质称为活性香气组分（odor-active compound）[5]，其评价指标为香气活性值（odor activity value，OAV），是香气化合物与其阈值的比值，可以反映单一香气组分对整体香气的贡献度，一般认为，OAV≥1的物质对整体香气的呈现有贡献作用[6]。

试验以陕西杨陵地区霞多丽葡萄为研究对象，采用搅拌棒吸附萃取技术提取霞多丽蒸馏酒香气成分，用气相色谱-质谱联用仪对其香气成分进行检测，分析蒸馏前后酒中香气成分和含量的变化，确定杨陵地区霞多丽蒸馏酒香气特点，为优化霞多丽蒸馏酒工艺、改善蒸馏酒品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

霞多丽葡萄种植于陕西杨陵官村葡萄园，该地地处关中腹地，属大陆性暖温带季风半湿润气候，土壤多为黑垆土，年平均日照时数2 163.8 h，年平均气温12.9 ℃，有效积温2 067～2 370 ℃，全年无霜期221 d[7]。

1.2 仪器与设备

85-2数显恒温磁力搅拌器（杭州仪表电机有限公司）；夏朗德壶式蒸馏器（烟台裕昌机械有限公司）；TRACE DSQ气相色谱-质谱联用仪（美国Thermo Finnigan公司）；DB-Wax色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm，美国J &W公司）。

1.3 方法

1.3.1 霞多丽基酒的酿造

采收成熟的霞多丽葡萄，除梗压榨后采用小容器酿造工艺[8]进行发酵，发酵过程中不添加SO2，发酵方式为自然发酵，发酵结束后，对霞多丽基酒进行蒸馏。

1.3.2 霞多丽基酒的蒸馏

试验采用夏朗德壶式蒸馏法进行蒸馏，第一次蒸馏取得酒头，其酒精度60%vol（体积分数），酒身1酒精度30%vol（体积分数），馏出物的酒精度降至1%vol（体积分数）时，蒸馏结束，获得酒精度1.5%vol（体积分数）酒尾。倒掉锅中残渣，清洗。对第一次蒸馏的酒身进行二次蒸馏，取酒头与次头，酒精度75%vol（体积分数）；取酒身2，酒身2的酒精度达70%vol时，停止取酒身2，其后馏出物为次尾和酒尾，酒精度为1.5%vol（体积分数）。酒身2即为霞多丽蒸馏酒原酒，第二次蒸馏获得的次头和次尾随下次酒身1进行第二次蒸馏，酒尾和霞多丽基酒混合进行之后的第一次蒸馏。

1.3.3 香气成分的提取与检测

香气提取：基酒和蒸馏酒香气成分的提取采用搅拌棒吸附萃取法（stir bar sorptive extraction，SBSE）：取10 mL酒样于小瓶中，加入2 g NaCl和50 μL 2-辛醇内标物，放入搅拌子，置于磁力搅拌器上搅拌提取1 h，然后进样到热解析仪中。提取完成后，先用蒸馏水冲洗搅拌棒，用吸水纸吸干放入气相色谱-质谱联用（GC-MS）仪的样品固定器。每个样品重复提取2次。

GC条件：DB-WAX色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），以He为载气，流速设为1 mL/min。柱温升温程序为40 ℃保持3 min，以4 ℃/min升温至160 ℃，7 ℃/min升温至230 ℃，在此温度保持8 min。连接杆温度设为230 ℃。

MS条件：全扫描范围33～450 amu，每秒扫描1次。以EI+为电离源，离子源温度230 ℃，电子能量70 eV，灯丝流量0.2 mA，检测器电压350 V[9]。

1.3.4 OAV法确定霞多丽葡萄酒与蒸馏酒中关键香气成分

根据挥发性成分的检测结果，结合参考文献中各挥发性成分的阈值，计算各成分的OAV值，按式（1）计算。

式中：OAV为香气物质的活性值；C为葡萄酒/蒸馏酒中香气物质的质量浓度，μg/L；OT为香气物质在水中的阈值，μg/L。

1.4 数据处理

数据处理采用SPSS 19.0和Excel软件。

2 结果与分析

霞多丽葡萄酒中的醇类主要是高级醇（异戊醇、正己醇和苯乙醇），醇类物质含量55.9 mg/L，占到总香气含量的0.90%；霞多丽蒸馏酒中醇类物质含量178.2 mg/L，占蒸馏酒总香气含量的0.91%。两者占比接近，但是蒸馏酒中异戊醇含量比葡萄酒中增加5倍，高于嗅觉阈值，说明蒸馏过程提高这一香气物质的浓度，其OAV值为5.39，具有指甲油和威士忌的香气。同时蒸馏酒中出现3-甲基-1-戊醇、1,2,3,4-四氢-2,5,8-三甲基萘-1-醇和4,4-二苯基-3-庚醇，而这3种物质在霞多丽葡萄酒中均未检出，这些物质可能在增强霞多丽蒸馏酒香气复杂性方面有一定作用。异戊醇、正己醇和苯乙醇的合成途径主要有氨基酸降解代谢途径和糖合成代谢途径，是由α-酮酸的脱羧作用和加氢还原作用形成[10]。葡萄酒中正己醇和苯乙醇的含量均大于其嗅觉阈值，可以赋予葡萄酒青草香和玫瑰味。高级醇的质量浓度大于550 mg/L时，对人体有毒害作用，能使神经系统充血，使人感觉头痛[11]。而这些物质在霞多丽葡萄酒和蒸馏酒中的含量均低于550 mg/L，不会对人体产生危害。

霞多丽葡萄酒和蒸馏酒中均检测出一种萜烯类香气物质，大马士酮，其嗅觉阈值较低，为0.05 μg/L，在霞多丽葡萄酒中的含量为542.66 μg/L，OAV值为10 853.15，因此，其对霞多丽葡萄酒的香气贡献突出；在蒸馏酒中，大马士酮的含量为19 867.12 μg/L，香气活性值为397 342.40，由于其阈值较低，对整体香气的贡献程度较大，可以赋予酒中更多的花香和蜂蜜味。

酯类是由酸和醇经脱水缩合反应生成的具有酯键的化合物，具有香味。酯类物质可以分为乙酸高级醇酯、芳香酯、直链脂肪酸乙酯、支链脂肪酸乙酯和一些其他酯类物质。在霞多丽葡萄酒中，酯类物质的含量最多，为359.35 mg/L，占总香气物质的57.91%；在霞多丽蒸馏酒中，酯类含量1 102.66 mg/L，占总香气物质的56.60%，是霞多丽葡萄酒中的主要挥发性成分，同时也是霞多丽蒸馏酒中的主要香气成分。葡萄酒和蒸馏酒中的酯类主要是在酒精发酵过程和蒸馏过程中产生[12-13]，在葡萄酒中大多表现为花香和果香。霞多丽葡萄酒中含量大于嗅觉阈值的酯类有乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯，这些酯类香气活性值均大于甚至远大于1，表现出霞多丽葡萄酒典型的花香和果香；在霞多丽蒸馏酒中，这些酯类大都比在霞多丽葡萄酒中多几倍，OAV值也普遍高于霞多丽葡萄酒。其中，丁酸乙酯具有草莓香气，乙酸异戊酯具有香蕉香气，正己酸乙酯具有青苹果、紫罗兰等花香，乙酸己酯具有梨子和樱桃等香气，辛酸乙酯的OAV值为200 203.87，可以赋予霞多丽蒸馏酒菠萝、梨子和花香等。在葡萄酒中，酯类物质的含量通常较高，而其阈值普遍较低[14]，因此，它们对霞多丽蒸馏酒的香气形成具有重要作用。

酸类物质是构成霞多丽葡萄酒和蒸馏酒香气的第二大类物质，这些物质主要使葡萄酒呈现脂肪味，其来源于脂肪酸代谢途径或者长链脂肪酸的降解。霞多丽葡萄酒中的酸类物质有6种，分别为辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和16-羟基十六酸，其含量为202.18 mg/L，占总香气成分的32.58%。其中辛酸的OAV值为62.27，会带给葡萄酒腐臭味和刺激味；霞多丽蒸馏酒中的酸类增加为9种，香气成分含量为585.85 mg/L，占总香气成分的30.07%。其中，呈现腐臭味和刺激味的辛酸的含量比霞多丽葡萄酒中有所下降，对于保持霞多丽蒸馏酒的清新优雅的香气有积极作用。有研究表明，较高含量的酸类物质有助于蒸馏酒的保存[15-16]。同时，酸类物质的多样性对于增加蒸馏酒香气的复杂性具有重要作用[17-18]。

醛酮类是霞多丽葡萄酒和蒸馏酒中主要的羰基类成分，为蒸馏酒提供坚果味[19]。霞多丽葡萄酒中主要的醛酮类物质有3种，含量为378.84 μg/L，占总香气成分的0.06%，含量较低，且主要以酮类为主；霞多丽蒸馏酒中的醛酮类增加为5种，主要以醛类为主，含量为15.68 mg/L，占蒸馏酒总香气物质的0.8%。其中，乙缩醛含量11.06 mg/L，带给蒸馏酒花香和青果香，苯甲醛含量773.78 μg/L，会赋予霞多丽蒸馏酒杏仁味和巴旦杏香气。

霞多丽葡萄酒中的其他香气成分含量有2.12 mg/L，蒸馏酒中的含量为46.02 mg/L，这些物质在总香气成分中的占比较小，多数物质嗅觉阈值未见报道。这些物质可能在增加蒸馏酒香气的复杂性方面有一定作用。

表1 霞多丽葡萄酒与蒸馏酒挥发性成分及含量

3 结论

利用搅拌棒吸附法萃取霞多丽葡萄酒和蒸馏酒香气成分，并结合气相色谱-质谱法对其香气成分进行分析。霞多丽葡萄酒中共检测到45种香气成分，主要是酯类、酸类、醇类、醛酮类、萜烯类和其他化合物。其中，酯类物质26种，是霞多丽葡萄酒中的主要香气成分；霞多丽蒸馏酒中共检测出香气成分46种，其中酯类香气成分17种，在霞多丽蒸馏酒中主要表现水果香气，其中辛酸乙酯的OAV值最高，其香气表现为菠萝和梨花等花香和果香，正己酸乙酯、乙酸异戊酯和癸酸乙酯的OAV值均大于1 000，表现为香蕉、紫罗兰等花香和果香，同时，霞多丽蒸馏酒中绝大部分的香气物质浓度大于霞多丽葡萄酒，对于增加霞多丽蒸馏酒香气的复杂度和浓郁度具有重要作用。