白酒中风味成分的检测分析技术研究进展

沈小娟，丁海龙，雷翔云，任剑波，曹晓念，邓 波*

（1.泸州老窖股份有限公司，四川泸州 646000；2.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州 646000）

白酒历史悠久，传统而又独具特色，是中国的国酒[1]。白酒中的微量成分，如各种酯、酸、醇及醛等有机物虽然含量较低，但其类别、组成及比例对产品口感、风味及香气极为重要[2]，亦称为风味成分。根据生产工艺及风味特征的不同，《饮料酒术语和分类》GB/T 17204—2021 将白酒分为浓、清、酱、米、凤、豉、芝麻、特、兼、浓酱兼、老白干、董、馥郁等13 种香型。白酒风味与酿造工艺紧密相关[3]，需要从消费者的风味喜好等方面出发满足市场需求。近年来，对风味成分的研究已成为白酒领域的热点，本文综述了白酒风味成分检测分析方面的研究进展，总结了各大香型白酒中的风味挖掘及分析的最新成果，探讨了研究中存在的局限与不足，并展望了未来技术发展的方向和趋势。

1 白酒风味成分的检测与分析方法

1.1 前处理技术

白酒中的风味成分仅占1%～2%，其极性、溶解性、挥发性各不相同，存在基质较为复杂，采用单一提取方法不能将白酒中所有的风味化合物提取出来，必须采用不同前处理方法并结合不同的分析仪器才能完成风味成分解析[4]。目前，白酒香气成分的前处理方法有直接进样法、液液萃取法（liquid-liquid extraction,LLE）、固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）、搅拌棒吸附法（SBSE）、同时蒸馏萃取法、溶剂辅助风味蒸发法（SAFE）等[5]。直接进样法、液液萃取法、固相微萃取法（SPME）由于其操作简单、效率较高，在白酒风味分析中得到了广泛应用。例如，郭云霞等[6]研究发现LLE 对酯类、醇类、酸类以及其他非挥发性物质具有很好的萃取效果，但是对于易挥发性物质的萃取效果较差；HS-SPME 对痕量、易挥发性的物质具有较好的萃取效果，但对难挥发性物质的萃取效果较差。

1.2 白酒风味成分的检测技术

白酒风味成分的检测技术主要包括色谱法、质谱及其联用法、核磁共振波谱法和光谱法。单一的检测方法难以实现对白酒风味成分的全面检测，所以在白酒风味组学研究中多采用不同的检测技术联合。

色谱、质谱及其联用技术因其检测快速准确、操作简单等优点，在白酒风味成分定性和定量分析中的应用最为广泛。胡瑾等[7]利用气相色谱仪，采用白酒专用CP-Wax 57 色谱柱和氢火焰离子化检测器（FID），以叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸为内标，建立了气相色谱法同时检测四大香型代表白酒中57 种风味物质的方法。He 等[8]建立了一种同时直接注入两个色谱柱（CPWax-57CB 和DB-624）对白酒中62 种化合物进行定量的方法，用于分析来自不同地区和风味类型的38 个白酒样品中的挥发性化合物。

近年来，核磁共振波谱法、红外光谱法等在白酒风味研究中也有所应用。Li等[9]采用质子核磁共振（1HNMR）波谱法获得中国白酒样品的非靶向指纹图谱，可以作为验证白酒年份真实性的有效工具。张倩等[10]建立了一种检测浓香型白酒中4种重要风味物质氧稳定同位素(δ18O)的方法。宋艳等[11]采用中红外光谱分析技术结合竞争性自适应重加权算法建立偏最小二乘法（PLS）模型，能够用于白酒基酒中的乳酸乙酯和乙酸乙酯的快速分析。

1.3 白酒中风味成分的分析方法

感官分析是利用人的感觉器官结合现代多学科理论和技术手段对食品的色、香、味进行感官特性检验的科学，近年来在白酒风味成分的相关研究中，是应用最广泛的方法之一。He等[12]通过感官分析和挥发性化合物分析对不同辛辣程度的白酒样品进行了表征，证实己酸乙酯、乙酸乙酯、3-甲基己酸丁酯、乙醛、缩醛和3-甲基丁醛是白酒刺激性最强的贡献者；酯类对刺激性的贡献远高于醛类，低浓度的酸性化合物抑制了对刺激性的感知。梁慧珍等[13]建立了感官品评结果与酱香型白酒风味成分的关系，发现乙酸、丁酸乙酯、乙醛、甲醇、己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、异丁醇、丙酸、己酸10种骨架成分与7种香气有中高强度的相关性。Jia等[14]采用UPLC-Orbitrap 和foodomics 的综合指纹识别策略，对凤香型白酒进行分类，发现了与基础酒陈化有关的29 种化合物、15 种有机酸、8 种酯类以及一些羰基化合物。白酒中的挥发性风味化合物之间会产生加成作用、协同作用、掩盖作用或无相互作用，分析这些相互作用的方法主要有S 型曲线法、OAV（气味活性值）法、σ-τ图法、分配系数法以及矢量模型法等，每种方法都有优劣，相互验证可使研究结果更准确[15]。Dai 等[16]引入了线性判别分析（LDA）提取和处理光谱信息，能够区分不同香气类型、品牌、质量和储存年份的白酒样品，使用偏最小二乘回归（PLSR）模型能够对五种代表性有机酸进行准确定量。Deng 等[17]测定了主要风味化合物在陈化过程中的变化，通过聚类分析发现老酒和新酒之间存在显著差异。

2 白酒中的风味成分

风味化合物组成及其感官风味特性是认识、判别白酒香型类别及品质的重要基础。随着GC、GC-MS、GC-O、GC×GC-MS、气相色谱-离子迁移质谱联用仪（GC-IMS）等在白酒风味分析中深入应用，白酒中鉴定出的挥发性成分和香气活性成分越来越多[18]。Fang 等[19]使用基于质谱的代谢组学方法，在24 种蒸馏酒中检测到879 种挥发性有机物和268 种非挥发性有机物。Xu 等[20]在白酒中共鉴定出510 种酯类化合物，其中9 种乙酯对白酒风味有重要贡献。孙宝国等[3]总结1990—2021 年的多篇文献，在白酒中报道的挥发性成分有2067 种，香气活性成分有422种。郭雪峰等[21]发现三大香型白酒的风味轮廓存在显著差异；异戊酸乙酯、二甲基三硫醚、丁酸乙酯、糠醛、2,3,5-三甲基吡嗪和2,3,5,6-四甲基吡嗪对酱香型白酒风味贡献大；己酸乙酯、戊酸乙酯、对甲酚和γ-壬内酯是浓香型白酒特征风味形成的关键化合物；壬醛、癸酸乙酯和苯乙醇是清香型白酒中特征性风味化合物。

2.1 浓香型白酒的风味成分

作为市场占比最高的香型，对浓香型白酒香味成分的研究从1960 年代持续至今。有报道在浓香型白酒中发现了861 种微量成分，包括248 种酯类、122 种醇类、65 种酸类和53 种醛类、83 种酮类、35种缩醛类、29 种含硫化合物、71 种氮化合物、24 种酚类、16 种醚类、63 种碳氢化合物、35 种呋喃类、13种内酯类和4 种其他化合物[1]。浓香型白酒中，酯类含量最高，其中己酸乙酯含量高，香气阈值低（0.76 mg/L），具有甜味和水果的香气特征，对主要香气特征做出了重要贡献，与乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯合称为“四大酯”；有机酸的含量仅次于酯，醋酸、己酸、丁酸和乳酸是四种主要酸[22]。张竞一等[23]在不同季节和不同馏段基酒中检测到108种挥发性物质，发现总酸和四大酸含量在二段酒中均低于三段酒，总酸及各有机酸含量均为春夏季高于秋冬季。He 等[24]采用气相色谱-嗅觉测定-质谱（GC-O-MS）对50 种芳香化合物进行了嗅探和鉴定，并通过主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）验证了丁酸乙酯和己酸乙酯是区分初段白酒样品最有效的差异标记。黄婷等[25]采用气相色谱法，并结合聚类分析（HCA）、主成分分析（PCA）及偏最小二乘判别分析（PLS-DA）等对不同产区基础酒进行了识别和分类，发现不同产区的浓香型基酒间部分风味物质的含量存在显著差异。He 等[26]将2D 气相色谱-飞行时间质谱法与描述性感官分析相结合，鉴定出潜在的香气化合物262种，其中58 种香气化合物在四川和江淮的浓香型白酒中差异显著，川芎嗪、呋喃酮类和羰基含量高导致四川产区样品的窖香、烤面包和谷物香气强度高，高酯含量导致江淮产区样品的水果和花卉香气强度高。Hong 等[27]根据18 种芳香化合物较高的风味稀释值（FD）、Osme 值和气味活性值（OAV）判断其为重要的芳香化合物，13种香气成分由于其高香气表达强度和对不同产区白酒风味特征的显著贡献而被定义为关键轮廓香气成分。Zhao 等[28]通过GC-O 和GC-MS 在古井贡酒（GJG）鉴定出60 种芳香化合物，其中35 种由于其OAV 而被确认为重要的芳香化合物，采用省略试验将9 种芳香化合物确定为关键芳香化合物。Dong 等[29]不仅首次报道了3-甲基吲哚对“泥味”特征的贡献，还通过比较芳香提取物稀释分析，在基酒和成品酒中共鉴定出68种和64 种风味成分，确认己酸、丁酸、对甲酚、3-甲基吲哚和3-甲硫基丙醛是造成泥味和烘烤气味的关键风味成分[30]。

2.2 清香型白酒的风味成分

清香型白酒作为三大香型之一，对其风味成分及特征的研究近年来有不少成果。张志勇等[31]采用顶空固相微萃取联合全二维气相色谱-飞行时间质谱（HS-SPME-GC×GC-TOF-MS）在大曲清香型白酒中共检测到挥发性化合物251 种，包括56 种酯类、54 种醇类、38 种酸类、30 种醛酮缩醛类、6 种含硫化合物、6 种含氮化合物、21 种呋喃类、20 种芳香族类及20 种其他类型化合物，且鉴定出苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯等芳香族化合物，可能对大曲清香型白酒的香气起到重要作用，程伟等[32]采用相同方法在大曲清香型白酒中也确认了挥发性香气成分250余种。谭昊等[33]对红星清香型白酒风味成分特征进行系统分析，共鉴定出849 种挥发性组分，通过风味组学分析确证62 种具有香气活性的挥发性组分。Wang 等[34]证实乙酸乙酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、γ-壬内酯、异戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、3-甲基丁醛、β-大马士革酮等对清香型白酒香气有重要贡献。Sun 等[35]用感官组学方法研究了小曲清香型白酒的香气特征，鉴定出51 种风味物质为陈年小曲白酒的重要香气成分；3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）-呋喃酮（索托龙）、香草醛和3-（甲硫基）丙醛（甲基硫醇）在小曲清香型白酒的整体香气特征中起着关键作用。

2.3 酱香型白酒的风味成分

近年来，随着酱香型白酒市场热度提高，其风味相关的研究也日益增多，在化合物组成、风味剖析及其与工艺相关性等方面都取得了不少进展。莫新良等[36]采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱法，通过偏最小二乘判别分析法解析酱酒不同酒样，共鉴定出68 种风味物质，包括酯类27种、醇类12种、醛酮类10种、酸类3种、芳香族化合物10 种和萜烯类物质6 种。Cai 等[37]采用GCIMS 法在10 家厂商的酱香型白酒中检测出80 种共有挥发性成分，OAV 值表明己酸乙酯、戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯和异丁酸乙酯对酱香型白酒的香气贡献大。Zhao 等[38]采用感官引导分离法确定2-羟甲基-3,6-二乙基-5-甲基吡嗪是酱香型白酒焦香味的主要贡献者。孙文佳等[39]采用静态顶空与气质联用（GCMC）技术测定酱香型白酒空杯留香中挥发性香气成分34 种，确定出具有香气贡献的关键化合物（OAV＞1）共11 种。Wang 等[40]研究发现2-甲基-3-呋喃硫醇、甲硫醇、甲基2-甲基-3-呋喃二硫化物、二甲基三硫化物、2-呋喃硫醇、甲硫醇、二甲基二硫化物等成分是茅台酒的关键物质，而浓度较高的二硫化物（2-甲基-3-糠基）通常是茅台香型白酒中酸菜样异味的主要原因。伍巨等[41]采用感官评价法分析与验证正常及霉味、泥臭味、馊酸味、盐菜味4 种酱香型白酒的缺陷风味特征；十四酸乙酯、丁酸庚酯、己酸丁酯等挥发性成分对风味贡献较大。

2.4 其他香型白酒的风味成分

除了三大香型，国内对其他香型白酒风味的研究也颇多。Jia 等[42]在凤香型白酒中共鉴定出1995种化合物。秦炳伟等[43]采用顶空固相微萃取-全二维气相色谱-飞行时间质谱在泉香型白酒中共检测出1258 种挥发性成分，根据OAV 值共鉴定出21 种关键酯类香气化合物。孙细珍等[44]通过气相色谱法及顶空固相微萃取-气相色谱质谱技术在天龙泉米香型白酒中共鉴定出71 种挥发性风味物质，其中辛酸乙酯、十四酸乙酯、乙醛、月桂酸乙酯、乙缩醛及二甲基三硫的OAV 值大于100，对整体香气的构成有重要影响。Zhao 等[45]发现乳酸是米香型白酒中的主要酸成分，感官评估显示米香型白酒具有明显更强的花香和果香。Chen 等[46]采用感官定向风味分析方法研究了酒鬼酒系列白酒的主要香味成分，共鉴定出144 种芳香活性化合物，乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、十二酸乙酯、三硫化二甲酯、乙酸、丙酸、丁酸、异戊酸、己酸、辛酸和对甲酚被确定为关键芳香化合物。Fan 等[47]对老白干白酒中的414 种挥发性化学物质进行了检测，根据气味活性值（OAV），32 种挥发性化合物被进一步确认为重要的气味物质，遗漏实验证实9 种香气化合物是关键香气活性化合物。Zheng 等[48]确认己酸乙酯（OAV 2691）、3-甲基丁醛（2403）、戊酸乙酯（1019）等是芝麻香白酒重要风味物质，并证实了甲硫醛和己酸乙酯对芝麻香型白酒整体香气的重要性。

3 总结与展望

由于受到酿酒工艺、环境及存储时间等因素的影响，白酒风味成分组成十分复杂，感官表现差异显著。白酒风味成分有挥发性和非挥发性两大类，其中挥发性成分是白酒香气特征的物质基础，非挥发性成分对整体香气特征也具有重要影响，两者相互作用共同影响白酒的香气、味道和口感。然而目前白酒风味研究也存在一些不足和挑战，比如研究侧重于香气剖析，在味道方面的研究偏少，例如风味成分的味觉特征和味觉阈值等[49]；无味的挥发性成分对白酒风味也有一定影响，无味的挥发性成分分两种，一种是本身就没有香气，另一种是本身虽有香气，但阈值较高难以被嗅闻到，但是当低于察觉阈值的多种化合物混合时，可能会影响其阈值而被嗅闻到香气[3]。面对白酒风味研究面临的问题与挑战，未来研究的重点方向是以全二维气相色谱-飞行时间质谱技术、ICP-MS 等现代仪器分析技术为手段，结合风味组学、感官组学和化学计量学技术剖析白酒风味成分，从物质组成与感官表现两个方面对白酒风味化学进行系统全面的研究。在此基础上，可能取得风味研究突破的方向是基于白酒风味化学、感官分析和工艺参数大数据，采取不需要先验知识的深度学习的人工智能方法等对白酒风味进行准确的分析。