基于GC-MS和嗅聞儀聯用濃香型白酒中窖泥臭味成分分析

吳文睿，董 琪 *，劉 露，劉開放，蒲順昌，方頌平

（1.亳州學院生物與食品工程系，安徽亳州 236800；2.亳州學院配制酒工程技術研究中心，安徽亳州 236800）

白酒是世界著名的六大蒸餾酒之一，其中濃香型白酒占據重要地位，其產量及市場占有率占整個白酒行業的70%左右[1]。眾所周知，濃香型白酒特色工藝是采用泥窖發酵[2-3]。窖池中的窖泥富含豐富的對酒體風味有貢獻的釀造微生物和風味物質[4-6]。然而，一些異雜味物質也進入酒體中，影響白酒的品質[7]。白酒生產各個環節或是酒體成分失調都有可能產生異雜味[8-9]。隨著社會與科技的快速發展，白酒產業進入了一個新的發展期，人們對酒的風味和口感要求越來越高，白酒中異雜味物質的消除迫在眉睫，但當前行業對白酒中異雜味諸如泥臭味形成機理尚不清晰，也未有詳細而全面的論述[10]。泥臭味對濃香型白酒風味影響很大，會影響消費者的情緒，在一定程度上阻礙了產品品質的進一步提升。

目前對濃香型白酒中窖泥味研究泛泛而談，不系統，沒有從嗅覺研究深入到物質起源，并指導生產，仍有許多謎底有待揭開。目前，已有大量在白酒異味方面的研究[11-13]，徐巖等[14-15]檢測窖泥中的可揮發性組分后，應用現代分離與風味研究技術，確認產生窖泥臭的化合物是4-甲基苯酚，并在特定條件下確定其嗅覺閾值。濃香型白酒的釀造以傳統工藝的傳承為主，其生產過程的質量控制主要依靠經驗，對窖泥質量的鑒定長期以來主要依靠感官鑒定以及一些理化指標的分析數據[14-16]。然而，窖泥中風味物質眾多，是一個組分復雜的混合體系[17]，如何從復雜的風味體系中對目標成分進行定性和定量分析一直是一大難題。目前氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）與嗅聞（olfactometry）聯用技術已廣泛用于鎮江香醋[18]、蘋果[19]、奶酪、天然蘋果香精香氣[20]等食品的特征香氣成分分析。但將GC-MS與嗅聞儀聯進行窖泥臭味成分檢測分析的研究報道較少。

本實驗采用GC-MS與嗅聞儀聯用對濃香型白酒中窖泥臭味成分進行分析與鑒定，結合稀釋梯度法，定性檢測濃香白酒基酒中窖泥臭味成分，以期消除濃香型白酒中窖泥味，提高濃香型白酒的質量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同的窖泥和基酒樣品，各分為3組。窖泥樣品：1號為無窖泥臭味窖泥、2號和3號為有窖泥臭味窖泥，且生產的酒帶窖泥臭味；基酒樣品：a號樣品有窖泥臭味酒樣、b號樣品有異味的酒樣、c號樣品無窖泥臭味。所有樣品均來自亳州某白酒生產企業。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀、Sniffer 9000嗅聞儀、Agilent PC420固相微萃?。╯olid phase microextraction，SPME）儀：美國Agilent科技有限公司；CAR/PDMS 75 μm頂空固相萃取頭：美國SUPELCO公司。

1.3 方法

1.3.1 窖泥揮發性成分分析

利用氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）對3種窖泥樣品的揮發性風味成分進行分析檢測，并用嗅聞儀進行嗅聞。

樣品前處理條件：取20 mL頂空瓶放入轉子，稱取4 g氯化鈉和2 g窖泥加入頂空瓶中，加入10 mL去離子水，蓋緊瓶塞，超聲波振蕩30 min。選取50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取頭插入已平衡的頂空瓶，在55 ℃水浴中萃取40 min，插入GC進樣口250 ℃解吸5 min進行質譜數據的采集。

氣相色譜-質譜聯用儀分析條件：色譜柱為DB-wax（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；不分流，流速0.9 mL/min；進樣口溫度：230 ℃；升溫程序：35 ℃保持4 min，以2 ℃/min升溫至60 ℃不保持，以6 ℃/min升溫至180 ℃保持15 min；質譜條件：傳輸線溫度為230 ℃，電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃。

1.3.2 濃香型白酒中臭味成分分析

對3種酒樣風味成分進行分析檢測，并用嗅聞儀進行嗅聞。

樣品前處理條件：取20 mL頂空瓶放入轉子，吸取酒樣8 mL和稱取3 g氯化鈉加入頂空瓶中，設置磁力攪拌器溫度為50 ℃，轉速400 r/min，選取50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取頭插入已平衡的頂空瓶，萃取30 min，插入GC進樣口250 ℃解吸5 min進行質譜數據的采集。

氣相質譜聯用儀分析條件同上1.3.1。

1.3.3 香氣重構和缺失驗證

通過對窖泥和有窖泥味的基酒進行分析，并結合聞香儀的嗅聞篩選到產生窖泥臭味或異味物質，購買窖泥、酒樣中異味物質的純品，配成閾值濃度、1倍閾值濃度、2倍閾值濃度、3倍閾值濃度4種不同濃度的標樣，不同物質閾值見表1。將這些異味物質不同濃度的標樣通過用累積添加、遞減添加的方式配制評酒樣品，通過對酒樣品的品評，篩選出確定窖泥臭味物質。

表1 不同物質的閾值Table 1 Threshold of different substances

將優級食用酒精稀釋至50%vol，根據上述初步得到基酒中異味物質的閾值和在酒中的含量配制單成份12個樣品。通過多位國家一級品酒師的嗅聞，確定窖泥臭味物質。

2 結果與分析

2.1 窖泥揮發性成分分析

通過氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）分析檢測3種窖泥樣品，結果見表2。

表2 不同窖泥樣品中揮發性成分Table 2 Volatile components in different pit mud samples

續表

由表2可知，3種窖泥樣品中共檢測出64種揮發性風味物質，主要成分為己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、己酸己酯、辛酸己酯、辛酸壬酯、辛醇、己酸、庚酸、辛酸、4-甲基苯酚。通過進一步采用嗅聞儀嗅聞，可以判定主要異味物質有丁酸、已酸、辛酸（有汗臭味）和4-甲基苯酚（有特殊臭味）[15]。

2.2 濃香型白酒中臭味成分分析

通過氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）對3種酒樣進行分析檢測，結果見表3。

表3 不同酒樣異味成分Table 3 Odor components in different base liquors samples

續表

由表3可知，3種酒樣中共檢測出54種揮發性風味物質，主要成分為2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、辛醇、己醇、乙酸、丁酸、辛酸、異丁酸、3-甲基丁酸、己酸、己酸丁酯、丁酸己酯、辛酸乙酯、己酸異戊酯、己酸己酯、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯、己酸乙酯。通過進一步采用嗅聞儀嗅聞，可以判定主要異味物質有2-甲基丁醇（辛辣刺鼻的羊乳干酪樣氣味）、3-甲基丁醇（有不愉快氣味和刺激味）、3-甲基丁酸（有強烈難聞氣味）、丁酸甲硫醇酯（有硫化物樣氣味）、二甲基三硫（大蒜味）、丁二酸二乙酯（有特殊氣味）、甲基烯丙基硫醚（有硫醚的特有氣味）、4-甲基苯酚（具有苯酚味）、苯酚（有特殊的臭味和燃燒味）、丁酸、辛酸。

2.3 香氣重構和缺失驗證結果

2.3.1 累積添加的方式配制評酒樣品

購買窖泥、酒樣中異味物質的純品，每個品各配成閾值濃度、1倍閾值濃度、2倍閾值濃度、3倍閾值濃度四種不同濃度的標樣，將這些異味物質不同濃度的標樣通過用累積添加，通過用累積添加的方式配制樣品，通過品酒師的品評初步界定基酒中的窖泥臭味物質范圍，它們是有機酸、含硫化合物、酚類物質。從實驗結果看基酒中窖泥臭味不是單個物質顯現出氣味，是兩個或多個呈味物質混合在一起，在一定條件作用下顯現出的特殊氣味。

2.3.2 遞減添加的方式配制樣品

呈味物質采用的遞減添加的方式添加，添加量根據異味物質的閾值和在酒中的含量來定量。在初步界定基酒中的窖泥臭味物質范圍內通過用遞減添加的方式配制樣品，通過品評來縮小窖泥臭味物質范圍，以便較準確確定基酒中的窖泥臭味物質。

購買異味物質的純品，每個品各配成閾值濃度、1倍閾值濃度、2倍閾值濃度、3倍閾值濃度四種不同濃度的標樣，用遞減添加的方式多次配制復合產生窖泥臭味物質樣品，通過多位國家一級品酒師的品評，基本確定產生窖泥臭味物質主要是三個部分：以含硫化合物引起窖泥臭味；以丁酸、已酸等有機酸引起窖泥臭味；以丁酸、辛酸等與4-甲基苯酚相互作用引起窖泥臭味。

3 結論

本研究通過利用氣相色譜-質譜聯用儀和嗅聞儀相結合的分析方法對窖泥和有窖泥味的基酒進行分析，并結合嗅聞儀的嗅聞篩選到產生窖泥臭味或異味物質，再通過香氣重構和缺失驗證實驗確定產生窖泥臭味物質的組成，初步得出產生窖泥臭味物質主要包括三個部分：以含硫化合物引起窖泥臭味；以丁酸、已酸等有機酸引起窖泥臭味；以丁酸、辛酸等與4-甲基苯酚相互作用引起窖泥臭味。這對提高濃香型白酒質量，消除濃香型白酒窖泥臭味有積極的意義。