張婷，倪輝,2,3，李婷，張良楨，黃高凌,2,3，李清彪,2,3

（1.集美大學食品與生物工程學院，福建廈門 361021）（2.福建省食品微生物與酶工程重點實驗室，福建廈門361021）（3.廈門市食品生物工程技術研究中心，福建廈門 361021）

白酒在中國有著悠久的歷史，從古至今一直受到人們的喜愛。它是以高粱等谷物為原料，在酒曲的作用下，經蒸煮、糖化發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾兌而成的中國傳統(tǒng)蒸餾酒[1]。其中，金門高粱酒屬于清香型白酒，是我國臺灣地區(qū)的三大名酒之一，由于堅持采用“三高二翻一低”的純固態(tài)發(fā)酵及世界上獨一無二的坑道窖藏，造就了其獨樹一格的風味，這也使得金門高粱酒在臺灣白酒市場占有率高達80%[2]。相比其他同類型的白酒，金門高粱酒所有的生產工藝都在金門島上完成，由于金門小島獨特的海洋性氣候環(huán)境可能會影響發(fā)酵過程中的微生物群落，從而影響白酒的質量。雖然已經有相關學者開始研究金門高粱白酒釀造過程中的微生物，但對于金門高粱酒的品質特征研究還很不充分。

香氣是決定白酒品質和風味特征的重要指標[3]，據(jù)報道，現(xiàn)已鑒定出白酒的香氣化合物超過7000種，含量僅占白酒的1%左右，卻決定著白酒的香型[4]。目前對白酒香氣的研究主要有感官評價、氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用分析、氣相色譜-質譜-嗅聞儀分析等。其中，采用頂空固相微萃取（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）與氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術，具有操作時間短、樣品用量少，操作快速、分離能力高、鑒定準確度高等優(yōu)點[5]。

有學者[6,7]采用HS-SPME和GC-MS技術分析瀘州老窖的中高溫大曲樣品和古井貢酒香氣成分，分別鑒定出34種和190種揮發(fā)性成分。另外，F(xiàn)an等[8]采用氣相色譜-嗅覺法分析五糧液中的香氣成分，結果表明乙酯類是主要的香氣成分；Gao等[9]采用氣相色譜-質譜-嗅聞儀對 3種清香型白酒的香氣特征進行了研究，并對白酒氣味進行感官評價。

本研究采用感官評價、HS-SPME結合GC-MS對金門高粱酒中的香氣特征進行分析，并與相關學者報道的清香型白酒進行對比，揭示了金門高粱的香氣特征。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

58度金門高粱酒購于金門酒廠實業(yè)股份有限公司；正構烷烴（C8-C20）和環(huán)己酮（1 g/mL）購于美國Sigma-Aldrich公司；無水乙醇（優(yōu)級純）購于國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

數(shù)顯恒溫水浴鍋購于國華電器有限公司；QP-2010 Plus氣相色譜-質譜聯(lián)儀購于日本島津公司；Rtx-5MS毛細管色譜柱（60 m×0.32 mm×0.25 μm）購于美國Restek公司；HH-157330-U手動SPME進樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭購于美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 金門高粱酒氣味的感官評價

建立金門高粱酒氣味特征感官評價標準（表1）。選取10位感官評價員（23～30歲）包括4名女性和6名男性，根據(jù)GB/T 33405-2016對酒樣進行感官分析，并說明其氣味特征（GB/T 10221-2012）。

1.3.2 內標溶液的配制

精確吸取10 μL環(huán)己酮，用無水乙醇溶解后，超純水定容至10 mL，配制成質量濃度為1 mg/mL的標準溶液。

1.3.3 揮發(fā)性成分的頂空固相微萃取

將固相微萃取頭插入氣相色譜進樣口中老化 3 min，老化溫度為250 ℃，載氣的流量為3 mL/min，老化時間為30 min。參考相關文獻[12,23]，確定萃取條件為：精確吸取28 mL超純水置于50 mL萃取瓶中，同時加入金門高粱酒原樣1 mL，再加入1 mL 1 mg/mL的環(huán)己酮作為內標，擰緊瓶蓋后，置于 60 ℃水浴鍋中平衡5 min，將老化后的75 μm CAR/PDMS固相微萃取頭插入萃取瓶中，使萃取頭停留在萃取瓶頂空，吸附20 min。

1.3.4 氣相色譜-質譜聯(lián)用儀的分析操作條件

吸附完成后，將固相微萃取頭插入氣相色譜儀的進樣口解吸3 min。按照如下條件進行GC-MS分析。

色譜條件：色譜柱為 Rtx-5MS（60 m×0.32 mm×0.25 μm），以高純氦氣（純度99.999%）作為載氣，柱流量設為3 mL/min，分流比為1∶5。

升溫程序：選擇程序升溫，進樣口溫度為250 ℃；初始溫度為40 ℃保持1 min，然后以5 ℃/min升溫至220 ℃，在220 ℃保持1.5 min。

質譜條件：離子源溫度為 250 ℃，電離方式為EI，電離能量為70 eV，質譜接口溫度為250 ℃，掃描方式選擇SCAN模式進行定性分析，離子碎片的掃描范圍為33～450m/z；溶劑延遲時間為3 min。定量分析時質譜掃描方式設為SIM模式。

1.3.5 揮發(fā)性成分的定性定量分析

運用質譜數(shù)據(jù)庫（NIST08、NIST08s、FFNSC1.3）進行相似度檢索，根據(jù)不同物質的基峰、質荷比和相對峰度做串連檢索與人工解析，質譜匹配度大于80%作為物質鑒定標準；計算待測組分的保留指數(shù)，與文獻報道的保留指數(shù)進行對比定性，其中保留指數(shù)運算參照Kratz和Vandendool[13]的方法：

RIx=100n+100(TRx-TRn)/(TRn+1-TRn)

式中：RI為保留指數(shù)；TR表示保留時間；x代表待測組分；n和n+1分別為待測組分出峰前后相鄰的兩個正構烷烴的碳原子數(shù)。

定量分析時，采用內標法進行定量，計算公式如下：

1.3.6 統(tǒng)計分析

通過Microsoft Office Excel 2010軟件計算實驗數(shù)據(jù)的均值和標準差，并繪制雷達圖和餅圖。

2 結果與討論

2.1 金門高粱酒的感官評價

圖1 金門高粱酒的感官評價雷達圖Fig.1 A radar map of sensory evaluation in Kinmen Sorghum liquor

金門高粱酒的感官評價結果如圖1所示。從雷達圖中可以看出，該酒樣主要呈現(xiàn)醇香和果香，其次是甜香和花香并且有輕微的青草香，這說明金門高粱酒的主要香氣輪廓為醇香和果香。與山西清香型恒酒的感官評價結果[14]對比，都呈現(xiàn)果香和花香，不同的是金門高粱酒具有濃郁的醇香、甜香和青草香；與河南清香型寶豐酒[10]相比，雖然都呈現(xiàn)花香和甜香，但是寶豐酒主要呈現(xiàn)醋香和花香，金門高粱酒與之不同。造成這種差異可能有兩方面的原因，一是金門高粱酒采用的原料是金門島特有的旱地高粱，較普通高粱具有蛋白質成分高，酸和脂含量較高的優(yōu)點[2]，二是金門高粱酒是在具有海洋性氣候的海島上生產的，而恒酒和寶豐酒分別產于山西北岳恒山腳下渾源縣和河南平頂山市寶豐縣，兩地均是大陸性季風氣候，且有研究表明[15]不同的氣候會導致微生物種群的差異，從而影響白酒發(fā)酵過程產生的香氣，因此金門高粱酒與同種香型白酒的香氣特征存在差異。

2.2 金門高粱酒揮發(fā)性化合物的定性分析

圖2 金門高粱酒中揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram (TIC) of the volatiles in Kinmen Sorghum liquor

對金門高粱酒中的揮發(fā)性成分進行GC-MS分析，得到該酒樣中揮發(fā)性成分的總離子流圖（圖2），并根據(jù)相似度檢索、特征離子碎片分析以及參照相關文獻，共鑒定出42種揮發(fā)性成分（表2），包括酯類21種，醇類6種，醛酮類6種，烷烴類5種和其它類化合物4種，由此可知金門高粱酒中的主要揮發(fā)性成分是酯類、醇類、醛酮類。該結果與相關研究者[16]對白酒揮發(fā)性成分的研究基本一致。

表2 金門高粱酒中揮發(fā)性化合物的鑒定結果Table 2 Identification of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

注：保留指數(shù)為Rtx-5MS色譜柱結果，保留指數(shù)a是本研究得到的數(shù)值，保留指數(shù)b為文獻報道的數(shù)值，MS為質譜庫檢索結果，R表示參考文獻，R[n]表示第n篇參考文獻，剩余未標記的R表示參考保留指數(shù)來源于該網(wǎng)站（http∶//webbook.nist.gov/chemistry/）。

2.3 金門高粱酒揮發(fā)性化合物的定量分析

金門高粱酒中的揮發(fā)性物質根據(jù)內標法定量后（表3），計算得到的各類物質的相對含量如圖3所示，酯類、醇類、醛酮類、烷烴類和其它類化合物分別占揮發(fā)性成分總量的89.09%、5.64%、2.37%、1.97%和0.93%，故酯類在該酒中的相對含量最高。由表 3可知，酯類物質中的乙酸乙酯（2769.00 μg/mL）、己酸乙酯（1674.90 μg/mL）、辛酸乙酯（1353.30 μg/mL）和癸酸乙酯（621.00 μg/mL）分別占總含量的32.06%、19.39%、15.67%和7.19%，這說明酯類中的乙酯類物質是該酒的主要揮發(fā)性化合物。

圖3 金門高粱酒的揮發(fā)性化合物組成Fig.3 Composition of volatile compounds of Kinmen Sorghum liquor

乙酯類可能是由于在釀造過程中脂肪酸與乙醇發(fā)生酯化反應生成的[22]。另外，該酒與有關學者[23,24]研究濃香型“山莊老酒”和洋河綿柔型白酒中酯類物質含量對比得知，乙酸乙酯在金門高粱酒中含量相對較高（山莊老酒1189.92 μg/mL，洋河1261 μg/mL），己酸乙酯含量相對較低（山莊老酒 5360.60 μg/mL，洋河2247 μg/mL），這說明不同香型白酒的主要成分在含量上有明顯的差異。相關研究顯示清香型白酒是以乙酸乙酯為主體的復合香[25]，且其關鍵香氣化合物為辛酸乙酯、乙酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯[14,26]，由此可推出這些化合物有可能是金門高粱酒關鍵香氣成分。此外，酯類物質中2-甲基丁酸乙酯（21.90 μg/mL）、戊酸乙酯（97.50 μg/mL）、庚酸乙酯（99.90 μg/mL）和辛酸乙酯（1353.30 μg/mL）含量較高且閾值低[21]，呈現(xiàn)怡人的果香味[21]；己酸乙酯（1674.90 μg/mL）和異丁酸乙酯（25.80 μg/mL）呈現(xiàn)甜香味[20]；乙酸苯乙酯（116.70 μg/mL）呈現(xiàn)花香味[21]。

醇類物質中的3-甲基丁醇（301.80 μg/mL）、2-甲基丁醇（82.80 μg/mL）和己醇（40.80 μg/mL）分別占總含量的3.49%、0.96%和0.47%。Fan等[27]指出醇類物質主要是在無氧條件下酵母菌分解糖類物質產生，或者由發(fā)酵過程中通過相應醛類物質還原而成。白酒發(fā)酵過程中產生的醇類物質具有襯托酯香的作用[28]，因此賦予了金門高粱酒濃郁的醇香味[21]。

醛酮類物質中的糠醛（114.00 μg/mL）、壬醛（34.50 μg/mL）和 2-壬酮（17.70 μg/mL）分別占總含量的1.32%、0.40%和0.20%。醛酮類物質主要是由白酒發(fā)酵過程中氨基酸和脂質降解形成的[29]，在該類物質中，苯乙醛（7.80 μg/mL）閾值低[8]，對該酒的花香味有貢獻；3-甲基丁醛（19.20 μg/mL）和2-壬酮（17.70 μg/mL）均具有青草香[21]。

由表3還可得知，金門高粱酒的定量結果與有關學者[30]對河南寶豐酒揮發(fā)性成分的研究相比，金門高粱酒與其揮發(fā)性成分種類相同，但是寶豐酒中主要成分為2-羥基丙酸乙酯和乳酸乙酯，而金門高粱酒主要成分為乙酸乙酯和己酸乙酯；與浙江同山燒酒的揮發(fā)性成分相比[31]，主要香氣成分都是乙酸乙酯、己酸乙酯和3-甲基丁醇，但是金門高粱酒的醛酮類物質種類比同山燒酒的多；得出同種香型的白酒香氣成分種類和數(shù)量上也存在差異，解釋這種現(xiàn)象的原因是河南省和浙江省均屬于亞熱帶季風氣候，且浙江省夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，年平均氣溫為 15.7～18.7 ℃，年平均濕度大約為 80%[32]，而臺灣省屬于海洋性氣候，常年呈現(xiàn)高溫多雨多風，正是這種環(huán)境氣候上的差異造成的。

以上結果說明酯類、醇類、醛酮類是金門高粱酒的主要香氣化合物，形成了該酒的主要香氣輪廓，且與感官評價的結果具有一致性，且不同地區(qū)清香型白酒的揮發(fā)性成分受到環(huán)境氣候的影響。

表3 金門高粱酒中揮發(fā)性化合物的定量結果和香氣特征Table 3 Quantitation and aroma characteristics of volatile compounds in Kinmen Sorghum liquor

注：金門高粱酒揮發(fā)性化合物的香氣描述均參考該網(wǎng)站（http∶//www.flavornet.org/flavornet.html）；相對含量=（各揮發(fā)性成分含量/揮發(fā)性成分總含量）×100%。

3 結論

本文通過感官檢驗發(fā)現(xiàn)金門高粱酒的主要酒體香為醇香和果香，并通過GC-MS在該酒中共鑒定出42種揮發(fā)性成分，包括酯類21種（89.09%），醇類6種（5.64%），醛酮類6種（2.37%），烷烴類5種（1.97%）和其它類化合物 4種（0.93%）。其中乙酸乙酯（32.06%）、己酸乙酯（19.39%）、辛酸乙酯（15.67%）、癸酸乙酯（7.19%）、3-甲基丁醇（3.49%）、2-甲基丁醇（0.96%）、己醇（0.47%）、糠醛（1.32%）、壬醛（0.40%）和 2-壬酮（0.20%）是該酒的主要揮發(fā)性成分，且金門高粱酒與不同地區(qū)同種香型白酒對比得知環(huán)境氣候和釀造原料對該酒的香氣特征以及揮發(fā)性成分的種類和數(shù)量均是有影響，這一結果為研究清香型白酒的香氣特點奠定了理論基礎。