兼香型白酒贮存期挥发性成分变化规律

黄 琴1,2， 陈茂彬2，丁安子3，乔 宇3，陈 浩1,4,*

（1.华中农业大学食品科学技术学院，湖北 武汉 430070；2.湖北工业大学轻工学部，湖北 武汉 430068；

3.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北省农业科技创新中心农产品加工研究分中心，湖北 武汉 430064；4.华中农业大学理学院，湖北 武汉 430070）

摘 要：对不同贮存期兼香型白酒的挥发性成分和三维荧光光谱进行测定。利用固相微萃取对挥发性成分进行提取、气相色谱-质谱法定性、内标法定量，对5 个不同贮存期酒样挥发性成分的变化进行研究。结果表明，不同贮存期酒样中的酸类物质相对含量呈上升趋势，醇类物质相对含量略有增加，酯类物质部分上升部分呈下降趋势。利用三维荧光光谱对不同贮存期酒样进行了测定，初步探讨了三维荧光在兼香型白酒酒龄方面的应用。

关键词：固相微萃取；气相色谱-质谱联用；白酒；挥发性成分；三维荧光光谱

Changing Patterns of Volatile Flavor Components of Miscellaneous-Type Chinese Liquor during Storage

HUANG Qin1,2, CHEN Mao-bin2, DING An-zi3, QIAO Yu3, CHEN Hao1,4,*

(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2. Department of Light Industry, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China; 3. Institute of Processing of Agricultural Produce and
Nuclear Agricultural Research, Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science and Technology
Innovation Center, Hubei Academy of Agricultural Science, Wuhan 430064, China;

4. College of Science, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Abstract: In this work, volatile compounds and three-dimensional fluorescence spectra of fresh and stored samples of miscellaneous-type Chinese liquor were measured. Volatile compounds were extracted by solid-phase micro-extraction, and qualitative and quantitative analyses were carried out by GC-MS and internal standard method. The changing patterns of sixty-three compounds in the liquor were investigated. The results showed that the relative content of acids increased, so did alcohols, and esters tended to rise or decrease. The relationships between three-dimensional fluorescence spectra and liquor age were also investigated.

Key words: solid-phase microextraction; gas chromatography-mass spectrometry; liquor; volatile compounds; three-dimensional fluorescence

中图分类号：TS261.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）24-0115-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201424022

白酒是我国传统的蒸馏酒，历史悠久，源远流长。中国白酒因为地区的差异以及原料、辅料和酿造工艺的不同，形成了各自独特的风格[1]。尽管不同类型的白酒香味差别甚大，但其定性组成却大致相同，只是由于组分含量的差别才构成了不同的香型。兼香型白酒是在我国传统酱香型和浓香型白酒的基础上发展起来的。它吸取了酱香型白酒的工艺特点，把浓香和酱香的生产工艺创造性地结合在一起，形成了浓酱兼香型白酒独特的生产工艺[2-3]。新酿造的白酒一般比较辛辣、暴冲，不醇和也不绵软，常需贮存一段时间以消除新酒异杂味、增加陈酒感，在这个过程中伴随着微量成分的含量变化，所以对不同贮存期酒样风味成分进行分析十分重要。

白酒中香味成分的主要检测方法有直接进样法[4-6]、液-液萃取后浓缩进样[7]和顶空固相微萃取法[8]。其中，固相微萃取集中了分离提取与浓缩的优点，能有效地提取白酒中的风味成分，已被广泛应用于白酒风味成分的检测，Fan Wenlai等[9]利用固相微萃取对洋河大曲的新酒和陈酿酒进行了测定，发现陈酿酒的风味阈值较新酒的高。Maria等[10]研究表明固相微萃取是一种快速、简单的葡萄酒香味成分样品前处理办法。

近年来，人们利用荧光光谱对白酒进行识别和分析。该方法无需对样品进行前处理，操作简单，能用荧光光谱表征白酒的特征和品质。史院平等[11]用三维荧光提取的特征参量可以对五粮液白酒进行了识别。顾恩东等[12]利用三维荧光光谱对洋河蓝色经典系列酒进行了分析。本实验采用荧光光谱对兼香型白酒的酒龄识别进行了初步探讨，采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用对不同贮存期兼香型白酒主要风味成分进行测定，内标法对各风味成分进行定量分析。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

由同一个厂家用相同生产工艺得到的5 个兼香型酒样（未经勾兑的原浆酒），该酒样以陈酿时间命名（新酒和1、3、5、7 a）。

乙酸正戊酯（内标，色谱纯） 美国Sigma-Aldrich公司；氯化钠（分析纯） 中国医药集团上海化学试剂公司；无水乙醇（色谱纯） 美国Tedia试剂公司；屈臣氏去离子水。

1.2 仪器与设备

GC-MSD气相色谱-质谱联用仪（配有7890GC及5975MS） 美国Agilent公司；F-7000荧光光
谱仪 日本日立公司；固相微萃取装置（配有65 μm divinylbenzene/carpax 1000/polydimethylsiloxane（DVB/CAR/PDMS）萃取头） 美国Supelco公司；DF-101S水浴锅（带磁力搅拌器） 郑州长城科工贸有限公司。

1.3 方法

1.3.1 白酒主要风味成分的测定

1.3.1.1 固相微萃取

取1 mL样品于20 mL带磁子的顶空瓶中，用去离子水稀释到含10%酒精度，加入50 μL 0.02%的乙酸-正戊酯（用60%乙醇配制），加入2 g NaCl饱和，旋紧瓶盖放在水浴锅中50 ℃恒温10 min，磁子搅拌速率为750 r/min。然后将固相微萃取萃取头插入到顶空瓶上空平衡吸附40 min，进气相色谱-质谱联用仪，解吸5 min。

1.3.1.2 色谱条件

色谱柱：HP-Innowax石英毛细柱（60 m×0.25 mm，0.25 µm）；升温程序：45 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至230 ℃，保持20 min；载气（He）流速1.0 mL/min；分流比1∶1；进样口温度250 ℃。

1.3.1.3 质谱条件

电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；全扫描模式；质量扫描范围m/z 29～400，对采集到的质谱结果利用NIST 08谱库进行检索定性，确认其结构。采用文献[9]的半定量方法测定白酒样品中风味成分的含量。每个待测样品平行测定3 次，取平均值。

1.3.2 白酒三维荧光光谱的测定

对每个待测样品进行三维荧光测定。测定条件：激发波长范围为200～650 nm；发射波长范围为200～650 nm；激发和发射狭缝宽度为5 nm；激发和发射扫描步长均为5 nm，扫描速率为3 000 nm/min；温度25 ℃；每个样品平行测定3 次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同贮存期酒样风味成分含量变化

2.1.1 酸类物质成分变化

表 1 不同贮存期酒样中酸类物质含量变化

Table 1 Organic acid contents in liquors stored for different years

mg/L

酸类物质含量变化规律见表1，相对含量最多的是己酸。己酸是浓香型白酒的主要呈酸味物质，其含量虽贮存时间延长不断增加。除己酸外，相对含量较高酸有乙酸、丁酸、戊酸、庚酸和辛酸。其中，乙酸含量随贮存时间延长先减后增，这可能是陈酿初期乙酸参与了酯化反应使得其含量降低，而陈酿后期乙醇被氧化成乙醛，乙醛再氧化成乙酸使得其含量增加，这与威士忌酒老熟过程中发生的氧化反应相同[14]。通过对不同贮存时间的酸总量计算可以看出，酸总量呈递增趋势。

2.1.2 醇类物质

醇类物质是酒体香味的重要组成部分，它是酯类形成的前驱物之一，醇类物质的相对含量变化见表2。醇类物质相对总量呈增加趋势，特别是从1～3 a，以后趋于平衡。从测定的酒中香味组分可知，在兼香型酒中低碳链的醇含量居多，其中含量较多的是一些小于6 个碳的醇。这些醇一般较易挥发，他们赋予白酒柔和的刺激感和微甜、浓厚的感觉。其中有一部分在贮存过程中呈上升趋势，比如正丁醇、己醇、异辛醇、壬醇和苯乙醇；而另一部分则呈下降趋势，比如2-丁醇、异丁醇。无论是上升还是下降变化，这种趋势都不是很明显。故对醇类物质而言，虽然总体趋势是上升，但上升量很小，证明醇类物质的相对含量比较稳定。

表 2 不同贮存期酒样中醇类物质含量变化

Table 2 Alcohols contents in liquors stored for different years

mg/L

2.1.3 酯类物质

表 3 不同贮存期酒样中酯类物质含量变化

Table 3 Esters contents in liquors stored for different years

mg/L

本实验只针对相对含量大于0.01 mg/L的挥发性成分进行了检测，结果见表3，酯类的总量呈递增趋势并且比较平缓。实验发现用固相微萃取提取的酯类相对含量占提取物质组分总量的80%以上，说明酯类是兼香型酒的主要香味物质。此外，26 种酯类中有20 种是乙酯类，说明乙酯是酒中酯类的主要组成部分。其中，相对含量最大的是己酸乙酯，它随贮存时间的延长先上升后下降，原因可能是贮存初期己酸乙酯与酒体中的金属离子形成了胶体[15]，减少了挥发和水解的几率[16]。而随着贮存时间的延长，金属离子的增加使得酒体中的介电常数增大，加快了酯的水解从而导致其含量减小，这与王东新等[17]研究得到的结论一致。相对含量较大的有乙酸乙酯、丁酸乙酯、庚酸乙酯和辛酸乙酯，与之相对应的乙酸、丁酸、庚酸和辛酸在酸类化合物中的相对含量也较高（表1）。庚酸乙酯和辛酸乙酯随贮存期的延长先增加后减少，与之相对应的庚酸和辛酸随贮存期的延长含量增加，特别是5～7 a，可能在贮存后期酯类水解得到。

2.1.4 醛类和其他物质

表 4 不同贮存期酒样中醛类物质含量变化

Table 4 Aldehydes contents in liquors stored for different years

mg/L

醛类物质沸点极低，易挥发，这类化合物在白酒香味成分中起到了“提扬”、入口“喷香”的作用[18]。兼香型酒样中发现的醛类物质有7 种（表4），其中糠醛的相对含量较高的是糠醛和苯甲醛，其含量随着贮存时间的延长而逐渐增大，与其在Madeira酒中变化趋势相同[19]。醛类含量的增加可能是由于在贮存过程中，空气中的氧分子不断进入白酒中，进行着一系列的氧化还原反应，使酒中的醛含量逐渐增加。另外，5-甲基糠醛和壬醛的含量在3 a后趋于平衡。本实验酮类物质未被发现，可能含量较低。

表 5 不同贮存期酒样中其他物质含量变化

Table 5 Contents of other compounds in liquors stored for different years

mg/L

由表5可见，吡嗪、呋喃和酚类也在兼香型酒中被检测到，吡嗪类化合物以酱香型白酒较高，兼香型白酒次之。呋喃类化合物较吡嗪类含量高。有研究[20]表明，产吡嗪的微生物主要是芽孢杆菌，以枯草芽孢杆菌为最为常见。微生物在发酵过程中，先将葡萄糖发酵产生双乙酰，然后双乙酰与原料中的代谢氨反应生成吡嗪类化合物。

2.2 不同贮存期酒样的三维荧光分析

表 6 不同贮存期酒样的三维荧光结果

Table 6 Three-dimensional fluorescence spectral data of liquors stored for different years

图 1 不同贮存期酒样在激发光305 nm波长处三维荧光峰强度变化曲线

Fig.1 Three-dimensional fluorescence spectral peaks curves in 305 nm excitation light of liquors stored for different years

由表6可以看出，不同酒龄的兼香型酒均在305 nm激发光条件下有最大的峰强度值，对应的发射波长在450 nm左右。峰强度值随贮存期延长呈增加趋势的结果与杨建磊[21]研究洋河酒时得到的结果是一致的。从图1可以看出，随着贮存期的延长，峰强度值不断增加。其中，1～5 a的变化较平缓，而从新酒到1 a和从5～7 a变化趋势较大。Qiao Hu等[22]研究了汾酒荧光光谱，认为荧光峰强度变化的原因是汾酒中微量成分含量及量比的改变。三维荧光是对酒样综合性状的检测，本实验结果在一定程度上可以作为该酒样酒龄的探讨依据。

3 结 论

利用固相微萃取和气相色谱-质谱联用对不同贮存期兼香型酒样进行了测定。对不同贮存期的酸类、醇类、酯类、醛类和杂环化合物的变化规律进行了比较。酸类化合物含量增加最快，醇类略有增加，酯类物质部分上升部分呈下降趋势，总量递增比较平缓。利用三维荧光对不同贮存期酒样进行了测定，发现不同贮存期酒样在同一激发波长下有最大峰强度值，且随着时间延长，峰强度值呈递增趋势。

参考文献：

[1] 刘玉平, 黄明泉, 郑福平, 等. 中国白酒中挥发性成分研究进展[J]. 食品科学, 2010, 31(21): 437-441.

[2] 熊小毛. 浓酱兼香型白云边酒生产工艺技术总结[J]. 酿酒科技, 2007(9): 35-42.

[3] 徐占成, 张新兰. 关于兼香型酒典型风格及其成因的探讨[J]. 酿酒, 1991, 18(1):17-20.

[4] 蔡心尧, 尹建军, 胡国栋. 采用FFAP键合柱直接进样测定白酒香味成分的研究[J]. 酿酒科技, 1994(1): 18-22.

[5] 郑杨, 赵纪文, 张锋国, 等. 扳倒井芝麻香型白酒香成分分析[J]. 食品科学, 2014, 35(4): 60-65.

[6] 马燕红, 张生万, 李美萍, 等. 清香型白酒酒龄鉴别的方法研究[J]. 食品科学, 2012, 33(10): 184-189.

[7] 蔡心尧, 胡国栋. 采用PEG20M交联柱直接进样分析白酒香味组份的研究[J]. 酿酒, 1992, 19(1): 63-67.

[8] 肖昭竞, 朱永红, 胡华, 等. 顶空固相微萃取气质联用分析白酒中高级醇和酯类[J]. 食品与发酵科技, 2009, 45(3): 63-66.

[9] FAN Wenlai, MICHAEL C Q. Headspace solid phase microextractionand gas chromatography olfactometry dilution analysis of young and aged chinese “Yanghe Daqu” liquors[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(20): 7931-7938.

[10] MARIA P M, MONTSERRAT M, CRISTINA S, et al. Solid-phase microextraction and gas chromatography olfactometry analysis of successively diluted samples. A new approach of the aroma extract dilution analysis applied to the characterization of wine aroma[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, 51(27): 7861-7865.

[11] 史院平, 朱拓, 陈国庆, 等. 运用荧光光谱特征参量识别五粮液白酒[J]. 激光技术, 2011, 35(5): 684-687.

[12] 顾恩东, 史爱敏, 朱拓, 等. 洋河蓝色经典系列酒的三维荧光光谱研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2008, 28(12): 2516-2520.

[13] 沈海月. 酱香型白酒香气物质研究[D]. 无锡: 江南大学, 2010. 

[14] REAZIN G H. Chemical mechanisms of whiskey maturation[J]. Amer-ican Journal of Enology and Viticulture, 1981, 32(4): 283-289.

[15] 邓少平. 中国白酒微观非均相分布现象[J]. 酿酒, 1999, 26(2): 18-21.

[16] 马燕红, 张生万, 陈婷, 等. 低度白酒稳定性的研究及应用[J]. 食品科学, 2012, 33(3): 9-13.

[17] 王东新, 张生万, 胡永钢, 等. 酯水解行为与其烧基极化效应指数关系和酷与阿拉伯胶缔合行为的研究和应用[J]. 食品科学, 2006, 27(5): 44-48.

[18] 钱松, 薛惠茹. 白酒风味化学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1997: 51.

[19] CAMARA J S, ALVES M A, MARQUES J C. Changes in volatile composition of Madeira wines during their oxidative ageing[J]. Analytica Chimica Acta, 2006, 563(48): 188-197.

[20] 徐岩, 范文来, 王海燕, 等. 中国白酒风味定向技术研究进展[C]//第七届国际酒文化学术研讨会论文集. 北京: 中国纺织出版社, 2010: 41-47.

[21] 杨建磊. 基于三维荧光光谱的白酒分类鉴别系统研究[D]. 无锡: 江南大学, 2009.

[22] QIAO Hu, ZHANG Shengwan, WANG Wei. Fluorescence spectroscopic and viscosity studies of hydrogen bonding in Chinese Fenjiu[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2013, 115(4): 405-411.