徐 勇，蒲秀鑫，郎召偉，張曉娟，王松濤，沈才洪，陸震鳴*，許正宏，

（1.國家固態(tài)釀造工程技術研究中心，四川 瀘州 646000；2.江南大學糧食發(fā)酵工藝與技術國家工程實驗室，江蘇 無錫 214122；3.江南大學 工業(yè)生物技術教育部重點實驗室 生物工程學院，江蘇 無錫 214122）

中國白酒因其悠久的歷史、獨特的工藝，而成為我國具有民族特色的蒸餾酒，并與威士忌、伏特加、白蘭地、朗姆酒和金酒并稱為世界六大蒸餾酒[1]。濃香型白酒是中國白酒的典型代表之一，具有獨特的酒體風格。

白酒中最主要的物質是乙醇，但除了乙醇外還存在種類極其豐富的其他風味物質，盡管這些風味物質在酒中的含量很低，但是它們卻對白酒風味和酒質起重要的作用[2]。蒸餾是白酒生產過程的重要工序之一，可將酒醅中乙醇和其他多種微量揮發(fā)性風味物質濃縮至基酒中[4-6]。蒸餾過程中的物質的餾出順序是基于不同風味化合物的沸點差異和水溶性不同，進而導致了不同蒸餾時間的酒的風味的不同。因此，研究白酒蒸餾過程中不同時間段對應的風味化合物的變化情況，對于明確風味物質在蒸餾過程中各階段基酒中的變化情況以及對后續(xù)監(jiān)控基酒品質有重要意義。

本研究采用頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase micro-extraction，HS-SPME）方法萃取瀘型酒蒸餾過程中基酒的揮發(fā)性物質。并結合氣相色譜質譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）等檢測手段來研究基酒在蒸餾過程中的揮發(fā)性風味物質的變化情況，監(jiān)測了蒸餾過程中酒精度的變化情況，同時通過多元統(tǒng)計方法確定和分析了不同蒸餾時間對應的基酒風味特征物質。以其為后續(xù)深入研究白酒風味的變化機理奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

取發(fā)酵成熟的酒醅并進行蒸餾，得到基酒樣品。從蒸餾開始的第0 min開始取樣，直至蒸餾結束，其間每隔1 min取樣一次。在蒸餾過程中共取得20個樣品，分別編號為0～19號。

氯化鈉、無水乙醇、甲醇、濃硫酸、重鉻酸鉀（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；2-辛醇（色譜純）：美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

Bruker SCIONSQ456氣相色譜-質譜聯(lián)用儀：德國Bruker公司；0/30μm DVB/CAR/PDMS頂空固相萃取頭：美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 基酒酒精度的測定[7]

分別準確吸取0、0.02 mL、0.04 mL、0.06 mL、0.08 mL、0.10 mL、0.12 mL的乙醇標準溶液（40%）加入具塞比色管中，分別加入2 mL重鉻酸鉀溶液（8%）和1 mL濃硫酸，搖勻，靜置反應10 min，用蒸餾水定容。反應后的溶液用蒸餾水稀釋8倍后于波長585 nm處測量其吸光度值。以吸光度值為縱坐標，乙醇濃度為橫坐標繪制標準曲線。吸取0.03 mL基酒至5 mL具塞比色管中，加2 mL重鉻酸鉀溶液（8%），再緩慢加入1 mL濃硫酸，搖勻，靜置反應10 min，用蒸餾水定容，反應后的溶液先用蒸餾水稀釋8倍后于波長585 nm處測定吸光度值。樣品中的酒精含量根據乙醇標準曲線回歸方程計算。

1.3.2 酒醅和基酒中揮發(fā)性風味物質的測定[8]

樣品處理方法：稱取2 g酒醅或8 mL基酒至20 mL頂空固相微萃取瓶中，加8 mL蒸餾水、3 g氯化鈉和10μL 2-辛醇，振蕩均勻。將萃取頭插入萃取瓶上部空氣，在50℃條件下吸附40 min，在GC進樣口250℃解吸5 min。

分析條件：DB-Wax色譜柱（30 m×0.32 mm×0.25μm）。氦氣（He）為載氣，1.0 mL/min，氣化室溫度250℃，色譜柱起始溫度40℃，維持3 min，再以5℃/min速率升溫至60℃，最后以10℃/min速率升至230℃，維持8 min，共計32 min。電子電離（electron ionization，EI）源，電子倍增器電壓為350 V，電子能量為70 eV，發(fā)射電流200μA，接口溫度250℃，離子源溫度200℃，掃描范圍控制在33～450 u。

1.3.3 多元統(tǒng)計分析

（1）聚類分析

選取參與聚類分析的風味物質作為變量，對變量進行標準化處理。根據要求選擇合適的聚類類型，本實驗進行Q型聚類時選用歐氏距離（Euclidean distance）法，進行R型聚類時選用相關系數距離（Pearson correlation）法[9]。

（2）主成分分析

選取參與主成分分析的風味物質作為變量，對變量進行標準化處理。本實驗主要選用巴特利特球形檢驗（Bartlett Test of Sphericity）和KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）檢驗來確認原有變量是否適合主成分分析。并通過計算變量的協(xié)方差矩陣，根據結果選取特征值大于1，累計方差貢獻率大于80%作為后續(xù)分析的主成分。通過分析結果找出每個樣本與原變量之間的關系[9]。

2 結果與分析

2.1 蒸餾過程中基酒酒精度變化

瀘型酒蒸酒過程是在邊上汽邊裝料的條件下進行的。蒸餾完成后可將4%vol～6%vol左右的乙醇經汽化、冷凝、汽化等步驟濃縮為70%vol左右酒精度的大曲酒基酒[5]。從圖1可以看出，隨著蒸餾時間的延長，基酒中酒精度逐漸下降，第0～1 min為第一段酒頭，此時酒精度較高為75.6%vol；第2～14 min為第二段，此時酒精度下降較為緩慢；第15～19 min為第三段酒尾，此時酒精度開始迅速下降至13.9%vol。

2.2 蒸餾過程中基酒揮發(fā)性風味物質變化

蒸餾過程中，在蒸汽的不斷加熱下，溫度會不斷升高，隨著酒精的蒸出，酒醅中的多種微量風味物質在蒸餾過程中也會和蒸汽一同進入酒體。由于不同化合物具有不同的理化性質，因此不同蒸餾時間段的基酒具有不同的變化規(guī)律，從而造成了不同時間段的基酒具有不同的風味特點。本次通過GC-MS在蒸餾過程的20個基酒樣品中共檢測出105種揮發(fā)性風味化合物，其中64種酯類物質、12種醇類物質、5種酸類物質、8種醛類物質、3種酚類物質和13種其他化合物。

2.2.1 酯類物質

蒸餾過程中酯類物質總含量變化見圖2，四大酯類化合物的變化見圖3。酯類物質共檢測出64種，是檢測到的揮發(fā)性風味物質中種類最多、含量最高的。從圖2可以看出，隨著蒸餾時間的延長，酯類物質含量呈下降的趨勢，從蒸餾開始時的1 700.9 mg/L下降至蒸餾結束時的320.5 mg/L。酯類物質大量集中在酒頭，即0～1 min階段，且呈現快速下降的趨勢，其中含量較高的四大酯類化合物，如乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯在第0～1 min也呈現迅速下降。此外，通過圖3可以看出，乳酸乙酯在蒸餾過程中表現為逐漸上升趨勢，這可能是由于其具有沸點和極性相對較高的原因。

乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯在濃香型白酒中含量較高且是白酒風味的主要貢獻者，因此被稱為是濃香型白酒的四大酯，其中己酸乙酯是濃香型白酒主體香氣成分[10]。從圖3可以看出，己酸乙酯在整個蒸餾過程中平均占揮發(fā)性風味物質總量的47.4%，并且含量呈下降趨勢，從823.9 mg/L下降至169.3 mg/L。乙酸乙酯從開始時的155.8 mg/L下降至結束時的2.5 mg/L，丁酸乙酯從153.9 mg/L下降至7.3 mg/L。乳酸乙酯在蒸餾過程中間（10 min）才被檢測到，這與張鵬等[11]報道的濃香型白酒的四大酯的變化規(guī)律一致。

圖3 蒸餾過程中四大酯類化合物的變化Fig.3 Changes of four main ester contents during distillation

2.2.2 醇類物質

醇類物質在白酒中對酯類物質具有助香、襯托作用，使香氣更濃郁醇厚[12-14]。本實驗共檢測到包括丁醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、葵醇、異丁醇、異戊醇、苯乙醇、6-十一烷醇、1-十六烷醇、烯丙基正戊基甲醇在內的12種醇類物質。從圖4可以總結出，醇類物質在蒸餾過程中總體呈下降趨勢，從22.1 mg/L下降至11.9 mg/L。且醇類物質在蒸餾第0～14 min時呈不規(guī)律的下降趨勢，在第15 min以后開始急劇下降，造成這種變化規(guī)律的主要原因可能是由于在0～14 min基酒中含有較多的異戊醇和己醇，這兩種物質對醇類物質的變化干擾較大，因此呈現不規(guī)律的變化結果，在14 min以后由于異戊醇含量迅速降低，導致醇類物質總量急劇下降，這與酒精度的變化趨勢一致。

圖4 蒸餾過程醇類物質的變化Fig.4 Changes of alcohol contents during distillation

2.2.3 酸類物質

酸類物質作為白酒中的重要呈味物質，在白酒中可以起到緩沖酒體、協(xié)調口感的作用[15-16]。在蒸餾過程中檢測到的酸類物質主要有亞麻酸、戊酸、己酸、庚酸和辛酸這5種酸類物質，己酸是檢測出來的酸類物質中含量最高的，在整個蒸餾過程都能檢測到。從圖5可以總結出，酸類物質的含量總體變化是呈上升趨勢的，從2.1 mg/L上升至23.8 mg/L。在蒸餾過程的前半段即第0～13 min時酸類物質的含量上升趨勢較為平緩，在第14分鐘后才開始呈現較為急劇的上升趨勢，尤其是第16分鐘后變化更為明顯。

圖5 蒸餾過程中酸類物質的變化Fig.5 Changes of acid contents during distillation

2.2.4 醛類物質

醛類物質在酒中可以起到很強的呈香作用[17-18]，盡管其在酒中的含量低且種類少[19-20]。本次實驗共檢查到的醛類物質主要有壬醛、糠醛、苯甲醛、6-壬烯醛、反式-2-壬烯醛、苯乙醛二乙縮醛、反式-2,4-癸二烯醛、異丁醛二乙縮醛這8種醛類物質。從圖6可知，醛類物質的變化趨勢為剛開始蒸餾時上升較為緩慢，蒸餾進行到10 min后開始迅速上升，然后又在17 min后下降。醛類物質的含量從開始時的3.69 mg/L上升至18.9 mg/L，隨后又下降至14.67 mg/L。

圖6 蒸餾過程中醛類物質的變化Fig.6 Changes of aldehyde contents during distillation

2.3 瀘型酒基酒蒸餾過程中揮發(fā)性成分的多元統(tǒng)計分析

多元統(tǒng)計分析的變量選擇為在蒸餾過程中通過GC-MS檢測到的檢出率＞80%的33種揮發(fā)性風味化合物，依次編號為V1～V33，結果見表1。

表1 參與多元統(tǒng)計分析的33種揮發(fā)性風味物質Table 1 Thirty-three volatile compounds used for multivariate statistical analysis

2.3.1 聚類分析

本實驗對20個基酒樣品進行聚類分析，結果如圖7所示。

圖7 基于風味物質的蒸餾過程中20個基酒樣品聚類分析Fig.7 Cluster analysis of 20 base liquor samples based on the volatile compounds during distillation

根據聚類分析的結果可以將蒸餾過程分為四段，第一段是0～1 min，第二段是2～7 min，第三段是8～15 min，第四段是16～19 min。生產企業(yè)將蒸餾過程中基酒樣品分為三段，分別是0～1 min為第一段酒頭，2～14 min為第二段，15～19 min為第三段酒尾，這一分類與本實驗的聚類結果相似。

2.3.2 主成分分析

通過對在蒸餾過程中檢測到的檢出率＞80%的33種揮發(fā)性風味化合物和20個基酒樣品作為變量分別進行主成分分析，結果如圖8所示。

圖8 蒸餾過程基酒中揮發(fā)性風味物質主成分分析Fig.8 Principal component analysis based on the volatile compounds in base liquor during distillation

結合圖8（a）和（b）可以發(fā)現，在蒸餾開始時主要為大量的酯類化合物，分別是乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸己酯、丁酸乙酯、丁酸異戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、己酸丙酯、庚酸乙酯、棕櫚酸乙酯、反油酸乙酯、亞油酸乙酯。這12種酯類化合物賦予酒頭豐富的香氣，可以與其他蒸餾時間的基酒很好的分開；在蒸餾第1～7分鐘主要對應的風味化合物為4-甲基戊酸乙酯、丁酸丁酯、己酸異丁酯、己酸異戊酯、己酸戊酯、己酸己酯、異戊酸異戊酯、辛酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯、異戊醇、壬醛、2,4-二叔丁基苯酚，這13種風味化合物在這個蒸餾階段含量較高，賦予該階段基酒獨特的香氣，可以將其與其他階段基酒區(qū)分開；在蒸餾第8～15分鐘對應的風味物質主要為苯甲酸乙酯、月桂酸乙酯、己醇、辛醇這四種風味化合物，這些物質賦予此階段基酒醇甜濃郁的香氣，與其他階段的基酒可以加以區(qū)分；在蒸餾第16～19分鐘對應的風味物質主要為苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、己酸、糠醛這四種風味化合物，這些化合物使蒸餾第16～19分鐘的酒尾表現出酸澀苦悶的風味，與其他階段基酒風味形成鮮明對比。

3 結論

本實驗采用HS-SPME結合GC-MS等檢測手段研究了瀘型酒基酒蒸餾過程中的揮發(fā)性物質的變化規(guī)律。瀘型酒基酒的酒精度從蒸餾剛開始的75.6%vol下降至結束時的13.9%vol。采用聚類分析方法對揮發(fā)性物質組成進行了分析，結果表明整個蒸餾過程可分為4個階段：0～1 min，1～7 min，8～15 min，16～19 min。通過主成分分析發(fā)現，0～1 min基酒中的主要特征化合物為乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸己酯等各種酯類化合物，賦予了酒頭豐富的香氣成分；1～7 min基酒中主要特征化合物為丁酸丁酯等酯類，以及異戊醇、壬醛等；8～15 min基酒中主要特征化合物為苯甲酸乙酯、月桂酸乙酯等酯類，以及己醇、辛醇等醇類，賦予基酒醇甜濃郁的香氣；16～19 min基酒中主要特征化合物為苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、己酸、糠醛，可能使該階段的酒體呈現酸澀苦悶的風味。本研究對于瀘型酒蒸餾工藝的解釋提供了數據支持和參考依據。