冒德壽 牛云蔚 姚征民 肖 晴 肖作兵* 馬 寧 朱建才

（1 云南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心 昆明650231 2 上海應用技術大學 上海201418 3 上海海洋大學 上海201306）

中國白酒，也被稱為白酒或燒酒，是一種在全世界享有盛名的蒸餾酒，尤其是在中國。通常乙醇含量在40%～55%[1]。中國白酒按傳統(tǒng)的香型主要可分為：清香型、濃香型、醬香型、米香型和其它香型（如鳳香型、兼香型）。不同香型的白酒，具有不同的風格特點[2]。其中，清香型白酒因其果香和花香宜人而深受廣大消費者喜愛，尤其在中國北方地區(qū)人們更加偏愛清香型白酒。眾所周知，白酒的品質取決于許多因素，如原料和發(fā)酵過程等。此外，清香型白酒的香氣也是產品質量的一個重要因素。對于研究人員來說，掌握清香型白酒中的重要香氣化合物對提升香氣品質至關重要。

近年來，固相微萃取技術（SPME）和氣相色譜-嗅覺測量技術（GC-O）廣泛應用于白酒中的香氣化合物的定性、定量，研究人員通過這些技術對清香型白酒中的關鍵香氣化合物進行了初步探索。丁云連[3]通過浸入式固相微萃取（DI-SPME）與氣相色譜-質譜聯(lián)用技術（GC-MS）鑒定出汾酒中的苯乙醛、4-乙基愈創(chuàng)木酚、苯乙酸乙酯、乙酸-2-苯乙酯、β-苯乙醇、辛酸乙酯、乙酸乙酯、3-甲基丁醇、2-甲基丙醇和1-辛醇這10 種香氣物質，初步作為特征香氣物質。杜艷紅等[4]采用DI-SPME 從紅星二鍋頭原酒中共鑒定出138 種風味物質。張恩[5]應用頂空固相微萃?。℉S-SPME）結合AEDA（芳香化合物萃取稀釋法）發(fā)現洋河新酒與老酒中重要風味化合物為己酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯。高文俊等[6]應用HS-SPME、液液微萃取結合氣相色譜-質譜及氣相色譜-氫火焰離子化檢測技術對清香型青稞酒進行研究，共分析定量了69 種香氣成分，并結合香氣活力值（OAV）得到青稞酒中最重要的香氣成分為3-甲基丁醛。隨后，又對3種清香型白酒采用香氣重組和遺漏試驗驗證酒中酯類的重要性[7]。姜曉坤等[8]采用HS-SPME 萃取同山高粱酒中的香氣成分，從傳統(tǒng)同山高粱酒中檢測到35 種香氣成分，其中主要香氣成分為乙酸乙酯、3-甲基丁醇、丁酸乙酯、己酸乙酯。王志娟等[9]優(yōu)化HS-SPME 條件萃取竹葉青酒中的香氣物質，分離得到65 種香氣化合物。柯苑[10]通過HS-SPME-GC-MS 技術對臺灣金門高粱酒鑒定出46 種成分，并得出酯類化合物對香氣有重要貢獻。大部分研究工作主要集中對單一品牌清香型白酒的香氣成分進行分析，而對多種清香型白酒的特征香氣成分研究較少，并且對5 種典型清香型白酒的研究報道更是罕見。

數理統(tǒng)計分析探究白酒香氣物質之間的作用規(guī)律是深入研究白酒特征香氣的重要拓展之一，多元統(tǒng)計分析是研究客觀事物中多個因素（或多個變量）之間相互關系的方法，如單因素方差分析[11]，主成分分析[12]，偏最小二乘回歸[13-14]。張莉等[15]利用系統(tǒng)聚類方法提出一種結合理化性質來減少白酒品評中主觀因素的新方法。Camara 等[16]將葡萄酒的組分分類后進行主成分分析，并逐步剔除掉干擾變量，將主成分得分與變量載荷對應作圖，直觀展現葡萄酒種類與物質之間的關系。馬燕紅等[17]運用多元線性回歸和偏最小二乘法，建立一個白酒組成與其酒齡的相關模型，所建立的數學模型具有良好的穩(wěn)定性和預測能力，可實現清香型白酒酒齡的預測。邵燕等[18]通過建立多元回歸模型，分析基礎酒酒骨架成分與感官評分之間的相關性，為濃香型白酒的感官評價提供了較為科學的理論基礎。牛云蔚[19]用PLSR 方法研究了不同發(fā)酵工藝參數對特征香氣物質和特征呈味物質形成的貢獻，并找出各個發(fā)酵參數與某些特征香氣物質和呈味物質的相關性。然而，多元統(tǒng)計分析在清香型白酒中的運用較少，利用偏最小二乘法研究清香型白酒中香氣物質作用規(guī)律鮮見報道。

本文主要研究：1） 通過感官分析來描述不同產地清香型白酒的香韻特征；2）定性、定量分析重要香氣化合物；3）通過PLSR 探究白酒樣品，感官屬性以及重要香氣化合物之間的相關性。

1 材料和方法

1.1 材料、試劑和儀器

1.1.1 白酒 來自不同地區(qū)的5 種典型清香型白酒：國色清香（清香型，體積分數53%，河南寶豐酒業(yè)有限公司）、紅星二鍋頭酒（清香型，體積分數53%，北京紅星股份有限公司）、杏花村世家（清香型，體積分數53%，山西杏花村汾酒集團有限公司）、汾酒（清香型，體積分數53%vol，山西杏花村汾酒集團有限公司）、金門高粱酒（清香型，體積分數58%，臺灣金門酒廠寶業(yè)股份有限公司）。所有酒樣（每瓶500 mL）均來自對應的合作釀酒廠，并在4 ℃下貯藏。

1.1.2 試劑 氯化鈉、無水乙醇、標準品、內標（2-辛醇，400 mg/L）、正構烷烴C7～C30，美國Sigma 上海分公司。

1.1.3 儀器 氣相色譜質譜聯(lián)用儀 （GC7890AMS5975C），美國Agilent 公司；碳分子篩-二乙烯基苯-聚二甲基硅氧烷（CAR/DVB/PDMS，50/30 μm）萃取頭，美國Supelco 公司；HH-2 型水浴鍋，國華電器有限公司；ODP2 嗅聞儀，德國Gerstel 公司。

1.2 測試方法

1.2.1 頂空固相微萃取 將固相微萃取頭在氣相色譜儀的進樣口經250 ℃老化15 min 備用；準確移取白酒樣品5 mL 于20 mL 螺口頂空瓶中，并加入1 g 氯化鈉和20 μL 內標2-辛醇。使用帶隔墊的鋁蓋密封，于50 ℃恒溫水浴鍋中加熱平衡5 min。然后將固相微萃取裝置的針頭穿透隔墊插入頂空瓶內上方，固定好固相微萃取的手柄，小心推出纖維頭并開始計時，吸附45 min 后取出，隨即插入GC-MS 儀器的進樣口，在250 ℃溫度下解吸5 min。

1.2.2 GC-MS 分析條件 GC 條件：毛細管色譜柱Agilent HP-INNOWAX （60 m×0.25 mm×0.25 μm）和DB-5（60 m×0.25 mm×0.25 μm），起始柱溫為40 ℃，保持6 min，以3 ℃/min 升到100 ℃，然后以5 ℃/min 升到230 ℃，保持20 min；進樣口溫度250 ℃，檢測器溫度230 ℃；載氣He，流速為1 mL/min，無分流進樣。

MS 條件：電離方式為EV，電子能量70 eV，載氣為He，燈絲發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度為250 ℃，接口溫度為250 ℃，掃描質量范圍為35～450 m/z。

1.2.3 GC-O 方法 嗅聞條件：ODP2 嗅聞儀的傳輸線溫度250 ℃，氣體為N2，接口溫度為180 ℃。

1.2.4 定性與定量分析

1.2.4.1 定性分析 采用MS、保留指數（Retention index，RI）和嗅聞3 種方法進行結構鑒定。MS 是通過人工解析并使用計算機標準質譜庫NIST05進行對照確定。RI 定性是按1.2.2 節(jié)GC 色譜條件下，通過對C7～C30正構烷烴的色譜掃描，計算得到各化合物的RI，并與相應標準品的RI 值進行比對，即可對物質進行有效定性分析。嗅聞是將評價員描述的化合物香味特征與文獻報道對比。

1.2.4.2 定量分析 采用內標法對各化合物的濃度進行定量分析，將Osme value≥2 的香氣物質的標準品配成混合溶液，并用無水乙醇定容。稀釋7 個濃度梯度的混合溶液，在每個梯度中加入內標2-辛醇和氯化鈉，用于定量分析。

1.2.5 感官評價 清香型白酒的香氣特征由訓練有素的小組評估，包括10 個成員（22～40 歲），4 個女性和6 個男性，所有感官人員屬于實驗室工作人員，并且在感官描述分析中具有長期經驗。根據ISO 8589 標準感官分析方法[20-21]和GB/T 1010345-2007，5 次感官討論會議，每次1.5 h。在3 次初步討論會議中，小組成員徹底討論了清香型白酒的香氣特性和7 個屬性（糧香、清香、酸香、甜香、果香、窖香、花香），這7 種感官屬性所對應的標準參照物分別是：糧香對應糠醛，清香對應庚醛，酸香對應乙酸，甜香對應2，3，5，6-四甲基吡嗪，果香對應十二酸乙酯，窖香對應己酸乙酯，花香對應乙酸苯乙酯。

在第4 和第5 次會議中，要求小組成員在10點強度等級上以隨機順序對樣品的感官屬性進行評級（0= 不存在，1= 非常低，并且9= 非常高）。在20 ℃下，在50 mL 樣品杯中評價恒定體積15 mL 的清香型白酒，樣品杯被隨機3 位數編碼。在潔凈的空氣條件下，每次嗅聞間隙為20 s。

它使我們不斷去消費自我預期的那個形象。“看起來富一點”。這不但賦予了他們社交的談資，城市生活的安全感，更證明了他們的選擇是有意義的，是正確的。

1.2.6 數據分析 方差分析：使用SPSSv13.0（SPSSInc.，Chicago，IL，USA）評價來自描述性分析的數據。進行Duncan 多重比較檢驗的方差分析以確定每個感覺屬性的個體樣品之間的差異。

偏最小二乘分析 （PLSR）：通過使用UNSCRAMBLERv9.8（CAMOASA，Oslo，Norway）探 討清香型白酒樣品，感官結果和香氣化合物之間的關系。

2 結果與分析

2.1 5 種清香型白酒主要香氣成分分析

應用頂空固相微萃取方法將清香型白酒中揮發(fā)性成分分離，并通過GC-MS 和GC-O 技術分析，在5 種清香型白酒中共鑒定出72 種香氣化合物，包括酯類29 種，醇類13 種，醛類8 種，酮類6種，酸類3 種，烯烴類5 種，酚類3 種，其它類5種。

由于清香型白酒的特征主要是清和甜，清香型白酒在陳化和老熟階段產生的香氣物質大部分為酯類和醛類物質，酯類物質主要在發(fā)酵期間，是酵母或絲狀真菌的代謝產物，通過脂肪酸酯化得來[22]，使得清香型白酒的果香氣息透發(fā)。香氣強度值高的主要集中在乙酯類化合物，其中乙酸乙酯（香氣強度值≥3）、異戊酸乙酯（香氣強度值≥3.5）、己酸乙酯（香氣強度值≥3.83）、辛酸乙酯（香氣強度值≥4）等。己酸乙酯（菠蘿樣香氣）是果香香韻的典型代表，也是醬香型白酒和濃香型白酒中的重要酯類化合物[23]，因此在GC-O 嗅聞過程中容易嗅辨到。對于醛類物質來說，糠醛（杏仁氣味和甜味）、壬醛、2-庚醛是在茅臺酒中存在，構成香氣輪廓的重要醛類物質[2]。

在醇類中，5 種清香型白酒中香氣強度值較高的有異戊醇和β-苯乙醇，一般情況下，用于清香型白酒生產的主要原料是高粱、大麥和豌豆：前者用于制造酒，后兩者用于制作曲[24]。高粱在發(fā)酵過程中產生的香氣是酒中糧食香的體現，異戊醇（麥芽香氣）在酒中作為糧食香氣的典型代表。β-苯乙醇（玫瑰和蜂蜜香氣）使得清香型白酒入口有甜的感覺。還有一些其它的研究工作報道1-戊醇、1-庚醇、2-庚醇和1-辛醇對白酒中的果香香氣有貢獻[23]。

酮類香氣化合物通常來自發(fā)酵過程中的脂質和氨基酸的降解，并且它們對食物氣味具有高度影響[25]。宋波[26]在分析白酒中各種成分對白酒的影響時，指出丁二酮是白酒中不可缺少的成分，在優(yōu)質白酒中含量一般為5～15 mg/100 mL，可增加香氣，有甜感，增加醇厚感。酸類物質是形成酯類物質的前提，它對各香氣成分起協(xié)調、平衡作用，增加醇厚感；是新酒老熟的有效催化劑；對香味有抑制和掩蔽作用。異戊酸，己酸和癸酸在清香型白酒中被鑒定，其中己酸被報道對濃香型白酒有助香作用[26]。其它文獻中報道異戊酸和己酸對白酒中的奶酪香氣有貢獻[27]。

范文來等[7]總結近些年清香型白酒的研究報道，發(fā)現β-大馬士酮、土味素等也是重要的香氣化合物，其中β-大馬士酮（蜂蜜和花香香氣）雖然

表1 5 種清香型白酒中香氣化合物的GC-O 鑒定Table 1 Aroma compounds identified by gas chromatography-olfactometry in five light aroma-type liquors

（續(xù)表1）

2.2 香氣物質的定量分析和香氣活力值分析

由表2可知，采用建立標準曲線的方法對表1中香氣強度值≥2 的35 種香氣化合物進行定量分析。在這些香氣化合物中，乙酸乙酯在之前很多的研究中被認為是白酒中含量最高的物質。在國家標準中[31]，乙酸乙酯在優(yōu)級的清香型白酒中的含量大于1 g/L。在本次研究中，乙酸乙酯含量最高與之前的報道一致。其次，異戊醇在清香型白酒中濃度位居第2，由于發(fā)酵過程中，產生大量的異戊醇，另外，己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯以及異丁醇的含量也較高（1～100 mg/L）。同時，十六酸乙酯（97 mg/L）在金門高粱酒中有的濃度較高，而在其它4 種清香型白酒中未檢測出。β-大馬士酮（0.8～47.3 μg/L）在白酒中是痕量物質，然而并不是含量越低，該物質對酒的整體香氣貢獻度就越小，該物質的香氣閾值大小也是重要因素之一，因此，基于這兩方面考慮，香氣活力值（OAV）的引入成為衡量某種香氣物質對整體香氣貢獻度大小的重要指標。一般來說[33]，OAV 值≥1 的香氣物質被認為是重要的香氣物質。

由表3可知，由于β-大馬士酮的香氣閾值為0.12 μg/L，雖然定量濃度很小，但是它對于酒的整體香氣貢獻度依然排在前面，這與文獻報道的一致[7]。共有18 種香氣化合物的OAV 值≥1，這些物質是酒中重要的香氣化合物。辛酸乙酯（白蘭地香氣）、己酸乙酯（菠蘿樣香氣）、異戊醛（令人愉快的果-香香氣）這3 種香氣化合物的OAV 值最高，均大于100，異戊醛（OAV 57-2929）具有青草香和麥芽香，被認為是青稞酒中重要的香氣化合物之一[6]，含量雖然不到乙酸乙酯的十分之一，但是由于其較低的閾值（16.51 μg/L），所以在酒中的整體風味貢獻度大。并且己酸乙酯也是濃香型白酒種的特征香氣化合物[23]。辛酸乙酯（OAV=4 523）和己酸乙酯（OAV=2 041）在杏花村酒中貢獻度最大，因此杏花村酒被認為是中國清香型白酒的代表。

2.3 感官評價分析

由表4的Duncan 多重比較分析可知，酸香和清香香韻在5 種酒中差異性極其顯著（P＜0.001）。國色清香酒在酸香和花香香韻中得分最低，而它的窖香香韻突出；紅星二鍋頭酒在糧香和清香中得分最低，而在酸香方面突出，因此在感官評測中香氣較為醇厚；杏花村和汾酒由于出自同一個地區(qū)，因此這兩種白酒大體相似，在甜香和果香方面得分最高，因此這兩種酒在嗅聞上比其它的酒偏果香和甜；金門高粱酒在糧香和清香香韻上得分很高，金門高粱酒來自臺灣金門酒廠，可能由于當地的高粱與內陸的高粱品種不同，導致金門高粱酒在糧香上有突出表現，因此金門高粱酒香氣更偏清香和糧食的香氣。

2.4 樣品、感官屬性和香氣物質的相關性分析

PLSR 用于處理由小組成員的感官評價累積的平均值，氣味活性芳香化合物和樣品之間的相關性。X 代表白酒的香氣化合物；Y 代表感官變量和樣本。包括兩個重要主成分的PLSR 模型解釋了交叉驗證方差的70%（圖1）。結果表明，PLSR模型中的最優(yōu)組分數量被確定為兩個主要組分。PC2 對PC3 結果沒有在這里呈現，因為沒有提供超出PC1-PC2 的有用相關性信息。圖中的小橢圓和大橢圓分別代表該模型50%和100%的解釋方差，從圖1可以看出，除了酸香和窖香兩個感官屬性外，其余感官屬性變量均分布在兩個橢圓之間。

通過PLSR 回歸分析，將樣品、感官屬性及香氣物質相關聯(lián)，由圖1可知，國色清香與窖香香韻有相關性，并且國色清香與β-大馬士酮（56）呈現相關性；紅星二鍋頭酒與酸香香韻相關性較好，這與感官分析（表4）得到的結果相一致；杏花村酒和金門高粱酒與花香香韻和糧香香韻具有相關性，而花香和糧香香韻分別與異丁酸乙酯（3）、己酸乙酯（10）和辛酸乙酯（15）；汾酒與甜香、果香香韻相關，而且汾酒與異戊醇 （33）、苯丙酸乙酯（25）、壬醛（47）、乙酸苯乙酯（23）具有較好的相關性，這4 種香氣化合物也被認為是汾酒中的重要香氣化合物質[3]。

表2 5 種清香型白酒中香氣物質的標準曲線和質量濃度Table 2 Standard curves and mass concentrations of odorants in five light aroma-type liquors

表3 5 種清香型白酒中香氣化合物的閾值和香氣活力值Table 3 Thresholds and OAVs of aroma compounds in five light aroma type Chinese liquors

圖1 清香型白酒樣品、感官屬性與香氣化合物之間的相關性分析Fig.1 Correlation loading plot for samples，sensor evaluation and aroma compounds

3 結論

1） 通過HS-SPME-GC-MS 和GC-O 鑒定出72 種香氣化合物，其中35 種為活性香氣化合物（香氣強度值≥2）。清香型白酒中香氣物質共分為8 類，包括酯類、醇類、醛類、酸類、酚類、酮類、烯烴類和其它類。

2） 通過建立標準曲線法對這35 種香氣活性化合物進行定量分析，并結合OAV 計算，35 種香氣活性化合物中有18 種物質OAV≥1。香氣強度評分≥2，且OAV≥1 的18 個香氣活性化合物按照OAV 值從大到小依次排序：辛酸乙酯、異戊醛、己酸乙酯、異戊酸乙酯、β-大馬士酮、乙酸乙酯、癸酸乙酯、丁酸乙酯、壬醛、乙酸異戊酯、異丁酸乙酯、苯丙酸乙酯、戊酸乙酯、4-乙基愈創(chuàng)木酚、苯乙醛、異戊醇、異丁醇、乙酸苯乙酯、壬酸乙酯。OAV值高的香氣物質為清香型白酒整體香味貢獻出糧香、果香、花香、甜香等，它們綜合組成了清香型白酒的獨特香型特征。

3） 通過PLSR 相關性分析得到國色清香與清香香韻具有相關性，國色清香與窖香香韻有相關性，并且國色清香與β-大馬士酮呈相關性；紅星二鍋頭酒與酸香香韻相關性較好；杏花村酒和金門高粱酒與花香香韻和糧香香韻具有相關性，而花香和糧香香韻分別與異丁酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯；汾酒與甜香、果香香韻相關，而且汾酒與異戊醇、苯丙酸乙酯、壬醛、乙酸苯乙酯具有較好的相關性。