白酒中的风味物质

白酒中的风味物质

摘要：白酒是世界六大蒸馏酒之一，其中的风味物质复杂，种类繁多。风味物质的组成直接决定了白酒的风味与品质。本文综述了白酒中风味物质的分离和分析方法及其在白酒发酵和贮存过程中的含量变化规律，并简单介绍了鉴定和分类白酒的方法。 关键词：风味物质；分离；变化规律；鉴定；分类

Flavor Substances in Chinese Liquors Abstract: Chinese liquors is one of the six kinds of distilled liquors in the world, in which the flavor is complex and various. The quality of Chinese liquors depends on the composition of flavor in it. This review summarized the separation and analysis methods of flavor and the variation of flavor in the process of fermentation and storage. The methods of identify and classify Chinese liquors are described briefly. Keywords: flavor substances; separation; variation; identification; classification 1. 前言 白酒是中国传统的蒸馏酒，历史悠久，和白兰地、威士忌、金酒、伏特加、老姆酒并称为世界著名六大蒸馏酒。因自然环境、酿造原料、糖化发酵剂种类和生产工艺等因素的不同, 形成了各具特色、风格典型的各种香型的白酒。 所谓香型，是指具有历史悠久独特的酿酒生产工艺所形成的以某些香味成分为主的产品，并拥有广大的消费群体。目前, 以茅台酒、郎酒、武陵酒为代表的酱香型，以汾酒、宝丰酒、黄鹤楼酒为代表的清香型，以泸州老窖特曲、五粮液、剑南春、全兴大曲、沱牌曲酒、洋河大曲、双沟大曲、古井贡、宋河粮液为代表的浓香型，以三花酒、湘山酒为代表的米香型，以西凤酒为代表的凤香型等五大香型得到举世公认，其中浓香型、清香型、米香型、凤香型已制定了国家标准[1]。 国际上啤酒、葡萄酒和蒸馏酒等酒类的芳香成分种类已发现超过1000 种。至1998 年，白酒中香味成分已检出342 种, 其中定量检出180 种以上。白酒香味成分种类有：醇类、酯类、酸类、醛酮类化合物、缩醛类、芳香族化合物、含氮化合物和呋喃化合物等。醇类中除乙醇外，最主要的是异戊醇、异丁醇和正丙醇，在浓香型和酱香型白酒中还含有一定量的正丁醇，属于醇甜和助香剂的主要物质来源，对形成酒的风味和促使酒体丰满、浓厚起着重要的作用；醇类也是酯类的前驱物质。酯类是具有芳香的化合物，在各种香型白酒中起着重要作用，是形成酒体香气浓郁的主要因素，己酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸乙酯是白酒的重要香味成分。酸类主要是乳酸、乙酸、丁酸和己酸等有机酸类, 影响白酒的口感和后味，是影响口味的主要因素，酸不足是造成后味寡淡的主要原因。醛酮类化合物包括乙醛、2,3-丁二酮和3-羟基丁酮等。缩醛类以乙缩醛的含量最多。4-乙基愈创木酚、苯甲醛、香草醛和酪醇等芳香族化合物是酱香型白酒的重要香味成分，β-苯乙醇在豉香型白酒中含量最高，而在米香型酒中次之。含氮化合物主要是四甲基吡嗪、三甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪。呋喃化合物中以呋喃甲醛较为突出，是酱香型白酒的特征成分之一[2]。 长期以来人们对白酒中香味物质的研究主要集中于其中的挥发性、半挥发性组分，对这些组分的检测基本上都是采用气相色谱或气相色谱与质谱联用技术。

2. 风味物质的分离分析 2.1 风味物质的来源 我国固态法酿酒用粮主要是高粱、大米、小麦、大麦、玉米、糯米等杂粮，其主要成分是淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、果胶、单宁、纤维素、半纤维素、木质素和其他物质。在酒曲作用下，粮食在窖池内发酵是一个极为复杂的过程， 除了众所周知的淀粉糖化、酵母发酵生成乙醇的复杂的酶化学反应体系外，还存在着非厌氧微生物、厌氧微生物( 梭状芽胞杆菌、各种厌氧菌、多种甲烷菌) 、好氧性微生物、野生酵母的复杂的代谢( 生命过程) 活动，酶化学反应，复杂的其他生物化学反应，多种多样的有机化学反应等。发酵结束后的酒醅是一个极为复杂的混合物，在蒸馏的过程中酒醅中的挥发性物质或多或少地与水和乙醇一道被蒸馏出来，成为酒的骨架成分和微量成分。 醇类( 一元醇、多元醇和芳香醇) 是糖、氨基酸等成分在霉菌、酵母菌、细菌等微生物的作用下生成的。高级醇主要是由酵母菌在非正常代谢状态下脱去氨基酸中的氨再经脱羧酶脱羧生成，其含量及种类与原料、菌种、酒醅成分及发酵条件等有关。白酒醅中形成的有机酸种类很多，产酸的途径也很多。但大多有机酸是由细菌生成。 酯类的生成途径有二：一是通过有机化学反应生成酯，在常温条件下极为缓慢，往往需要经几年时间才能使酯化反应达平衡。二是由微生物的生化反应生成酯，这是白酒生产中产酯的主要途径。存在于酒醅中的汉逊酵母、假丝酵母等微生物，均有较强的产酯能力。 羰基化合物生成途径很多，如醇经氧化、酮酸脱羧、氨基酸脱氨脱羧等反应， 均可生成相应的醛、酮。白酒中的芳香族化合物多为酚类化合物。它们来自小麦或制麦曲过程中由微生物生成；或在制麦曲时形成中间产物，再由酵母菌或细菌发酵而生成，并在发酵过程中相互进行转化；或由某些氨基酸及高粱中的单宁生成。白酒中的挥发性含硫化合物，大多来自胱氨酸及蛋氨酸等含硫氨基酸。 当然，粮食本身的一些香味成分、酒曲中不同微生物产生的芳香成分、糟醅蒸馏过程中产生的香气成分以及窖泥微生物产生的香气成分都会不同程度地带入酒体中，形成白酒的风味物质[3]。

2.2 风味物质的分离分析 最初，一般采用常规的化学分析方法测定白酒中的总酸、总酯、总醛、甲醇和杂醇油等成分。1964 年，原中国轻工业部组织的茅台、汾酒试点研究组采用纸层析色谱法定性及半定量检出白酒中的酸和酯及芳香族化合物等成分；同时， 在茅台试点应用薄层色谱法和柱层色谱法探讨茅台酒中的有机酸成分。1966 年, 内蒙古轻工研究所用气相色谱分析定量白酒中较高沸点的酯类, 如辛酸乙酯和乳酸乙酯等[2]。 目前对白酒中风味物质的分离与分析应用的最多的是色谱与检测器的联用设备。气相色谱法的分离原理是使混合物中的各组分在固定相( 固定液) 与流动相( 载体)间进行交换，由于各组分在性质和结构上的不同，当它们被流动相推动经过固定相时与固定相发生的相互作用的大小、强弱会有差异，以致各组分在固定相中滞留的时间有长有短，而按顺序流出达到分离的目的。气相色谱法本是作为一种分离手段，但自从气相色谱配备各种检测器( 如FID、TCD、FPD等) 以后，能使分离分析一次完成，具有分离效果好、灵敏度高、选择性强、分析速度 快、用途广泛等优点，使气相色谱成为一种极重要的现代分析工具。 对于白酒中那些挥发性极低的物质，气相色谱无法检测，这时需要利用高效液相色谱进行分离和检测。 Shukui Zhu[4]等人就是研究了运用一种全二维色谱/飞行时间质谱仪来测定白酒中的挥发性物质。讨论了柱组合的和最优升温程序的选择。结合色层分离谱和保留指数数据，根据TOFMS自动处理的数据鉴定出茅台酒种含有528种化学组分，包括有机酸、醇类、酯类、酮类、醛类、缩醛、内酯、含氮化合物以及含硫化合物等。此外，他们还研究了对茅台酒风味有重要影响的香气成分。

Fig.1 GC×GC/TOFMS contour plot of organic acids in Moutai liquor sample 有机酸的二维气相色谱分离结果如图1所示，在茅台酒样品中共发现了38种有机酸，大部分是饱和的一元羧酸，同系的直链一元羧酸包括乙酸到棕榈酸都被检测到。在酱香型白酒中，己酸、丁酸是主要的脂肪族酸；己酸、丁酸、3-甲基-丁酸、2-甲基-苯丙酸、正辛酸、正戊酸主要贡献蛤臭味，乙酸贡献醋味，4-甲基-2戊酸贡献草莓味。检测出的酯类主要有同系的甲基、乙基饱和直链C1–C10和C14–C16脂肪酸等，此外还有由高级醇、苯基、烷氧基、二元羧酸、不饱和脂肪族酸等构成的酯。其中，乙基己酸酯、乙基丁酸酯、乙酸乙酯、乙基戊酸酯、乙基3-甲基丁酸、乙基辛酸等酯类对于茅台酒的香气有较为重要的影响。醇类主要有从乙醇至壬醇等同系的饱和直链基伯醇，2-丁醇至2-壬醇等同系的饱和直链基仲醇，以及一些饱和的支链醇、苯基醇和不饱和醇；乙醇和3-甲基-丁醇是其中含量较多的醇类。羰基化合物主要有酮类、醛类、缩醛，其中检测到94种酮、39种醛、10种缩醛。1,1-二乙氧基乙烷、1,1-二乙基-2-甲基-丙烷、1,1-二乙基-3-甲基-丁烷、糠醛、苯乙醛等也是构成其香气成分不可或缺的部分。 此外，样品中还含有部分吡嗪、吡啶、噻唑等含氮化合物，二甲基二硫化合物、二甲基三硫化合物等含硫化合物及同系的C6–C9和C11–C12等γ-内酯化合物。 WenLai Fan和Michael两人[5]在对样品进行分馏后，通过气相色谱-嗅觉法(GC-O)分析了五粮液中的香气成分。经含DB-wax和DB-5柱的GC-O分析，检测到五粮液中的香气成分共有132种，其中126种香气成分通过GC- MS进行了鉴定；进一步通过香味抽提稀释分析法(AEDA)鉴定五粮液和剑南春中最重要的香气成分。结果表明，酯类，尤其是乙基类脂，是最重要的香气组分。不同种类的醇、醛、缩醛、烷基吡嗪、呋喃衍生物、内酯以及含硫化合物和酚类化合物对于其香气也是比较重要的。根据风味稀释值(FD)，五粮液及剑南春中最重要香气成分为丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、己酸丁酯、3-甲基-丁酸乙酯、己酸和1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷(FD>1024)。除己酸对酒的热度有所贡献外，其他成分对酒的水果香气、花香气、苹果香气及菠萝香气均有所贡献。在这两种酒中也鉴定出了包括2,5-二甲基-3–甲基-吡嗪、2-乙基-6-甲基-吡嗪、2,6-二甲基-吡嗪、2,3,5-三甲基-吡嗪和3,5二甲基-2-戊基-吡嗪在内的几种吡嗪化合物，尽管对它们还需进行进一步的定量分析，但是五粮液中的大部分吡嗪类化合物比剑南春中的有较高的FD值，因此五粮液相对剑南春具有较强的坚果香气、焙烤香气。 同时，WenLai Fan和Michael两人[6]采用先相色谱分馏再气相色谱-嗅觉法(GC-O) 研究了洋河大曲中的香气成分。首先采用三氯-氟化甲烷萃取洋河大曲，之后再分离出酸性及中性部分；再用硅胶正相色谱将中性部分分离成四部分，使用GC-O和GC-MS分析各部分中的香气组分。结果表明，洋河大曲中的酯类和脂肪族羧酸是构成其风味的主要物质。其中的己酸乙酯(嗅觉值=15)和丁酸乙酯(嗅觉值≥14)可能是最重要的酯类，此外，辛酸乙酯、3-甲基丁基己酯、乙基戊酯也是比较重要的(嗅觉值≥10)。己酸、丁酸、3-甲基-丁酸和戊酸等具有较高嗅觉值的酸对酒的酸味具有较高的影响；1-己醇、3-甲基-丁醇也具有较高而嗅觉值，此外，4-甲基-愈创木酚、4-乙基-愈创木酚及4-乙基-苯酚等对于洋河大曲的香、甜、烟、腥味等有较高的影响；1,1-二乙氧基乙烷、1,1-二乙氧基-2-甲基丙烷及1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷等对大曲的水果香气及花香味有较高的影响。 WenLai Fan和Michael两人[7]还采用固相微萃取技术(SPME)萃取洋河大曲新酒及陈酒样品，之后进行气相色谱-嗅觉稀释分析以确定样品中的香气成分。首先用去离子水稀释原料酒样品至乙醇含量为14% (v/v)，然后使用14%的乙醇-水溶液对样品进行逐步稀释(1:1)后进行顶空固相微萃取；样品经50℃温度下15min的预平衡，同温度下搅拌萃取30 min后，注射进GC，经使用DB-Wax和DB-5柱子的GC-MS 和GC-O进行鉴别。结果表明，酯类是影响洋河大曲香气的主要成分，新酒及陈酒中的己酸乙酯、丁酸乙酯和戊酸乙酯等均有较高的风味稀释值(FD > 8192)，乙酸甲酯、庚酸乙酯、苯甲酸乙酯及己酸丁酯等也是影响香气的重要成分(FD>256)；而且，样品中的1,1-二乙氧基乙烷、1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷也具有较高的风味稀释值(FD>256)，其他具有中等大小风味稀释值的香气成分有