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五糧原酒中特殊芳香族化合物的空間分布

2024-02-05美食

芳香族化合物是一類具有苯環結構的化合物,白酒中常見的芳香族化合物有苯酚、對甲酚、苯乙醇、苯甲醇、苯乙醛、苯甲醛、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯等等,對白酒酒體貢獻馬廄味、煙熏味、丁香味、花香味等等,是白酒中主要呈香物質的同時也是異嗅類物質。因而研究芳香族化合物在白酒中的量比關系對提高白酒質素無疑具有重要的意義。

芳香族化合物廣泛存在於濃香型白酒釀造過程中的各個環節。在不同酒精度的五糧液中,透過氣相色譜嗅聞(GC-O)技術檢測到了11種芳香族化合物,其中苯乙酸乙酯等化合物被認為是造成高度和低度五糧液風味特征區別的原因;包包曲中共有22種芳香族化合物被檢測到,其中苯乙醇、愈創木酚被認為是優質濃香型大曲的主要香味成分,而苯甲醛、苯甲醇為優質濃香型大曲香味體系的組成部份;在窖泥與糟醅中也檢出了12種芳香族化合物,其中對甲酚可能是由窖泥產出的形成區別於糟醅香氣特征的原因之一。由此可見,芳香族化合物是濃香型白酒中一種很重要的呈香物質,掌握它們在原酒中的具體含量是很有必要的。

五糧液是多糧濃香型白酒的典型代表,其具有「香氣悠久、味醇厚、入口甘綿、入喉凈爽、諸味協調、恰至好處、尤以味全面而著稱」的獨特酒體風格。這種風格與五糧液特有的「分層起糟、分層蒸餾,按質並壇」工藝有著必然聯系。其中「分層起糟、分層蒸餾」的原因是不同空間層次的糟醅所接觸的條件不同,形成了質素差異,其蒸出的酒也是品質各異。據研究表明,濃香型白酒中不同空間層次的原酒從感官和呈香物質的含量上均有明顯差異。而「按質並壇」就是為了將這些不同層次、品質各異的原酒區別開來,按質組合,為後期的勾調工藝打好基礎。因此,掌握不同層次原酒中風味物質的準確資訊對「按質並壇」具有非常重要的指導意義。

目前國內的濃香型原酒研究中,少有對芳香族化合物進行定量的報道,而且對它們在不同層次原酒中的空間分布規律了解得也不夠全面。因此,本研究對9種生產過程中出現的具有特殊香氣貢獻的芳香族化合物進行了定量研究,分析了它們的空間分布規律,為濃香型原酒的層次判定提供基礎數據,同時也為「按質並壇」工藝提供了新的理論支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

實驗原酒均采集自五糧液股份有限公司釀酒車間隨機選取11口窖池;所選窖池均為40年以上窖齡。

空間層次分布:空間層次分為上層、中層和下層;其中上層為距地面10~20 cm處,中層為黃水線上20~30 cm處,下層為黃水線下30 cm處。

原酒采集方法:不同空間層次的原酒均采集於對應空間層次的糟醅。糟醅經蒸餾後去掉酒頭,摘取的一級酒為實驗分析原酒。 所有實驗原酒酒精度均在65%vol~70%vol。

1.2 儀器與藥品

氣相色譜-質譜聯用儀(帶有自動前處理平台的GC/MS)PAL RTC2-7890B/5977B,美國Agilent公司;離心機,德國Eppendorf;渦旋儀Vortex-Genie 2,美國Scientific Industries公司。

無水乙醇(色譜純),美國Sigma-Aldrich公司;二氯甲烷(CpCl2,ACS級),上海百靈威有限公司。無水硫酸鈉、氯化鈉(ACS級),阿拉丁試劑 新釀酒平台原載 有限公司;4-辛醇,GC標準品,美國Sigma-Aldrich公司;苯甲醛、苯乙醛、苯乙酸乙酯、愈創木酚、苯甲醇、苯丙酸乙酯、苯乙醇、苯酚、對甲酚等,GC標準品,日本TCI公司。

1.3 液液微萃取(LLME)

將10 mL酒樣和20 mL飽和食鹽水加入50 mL離心管中,再加入內標物50 μL(4-辛醇,100 mg/L),用1 mL重蒸的二氯甲烷進行萃取,振蕩混勻1 min,經3000 r/min離心3 min後分層,取1 μL下層的萃取劑進入GC-MS進行分析。

1.4 GC-MS分析

氣相色譜條件:載氣為He(99.999 %),流速1 mL/min;色譜柱為HP-INNOWAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度為230 ℃;不分流進樣;柱箱升溫程式為40 ℃保持5 min,然後以4 ℃/min升至230 ℃並保持5 min。

質譜條件:EI電離源,電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃,四級桿溫度150 ℃,介面溫度250 ℃,掃描範圍35.00~350.00 amu。

1.5 定 性

透過與NIST14a.L(Agilent Technologies Inc.)中標準質譜圖對比並與標準樣品的質譜圖、保留時間及文獻報道的保留指數比對定性指定的所有芳香族化合物。

1.6 定 量

采用內標法(以4-辛醇為內標)繪制標準曲線對芳香族化合物進行定量分析。具體操作步驟是用60%vol乙醇水溶液將需定量的芳香族化合物標準品配制為高濃度的混合標準溶液,再稀釋配制成不同濃度梯度的混合標準溶液。分別取10 mL混合標準溶液按照上述液液微萃取的方法萃取後,用氣相色譜-質譜聯用儀檢測,用特征離子(SIM)對待測化合物進行積分,以需定量的芳香族化合物的標準品與內標物的特征 新釀酒平台原載 離子峰的峰面積之比為橫座標,檢出的芳香族化合物的標準品與內標物的濃度之比為縱座標繪制標準曲線。

檢出限(LOD):以訊噪比為3時,所檢測出的物質濃度作為該物質的檢出限。

定量限(LOQ):以訊噪比為10時,所檢測出的物質濃度作為該物質的定量限。

相對標準偏差(RSD):以3次獨立實驗測定的數據來計算RSD。

回收率:在已知目標化合物的濃度酒樣中,添加一定量的對應標準品,平行測定3次,透過以下公式(加標回收率=(加標試樣測定值-試樣測定值)÷加純量×100%)計算回收率。

重現性:以同一天連續測定15次的化合物保留時間的RSD作為日內重現性;以連續5 d相同時間段測定的化合物保留時間的RSD作為日間重現性。

1.7 香氣活度值 (OAV)

香氣活度值是指測定的化合物濃度與該化合物的香氣閾值濃度之比,以此來表示該化合物對香氣的貢獻度。

2 結果與討論

2.1 芳香族化合物定量方法的評估

2.1.1 標準曲線及相關參數

本研究中芳香族化合物標準曲線的線性相依系數R2均大於0.9971(苯乙酸乙酯),線性良好;所測酒樣中芳香族化合物的含量均在標準曲線的線性範圍內;方法的檢測限為0.23~3.67 μg/L,定量限為0.77~12.23 μg/L,均較低(表1)。

2.1.2 精密度、回收率及重現性

采用相對標準偏差作為定量方法的精密度(表2),經測定9種芳香族化合物的RSD均小於2 %,加標回收率在102.18 %~122.41 %。而各化合物的日間重現性與日內重現性均小於1%。綜上所述,該方法能滿足五糧液原酒中9種芳香族化合物的定量分析需求。

2.2 原酒中9種芳香族化合物含量空間分布和OAV分析

由圖1可知,原酒中9種芳香族化合物的濃度各不相同,它們的高低順序分別為苯乙酸乙酯>苯甲醛>苯乙醛>苯乙醇>對甲酚>苯丙酸乙酯>苯甲醇>愈創木酚。

透過計算各物質的OAV值,發現苯乙酸乙酯、對甲酚、苯甲醛、苯丙酸乙酯、愈創木酚等5種化合物在五糧液原酒中OAV值均大於1,說明它們對原酒的香氣具有貢獻。苯酚、苯乙醇、苯甲醇等3種化合物的OAV值均小於1,說明這3種物質對原酒香氣的貢獻度可能很低。然而在以往研究中,苯酚被認為是五糧液酒中一個重要的風味物質。因此,它對香氣的貢獻還需進一步深入研究。

2.3 9種芳香族化合物的空間分布規律(圖2)

由圖2可知,9種芳香族化合物中愈創木酚、苯甲醛、苯乙醇、苯甲醇等4種化合物在不同空間層次的原酒中未有明顯差異。透過將其余5種化合物進行不同層次間的差異化分析,我們發現:對甲酚,學名為4-甲基苯酚,被認為與窖泥臭有十分密切的關系。從空間分布規律來看,其表現為下層>中層>上層,含量隨著窖池空間深度的增加而增加。這是因為4-甲基苯酚主要是窖泥中的厭氧 新釀酒平台原載 微生物產生,下層空間中隨著深度的增加厭氧環境變好,窖泥中對甲酚的含量便隨之增加;由於窖泥與糟醅香氣物質的交換效果,對甲酚不同層次間糟醅含量也存在了明顯差異;在五糧液「分層起糟、分層蒸餾」的特有工藝前提下,形成了不同空間層次的五糧液原酒中對甲酚的分布規律。

苯乙酸乙酯、苯酚的含量在下層原酒中明顯高於中層和上層,但在中層和上層間區別並不明顯。而苯乙醛正好相反,其含量在上層原酒中明顯高於中層和下層,在中層和下層間區別不明顯。

3 結 論

本研究基透過LLME-GC/MS的方法進行了定量分析。該方法具有線性好,檢出限低,精度高,重現性好的特點,完全能滿足五糧液原酒中9種芳香族化合物的定量需求。

透過定量,五糧液原酒中芳香族化合物的排列規律為苯乙酸乙酯>苯甲醛>苯乙醛>苯乙醇>對甲酚>苯丙酸乙酯>愈創木酚>苯甲醇。其中苯乙酸乙酯、對甲酚、苯甲醛、苯丙酸乙酯、愈創木酚是較為重要的呈香物質,對甲酚隨窖池深度增加而升高的現象明顯。因此,可把對甲酚作為一種除傳統醇酯指標外,判定五糧液原酒層次的一種潛在的特征指標。