耿平蘭,黃衛(wèi)紅,程化鵬
(國家酒類及飲料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,貴州貴陽 550016)
中國釀酒歷史悠久,早在公元前2 世紀(jì),史書《呂氏春秋》中就有記載“儀狄作酒”,后來《黃帝內(nèi)經(jīng)》中也提到的“醴酪”[1-2]。白酒是以糧谷(高粱、小麥、大麥和豌豆等)為主要原料,以酒曲(大曲、小曲或麩曲)為糖化發(fā)酵劑,經(jīng)蒸煮、糖化發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾兌而制成的蒸餾酒[3-5]。雖然白酒中的酸、酯、醇、醛等種類眾多的微量有機(jī)化合物只占其總量的1 %~2 %,但它們卻是白酒關(guān)鍵的呈香呈味物質(zhì),決定著白酒的香氣、口感和風(fēng)格[6]。酚類化合物作為白酒中一類重要的微量成分,對白酒的香氣、口感和穩(wěn)定性均起到重要作用[7]。研究表明,酚類物質(zhì)還具有一定的生理活性[8-9]。
酚類物質(zhì)具有不同的風(fēng)味特征,例如:愈創(chuàng)木酚具有水果香、焦醬香;4-乙基愈創(chuàng)木酚和4-乙烯基愈創(chuàng)木酚帶有香瓜香、甜香;香草醛一般呈現(xiàn)甜香和奶油香;丁子香酚含有丁香;異丁子香酚具有香草香;4-甲基愈創(chuàng)木酚具有煙熏風(fēng)味和醬油味;4-甲基苯酚具有窖泥氣味。酚類物質(zhì)為白酒提供了獨特的煙熏風(fēng)味、焦醬味、奶香味和窖泥味等,是白酒主要風(fēng)味的組成[10-13]。
白酒釀造工藝集自然和科學(xué)于一體,酒體中的風(fēng)味物質(zhì)來源于復(fù)雜的原料體系、微生物自然發(fā)酵代謝體系以及后期貯存體系[9]。研究表明,酚類物質(zhì)主要來源于釀酒原料中的阿魏酸、木質(zhì)素、單寧等,經(jīng)過細(xì)菌和酵母的發(fā)酵形成,或是由微生物轉(zhuǎn)化制曲過程的中間產(chǎn)物而形成[14]。
楊玉波等[15]分析了茅臺酒釀造用高粱蒸煮后的蒸汽中的特征香氣成分,發(fā)現(xiàn)愈創(chuàng)木酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚是高粱蒸煮的重要香氣成分。且愈創(chuàng)木酚在酒樣中的含量與糧食香強(qiáng)度有相關(guān)性,也是茅臺酒“糧香”特征的關(guān)鍵化合物。周晨曦等[16]認(rèn)為,白酒大曲原料的分解產(chǎn)物和微生物的代謝產(chǎn)物,直接或間接構(gòu)成了白酒的風(fēng)味物質(zhì)。另外,劉博等[17]研究發(fā)現(xiàn),濃香型白酒中4-甲基苯酚主要來源于窖泥,初步驗證了窖泥中的酪氨酸在微生物梭菌的作用下生成4-甲基苯酚。
研究發(fā)現(xiàn),白酒中酚類物質(zhì)具有多種生物活性,被人們廣泛關(guān)注。香蘭素、4-甲基愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚能夠通過抑制自由基的生成來維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài),是優(yōu)良的自由基清除劑。4-乙基愈創(chuàng)木酚還可以通過抑制炎癥因子和炎性體的表達(dá),從而起到細(xì)胞內(nèi)抗炎的作用[11]。愈創(chuàng)木酚可用于慢性支氣管炎多痰咳嗽的治療。阿魏酸是公認(rèn)的天然抗氧化劑,還具有抗血栓、抗炎鎮(zhèn)痛等作用。香草醛可以增強(qiáng)食欲、改善睡眠。丁香酚可以抗菌、抗氧化,同時還具有解熱鎮(zhèn)痛、麻醉等藥效。百里香酚具有殺菌、祛痰作用[9,18]。
經(jīng)查閱文獻(xiàn)資料,有關(guān)白酒中酚類物質(zhì)檢測分析的預(yù)處理方法及目前各香型白酒中已經(jīng)檢測到的酚類物質(zhì)總結(jié)見表1。
目前,從白酒樣品中提取凈化酚類物質(zhì)的方法主要有:液-液萃取法(LLE)、液-液微萃取(LLME)、固相萃取法(SPE)、固相微萃?。斂展滔辔⑤腿S-SPME、浸入式固相微萃取法DISPME)和直接進(jìn)樣法(DI)等。
表1 白酒中酚類物質(zhì)及其檢測預(yù)處理方法
續(xù)表1 白酒中酚類物質(zhì)及其檢測預(yù)處理方法
4.2.1 液-液萃取法(LLE)
液-液萃取法(LLE)是提取樣品中目標(biāo)物的經(jīng)典方法,具有萃取效果好、定量準(zhǔn)確等優(yōu)點;另外,為了提高對目標(biāo)物質(zhì)的分離,利于檢測,LLE 還可與分餾技術(shù)結(jié)合,對濃縮后的樣品進(jìn)行正相或反相色譜分離[19-20]。但是該法樣品需要量大,所用萃取劑量大,費時費力[21]。
柳軍等[22]用LLE 結(jié)合分餾技術(shù)提取某兼香型和某濃香型白酒中的香氣化合物,結(jié)合GC-O 和GC-MS 分離鑒定。兼香型白酒中酚類化合物有6種,濃香型白酒中有4 種。并認(rèn)為酚類化合物對兼香型白酒整體香氣貢獻(xiàn)比濃香型大。丁云連等[23]采用LLE 結(jié)合分餾技術(shù)萃取老白干中的香氣成分,通過GC-O 和GC-MS 鑒定,檢測到107 種香氣成分,其中包含4-乙基愈創(chuàng)木酚、愈創(chuàng)木酚等7 種酚類物質(zhì),發(fā)現(xiàn)4-乙基愈創(chuàng)木酚對老白干香型白酒香氣貢獻(xiàn)非常大。王勇等[24]同樣采用該提取技術(shù)分析了牛欄山二鍋頭白酒香氣化合物,發(fā)現(xiàn)對牛欄山二鍋頭白酒整體香氣貢獻(xiàn)大的香氣成分有25種,包含了香草醛和4-乙基愈創(chuàng)木酚。尋思穎等[25]用LLE 結(jié)合HPLC-FLD 測定了11 種醬香型白酒中鄰-甲酚、對-甲酚、間-甲酚等10 種酚類物質(zhì),方法檢出限0.0025~0.0506 mg/L,回收率為83.8%~101.6 %。同時實驗通過在流動相中添加β-環(huán)糊精實現(xiàn)了甲酚異構(gòu)體的拆分。范文來等[26]應(yīng)用LLE 結(jié)合分餾技術(shù)研究了洋河藍(lán)色經(jīng)典酒微量揮發(fā)性成分,經(jīng)GC-MS 檢測,其中酚類化合物達(dá)35種之多。隨后,他又將LLE 結(jié)合正相色譜技術(shù),從汾酒與郎酒中共檢測出26 種酚類化合物[27]。趙東瑞[11]用LLE 與分餾技術(shù)結(jié)合GC-MS 和GC-O 對古井貢酒中的風(fēng)味物質(zhì)分析,古井貢酒中鑒定出7 種酚類物質(zhì)。同時計算其香氣活性值(Odor Activity Value,OAV),OAV 值大于1 時,表明該物質(zhì)對整體風(fēng)味有直接影響[28-29]。結(jié)果顯示,4-甲基苯酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、4-乙基苯酚的OAV 值都大于1,且4-甲基苯酚是古井貢酒的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。
4.2.2 液-液微萃?。↙LME)
液-液微萃?。↙LME)根據(jù)相似相容原理對目標(biāo)物提取、富集,相較于LLE 它所用有機(jī)溶劑和樣品量都大大減少,操作簡單、前處理時間較短[21]。
孫嘯濤等[30]采用渦旋輔助LLME 結(jié)合GC-MS對67 種白酒中四甲基吡嗪、4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-乙基愈創(chuàng)木酚進(jìn)行檢測,其中51 種白酒中檢出了4-甲基愈創(chuàng)木酚,含量為20.8~1709.0 μg/L,53種白酒中4-乙基愈創(chuàng)木酚,含量為1.3~1167.5 μg/L。趙雅敏等[31]將LLME 與GC-MS 技術(shù)相結(jié)合,測定飲料酒中9 種酚類化合物。研究發(fā)現(xiàn),濃香型白酒中苯酚、4-甲基苯酚及4-乙基苯酚含量較高,愈創(chuàng)木酚含量在醬香型白酒和威士忌中含量相當(dāng),但高于濃香型和清香型白酒。
4.2.3 固相萃?。⊿PE)
固相萃取(SPE)是利用化合物在固體顆粒吸附劑上的吸附性和其在有機(jī)溶劑中的溶解性不同進(jìn)行化合物的分離[21]。
目前,白酒中酚類物質(zhì)的研究多見于揮發(fā)性酚,對于非揮發(fā)性酚,由于其在白酒中含量較低,檢測困難,相關(guān)文獻(xiàn)報道較少。傅玉書等[7]用GC及GC-MS 分析了茅臺酒中非揮發(fā)性的酚類物質(zhì)。酒樣濃縮后,通過SPE 除雜濃縮,再將目標(biāo)物衍生,最后用GC 和GC-MS 分析。茅臺酒中鑒定出13 種非揮發(fā)性酚類物質(zhì),其含量估算在幾到幾十ppb 范圍內(nèi),非揮發(fā)性酚在茅臺酒中的種類和含量都高于其他香型的白酒,但低于啤酒和葡萄酒。李俊等[32]采用SPE 結(jié)合GC-MS 測定了醬香型白酒中的8 種揮發(fā)性酚類物質(zhì),方法檢出限1.4~4.4 μg/L,總量在65.18~353.71 μg/100 mL 之間。
4.2.4 固相微萃取技術(shù)(SPME)
固相微萃取技術(shù)(SPME)是1989 年Belardi 與Pawliszyn 提出的一項新穎的樣品前處理與富集技術(shù)[33-34]。SPME 是通過被萃取組分在萃取頭與萃取體系之間的分配平衡,將萃取物富集到萃取頭上的一種前處理技術(shù)。需要樣品量較少,萃取時間短,樣品富集度高,包括頂空和浸入式兩種取樣方式[21]。
朱燕等[35]用DI-SPME 結(jié)合GC-MS 技術(shù),測定了濃香、醬香、清香、兼香、鳳香、老白干型白酒中7種酚類化合物。研究發(fā)現(xiàn),4-甲基苯酚在濃香型白酒中含量較高,在清香型和老白干香型中含量低。年份越長的濃香型原酒中揮發(fā)性酚類化合物總量越低,推測是由于4-甲基苯酚和4-乙烯基愈創(chuàng)木酚在貯存中減少引起的。周慶云等[36]運(yùn)用HS-SPME 結(jié)合GC-MS 分析定量出景芝芝麻香原酒中86 種香氣成分,其中4-甲基苯酚和4-乙烯基愈創(chuàng)木酚的OAV 值大于1,屬于景芝原酒的重要香氣化合物。冒德壽等[37]用HS-SPME 結(jié)合GC-MS和GC-O 對5 種清香型白酒揮發(fā)性成分進(jìn)行鑒定,發(fā)現(xiàn)4-乙基愈創(chuàng)木酚在紅星二鍋頭、杏花村、汾酒、金門高粱酒中OAV 值都大于1,甚至在金門高粱酒中OAV 值為13,可見4-乙基愈創(chuàng)木酚是這4種清香型白酒的重要香氣物質(zhì)。馬宇等[29]采用HS-SPME-GC-MS 分析了人民小酒的揮發(fā)性風(fēng)味組分,成品酒和基酒中4-乙基愈創(chuàng)木酚含量分別高達(dá)1243.11 μg/L、786.02 μg/L,且OAV 值甚至達(dá)到了37 和23,這是在其他香型白酒中少見的。
4.2.5 直接進(jìn)樣(DI)
直接進(jìn)樣(DI)是對樣品不做任何前處理,直接采集樣品進(jìn)入儀器分析。該法一般針對基質(zhì)比較簡單的樣品。
史冬梅等[38]采用DI 結(jié)合GC-MS 對103 種白酒中7 種酚的含量進(jìn)行了檢測。在所檢樣品中,4-甲基愈創(chuàng)木酚、苯酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-甲基苯酚和4-乙基苯酚在103 種白酒中均被檢出,香草醛只在94 種白酒中檢出。香草醛含量普遍偏低,與其他香型白酒相比,其在芝麻香型和濃香型白酒中含量較高。
據(jù)筆者統(tǒng)計,目前在白酒中檢測到的酚類物質(zhì)有54 種左右,見表1。白酒中常見的酚類物質(zhì)包括:愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、苯酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-甲基苯酚、4-乙基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、香草醛等。從報道的文獻(xiàn)來看,酚類物質(zhì)在各種香型的白酒中都有檢出,醬香型、清香型、濃香型白酒中酚類物質(zhì)的種類都很豐富,但醬香型白酒中愈創(chuàng)木酚類酚較多,而清香型和濃香型白酒中苯酚類酚占多數(shù)[26-27]。4-甲基苯酚在酒中的含量普遍高于其他酚類化合物,4-乙烯基愈創(chuàng)木酚由于性質(zhì)不穩(wěn)定,隨白酒長時間貯存易氧化,故成品酒中檢出情況較少[25,35]。另外,同一香型的白酒,生產(chǎn)工藝相似,但由于生產(chǎn)環(huán)境、釀酒原料等不同,其中的酚類物質(zhì)含量和種類也會有所差別[38]。
隨著生活水平的提升和保健意識的增強(qiáng),人們的飲酒理念從僅關(guān)注口感,轉(zhuǎn)向為崇尚風(fēng)味和健康雙導(dǎo)向。由于酚類物質(zhì)對白酒的風(fēng)味和保健功能的特殊貢獻(xiàn),白酒中酚類物質(zhì)研究成為了國內(nèi)外關(guān)注的熱點。本文主要介紹了酚類物質(zhì)的風(fēng)味特征、白酒中的來源、生理活性、檢測方法及在不同香型酒體中組成和含量。筆者希望通過本文的介紹,為今后白酒中酚類物質(zhì)的研究提供相關(guān)信息。