黃酒陳釀過(guò)程中香氣物質(zhì)、味覺(jué)特性和表面張力變化

徐建芬,張鳳杰

(1.上海金楓酒業(yè)股份有限公司,上海 201501；2.上海石庫(kù)門(mén)釀酒有限公司,上海 201501；3.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院,北京 100015；4.國(guó)家酒類(lèi)品質(zhì)與安全國(guó)際聯(lián)合研究中心,北京 109015)

陳釀是黃酒生產(chǎn)工藝中重要的過(guò)程之一。黃酒新酒存在口味粗糙、香味不足、不柔和、不協(xié)調(diào)等缺點(diǎn),貯存一段時(shí)間后,酒體會(huì)變得香氣濃郁,柔和,隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),黃酒的風(fēng)味會(huì)日趨豐富、飽滿(mǎn)、協(xié)調(diào),同時(shí)散發(fā)出優(yōu)雅的陳香[1-4]。黃酒的陳釀時(shí)間也稱(chēng)為酒齡,是評(píng)價(jià)黃酒優(yōu)劣的重要指標(biāo),民間素有“酒是陳的香”的佳話(huà)[5-6]。

研究者已經(jīng)從不同角度對(duì)黃酒陳釀過(guò)程中香氣物質(zhì)變化的進(jìn)行了研究[7-11],如閻文飛等[12]分析了北方黃酒陳釀過(guò)程中主要成分含量及其變化趨勢(shì)。近年來(lái),基于傳感器的人工味覺(jué)和人工嗅覺(jué)在食品行業(yè)的應(yīng)用研究越來(lái)越多[13-14],江濤等[15]使用Flash GC型電子鼻對(duì)黃酒進(jìn)行酒齡定量研究,并建立偏最小二乘回歸(partial least-squares regression,PLS)模型判定酒樣酒齡,可信度高。周牡艷等[16]將智能電子舌結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法較好地用于黃酒產(chǎn)地的判別。另外,表面張力(surface tension)是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力,與分子間作用力呈正相關(guān)在,即分子間作用力越大,表面張力越大。李紅等[17]采用表明張力的方法檢測(cè)白酒年份酒,發(fā)明了一種鑒定白酒年份酒的方法,在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

因此,本研究采用固相微萃取(solid-phase micro-extraction,SPME)結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(the gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)分析黃酒陳釀過(guò)程中香氣物質(zhì)變化情況,結(jié)合SPSS相關(guān)性分析結(jié)果確定黃酒的主要陳香物質(zhì)；同時(shí),采用日本INSENT電子舌對(duì)不同年份酒進(jìn)行了味覺(jué)特征的初步研究；并采用表面張力變化來(lái)評(píng)價(jià)黃酒陳釀特征。綜上,本研究從分析化學(xué)、電化學(xué)和物理化學(xué)三方面分析了黃酒的陳釀特征,為陳釀黃酒的鑒別提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同陳釀時(shí)間的黃酒原酒:上海金楓酒業(yè)股份有限公司提供。

乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、糠醛、苯甲醛、苯乙醛、異戊醇、β-苯乙醇、異丁醇、正丁醇、2,3-丁二醇等風(fēng)味標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純,純度≥98%):比利時(shí)Acros公司；乙醇、酒石酸、氯化鉀、氫氧化鉀、鹽酸(分析純):國(guó)藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Clarus 600型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:美國(guó)PerkinElmer公司；固相微萃取裝置(配SPME手柄)、85μm PA萃取頭:美國(guó)Supelco公司；Dataphysics OCA20視頻光學(xué)表面張力測(cè)量?jī)x:德國(guó)Dataphysics公司；TS-5000Z味覺(jué)分析系統(tǒng)(電子舌):日本Intelligent Sensor Technology公司；超純水機(jī):帕斯特公司。

1.3 方法

1.3.1 香氣成分的測(cè)定[7]

樣品的前處理:首先將被測(cè)黃酒的酒精度稀釋至6%vol。移取稀釋后的酒樣6 mL于20 mL的頂空瓶中,加入3.000 g NaCl,加入30 μL的內(nèi)標(biāo)工作液,放入磁力攪拌轉(zhuǎn),密封。在550r/min轉(zhuǎn)速下攪拌一段時(shí)間后,插入85μmPA萃取頭,纖維頭置于距離酒樣表面約20 mm的上部空間,在一定的水浴溫度下萃取一段時(shí)間后,取出手柄,直接進(jìn)樣分析,并解析一段時(shí)間。

色譜條件:WAXetr毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.50μm)；載氣(高純氦氣),純度≥99.999%,流速:1mL/min,不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度:220℃；柱溫:起始溫度35℃,恒溫2 min,以4℃/min升溫至80℃,以2℃/min程序升溫至140℃,以5℃/min程序升溫至230℃。

質(zhì)譜條件:離子源溫度,250℃,傳輸線溫度,250℃,電子轟擊源,70 eV；掃描范圍,30～550 amu,定性采用全掃描模式,定量采用選擇離子掃描模式；采集方式為離子掃描時(shí),整個(gè)分析過(guò)程分為32個(gè)通道(包括內(nèi)標(biāo)化合物乙酸正戊酯和2-壬醇)。

1.3.2 電子舌分析方法

利用TS-5000Z電子舌分析不同陳釀時(shí)間的黃酒樣品,得到酸味、鮮味、咸味、苦味、豐味、澀味、后苦味、后澀味的味覺(jué)輸出值,具體測(cè)定步驟為:1)模擬唾液清洗電極,重復(fù)3次；2)陰極緩沖液清洗電極,重復(fù)3次；3)陽(yáng)極緩沖液清洗電極,重復(fù)3次；4)平衡、浸泡電極；5)電子舌樣品進(jìn)樣量25mL,設(shè)定1個(gè)平行樣,在室溫條件下分別用CA0、AAE、CT0、C00、AE1電極檢測(cè)不同陳釀時(shí)間黃酒的酸味、鮮味、咸味、苦味和豐味,每種味道檢測(cè)4次,取平均值作為味覺(jué)輸出值。根據(jù)得到的味覺(jué)輸出值,利用味覺(jué)雷達(dá)圖、味覺(jué)主成分分析等方法對(duì)樣品進(jìn)行分析。

1.3.3 表面張力分析方法

用Dataphysics OCA20表面張力檢測(cè)儀專(zhuān)用注射器量取一定體積的待測(cè)基礎(chǔ)酒清洗針頭3次,將注射器固定至視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x,待注射器中的液體滴下時(shí),利用分析軟件通過(guò)對(duì)液滴形狀的計(jì)算求得待測(cè)酒樣的表面張力值,每個(gè)樣品測(cè)量3次,取算術(shù)平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃酒陳釀過(guò)程中香氣物質(zhì)變化

不同陳釀時(shí)間黃酒的香氣風(fēng)味物質(zhì)存在差異,根據(jù)1.3.1方法分析不同陳釀時(shí)間黃酒樣品中的酯、醇、醛類(lèi)共15種物質(zhì)變化,總酯、總醇、總?cè)┑暮孔兓?jiàn)圖1,不同物質(zhì)含量比變化見(jiàn)圖2。由圖1可知,在陳釀過(guò)程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng),總酯和總?cè)┑暮靠傮w呈上升趨勢(shì),總醇含量無(wú)明顯規(guī)律；由圖2可知,黃酒中主要的酯類(lèi)化合物是乳酸乙酯,占總酯含量的39.0%～83.6%,且隨陳釀時(shí)間呈遞增趨勢(shì),其次是乙酸乙酯,含量占10.6%～56.5%；異戊醇、β-苯乙醇和異丁醇是黃酒中的主要醇類(lèi)物質(zhì),分別占總醇含量的51.5%～56.2%,23.2%～28.8%和11.7%～14.8%,β-苯乙醇是稻米類(lèi)黃酒在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的特征性物質(zhì)；陳釀過(guò)程中,醛類(lèi)物質(zhì)總量呈顯著的上升趨勢(shì),尤其是糠醛,從初始的0.73 mg/L上升至18.58 mg/L,是初始條件的25倍。

圖1 不同陳釀時(shí)間黃酒中總酯、總醇、總?cè)╊?lèi)化合物的含量Fig.1 Contents of total esters,total alcohols and total aldehydes in Chinese rice wine with different aging time

圖2 不同陳釀時(shí)間黃酒中酯類(lèi)(A)、醇類(lèi)(B)、醛類(lèi)(C)化合物相對(duì)含量變化Fig.2 Changes of relative contents of esters(A),alcohol(B)and aldehydes(C)in Chinese rice wine with different aging time

采用相關(guān)性分析方法,對(duì)黃酒中風(fēng)味物質(zhì)和黃酒陳香進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知,乳酸乙酯、丁二酸二乙酯和苯甲醛3種物質(zhì)與陳香呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,丁酸乙酯和糠醛與陳香呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而其他指標(biāo)與陳香無(wú)顯著性關(guān)系。

表1 陳香與風(fēng)味物質(zhì)的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of aged fragrant and aroma substances

2.2 不同年份黃酒的電子舌分析

不同陳釀時(shí)間黃酒在酸味、鮮味、澀味、苦味、豐富度、咸味、苦回味和澀回味的分布雷達(dá)圖見(jiàn)圖3。各指標(biāo)與陳釀時(shí)間的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表2。

圖3 不同年份黃酒電子舌檢測(cè)結(jié)果Fig.3 Determination results of Chinese rice wine with different storage time by electronic tongue

表2 電子舌響應(yīng)信號(hào)與黃酒陳釀時(shí)間相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between electronic tongue response value and Chinese rice wine aging time

由圖3可知,黃酒的口感整體偏咸鮮味,略帶苦味,其豐富度飽滿(mǎn)。隨著陳釀時(shí)間的延長(zhǎng),酒體的豐富度越來(lái)越小,鮮味減弱,酸感更強(qiáng)。相關(guān)性分析見(jiàn)表2,由表2可知,陳釀年限與酸、澀回味呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01),與鮮和豐富度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01),與咸味呈顯著性負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。

不同年份酒中酸味、鮮味和豐富度的味覺(jué)值見(jiàn)圖4。根據(jù)韋伯-費(fèi)希納定律,濃度變化達(dá)到20%以上,人便開(kāi)始感知到味道的差別,故圖4中的每個(gè)單位都代表相應(yīng)味覺(jué)濃度相差20%。由圖4可知,酸味、鮮味、澀味、苦味、豐富度、咸味、苦回味和澀回味8種味覺(jué)值中,酸味、豐富度和鮮味的變化最大。其中酸味的差別更易令人察覺(jué),陳釀10年黃酒的酸味值比新酒的高出了近127%,豐富度降低73.9%,鮮度降低29.4%。

圖4 不同年份酒酸、鮮和豐富度的味覺(jué)值變化Fig.4 Changes of taste value of sourness,umami,richness of Chinese rice wine with different aging time

2.3 黃酒陳釀過(guò)程中表面張力變化

表面張力為衡量液體體系的一個(gè)熱力學(xué)穩(wěn)定性參數(shù),黃酒從本質(zhì)來(lái)講就是乙醇-水分子的締合體系與其他氨基酸、微量風(fēng)味物質(zhì)等構(gòu)成的液體體系,所以黃酒具有一般液體所具有的本質(zhì)屬性。實(shí)驗(yàn)所用黃酒為不同年份相同工藝釀造的黃酒原酒,可以認(rèn)為這些酒樣具有一定的穩(wěn)定性,可以用來(lái)研究黃酒在陳釀過(guò)程中的陳化特征規(guī)律。按照1.3.3方法檢測(cè)6個(gè)年份黃酒的表面張力,結(jié)果如圖5,可以看出,黃酒的表面張力隨著陳釀時(shí)間延長(zhǎng)整體呈上升趨勢(shì)。

圖5 不同酒齡黃酒表面張力的變化Fig.5 Changes of surface tension of Chinese rice wine with different aging time

為了檢驗(yàn)不同年份黃酒表面張力隨年份變化的顯著性,對(duì)表面張力與陳釀時(shí)間的變化進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果為二者的相關(guān)性系數(shù)為0.831,在置信度(雙尾)為0.05時(shí),二者的顯著性為P=0.040＜0.05,說(shuō)明黃酒的表面張力與陳釀時(shí)間具有顯著的高度正相關(guān)關(guān)系,即陳釀時(shí)間越長(zhǎng),表面張力越大。不同陳釀時(shí)間的黃酒雖然生產(chǎn)工藝都相同,但由于陳釀年限的延長(zhǎng),酒體中物質(zhì)發(fā)生大量的化學(xué)和物理變化,比如醇和酸生成酯,以及分子的締合作用等,使酒體的表面張力不斷增大。

3 結(jié)論

陳釀是優(yōu)質(zhì)黃酒生產(chǎn)中必不可少的重要工序,隨著陳釀時(shí)間的延長(zhǎng),黃酒的風(fēng)味會(huì)日趨豐富、飽滿(mǎn)、協(xié)調(diào),同時(shí)散發(fā)出優(yōu)雅的陳香。本研究綜合評(píng)價(jià)的黃酒陳釀過(guò)程中香氣、味覺(jué)特征和表面張力變化,結(jié)果如下:

(1)黃酒在陳釀過(guò)程中由于容器以及酒體物理化學(xué)變化的原因,香氣風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生差異變化,總酯和總?cè)┖靠傮w呈上升趨勢(shì),總醇含量無(wú)明顯規(guī)律。香氣物質(zhì)中乳酸乙酯、丁酸乙酯、丁二酸二乙酯、糠醛和苯甲醛5種物質(zhì)與陳香呈顯著正相關(guān),而其他指標(biāo)(如異戊醇等)無(wú)顯著性。

(2)電子舌對(duì)不同年份黃酒的分析主要是通過(guò)不同電極識(shí)別酸味、鮮味、澀味、苦味、豐富度、咸味、苦回味和澀回味8種味覺(jué)值的變化。不同年份黃酒分析的結(jié)果表明,黃酒隨陳釀時(shí)間的延長(zhǎng),酸感增強(qiáng),且變化極顯著,豐富度和鮮度都呈極顯著下降。

(3)采用表面張力評(píng)價(jià)黃酒隨陳釀時(shí)間的變化,結(jié)果表明,黃酒的表面張力隨著陳釀時(shí)間整體呈上升趨勢(shì),黃酒的表面張力與陳釀時(shí)間具有顯著的高度正相關(guān)關(guān)系。

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