基于風(fēng)味物質(zhì)組成的高溫功能大曲應(yīng)用方法

陳宗校，林 琳，韓 瑩，楊 帆，汪地強(qiáng)，王 莉*

（貴州茅臺(tái)酒股份有限公司，貴州仁懷564501）

基于風(fēng)味物質(zhì)組成的高溫功能大曲應(yīng)用方法

陳宗校，林 琳，韓 瑩，楊 帆，汪地強(qiáng)，王 莉*

（貴州茅臺(tái)酒股份有限公司，貴州仁懷564501）

運(yùn)用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析大曲風(fēng)味物質(zhì)組成，采用數(shù)據(jù)擬合方式結(jié)合相似系統(tǒng)理論，與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲中風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行相似度分析，確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲的最優(yōu)混合比例。最終確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲的最優(yōu)混合比例為6:4，實(shí)際混合樣品與對(duì)應(yīng)的擬合樣品的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度為97.62%，且符合優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的感官質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高了醬香型大曲的品質(zhì)。

高溫功能大曲；風(fēng)味物質(zhì)；數(shù)據(jù)擬合；相似度

大曲質(zhì)量是大曲醬香型白酒品質(zhì)優(yōu)劣的重要決定因素之一[1]，是醬香型白酒醬香、曲香等典型香氣特征的重要來(lái)源之一[2]，因此大曲質(zhì)量是醬香型白酒生產(chǎn)過(guò)程中的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。目前，大曲質(zhì)量評(píng)價(jià)多以傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)方式為主導(dǎo)[3]，它具有快速、方便、適用等特點(diǎn)[4]，但其對(duì)評(píng)價(jià)人員要求較高，需要建立一支技術(shù)過(guò)硬、人員穩(wěn)定的感官評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)，以保證質(zhì)檢結(jié)果的穩(wěn)定。大曲中的風(fēng)味物質(zhì)組成是感官特征的化學(xué)本質(zhì)[5]，合理的大曲風(fēng)味物質(zhì)解析可以在一定程度上反映大曲質(zhì)量。

功能大曲是指通過(guò)控制制曲條件、添加特殊原料、接種功能菌等方式生產(chǎn)的滿足特定需求的大曲。近年來(lái)，關(guān)于功能大曲的研制與開發(fā)倍受青睞，鄔捷鋒等[6]通過(guò)向小麥中添加丟糟與馬鈴薯淀粉，制備高產(chǎn)質(zhì)量大曲；王曉丹等[7]將紅曲霉固體菌種接種到原料中制備高酯化大曲；王曉云等[8]按一定比例接種純種霉菌、細(xì)菌、酵母，制作功能性強(qiáng)化大曲；黃祖新等[9]將芽孢桿菌培養(yǎng)液與制曲原料按一定比例混合，通過(guò)二次培菌發(fā)酵技術(shù)制備芽孢桿菌高溫大曲，可作為釀造醬香型白酒增香作用的高溫大曲，與傳統(tǒng)高溫大曲搭配，以一定的比例釀造醬香型白酒以提高白酒的質(zhì)量和產(chǎn)酒率。醬香型大曲通常采用傳統(tǒng)的開放式固態(tài)工藝生產(chǎn)[10]，不同批次大曲質(zhì)量存在一定差異，如何合理配伍使用功能大曲，最終得到質(zhì)量穩(wěn)定的生產(chǎn)用曲是一個(gè)需要解決的問(wèn)題，目前尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。因此，基于大曲風(fēng)味物質(zhì)分析，確定高溫功能大曲的使用比例，定向提高生產(chǎn)用曲的質(zhì)量，保證大曲質(zhì)量穩(wěn)定，是提高醬香型白酒酒質(zhì)的新思路。

本研究采用頂空固相微萃取（headspacesolid-phasemicroextraction，HS-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gaschromatography-massspectrography，GC-MS）技術(shù)對(duì)大曲風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)大曲風(fēng)味物質(zhì)組成數(shù)據(jù)擬合確定功能曲與普通曲的最優(yōu)混配比例，并對(duì)混合大曲質(zhì)量進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，以期為大曲質(zhì)量評(píng)價(jià)及功能大曲使用方式提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普通醬香型大曲：貴州茅臺(tái)酒股份有限公司301廠；優(yōu)質(zhì)醬香型大曲：貴州茅臺(tái)酒股份有限公司制曲車間；地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）高溫功能大曲[11]：貴州茅臺(tái)酒股份有限公司技術(shù)中心。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀、DB-FFAP毛細(xì)管氣相色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國(guó)安捷倫公司；MPSⅡ自動(dòng)SPME裝置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭：德國(guó)Gerstel公司；PL3002電子天平：瑞士Mettler Toledo公司；Cyclotec樣品粉碎磨：香港球興儀器行有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大曲樣品前處理[12]

準(zhǔn)確稱取2.00 g經(jīng)粉碎的大曲樣品于20 mL頂空樣品瓶中，4℃保存待測(cè)。將固相微萃取頭于270℃的氣相色譜進(jìn)樣口中老化至無(wú)雜峰，將裝有大曲樣品的頂空瓶在60℃自動(dòng)SPME裝置中平衡5 min，將老化的萃取頭插入頂空瓶中，萃取30 min，于250℃解吸8 min后經(jīng)GC-MS分析。

1.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析條件[12]

氣相色譜條件：DB-FFAP毛細(xì)管氣相色譜柱（60 m× 0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250℃，不分流進(jìn)樣；載氣為氦氣，流速1.3 mL/min；程序升溫：初始溫度40℃，保持2 min，以5℃/min升溫速率升溫至220℃，保持10 min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子轟擊電離（electron impact，EI）；電子能量70eV；離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃，采集模式為全掃描（scan），掃描范圍35～550 m/z。

1.3.3 定性定量分析方法

定性：根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）11標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間及其質(zhì)譜圖，對(duì)大曲風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析。

定量：對(duì)提取離子流圖（extracted ion chromatogram，XIC）進(jìn)行積分，獲得絕對(duì)峰面積，以普通醬香型大曲中各風(fēng)味物質(zhì)峰面積為1，計(jì)算其他樣品中相應(yīng)的比例值作為大曲中的風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量。

1.3.4 大曲中特征風(fēng)味物質(zhì)的確定方法

化學(xué)計(jì)量學(xué)是由數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和化學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科[13]，是研究多變量化學(xué)體系的有力手段。

應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，對(duì)分析獲得的大曲中風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）、相關(guān)性分析（correlation analysis）及因子分析（factor analysis），對(duì)風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾篩選，選擇絕對(duì)峰面積較高且貢獻(xiàn)顯著的風(fēng)味物質(zhì)作為大曲中特征風(fēng)味物質(zhì)。

1.3.5 數(shù)據(jù)擬合方法

根據(jù)風(fēng)味物質(zhì)組成將地衣芽孢桿菌高溫功能大曲與普通醬香型大曲按1∶9～9∶1的比例進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，構(gòu)建擬合大曲樣品。根據(jù)高溫功能大曲和普通醬香型大曲中風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量及擬合比例，按下列公式計(jì)算擬合樣品中各風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量。

y=αx1+（1-α)x2，α∈[0.1,0.9]

式中：y為擬合樣品中對(duì)應(yīng)風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量；x1、x2分別為地衣芽孢桿菌高溫功能大曲及普通醬香型大曲中對(duì)應(yīng)風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量；α為擬合樣品中地衣芽孢桿菌高溫功能大曲的擬合占比，α為0.1～0.9對(duì)應(yīng)的擬合比例分別為1∶9～9∶1。

1.3.6 相似度評(píng)價(jià)法

采用基于相似系統(tǒng)理論的相似度[14]比較各擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的相似度。風(fēng)味物質(zhì)組成相似度Q′的計(jì)算公式如下：

式中：Q′為待測(cè)樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度，%；xi、yi分別為待測(cè)樣品和優(yōu)質(zhì)醬香型大曲中風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量；n為風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量。

根據(jù)各待測(cè)樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度，確定相似度最高、高溫功能大曲占比較低的擬合比例為最優(yōu)擬合比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 大曲中特征風(fēng)味物質(zhì)及其相對(duì)含量

采用頂空固相微萃取法分別對(duì)普通醬香型大曲、優(yōu)質(zhì)醬香型大曲、高溫功能大曲中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行提取，通過(guò)GC-MS法分析檢測(cè)，3種大曲的GC-MS總離子流色譜圖見圖1。

圖1 普通醬香型大曲(A)、優(yōu)質(zhì)醬香型大曲(B)、高溫功能大曲(C)中的風(fēng)味物質(zhì)的GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatograms of the flavor compounds of ordinary Moutai-flavorDaqu(A),high quality Moutai-flavorDaqu(B)and high-temperature functionalDaqu(C)analysis by GC-MS

由圖1可知，醬香型大曲中風(fēng)味物質(zhì)組成豐富，尤其是優(yōu)質(zhì)醬香型大曲在物質(zhì)種類和峰面積上均較普通醬香型大曲突出，高溫功能大曲中部分風(fēng)味物質(zhì)的峰面積較高，但風(fēng)味物質(zhì)間的比例不夠協(xié)調(diào)。為有效提高方法的可操作性，保證科學(xué)性和準(zhǔn)確性，應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，篩選出11種含量較高、香氣貢獻(xiàn)顯著的物質(zhì)作為大曲中特征風(fēng)味物質(zhì)[15]，其相對(duì)含量見表1。

表1 大曲中特征風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量Table 1 Relative contents of the characteristic flavor compounds inDaqu

由表1可知，高溫功能大曲中11種特征風(fēng)味物質(zhì)的含量與普通醬香型大曲、優(yōu)質(zhì)醬香型大曲均存在一定差異。其中，四甲基吡嗪是地衣芽孢桿菌的主要代謝產(chǎn)物之一[16]，是與醬香香氣有關(guān)的重要化合物[17]，其在高溫功能大曲中的含量明顯高于普通醬香型大曲，使高溫功能大曲具有濃郁的醬香香氣；研究表明，丁酸含量過(guò)高時(shí)，呈現(xiàn)酸臭味[18]，高溫功能大曲中丁酸的含量明顯低于普通醬香型大曲和優(yōu)質(zhì)醬香型大曲；但高溫功能大曲中乙偶姻、苯乙醇等對(duì)醬香型大曲的香氣有重要貢獻(xiàn)的風(fēng)味物質(zhì)的含量較低，11種特征風(fēng)味物質(zhì)在高溫功能大曲中的含量比例不夠協(xié)調(diào)，使高溫功能大曲的香氣不夠豐滿，且高溫功能大曲的生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜、生產(chǎn)成本相對(duì)較高。

2.2 高溫功能大曲與普通醬香型大曲的擬合

表2 高溫功能大曲與普通醬香型大曲擬合比例的篩選Table 2 Screening of mixing ratio of functional high-temperature Daquand ordinary Moutai-flavorDaqu

按1.3.5操作方法將高溫功能大曲與普通醬香型大曲進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，并以發(fā)酵良好、干燥疏松、曲香濃郁、醬香味突出的優(yōu)質(zhì)醬香型大曲為對(duì)比，采用1.3.6操作方法計(jì)算各擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度，結(jié)果見表2。

由表2可知，隨著高溫功能大曲使用量的增大（擬合比例從1∶9至9∶1），擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度先升高后降低。當(dāng)擬合比例為6∶4時(shí)，擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度最高，為40.60%，該比例的擬合樣品中11種特征風(fēng)味物質(zhì)的含量比例較為協(xié)調(diào)，各風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲較接近。因此，選擇高溫功能大曲與普通醬香型大曲擬合的最優(yōu)比例為6∶4。實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)高溫功能大曲和普通醬香型大曲的風(fēng)味物質(zhì)特征，按本方法優(yōu)化確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲的最優(yōu)擬合比例，并制備混合大曲，用于醬香型白酒釀造中。

2.3 方法的有效性驗(yàn)證

表3 實(shí)際混合樣品風(fēng)味物質(zhì)組成及其與擬合樣品的相似度Table 3 Similarity of flavor compounds composition in actual mixed samples with corresponding fitting samples

由表3可知，實(shí)際混合樣品與對(duì)應(yīng)的擬合樣品中11種特征風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量較接近，風(fēng)味物質(zhì)組成相似度為97.62%。風(fēng)味物質(zhì)擬合數(shù)據(jù)可反映實(shí)際混合樣品的風(fēng)味物質(zhì)組成，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合確定高溫功能大曲的使用比例的方法可行性高。

2.4 擬合大曲的感官品質(zhì)

分別將高溫功能大曲和普通醬香型大曲粉碎后，根據(jù)最優(yōu)擬合比例制備混合大曲，由從事大曲生產(chǎn)和質(zhì)量管理的相關(guān)人員組成感官評(píng)定小組，從大曲的香味、色澤、濕度等方面對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)定。經(jīng)評(píng)定，混合大曲呈均勻棕黃色干燥粉末、曲香濃厚、有醬香香氣、無(wú)異雜味，符合優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的感官質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本研究運(yùn)用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析大曲中的風(fēng)味物質(zhì)，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合和相似度評(píng)價(jià)，確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲最優(yōu)混配比例為6∶4。經(jīng)驗(yàn)證，實(shí)際混合樣品與對(duì)應(yīng)的擬合樣品的風(fēng)味物質(zhì)組成相似度為97.62%，優(yōu)化制備的混合大曲感官品質(zhì)符合優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的感官質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有效提高了大曲質(zhì)量。

[1]袁先鈴，黃丹，劉達(dá)玉，等.醬香型大曲中蛋白酶產(chǎn)生菌的分離鑒定及產(chǎn)酶條件研究[J].中國(guó)釀造，2012，31（6）：34-37.

[2]張志剛，李長(zhǎng)文.高溫大曲生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)釀造，2013，32（6):9-11.

[3]閆宗科，孟勤燕，王西志，等.傳統(tǒng)鳳型大曲感官評(píng)定與理化指標(biāo)及培養(yǎng)工藝分析[J].釀酒，2016，43（5）：51-55.

[4]炊偉強(qiáng)，敖宗華，張春林，等.瀘州老窖大曲感官特征與微生物、理化指標(biāo)和生化性能的關(guān)聯(lián)研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，30（5）：761-766.

[5]炊偉強(qiáng).大曲傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)與其內(nèi)在質(zhì)量、理化指標(biāo)的關(guān)系[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2010.

[6]鄔捷鋒.一種高產(chǎn)質(zhì)量大曲及其制作方法：CN201310719977.4[P].2014-03-26.

[7]王曉丹.一種高酯化大曲的制備方法：CN201410611662.2[P].2015-10-21.

[8]王曉云.功能性強(qiáng)化大曲的制作方法：CN201310048635.4[P].2013-06-05.

[9]黃祖新.一種芽孢桿菌高溫大曲的制備方法：CN201210191328.7[P]. 2012-10-03.

[10]顏林春.高溫大曲的細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)分析和釀酒功能菌的選育及強(qiáng)化大曲的研究[D].福州：福建師范大學(xué)，2012.

[11]韓瑩.一種地衣芽孢桿菌及用其制備的大曲和該大曲的制備方法：CN201510450768.3[P].2015-10-28.

[12]林琳，羅汝葉，楊婧，等.頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用快速測(cè)定大曲中的揮發(fā)性風(fēng)味成分[J].食品科學(xué)，2011，32（10）：137-140.

[13]潘榮榮，曲剛蓮，馬果花.化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)分析計(jì)量，2007，16（2）：76-78.

[14]詹雪艷，史新元，袁瑞娟，等.基于相似系統(tǒng)理論色譜指紋圖譜相似度算法的研究[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2013，30（9）：1033-1037.

[15]韓瑩.一種高溫大曲配合應(yīng)用方法：CN201511016438.X[P]. 2016-03-23.

[16]楊帆，林琳，王和玉，等.鹽脅迫對(duì)枯草芽孢桿菌發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2015，41（7）：29-33.

[17]張榮.產(chǎn)醬香功能細(xì)菌的篩選及其特征風(fēng)味化合物的研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2009.

[18]張中義，暢曉霞.有機(jī)酸對(duì)大曲酒品質(zhì)影響分析[J].釀酒，2009，36（5）：37-39.

Application of functional high-temperatureDaqubased on the composition of flavor compounds

CHEN Zongxiao,LIN Lin,HAN Ying,YANG Fan,WANG Diqiang,WANG Li*(Kweichow Moutai Co.,Ltd.,Renhuai 564501,China)

The composition of flavor compounds were analyzed by headspace-solid phase microextraction(HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The optimum mixing ratio of functional high-temperatureDaquand ordinary Moutai-flavorDaquwas determined by data fitting method combined with similarity system theory,and similarity analysis of flavor compounds composition in high quality Moutai-flavorDaqu.Finally,the optimum mixing ratio of functional high-temperatureDaquand ordinary Moutai-flavorDaquwas 6:4.The similarity of flavor compounds composition in actual mixed samples with corresponding fitting samples was 97.62%,which conformed to the sensory quality standards of high quality Moutai-flavorDaquand improved the quality of Moutai-flavorDaqu.

functional high-temperatureDaqu;flavor compounds;data fitting;similarity

TS261.7；TS262.3；O657

0254-5071（2017）01-0098-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.020

2016-08-30

貴州省科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（黔科合重大專項(xiàng)20136009）

陳宗校(1989-)，男，助理工程師，本科，主要從事白酒風(fēng)味及品質(zhì)研究工作。

*通訊作者：王莉(1972-)，女，工程技術(shù)應(yīng)用研究員，碩士，主要從事白酒釀造及品質(zhì)研究工作。