空间载能波导技术对酱香型白酒中挥发性物质的影响

吴双1,李子文1,邬子璇1,李朝静1,王健1,宋全厚1,温志华2,尹建军1*

(1.中国食品发酵工业研究院,北京 100000;2.中合汇能(北京)科技发展有限公司,北京 100000)

摘 要:为加快白酒陈化速率,提升白酒品质,利用空间载能波导(space energy download,SED)技术对酱香型白酒进行处理(2、4、6、8 h),通过顶空-气相色谱-离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy,HS-GCIMS)结合主成分分析(principal component analysis,PCA)及感官评价研究处理前后酱香型白酒挥发性物质的变化。结果表明,经SED 技术处理后酱香型白酒酒样挥发性化合物含量发生显著变化,其中2-庚酮与部分酯类物质如乙酸乙酯、乙酸丙酯、庚酸乙酯等在处理6 h 时含量达到最高。PCA 结果显示,经SED 技术处理后的样品可明显区别于对照组,其空间距离随处理时间延长而增加。感官评价结果显示处理6 h 酒样与对照组相比具有更优的香气、口感及风格。

关键词:酱香型白酒;空间载能波导技术;顶空-气相色谱-离子迁移谱;白酒挥发性物质;白酒陈化

酱香型白酒采用独特的一年一轮、两次投料、九次蒸煮、八次发酵、七次取酒的“12987”酿造工艺,具有高温制曲、高温堆积、高温发酵、高温蒸酒和生产周期长、贮存期长(被称为“四高两长”)的操作特点,以其“酱香突出、优雅细腻、酒体醇厚、空杯留香持久”的特殊风格深受消费者喜爱。然而,新酿造的酱香型白酒往往入口辛辣,刺激性较强[1],为得到高质量的白酒,至少需要贮存3 年以上[2],典型的茅台酒更需贮存4 年以上[3],才能消除其邪杂味,赋予酒体口感醇厚、柔和和气味芳香的特点,此过程称为陈化(也称为陈酿或老熟)[4]。由于传统的酱香型白酒陈化过程耗时长、损失大、贮酒容器及设备占地面积大,导致企业面临资本积压、资金周转慢等系列问题。因此,研究酱香型白酒人工催陈技术,缩短白酒陈化时间对提升白酒生产企业经济效益具有重要意义[5]

目前白酒老熟陈化机理主要有“缔合说”、“酯化说”、“氧化说”、“溶出说”与“挥发说”等,在上述理论的指导下,人工催陈方法主要可分为物理催陈法、化学催陈法和生物催陈法及综合催陈法[6-9],现有的方法往往存在处理后易发生回生现象,随处理时间延长回味变差及酒样稳定性差等问题。空间载能波导(space energy download,SED)技术作为一种物理催陈法,通过量子级能量源对物质产生共振作用,加速酒中各项化学反应速率,从而起到改善新酒品质、促进白酒陈化的作用,具有操作便捷、处理酒样不返生、不引入其他物质等优势。本研究将感官评价与顶空-气相色谱-离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy,HS-GC-IMS)技术相结合,在不同时间梯度运用SED 技术对酱香型白酒风味进行研究,以期为酱香型白酒陈化贮存工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酱香型白酒样品:酒样为2021 年盘勾酒,由贵州省仁怀市某酒厂提供。

丙酮、2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮(均为分析纯):北京国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

空间载能波导设备:中合汇能公司;FlavourSpec®1H1-00053 型气相离子迁移谱(配有LAV、Reporter、Gallery Plot 插件以及内置的GC×IMS Library Search NIST 数据库和IMS 数据库):德国G.A.S.公司;CTC-PAL自动进样装置:瑞士CTC Analytics AG 公司;WAX 石英毛细管柱(30 m×0.53 mm,1 μm):美国RESTEK 公司。

1.3 方法

1.3.1 空间载能波导技术处理酱香型白酒

空间载能波导设备包括总信号源、通信控制服务器与重力重叠场,其中总信号源位于异地远程空间,其余各部件由信号传导线相连接,重力重叠场为内设信号线的绝缘支架所搭建立方体,将白酒放置于重力重叠场中连接设备即可计时开始处理。对照组为未经处理的相同酱香型白酒酒样。

1.3.2 感官评价

参照GB/T 10345—2022《白酒分析方法》对处理前后的酱香型白酒酒样的外观、香气、口味、风格进行评分,每一项满分按100 计,总分采用加权法,总分=外观×10%+香气×25%+口味×50%+风格×15%,各项评分权重参考第五届全国评酒大会白酒评分办法。

1.3.3 HS-GC-IMS 分析

取0.2 mL 酒样,加1.8 mL 水稀释,置于20 mL 顶空瓶中待测,每个样品做3 个平行试验。

顶空进样条件:顶空孵化温度60 ℃,孵育时间10 min,孵化转速500 r/min,进样针温度85 ℃,进样体积200.0 μL。

GC 条件:色谱柱MXT-WAX(30 m×0.53 mm,1 μm);柱温60 ℃;载气为高纯N2(纯度≥99.99%);初始流速2.0 mL/min 保持2 min,在2~10 min 内线性增至10 mL/min,10~20 min 内线性增至100 mL/min,保持10 min,分析时间为30 min。

IMS 条件:漂移管长度9.8 cm;管内线性电压500 V/cm;温度45 ℃;漂移气流速150 mL/min(N2,纯度≥99.99%);放射源为β 射线(氚,3H);模式为正离子。

1.4 数据处理

HS-GC-IMS 数据分析由仪器配套的VOCal 应用软件内置的(美国)国家标准与技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)数据库和离子迁移谱(ion mobility spectroscopy,IMS)数据库,对所检测物质进行定性分析;采用Reporter 插件对比样品之间的谱图差异;采用Gallery Plot 插件绘制指纹图谱,直观对比不同样品之间的挥发性化合物差异;采用主成分分析(principal component analysis,PCA)插件,对样品进行相似度分析。

2 结果与分析

2.1 样品感官评价

不同处理时长酱香型白酒酒样感官评价见表1。

表1 不同处理时长酱香型白酒酒样感官评价
Table 1 Sensory evaluation of sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

样品对照(CK)SED 处理2 h SED 处理4 h SED 处理6 h SED 处理8 h外观(10%)评语清澈透明清澈透明清澈透明清澈透明清澈透明评分100 100 100 100 100香气(25%)评语酱香较明显酱香明显,香气较舒适酱香较突出,香气舒适酱香突出,优雅细腻酱香突出,优雅细腻评分87 90 92 94 94口味(50%)评语酒体较协调,后味平淡酒体稍醇厚,后味稍长酒体较醇厚,后味稍长酒体醇厚丰满,细腻,回味悠长酒体醇厚,后味悠长评分86 88 92 96 94风格(15%)评语酱香型风格明显酱香型风格明显酱香型风格突出酱香型风格突出酱香型风格突出评分89 90 93 94 93综合评分88.10 90.00 92.95 95.60 94.45

由表1 可知,与未经处理的对照样相比,在2~6 h内,随处理时间延长,SED 技术处理后的酒样在香气、口味及风格方面的评分增加,处理8 h 评分与6 h 相比口味和风格评分有所下降。综合感官评价结果,SED技术处理6 h 的酒样以其酱香突出、优雅细腻,口感醇厚丰满、回味悠长的感官品质特征获得综合感官评分最高分95.60。

2.2 HS-GC-IMS 二维谱分析

图1 为HS-GC-IMS 二维谱图。

图1 不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性香气成分HS-GC-IMS 二维谱图
Fig.1 HS-GC-IMS two-dimensional spectra of volatile aroma components in sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

由图1 可知,当挥发性化合物成分存在于IMS 的电离区域时,进入电离区域的分子与反应物离子反应生成质子化单体,同时RIP 峰强度下降或消失,当分析物浓度较高时,分子进一步形成质子结合的二聚体[11-12]

2.3 HS-GC-IMS 差异谱图分析

为进一步反映不同样品间挥发性组分的含量差异,以未处理的酒样CK 作为参比绘制差异图谱,通过删除未处理酒样参照谱图中的信号峰,生成不同处理时间梯度的酒样与未处理酒样之间的差异谱图,如图2 所示。

图2 不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性香气成分HS-GC-IMS 差异谱图
Fig.2 HS-GC-IMS differential spectra of volatile aroma components in sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

由图2 可知,表示经过2、4、6、8 h 处理的白酒样品均与未处理的对照样品CK 存在差异,证明经过SED 技术处理后的酱香型白酒中的挥发性风味物质发生明显变化,且对不同挥发性成分存在不同影响。

2.4 挥发性香气成分定性及指纹图谱分析

不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性化合物定性分析信息见表2。

表2 不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性化合物定性分析信息
Table 2 Qualitative analysis information of volatile compounds in sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

中文名称酯类(17 种)乙酸乙酯乙酸丙酯乙酸己酯丙酸己酯乳酸乙酯乙酸异戊酯异丁酸乙酯异戊酸乙酯2-甲基丁酸乙酯2-甲基丁基乙酸酯丙酸乙酯(单体)丙酸乙酯(二聚体)丁酸乙酯(单体)丁酸乙酯(二聚体)戊酸乙酯(单体)戊酸乙酯(二聚体)庚酸乙酯(单体)庚酸乙酯(二聚体)辛酸乙酯(单体)辛酸乙酯(二聚体)乙酸异丁酯(单体)乙酸异丁酯(二聚体)正己酸乙酯(单体)正己酸乙酯(二聚体)分子式保留指数保留时间/s相对迁移时间峰体积CK SED 处理2 h SED 处理4 h SED 处理6 h SED 处理8 h C4H8O2 C5H10O2 C8H16O2 C9H18O2 C5H10O3 C7H14O2 C6H12O2 C7H14O2 C7H14O2 C7H14O2 C5H10O2 C5H10O2 C6H12O2 C6H12O2 C7H14O2 C7H14O2 C9H18O2 C9H18O2 C10H20O2 C10H20O2 C6H12O2 C6H12O2 C8H16O2 C8H16O2 913.5 994.2 1 261.1 1 355.6 1 357.7 1 134.8 983.4 1 087.9 1 064.4 1 127.5 952.8 971.8 1 057.9 1 053.2 1 157.1 1 148.3 1 340.4 1 340.7 1 453.6 1 453.1 1 035.7 1 027.9 1 259.0 1 252.9 307.093 360.849 739.441 892.976 896.700 537.122 353.165 464.943 436.040 524.886 332.214 345.031 428.356 422.868 576.408 560.471 866.373 866.905 1 085.582 1 084.491 403.110 394.603 736.318 727.395 1.340 85 1.480 32 1.412 92 1.435 13 1.543 09 1.747 14 1.565 26 1.656 68 1.650 19 1.289 04 1.151 68 1.453 22 1.214 0 1.563 82 1.261 12 1.683 69 1.411 14 1.916 66 1.480 67 2.032 41 1.231 27 1.618 52 1.339 54 1.804 82 25 154.98±58.78 1 519.73±48.01 119.86±17.90 1 269.81±74.58 6 678.47±288.49 9 298.50±156.75 10 657.11±64.25 18 519.92±231.48 7 322.56±109.67 679.04±16.11 1 5 407.44±73.19 5 263.67±18.10 567.78±20.19 18 517.51±132.39 996.27±26.32 12 789.68±221.91 679.32±33.43 382.22±5.56 3 142.20±66.41 679.19±37.52 866.85±11.17 2 747.33±51.19 6 893.08±82.26 24 413.83±419.15 25 447.29±77.11 1 665.58±47.62 149.20±16.22 1 505.76±33.74 8 277.77±309.31 9 618.91±78.41 10 696.55±62.04 18 635.98±250.58 7 623.61±127.73 697.72±15.49 15 802.05±167.10 5 313.43±9.96 561.93±19.38 18 542.27±91.55 1 062.07±40.09 12 963.38±217.74 758.72±15.91 435.13±10.66 3 266.31±94.23 713.42±70.13 917.38±17.47 2 797.10±58.22 6 740.63±94.63 24 943.99±454.67 25 783.16±110.10 1 810.11±17.24 183.17±6.40 1 634.68±41.70 9 645.32±470.23 9 573.98±238.09 10 628.86±71.06 18 263.89±319.54 7 663.76±269.20 704.27±21.14 16 159.05±85.11 5 336.46±22.10 583.57±19.13 18 468.25±107.63 1 109.31±20.38 12 847.67±266.78 851.28±33.62 493.17±19.65 3 312.21±77.00 758.89±57.77 962.32±9.88 2 783.83±73.86 6 715.19±95.54 24 857.17±511.41 25 891.19±70.45 1 843.61±3.15 220.65±11.92 1 697.68±87.60 9 511.00±879.82 9 644.53±108.11 10 618.12±29.76 18 234.76±126.77 7 787.94±80.22 708.01±19.01 16 448.74±189.20 5 346.26±4.89 595.64±21.35 18 433.48±43.89 1 130.94±13.12 12 771.23±168.03 893.54±4.74 509.86±26.17 3 463.52±56.96 778.32±76.84 973.18±8.59 2 768.13±43.60 6 780.27±53.74 24 649.86±330.99 25 615.45±42.33 1 776.91±4.24 212.34±12.69 1 806.87±14.88 10 080.93±355.18 9 522.08±130.32 10 563.52±64.87 18 209.63±169.33 7 590.59±206.93 684.32±18.88 16 607.86±57.86 5 291.68±18.28 593.52±8.67 18 379.51±95.11 1 198.14±13.87 12 800.54±88.27 916.31±15.82 477.99±29.05 3 289.80±67.28 715.03±31.10 942.71±18.64 2 748.61±55.44 6 861.39±116.97 24 427.87±297.20

续表2 不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性化合物定性分析信息
Continue table 2 Qualitative analysis information of volatile compounds in sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

中文名称醇类(5 种)1-戊醇正己醇异丁醇仲丁醇(单体)仲丁醇(二聚体)异戊醇(单体)异戊醇(二聚体)醛类(6 种)庚醛正己醛异丁醛丁醛(单体)丁醛(二聚体)糠醛(单体)糠醛(二聚体)乙缩醛(单体)乙缩醛(二聚体)酮类(5 种)2-丁酮2-己酮2-庚酮1-戊烯-3-酮1-辛烯-3-酮烯类(4 种)双戊烯月桂烯萜品油烯3-蒈烯(单体)3-蒈烯(二聚体)含氮化合物(2 种)2-乙基吡嗪2,6-二甲基吡嗪含硫化合物(2 种)二甲基二硫二甲基三硫分子式保留指数保留时间/s相对迁移时间峰体积CK SED 处理2 h SED 处理4 h SED 处理6 h SED 处理8 h C5H12O C6H14O C4H10O C4H10O C4H10O C5H12O C5H12O 1 260.3 1 365.6 1 075.7 1 015.5 1 036.2 1 226.1 1 218.9 738.223 911.066 449.761 381.43 403.658 689.326 679.414 1.251 81 1.327 17 1.368 03 1.149 22 1.336 36 1.240 96 1.504 28 215.12±3.09 609.18±24.95 358.81±7.62 7 932.75±110.76 4 416.46±24.38 1 349.19±17.76 13 039.96±226.96 226.09±13.21 610.29±10.98 345.37±13.04 8 028.56±72.88 4 483.72±31.83 1 324.93±32.23 13 606.38±183.74 239.83±14.95 589.77±10.93 326.15±6.11 8 109.01±185.09 4 460.72±24.68 1 282.53±34.93 13 943.82±53.61 242.94±15.33 562.58±2.62 325.15±7.71 8 167.83±26.68 4 504.48±38.07 1 258.79±25.18 14 139.90±33.83 247.32±6.65 577.21±7.36 302.28±8.18 8 388.64±229.58 4 615.37±27.13 1 306.51±26.11 14 379.48±92.53 C7H14O C6H12O C4H8O C4H8O C4H8O C5H4O2 C5H4O2 C6H14O2 C6H14O2 1 182.8 1 107.7 797.9 848.3 841.0 1 490.1 1 490.6 884.9 888.7 625.195 492.886 243.645 269.486 265.625 1 167.375 1 168.466 289.98 292.208 1.340 59 1.252 44 1.092 26 1.115 87 1.284 32 1.085 48 1.336 97 1.042 67 1.127 68 1 344.90±46.08 1 928.79±15.70 926.17±34.24 3 601.47±74.94 1 126.65±18.24 4 741.34±51.89 1 879.12±43.08 677.31±35.71 493.75±7.58 1 435.28±49.47 2 014.26±45.03 940.05±11.94 3 573.16±39.34 1 097.32±5.88 4 948.29±192.70 2 180.29±191.87 729.42±32.43 505.78±14.63 1 489.68±63.75 2 011.94±24.71 946.17±20.02 3 534.82±26.57 1 093.56±5.32 5 077.97±130.95 2 357.85±204.48 760.24±35.98 506.16±22.35 1 580.31±49.98 2 079.77±12.86 932.14±15.63 3 513.31±4.69 1 074.44±0.99 5 082.21±222.60 2 322.97±268.73 781.67±6.88 523.98±4.27 1 646.76±102.69 2 135.70±23.46 927.53±11.70 3 489.81±33.10 1 061.97±9.09 5 111.32±76.45 2 499.19±121.41 827.75±18.32 574.60±3.68 C4H8O C6H12O C7H14O C5H8O C8H14O 865.9 1 100.5 1 190.2 1 022.0 1 300.3 279.139 481.844 639.857 388.291 799.825 1.063 13 1.496 98 1.632 57 1.311 89 1.276 62 682.84±4.86 2 391.87±41.85 381.82±5.62 285.98±1.34 1 502.15±178.49 662.89±10.58 2 329.99±17.41 428.55±25.38 281.43±5.64 1 206.92±77.07 647.74±11.79 2 173.77±75.60 442.33±15.81 261.56±7.65 1 040.23±20.93 638.52±6.39 2 173.73±27.01 453.10±10.83 266.12±4.89 877.25±5.27 647.44±9.79 2 178.21±67.81 449.42±4.83 277.38±4.51 804.08±40.64 C10H16 C10H16 C10H16 C10H16 C10H16 1 196.2 1 134.4 1 299.3 1 140.2 1 141.1 649.126 536.38 798.273 546.387 547.87 1.714 13 1.712 53 1.301 87 1.207 76 1.292 85 187.32±4.58 1 786.79±43.40 432.25±46.38 317.59±12.66 161.11±4.50 214.52±8.11 1 794.40±46.80 511.00±17.95 332.72±13.02 147.80±3.32 229.89±18.62 1 706.48±21.20 530.78±20.31 317.38±7.80 148.41±3.81 238.01±22.84 1 724.48±48.69 564.36±28.37 338.37±4.24 158.92±15.69 219.77±8.57 1 835.06±7.22 558.96±15.07 338.46±10.60 180.81±5.46 C6H8N2 C6H8N2 1 340.7 1 323.8 866.905 838.174 1.515 67 1.131 82 1 042.34±76.87 6 223.54±560.85 1 024.32±21.48 7 705.46±332.47 930.68±29.90 8 592.78±218.28 850.24±14.24 9 355.97±325.07 786.24±10.35 9 765.44±215.06 C2H6S2 C2H6S3 1 119.9 1 355.3 512.289 892.444 1.138 54 1.303 18 11 657.96±120.71 2 669.68±83.69 12 063.20±97.35 2 695.24±214.93 12 240.75±52.53 2 663.49±116.59 12 450.21±48.68 2 505.55±88.97 12 498.82±20.19 2 427.08±36.48

白酒中常见的挥发性物质主要有酯类、醇类、酸类、醛类、含氮化合物、含硫化合物以及萜烯类化合物,这些物质对形成白酒芳香特性与品质具有重要意义[13]。如表2 所示,在5 个不同处理组的酱香型白酒中共定性出54 种化合物(包含13 种化合物的单体和二聚体)。其中包括17 种酯类化合物、5 种醇类化合物、6 种醛类化合物、5 种酮类化合物、4 种烯类化合物、2 种含氮化合物和2 种含硫化合物。主体为酯类物质、醇类、烯类和醛酮类化合物,酯类物质约占检测风味物质总量的40%,乙酯类物质约占白酒中酯类风味物质总量的76%。

不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性香气成分HS-GC-IMS 指纹图谱见图3。

图3 不同处理时长酱香型白酒酒样挥发性香气成分HS-GC-IMS 指纹图谱
Fig.3 HS-GC-IMS fingerprint of volatile aroma components in sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

图3 与表2 结合分析可知,对香气贡献较大的酯类、醛类化合物相对含量呈上升趋势,因此推测SED技术对白酒的处理时间延长能使酒体香气更突出、丰满。对已定性出的化合物进行分析可知,应用SED 技术处理会促进酒样中乙酸己酯、丙酸己酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯、异戊醇、庚醛、糠醛、2,6-二甲基吡嗪等挥发性化合物含量增加,异丁醇、1-辛烯-3-酮,2-乙基吡嗪等物质含量下降,其中2-庚酮与部分酯类物质如乙酸乙酯、乙酸丙酯、庚酸乙酯(二聚体)等在处理6 h 时含量最高,推测在处理6 h 时,香气组分含量重新达到平衡,在感官上呈现出更为协调的香气。

通过对酒样中挥发性香气成分定性及分析,推测对酱香型白酒应用SED 技术处理会促使酒中各主要成分获得其所需能量,并促进极性分子有序排列,从而加速酯化、氧化等各反应速率;此外,酒中风味物质变化间接影响乙醇-水之间的氢键缔合强度[14],起到降低新酒刺激性的作用,在总体上使酒样香气、口感等更协调,与感官评价结果一致。

2.4.1 酯类化合物

酯类物质是白酒中最为重要的风味物质,在白酒中其种类和含量非常丰富,是形成酒体芳香味的主要成分[13,15]。由图3 结合表2 可知乙酸乙酯、异丁酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、丙酸乙酯、正己酸乙酯、异戊酸乙酯的相对含量与CK 样品相比差别不大。不同SED 处理时长白酒中乙酸己酯、乳酸乙酯(在4 h 时低于CK 样)、丙酸己酯、庚酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、2-甲基丁基乙酸酯的相对含量均高于CK 样,其中乙酸己酯、庚酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异戊酯、2-甲基丁基乙酸酯相对含量在6 h 时达到最高值。其中,戊酸乙酯、庚酸乙酯被认为是白酒贮存年份标志之一,其含量随贮存年份的增加而上升[16-17]。上述酯类物质相对含量的增加可能与酒体中酸与醇发生酯化反应相关,推测应用SED 技术处理酒样可增加分子活化能,从而加速各反应速率,促进酒中酯类物质生成。

2.4.2 醇类化合物

醇类物质赋予白酒酒体醇甜的口感,并起到助香剂的作用,是形成白酒中其他香气成分重要的前体物质[18-19]。由图3 结合表2 可知,异丁醇、正己醇(除2 h样品外)相对含量随处理时间延长呈不同程度降低,其中异丁醇含量明显下降,异丁醇在风味上表现为刺激、味涩等特点,其含量下降可以促使白酒口感更为协调[20]。而1-戊醇、仲丁醇、异戊醇相对含量随处理时间延长表现为不同程度地增加。其中,仲丁醇被认为是白酒贮存年份标志之一,其含量随贮存年份的增加而上升[16]。1-戊醇、仲丁醇、异戊醇相对含量上升可能是由于酯类物质发生水解反应,但其变化幅度较小,在酒样贮存过程中,酯化反应与水解反应共存,并处于动态平衡[6],与酯类物质相对含量增加的结果相结合,推测SED 技术促进酒样平衡仍处于前期,以酯化反应为主,水解反应伴随出现。而异丁醇、正己醇相对含量下降可能是因为发生氧化反应生成醛类及酸类物质。从总体看,其变化幅度不明显,相对含量较稳定,与酱香型白酒贮存过程中醇类物质含量变化幅度小、较稳定的结果一致[20]

2.4.3 醛类及酮类化合物

白酒中醛酮类物质对形成酒体主体香味具有一定作用[18]。由图3 可知,丁醛相对含量基本保持不变,庚醛、乙缩醛、异丁醛、正己醛、糠醛相对含量随处理时间延长呈不同程度增加。其中乙缩醛作为白酒老熟的重要标志性物质[21],具有令人愉悦的清香,并赋予酒体柔和的口感[18,22],乙缩醛含量增加可能是由于乙醛与乙醇缩合;糠醛在白酒中呈现甜味,杏仁味香气、谷物香气[23-24],也是酱香型白酒重要标志性物质。而异丁醛、正己醛推测由异丁醇、正己醇缓慢氧化生成,其相对含量上升与异丁醇、正己醇相对含量降低相对应。酒中乙缩醛等醛类物质及酯类物质由乙醇等物质在溶解氧的存在下缓慢形成,可能是SED 技术促进酒中溶解氧活化,从而加速酒中氧化反应的进行,生成醛类及酸类物质,进而大量合成酯类物质。

酮类物质中1-戊烯-3-酮相对含量保持不变,1-辛烯-3-酮、2-己酮、2-丁酮相对含量随处理时间延长呈不同程度下降,2-庚酮相对含量随处理时间延长而增加,并在6 h 达到最高值。2-庚酮的含量上升与相关文献的研究结果一致[25]

2.4.4 含氮化合物及其他化合物

吡嗪等杂环类化合物具有较高的芳香程度和较低的察觉阈值,赋予酒体典型而幽雅的风格,并具有一定生理活性[25]。二甲基二硫相对含量基本保持不变,2-乙基吡嗪、二甲基三硫(除2 h 样品外)随处理时间延长呈下降趋势;2,6-二甲基吡嗪、萜品油烯、双戊烯相对含量随处理时间延长呈上升趋势。

2.5 样品PCA 分析

不同处理时长酱香型白酒酒样主成分分析见图4。

图4 不同处理时长酱香型白酒酒样主成分分析
Fig.4 Principal component analysis of sauce-flavor Baijiu samples with different treatment durations

如图4 所示,利用HS-GC-IMS 输出峰体积进行主成分分析,主成分1 贡献率为89%,主成分2 贡献率为4%,主成分1 与主成分2 的累积贡献率为93%,可以表明不同样品原始变量的特征差异。在主成分1 上CK 样品与其余处理样品差异明显。

3 结论

本文通过顶空-气相色谱-离子迁移谱结合主成分分析及感官评价,对空间载能波导技术处理酱香型白酒挥发性组分的变化进行研究。研究表明:经SED 技术处理后的酒样发生明显变化,主成分分析结果表示,与对照酒样相比其变化幅度随处理时间延长而增加;感官评价结果显示,处理6 h 酒样与对照样相比,具有更优的香气、口感及风格;酒样中乙酸己酯、丙酸己酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯、异戊醇、庚醛、糠醛、2,6-二甲基吡嗪等挥发性化合物含量增加;而异丁醇、1-辛烯-3-酮、2-乙基吡嗪等物质含量在处理后下降;其中2-庚酮与部分酯类物质如乙酸乙酯、乙酸丙酯、庚酸乙酯等在处理6 h 时含量最高,推测酒样在处理6 h 时,香气组分含量重新达到平衡,在感官上呈现出更为协调的香气。

本研究可为使用空间载能波导技术促进酱香型白酒陈化提供参考,但由于HS-GC-IMS 目前受谱库限制,化合物鉴定数量较少,仍需要进一步完善。

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Effect of Space Energy Download Technology on Volatile Substances in Sauce-flavor Baijiu

WU Shuang1,LI Ziwen1,WU Zixuan1,LI Zhaojing1,WANG Jian1,SONG Quanhou1,WEN Zhihua2,YIN Jianjun1*
(1.China National Research Institute of Food and Fermentation Industry,Beijing 100000,China;2.Beijing Zhonghe Huineng Technology Development Co.,Ltd.,Beijing 100000,China)

Abstract:To accelerate the aging rate of Baijiu and improve its quality,space energy download(SED)technology was used to treat sauce-flavor Baijiu for different periods(2,4,6,and 8 h). Headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy(HS-GC-IMS)combined with principal component analysis(PCA)and sensory evaluation was used to study the changes in volatile substances in sauce-flavor Baijiu before and after treatment and at different treatment time.The results showed that the content of volatile substances in sauce-flavor Baijiu samples changed significantly after SED treatment,with the content of 2-heptanone and some esters such as ethyl acetate,propyl acetate,and ethyl heptanoate reaching their highest levels after 6 h of treatment. PCA results indicated that the samples treated by SED could be clearly distinguished from the control samples,with the distance increasing with treatment time. Sensory evaluation results demonstrated that the sample treated for 6 h had a better aroma,taste,and style compared to the control sample.

Key words:sauce-flavor Baijiu;space energy download technology;headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy;volatile compounds of Baijiu;Baijiu aging

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.20.010

作者简介:吴双(1999—),女(汉),硕士,研究方向:白酒生产与加工。

*通信作者:尹建军(1966—),男(汉),正高级工程师,硕士,研究方向:白酒生产与加工。

引文格式:

吴双,李子文,邬子璇,等.空间载能波导技术对酱香型白酒中挥发性物质的影响[J].食品研究与开发,2024,45(20):77-84.

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责任编辑:冯娜

收稿日期:2023-08-18