特色原料发酵酒主要挥发性香气成分及其感官风味研究

刘秋云，刘睿童，唐东亚，王平刚，程玉鑫，李苑麟，黄永光*

（1.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳 550025；2.贵州花酒有限公司，贵州镇远 557700）

刺梨（Rosa roxburghiiTratt）属蔷薇科蔷薇属植物[1]，是我国新兴的特色果树资源，广泛分布于贵州、四川、湖北等省，其中由以贵州省资源最为丰富[2]。2020 年，刺梨在贵州省经济栽培面积超13 万hm2，鲜果产量超10 万t[3]，重点分布在六盘水市、遵义市、毕节市及黔南布依族苗族自治州4 个市州[4]。由于刺梨中的维生素C含量极高（达2585 mg/100 g鲜果）且含超氧化物歧化酶（SOD），被广泛应用于食品加工产业，如刺梨汁[5]、刺梨茶[6]、刺梨酒[7]、罐头[8]和糕点[9]等，其中刺梨酒一直是研发热点[10]。

果酒是以水果或果汁为原料，主要经破碎、榨汁、发酵、调配等工艺制作而成的酒精浓度在7%～18%的饮料酒，根据其酿造工艺的不同大致可分成发酵果酒、蒸馏果酒、配制果酒和起泡果酒4 种[11]。目前对果酒的研究主要集中于保健功能和香气成分，郭志君等[12]采用离子色谱法和顶空固相微萃取-气相色谱质谱法对进行苹果酸-乳酸发酵后的刺梨酒的香气挥发性物质进行检测，共检测到114种挥发性物质，主要包括酯类48种、醇类26种、酸类13 种、烷烃类10 种；洪鎏等[13]通过顶空固相微萃取（Headspace Solid Phase Microextraction,HSSPME）、气相色谱-嗅闻技术、GC-MS 对樱桃酒的特征香气成分进行探究，共测得特征香气化合物共31 种，其中反-3-己烯酸乙酯、丙醇、苯乙醇、己酸、辛酸、糠醛和苯甲醛是樱桃酒的主要香气成分；张新华等[14]通过GC-MS 对玫瑰花酒陈酿过程中的香气成分变化进行研究，发现其苯乙醇、总酸及总酯的含量不断增加，而苯甲醇、杂醇油的含量则呈下降趋势；刘志刚等[15]通过HS-SPME 结合GC-MS 对8 种猕猴桃果酒的香气成分进行分析，发现不同品种的猕猴桃果酒的挥发性成分均在80 种以上，且酯类物质的种类和含量均占比最多，此外醇类和酸类的种类较多。

在食品及其他一些行业，香气感知的质量和强度是影响消费者体验的决定性部分。GC-MS 是探究酒精饮料中香气成分最常用的检测技术，通常用于测定低含量挥发性化合物，结合了气相色谱具有高效分离能力和质谱对未知物具有独特鉴定能力的优点[16]。基于此，本研究选用以刺梨酒为代表的5 种贵州特色发酵酒，通过GC-MS 和感官评价法分析比较了其主要挥发性香气成分和感官特性的差异，期望为果酒质量提升提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

1.1.1 酒样

选取市面所售的贵州特色发酵酒共5 种，具体信息详见表1。

表1 5种贵州特色发酵酒信息

1.1.2 试剂与仪器

试剂及耗材：氯化钠（分析纯）、二氯甲烷（色谱级），均购于上海国药集团；超纯水，由超纯水机（Labonova Direct Pro S）制备，购于Think-Lab Corporation 公司。

仪器设备：分析天平（FA1104），购于上海舜宇恒平科学仪器有限公司；气相色谱-质谱联用仪（Chromatec Crystal 9000 系），购于Fuli 公司；涡旋振荡器（Traveller），购于北京华锐捷科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理

参考马宇等[17]方法，吸取10 mL 稀释至酒精度10%vol 的酒样，加入3 g 左右NaCl 至饱和，加入20 µL 混合内标仲辛醇（终浓度9.15 mg/L）、乙酸戊酯（终浓度8.95 mg/L）、2-乙基丁酸（终浓度9.39 mg/L），2 mL 二氯甲烷于涡旋振荡器中振荡3 min，静置分层后取有机相。

1.2.2 GC-MS色谱条件

GC条件：采用DB-WAX色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μ m)；检测器和进样口温度为250 ℃，不分流进样，氦气作为载气，流量2 mL/min，色谱柱初温40 ℃维持2 min，以3 ℃/min 升温到110 ℃，再以3.5 ℃/min升温至250 ℃，并保持该温度15 min。

MS 条件：电子电离源；离子源温度：230 ℃；传输线温度：230 ℃；电子能量70 eV；四极杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z 25～550。

1.2.3 挥发性成分的定性和定量

本研究中有标样的化合物用外标法定量，无标样的化合物采用内标法定量。标准曲线法定量:以体积分数为10%的乙醇溶液为溶剂配制待测物标准液，并进行梯度稀释，分析条件与酒样分析条件相同。采用选择离子法计算各化合物的峰面积，以化合物与内标物的峰面积比为横坐标，质量浓度之比为纵坐标，建立相关物质标准曲线，进行全定量分析。根据样品总离子流图，结合NIST17a.L 谱库对不同样本中主要挥发性香气化合物进行鉴定，筛选匹配度达到85%以上的化合物作为主要香气成分，同时排除柱流失等干扰性化合物。以仲辛醇、乙酸戊酯、2-乙基丁酸为内标作为峰面积参照，采用内标法半定量计算其余组分含量。

1.2.4 感官分析

根据文献[18]方法，选取10 人对5 个发酵酒样品从香气和滋味两个维度进行感官评价。品评人员包括研究白酒风味的6 名研究生和具有10 年以上品酒经验的4 名老师（国家一级品酒师、贵州省白酒评委）。经培训练习后，感官品评人员对5 款发酵酒样品的香气，如发酵香（酒香）、草本/生青、花香、甜香、果香、醋香等香气和酸味、甜味、苦味、涩味、协调度、澄清度等感官强度进行评定，评定分数范围为0～5，0 分为未闻/感知到，5 分为闻/感知到的香气最强。取20 mL 酒样于白酒品评专用杯中，于室温下（20 ℃±1 ℃）进行感官评定，取所得分值结果的平均值做感官评价雷达图。

1.2.5 数据及图像处理

采用Microsoft Excel 2021 对数据进行分析；采用在线平台联川生物云平台（https://www.omicstudio.cn/）进行偏最小二乘（PLS-DA）分析；采用Origin 2023（学生版）和在线平台Chiplot（https://www.chiplot.online/）进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同样品主要挥发性香气成分分析

在5 个样品中检测到主要挥发性香气物质共计121 种，包括醇类27 种、酯类35 种、酸类23 种、醛酮类14 种及其他类22 种，其中有6 种化合物是5 个样品所共有的，分别是异丁醇、异戊醇、苯甲醇、苯丙醇、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯。研究结果表明，5个发酵酒样品中醇类、酸类和酯类的种类差异较大，挥发性成分的总和也存在差异；数量上，酯类、醇类和酸类是挥发性化合物中含量最多的三个类群。

经鉴定的主要挥发性香气化合物中，酯类成分的种类最多。在蒸馏酒中酯类物质的含量与比例会影响酒体风格[19]，在果酒中，酯类物质是果酒重要的香气成分，赋予果酒浓郁的花香和果香[20]。乳酸乙酯呈现水果和甜香香气，在5 个样品中均以较高浓度存在，且以水果为原料的发酵酒普遍高于以食用花卉为原料的发酵酒：YT(191.42 mg/L±110.96 mg/L)＞CL(101.21 mg/L±58.35 mg/L)＞BXG(85.97 mg/L±20.53 mg/L)＞MGBG(20.02 mg/L±6.87 mg/L)＞MGGH(8.32 mg/L±0.55 mg/L)。琥珀酸单乙酯呈现微弱的水果香气等令人愉快的气味，在以水果为原料的发酵酒中表现出了较高的含量，在BXG 样品中相对含量占比为52.27 %、YT 样品中为48.22%、CL 样品中为31.97%，关于琥珀酸单乙酯的香气描述尚未见报道。丁二酸二乙酯呈现煮熟的苹果和依兰香气和热带水果味道，丁二酸二乙酯的含量是区分同年份葡萄酒是否经苹果酸-乳酸发酵的差异化合物之一[21]，本次在5 款发酵酒样品均检测到，其含量浓度排序为BXG(91.98 mg/L±27.30 mg/L)＞YT(16.07 mg/L±2.91 mg/L)＞MGBG(4.45 mg/L±1.19 mg/L)＞CL(3.93 mg/L±0.73 mg/L)＞MGGH(2.02 mg/L±1.19 mg/L)。

在饮料酒工业中，一般碳原子数大于2 的醇称为高级醇（higher alcohols），如异丁醇、异戊醇、苯乙醇等，其对酒精饮料的质量影响巨大，影响的积极性或消极性取决于高级醇的浓度、香气强度以及酒精饮料的类型[22]。酵母产生的高级醇可以通过碳源的Harris 途径合成，也可以通过Ehrlich 途径降解支链氨基酸合成[23]。苯乙醇呈现玫瑰花的香气，在5 款发酵酒样品中均有检出，按含量占比排序为MGBG(48.96 %)＞BXG(23.25 %)＞MGGH(18.28 %)＞CL(17.30 %)＞YT(7.09 %)。异戊醇表现为杏仁、清香和刺激味，在MGGH和BXG样品中含量占比最高，分别为69.66%和67.74%。(+)-α-松油醇具有紫丁香气味，是两款以玫瑰花为原料酿造酒特有的主要挥发性香气化合物，且(+)-α-松油醇含量在MGBG样品中(0.42 mg/L±0.15 mg/L)略高于MGGH样品(0.66 mg/L±0.26 mg/L)。

图1 5个发酵酒样品主要挥发性风味物质种类图

图2 5个发酵酒样品主要挥发性风味物质含量图

有机酸类物质也是经由糖类或氨基酸通过酵母代谢产生的，其既是饮料酒中的呈味化合物，同时对果酒的香气也起着重要的补充和修饰作用[20]。除MGGH 和CL 样品外，酸类物质在其余几款酿造酒样品中含量甚微。在MGGH和CL样品的酸类物质中，山梨酸的含量最高且相似，分别为142.80 mg/L±16.92 mg/L 和145.27 mg/L±27.04 mg/L。山梨酸属于有机酸类防腐剂，具有较好的抗菌性能，通过抑制微生物体内的脱氢酶系统达到抑制微生物的生长作用。乙酸常呈现尖锐的、刺激性的酸味，在MGGH 和MGBG 样品中含量相似，分别为30.56 mg/L±10.68 mg/L 和35.05 mg/L±10.95 mg/L。苯甲酸呈现油脂香，在YT 样品中的酸类物质中含量最高，为46.11 mg/L±10.15 mg/L。

2.2 感官评价分析

10 名品评员对8 个样品的6 个香气指标和6 个滋味指标进行感官评价并打分，感官评价结果如图3所示。

图3 5个发酵酒样品香气与滋味感官评价雷达图

在香气方面，MGGH 和MGBG 样品以花香为主，辅以甜香和果香，这与苯乙醇的高含量有关。以水果为原料的发酵酒的香气层次较食用花卉发酵酒更为丰富，这与水果本身特有的香气相关，果实本身的香气成分是形成果酒典型风味的最重要来源[25]。

在滋味方面，MGGH 和MGBG 样品表现相似，这与两个样品发酵用原料相同有关；BXG 与CL 样品表现相似，推测这与百香果及刺梨酸度和甜度均较大的特点相关[26-27]；YT 样品在涩味方面表现突出，这是由于氨基酸、有机酸、酚类化合物是樱桃酒中最重要的不挥发化合物，其对樱桃酒的酸度、苦味、收敛性（涩味）及澄清度均有重要作用[28]。

2.3 偏最小二乘法分析

从图4A 可看出，CL、MGBG、MGGH、YT 组样品分别分布在第一象限、第二象限、第四象限，BXG组样品分布在原点附近，5 款样品在PC1 和PC2 两个方向上均有较好的区分。且同种原料发酵酒的平行实验样品聚集在一起，R2为0.7725，说明实验稳定性较好。有19 种物质的VIP＞1，可以作为区分这5 种发酵酒的主要差异性挥发性香气化合物，分别为异丁醇、3-己烯-1-醇、(+)-α-松油醇、正己醇、3-甲硫基丙醇、糠醇、琥珀酸单乙酯、烟酸乙酯、富马酸单乙酯、4-羟基丁酸、山梨酸、苯乙酸、苯甲酸、苹果酸、糠酸、2H-吡喃-2,6-二酮、3-羟基-2-丁酮、苯酚和2,4-二叔丁基酚。

图4 基于主要风味物质的PLS-DA得分图（A）和模型检验图（B）

3 结论

本研究针对5 种贵州特色资源为原料酿制而成的5 款贵州特色发酵酒样品的主要香气成分进行研究，共检测到主要挥发性香气物质共计121种，包括醇类27 种、酯类35 种、酸类23 种、醛酮类14 种及其他类22 种，其中丁醇、异戊醇、苯甲醇、苯丙醇、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯为5 个样品所共有。在含量上5 个样品的主要挥发性香气化合物均主要由酯类、醇类化合物构成，其次是酸类化合物。琥珀酸单乙酯（呈微弱的水果香气）在以水果为原料的发酵酒中均有较高的含量，其中BXG 组占比52.27 %、YT 组占比48，22 %、CL 组占比31.97 %。异戊醇（杏仁、清香和刺激味）在MGGH和BXG 样品中的含量分别高达69.66 % 和67.74 %。(+)-α-松油醇具有紫丁香气味，是两款以玫瑰花为原料酿造酒特有的主要挥发性香气化合物。在感官评价方面，5 个样品中YT 组在涩味方面的表现较为突出；水果原料发酵酒的香气层次更为丰富。通过PLS-DA 的变量投影重要度分析确定了能够区分19 种不同原料发酵酒的主要特征标志物，分别为异丁醇、3-己烯-1-醇、(+)-α-松油醇、正己醇、3-甲硫基丙醇、糠醇、琥珀酸单乙酯、烟酸乙酯、富马酸单乙酯、4-羟基丁酸、山梨酸、苯乙酸、苯甲酸、苹果酸、糠酸、2H-吡喃-2,6-二酮、3-羟基-2-丁酮、苯酚和2,4-二叔丁基酚。

表2 5种发酵酒主要差异性挥发性香气化合物VIP值得分表