陸佳玲,陳雙*,徐巖*

1(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫,214122) 2(工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué)),江蘇 無(wú)錫,214122)

白酒是具有我國(guó)民族特色的蒸餾酒,隨著消費(fèi)趨勢(shì)的變化和白酒的國(guó)際化,白酒低度化成為當(dāng)前白酒發(fā)展的趨勢(shì)[1-4]。但目前我國(guó)低度白酒風(fēng)味化學(xué)理論還不完善,酒體設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)大多還是基于經(jīng)驗(yàn)操作,優(yōu)質(zhì)低度白酒的生產(chǎn)始終存在較大的難度,成為限制我國(guó)白酒低度化發(fā)展的瓶頸之一[5]。加漿降度是低度白酒生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),降度過(guò)程中由于酒精含量和其他風(fēng)味物質(zhì)含量的降低,酒體風(fēng)味會(huì)發(fā)生顯著變化,往往會(huì)出現(xiàn)風(fēng)味寡淡、失去產(chǎn)品風(fēng)格和特色等突出問(wèn)題[5-6]。

白蘭地、威士忌、朗姆酒等蒸餾酒通常采用加冰或加水稀釋的方式飲用,對(duì)蒸餾酒降度過(guò)程中風(fēng)味感官質(zhì)量變化的研究也是國(guó)際蒸餾酒風(fēng)味研究的重點(diǎn)[7-8]。蒸餾酒降度過(guò)程中風(fēng)味感知的變化主要源于酒精度和風(fēng)味物質(zhì)含量下降。其中,由于物理化學(xué)作用和生理學(xué)作用,酒精度變化對(duì)風(fēng)味感知具有重要作用。酒精度下降會(huì)導(dǎo)致水/乙醇基質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)變化[8]。CONNER等[9]研究發(fā)現(xiàn),酒精度下降時(shí),威士忌中的長(zhǎng)鏈乙酯化合物溶解度降低,在溶液中形成聚合物包裹風(fēng)味物質(zhì),降低了風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)。此外,酒精度的降低會(huì)增加風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)性[10-13],2種效應(yīng)協(xié)同作用最終影響風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)性。酒精度變化除了通過(guò)改變風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)性間接影響風(fēng)味感知外,還會(huì)改變風(fēng)味化合物的閾值，從而直接影響風(fēng)味感知[8]。酒精度上升,由于其本身具有的刺激性氣味,會(huì)抑制其他風(fēng)味物質(zhì)的感知,導(dǎo)致風(fēng)味化合物閾值升高。而風(fēng)味物質(zhì)濃度下降會(huì)減少風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)量,間接影響酒的風(fēng)味輪廓。此外,風(fēng)味物質(zhì)間的相互作用會(huì)直接影響風(fēng)味的感知[12,14-16]。因此,降度過(guò)程往往是酒精度和風(fēng)味物質(zhì)濃度變化協(xié)同作用造成風(fēng)味輪廓變化。

為探究酒精度和風(fēng)味物質(zhì)含量這2個(gè)關(guān)鍵因素變化對(duì)白酒香氣感知和風(fēng)味組分揮發(fā)性的影響,本文以清香型白酒為例,分別使用超純水和酒精水溶液稀釋酒樣,將感官與儀器相結(jié)合,對(duì)原酒樣及其稀釋酒樣進(jìn)行研究,以探索影響低度酒品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實(shí)驗(yàn)的樣品酒為汾酒,清香型,酒精體積分?jǐn)?shù)為53%,購(gòu)自品牌官方旗艦店。

乙醇(色譜級(jí)),百靈威科技有限公司(北京)；超純水由Mili-Q純水儀(Millipore,Bedford,MA,USA)制備；C4-C9直鏈酮,Sigma-Aldrich貿(mào)易有限公司(上海)；化合物標(biāo)準(zhǔn)品(色譜級(jí)),Sigma-Aldrich貿(mào)易有限公司(上海)、阿法埃莎化學(xué)有限公司(天津)和百靈威科技有限公司(北京)。

1.2 儀器與設(shè)備

靜態(tài)頂空氣相結(jié)合離子遷移譜(static headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry,SHS-GC-IMS):自動(dòng)進(jìn)樣器(TurboMatrix16),美國(guó)Perkin Elmer公司；GC-2010氣相色譜儀,日本Shimadzu公司；離子遷移譜模塊,德國(guó)Gesellschaft für Analytische Sensorsysteme mbH。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 白酒樣品制備

為模擬降度白酒的生產(chǎn)過(guò)程,將汾酒酒樣Q加超純水稀釋,得到酒精體積分?jǐn)?shù)為40%、30%、20%的稀釋酒樣,分別記為Q-40、Q-30、Q-20。此外,降度過(guò)程中,乙醇的體積分?jǐn)?shù)(以下簡(jiǎn)稱酒精度)以及其他風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)量濃度均發(fā)生變化,為探索這2個(gè)因素分別對(duì)香氣釋放和感知的影響,另使用酒精度為53%的酒精水溶液稀釋汾酒酒樣Q,稀釋比例與Q-30一致,記為Q-30E。

1.3.2 定量描述分析香氣屬性強(qiáng)度變化

1.3.2.1 品評(píng)人員培訓(xùn)與選拔

參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8586—2012對(duì)品評(píng)員進(jìn)行篩選培訓(xùn)[17]。對(duì)選拔出的16位品評(píng)員(8男8女)進(jìn)行為期2個(gè)月的培訓(xùn)。并定期測(cè)試各品評(píng)員的香氣識(shí)別和樣品區(qū)分能力,以適當(dāng)調(diào)整培訓(xùn)內(nèi)容與進(jìn)程。

1.3.2.2 香氣描述詞的確認(rèn)以及標(biāo)度培訓(xùn)

首先,收集品評(píng)員對(duì)酒樣的描述詞,并參考白酒風(fēng)味輪中的感官描述詞,獲得白酒品評(píng)的全部感官描述詞。并通過(guò)小組討論,定義每個(gè)描述詞所代表的氣味,如表1所示。采用0～15分值打分制,通過(guò)參考品建立香氣強(qiáng)度標(biāo)尺,如表1所示。使用非測(cè)試樣品進(jìn)行模擬訓(xùn)練,并利用R語(yǔ)言對(duì)品評(píng)員小組的重復(fù)性以及一致性進(jìn)行評(píng)價(jià),在品評(píng)小組中挑選出10位表現(xiàn)優(yōu)異的品評(píng)員組成最終的品評(píng)小組,以進(jìn)行最終的定量描述分析實(shí)驗(yàn)(quantitative descriptive analysis,QDA)。

表1 定量描述分析香氣描述詞、定義、參考樣品及其評(píng)分

1.3.2.3 樣品的測(cè)試

組織者將10 mL白酒樣品倒入白酒品評(píng)杯中,使用三位數(shù)的隨機(jī)號(hào)碼標(biāo)注品評(píng)杯,并用錫紙覆蓋以降低樣品揮發(fā)所造成的差異。在25 ℃的環(huán)境下,按隨機(jī)順序?qū)悠诽峁┙o品評(píng)員,每次提供3個(gè)樣品,要求品評(píng)員在樣品間休息30～60 s,每組樣品之間休息5～10 min,以降低因嗅覺(jué)疲勞對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,所有樣品品評(píng)3次。

1.3.3 靜態(tài)頂空氣相結(jié)合離子遷移譜測(cè)定風(fēng)味組分揮發(fā)性變化

儀器條件：使用SHS-GC-IMS進(jìn)行樣品檢測(cè)。將1 mL樣品置于20 mL的氣密瓶中,封上蓋子在25 ℃下平衡8 h。用90 ℃的自動(dòng)進(jìn)樣針吸取100 μL頂部空間氣體,氣體經(jīng)過(guò)140 ℃的傳輸線到達(dá)200 ℃ GC進(jìn)樣口,隨后進(jìn)入到DB-FFAP柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm)中,柱初始溫度40 ℃,保持3 min,以4 ℃/min升至150 ℃,保持5 min,分流比為5。最后氣體經(jīng)過(guò)150 ℃的連接處,到達(dá)45 ℃的遷移管。利用STANDALONE軟件收集數(shù)據(jù)。

化合物的定性與定量：使用C4-C9直鏈酮混合物計(jì)算保留指數(shù)。在與樣品檢測(cè)相同的條件下,根據(jù)揮發(fā)性化合物的離子遷移譜和保留指數(shù)與純標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行比較,以鑒定化合物。除了與純標(biāo)準(zhǔn)品的保留指數(shù)進(jìn)行比較外,還將其與文獻(xiàn)中報(bào)道的保留指數(shù)進(jìn)行比較。使用VOCal軟件計(jì)算每個(gè)目標(biāo)化合物峰體積,以峰體積的大小表征頂部空間化合物濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用R Studio對(duì)品評(píng)小組的一致性、穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定,采用Origin 2021作圖,SPSS進(jìn)行相關(guān)性分析,XLSTAT進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品評(píng)小組的建立和培訓(xùn)

為了保證品評(píng)結(jié)果的科學(xué)性和可靠性,在解析降度對(duì)清香型白酒香氣感知的影響之前,需對(duì)品評(píng)小組的品評(píng)結(jié)果進(jìn)行一致性與穩(wěn)定性評(píng)估。本實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)[18]中所述的方法,利用R語(yǔ)言對(duì)品評(píng)小組的品評(píng)結(jié)果進(jìn)行方差分析。

表2結(jié)果顯示“稀釋樣品×品評(píng)員”對(duì)香氣屬性變化的影響不顯著,不同品評(píng)員在品評(píng)樣品時(shí),其評(píng)分無(wú)顯著差異,表明品評(píng)小組在評(píng)分時(shí)具有較好的一致性?！跋♂寴悠贰林貜?fù)樣品”對(duì)香氣屬性變化的影響不顯著,品評(píng)員在3次品評(píng)同一樣品時(shí),其打分無(wú)顯著差異,表明品評(píng)小組在品評(píng)時(shí)具有良好的重復(fù)性。綜上,品評(píng)小組的品評(píng)結(jié)果具有一致性和穩(wěn)定性,表明品評(píng)小組的品評(píng)結(jié)果具有科學(xué)性和可靠性。

表2 清香型白酒的香氣屬性方差分析F值a

2.2 清香型白酒降度稀釋過(guò)程中香氣屬性變化分析

酒精度的下降會(huì)降低化合物的閾值,從而增強(qiáng)香氣化合物的香氣強(qiáng)度；物質(zhì)濃度的下降則會(huì)降低品評(píng)員感知到的香氣強(qiáng)度[8]。上述2種效應(yīng)的疊加造成酒樣香氣屬性的變化。但由于不同香氣化合物受到2種效應(yīng)的影響程度存在差異,因此各香氣化合物呈現(xiàn)出的香氣屬性變化規(guī)律也存在著差異。

如表2所示,甜香、清香在降度過(guò)程中未發(fā)生顯著變化,果香、糧香、糠味、酸味、霉味、醇香等6個(gè)香氣屬性具有顯著變化。酒樣在被超純水稀釋過(guò)程中(圖1-a),醇香、果香、酸味強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì),其余香氣屬性呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。其中,清香型白酒的不良?xì)馕丁刮逗涂肺断銡鈴?qiáng)度在降度過(guò)程中顯著突出,對(duì)清香型低度酒的品質(zhì)具有不良影響。

a-酒樣Q,Q-40,Q-30,Q-20對(duì)比圖；b-酒樣Q,Q-30E,Q-30對(duì)比圖

酒樣Q與Q-30E酒精度相同但物質(zhì)濃度不同,酒樣Q-30E與Q-30物質(zhì)濃度相同但酒精度不同。將3個(gè)酒樣對(duì)比可發(fā)現(xiàn)(圖1-b),當(dāng)酒精度不變而物質(zhì)濃度下降時(shí),各香氣屬性強(qiáng)度變化不顯著；而當(dāng)物質(zhì)濃度不變、酒精度降低時(shí),果香、酸味以及醇香香氣強(qiáng)度顯著下降,糧香顯著上升。這表明,在白酒降度過(guò)程中,物質(zhì)濃度的變化對(duì)于香氣屬性強(qiáng)度變化的影響低于酒精度的影響。

對(duì)具有顯著變化的香氣屬性與酒精度、物質(zhì)濃度進(jìn)行斯皮爾曼相關(guān)性分析(圖2)。只有果香與物質(zhì)濃度具有顯著正相關(guān)性,其他5種香氣屬性均與酒精度顯著相關(guān)(其中,糧香、糠味、霉味為顯著負(fù)相關(guān)；酸味、醇香為顯著正相關(guān))。這說(shuō)明,果香強(qiáng)度的變化主要受酒樣中物質(zhì)濃度的影響,而其他香氣屬性強(qiáng)度的變化主要取決于酒精度的變化。

圖2 物質(zhì)與香氣屬性斯皮爾曼相關(guān)性分析

為進(jìn)一步明確酒樣在稀釋過(guò)程中感官特征變化,對(duì)其進(jìn)行主成分分析(圖3)。前2個(gè)主成分因子累計(jì)可解釋數(shù)據(jù)的96.88%。各稀釋酒樣與原酒Q的風(fēng)味輪廓差異均較大,其中,Q-40相對(duì)而言與原酒Q的香氣輪廓更為接近,其香氣也更怡人。而Q-20和Q-30中的糠味、霉味等不良?xì)馕遁^重。清香型白酒的香氣特點(diǎn)在于“清”,隨著稀釋倍數(shù)的增加,其中被高酒精度掩蓋的不良香氣更加突出。因此,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的低度清香型白酒,應(yīng)注意酒精度的選擇。

圖3 汾酒酒樣主成分分析

2.3 稀釋酒樣風(fēng)味組分揮發(fā)性變化規(guī)律

香氣被感知的前提是香氣化合物從溶液里揮發(fā)到空氣中,其揮發(fā)量直接影響香氣的強(qiáng)弱,因此研究酒樣在稀釋過(guò)程中揮發(fā)性的變化有助于解析香氣屬性強(qiáng)度變化的成因。利用SHS-GC-IMS測(cè)定稀釋樣品頂部空間中各風(fēng)味組分的信號(hào)峰強(qiáng)度變化,以表征風(fēng)味組分在稀釋過(guò)程中揮發(fā)性的變化[19]。為模擬酒樣的真實(shí)消費(fèi)過(guò)程,本實(shí)驗(yàn)將樣品置于頂空瓶?jī)?nèi)在25 ℃的環(huán)境下平衡8 h后,使用靜態(tài)頂空進(jìn)樣[20]。

在樣品稀釋過(guò)程中,酒精度與物質(zhì)濃度均發(fā)生變化。分別以酒精度和物質(zhì)濃度為自變量,對(duì)檢測(cè)到的27個(gè)香氣化合物的變化進(jìn)行單因素方差分析。如表3所示,稀釋酒樣中,隨著酒精度和物質(zhì)濃度改變發(fā)生顯著變化的化合物分別有10個(gè)(占比37.0%)和5個(gè)(占比18.5%)。這表明,在降度過(guò)程中,化合物的揮發(fā)性受酒精度變化的影響大于物質(zhì)濃度。這與QDA結(jié)論一致。此外,清香型白酒中呈現(xiàn)“清香”的主要物質(zhì)——乙酸乙酯頂空濃度無(wú)顯著變化,與之對(duì)應(yīng)的是,“清香”在降度過(guò)程中香氣強(qiáng)度也無(wú)顯著變化。

表3中,共有12個(gè)化合物的頂空濃度具有顯著變化。在用超純水稀釋過(guò)程中,不同的化合物頂空濃度會(huì)呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)(圖4)。

圖4 用超純水稀釋的清香型酒樣中香氣化合物信號(hào)峰強(qiáng)度變化散點(diǎn)圖

續(xù)表3

注：a,隨著物質(zhì)濃度變化其揮發(fā)性發(fā)生顯著變化的化合物；b,隨著酒精度變化其揮發(fā)性發(fā)生顯著變化的化合物(在α=0.05時(shí),Fisher最小顯著差異檢驗(yàn))

其中,二甲基硫、異丁醇、2,6-二甲基吡嗪、丙酮、戊醛、異戊醛等6個(gè)化合物頂空濃度變化與酒精度變化顯著相關(guān)(二甲基硫、異丁醇、2,6-二甲基吡嗪、丙酮為顯著正相關(guān),戊醛、異戊醛為顯著負(fù)相關(guān)),且R2均大于0.87。乙酸異戊酯、2-甲基丁醇、正丁醇、2-甲基丁醛、糠醛等5個(gè)化合物隨著酒精度的上升呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),丙酸乙酯呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

白酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的釋放不僅取決于溶液中揮發(fā)物的濃度,而且還受揮發(fā)物之間的相互作用、不揮發(fā)性物質(zhì)以及酒精度的影響[9,13]。酒樣被超純水稀釋過(guò)程中,酒精度的降低會(huì)增加化合物的揮發(fā)性,物質(zhì)濃度的降低會(huì)減少物質(zhì)的揮發(fā)量,2個(gè)效果的疊加最終使化合物的揮發(fā)性發(fā)生變化[12,14-15]。不同化合物由于其疏水性、極性、碳鏈長(zhǎng)度等物理化學(xué)性質(zhì)不同,其隨著酒精度變化呈現(xiàn)出的變化也各有區(qū)別[12,21-22]。

3 結(jié)論

本文采用QDA表征了稀釋過(guò)程中清香型白酒香氣屬性的變化規(guī)律。清香、甜香香氣屬性強(qiáng)度變化不顯著,醇香、果香、酸味強(qiáng)度隨著稀釋倍數(shù)的增加而顯著下降,糧香、糠味、霉味顯著上升。6個(gè)具有顯著變化的香氣屬性中僅有果香強(qiáng)度變化與物質(zhì)濃度顯著相關(guān),其余香氣屬性強(qiáng)度變化均與酒精度變化顯著相關(guān),表明酒精度對(duì)香氣屬性感知的影響大于物質(zhì)濃度的影響。

使用SHS-GC-IMS分析稀釋過(guò)程中風(fēng)味組分揮發(fā)性的變化規(guī)律,共鑒定出27種化合物,有12種化合物揮發(fā)性發(fā)生顯著變化。其中,10個(gè)化合物隨著酒精度改變發(fā)生顯著變化,這表明化合物的揮發(fā)性受酒精度變化的影響大于物質(zhì)濃度。各化合物因其具有不同的物理化學(xué)性質(zhì),而呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。風(fēng)味化合物揮發(fā)性的變化如何影響香氣感知,值得進(jìn)一步研究。