基于GC-MS和嗅闻仪联用浓香型白酒中窖泥臭味成分分析

吴文睿，董 琪 *，刘 露，刘开放，蒲顺昌，方颂平

（1.亳州学院生物与食品工程系，安徽亳州 236800；2.亳州学院配制酒工程技术研究中心，安徽亳州 236800）

白酒是世界著名的六大蒸馏酒之一，其中浓香型白酒占据重要地位，其产量及市场占有率占整个白酒行业的70%左右[1]。众所周知，浓香型白酒特色工艺是采用泥窖发酵[2-3]。窖池中的窖泥富含丰富的对酒体风味有贡献的酿造微生物和风味物质[4-6]。然而，一些异杂味物质也进入酒体中，影响白酒的品质[7]。白酒生产各个环节或是酒体成分失调都有可能产生异杂味[8-9]。随着社会与科技的快速发展，白酒产业进入了一个新的发展期，人们对酒的风味和口感要求越来越高，白酒中异杂味物质的消除迫在眉睫，但当前行业对白酒中异杂味诸如泥臭味形成机理尚不清晰，也未有详细而全面的论述[10]。泥臭味对浓香型白酒风味影响很大，会影响消费者的情绪，在一定程度上阻碍了产品品质的进一步提升。

目前对浓香型白酒中窖泥味研究泛泛而谈，不系统，没有从嗅觉研究深入到物质起源，并指导生产，仍有许多谜底有待揭开。目前，已有大量在白酒异味方面的研究[11-13]，徐岩等[14-15]检测窖泥中的可挥发性组分后，应用现代分离与风味研究技术，确认产生窖泥臭的化合物是4-甲基苯酚，并在特定条件下确定其嗅觉阈值。浓香型白酒的酿造以传统工艺的传承为主，其生产过程的质量控制主要依靠经验，对窖泥质量的鉴定长期以来主要依靠感官鉴定以及一些理化指标的分析数据[14-16]。然而，窖泥中风味物质众多，是一个组分复杂的混合体系[17]，如何从复杂的风味体系中对目标成分进行定性和定量分析一直是一大难题。目前气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）与嗅闻（olfactometry）联用技术已广泛用于镇江香醋[18]、苹果[19]、奶酪、天然苹果香精香气[20]等食品的特征香气成分分析。但将GC-MS与嗅闻仪联进行窖泥臭味成分检测分析的研究报道较少。

本实验采用GC-MS与嗅闻仪联用对浓香型白酒中窖泥臭味成分进行分析与鉴定，结合稀释梯度法，定性检测浓香白酒基酒中窖泥臭味成分，以期消除浓香型白酒中窖泥味，提高浓香型白酒的质量。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

不同的窖泥和基酒样品，各分为3组。窖泥样品：1号为无窖泥臭味窖泥、2号和3号为有窖泥臭味窖泥，且生产的酒带窖泥臭味；基酒样品：a号样品有窖泥臭味酒样、b号样品有异味的酒样、c号样品无窖泥臭味。所有样品均来自亳州某白酒生产企业。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪、Sniffer 9000嗅闻仪、Agilent PC420固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）仪：美国Agilent科技有限公司；CAR/PDMS 75 μm顶空固相萃取头：美国SUPELCO公司。

1.3 方法

1.3.1 窖泥挥发性成分分析

利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对3种窖泥样品的挥发性风味成分进行分析检测，并用嗅闻仪进行嗅闻。

样品前处理条件：取20 mL顶空瓶放入转子，称取4 g氯化钠和2 g窖泥加入顶空瓶中，加入10 mL去离子水，盖紧瓶塞，超声波振荡30 min。选取50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取头插入已平衡的顶空瓶，在55 ℃水浴中萃取40 min，插入GC进样口250 ℃解吸5 min进行质谱数据的采集。

气相色谱-质谱联用仪分析条件：色谱柱为DB-wax（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；不分流，流速0.9 mL/min；进样口温度：230 ℃；升温程序：35 ℃保持4 min，以2 ℃/min升温至60 ℃不保持，以6 ℃/min升温至180 ℃保持15 min；质谱条件：传输线温度为230 ℃，电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量为70 eV，离子源温度为230 ℃。

1.3.2 浓香型白酒中臭味成分分析

对3种酒样风味成分进行分析检测，并用嗅闻仪进行嗅闻。

样品前处理条件：取20 mL顶空瓶放入转子，吸取酒样8 mL和称取3 g氯化钠加入顶空瓶中，设置磁力搅拌器温度为50 ℃，转速400 r/min，选取50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取头插入已平衡的顶空瓶，萃取30 min，插入GC进样口250 ℃解吸5 min进行质谱数据的采集。

气相质谱联用仪分析条件同上1.3.1。

1.3.3 香气重构和缺失验证

通过对窖泥和有窖泥味的基酒进行分析，并结合闻香仪的嗅闻筛选到产生窖泥臭味或异味物质，购买窖泥、酒样中异味物质的纯品，配成阈值浓度、1倍阈值浓度、2倍阈值浓度、3倍阈值浓度4种不同浓度的标样，不同物质阈值见表1。将这些异味物质不同浓度的标样通过用累积添加、递减添加的方式配制评酒样品，通过对酒样品的品评，筛选出确定窖泥臭味物质。

表1 不同物质的阈值Table 1 Threshold of different substances

将优级食用酒精稀释至50%vol，根据上述初步得到基酒中异味物质的阈值和在酒中的含量配制单成份12个样品。通过多位国家一级品酒师的嗅闻，确定窖泥臭味物质。

2 结果与分析

2.1 窖泥挥发性成分分析

通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析检测3种窖泥样品，结果见表2。

表2 不同窖泥样品中挥发性成分Table 2 Volatile components in different pit mud samples

续表

由表2可知，3种窖泥样品中共检测出64种挥发性风味物质，主要成分为己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、己酸己酯、辛酸己酯、辛酸壬酯、辛醇、己酸、庚酸、辛酸、4-甲基苯酚。通过进一步采用嗅闻仪嗅闻，可以判定主要异味物质有丁酸、已酸、辛酸（有汗臭味）和4-甲基苯酚（有特殊臭味）[15]。

2.2 浓香型白酒中臭味成分分析

通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对3种酒样进行分析检测，结果见表3。

表3 不同酒样异味成分Table 3 Odor components in different base liquors samples

续表

由表3可知，3种酒样中共检测出54种挥发性风味物质，主要成分为2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、辛醇、己醇、乙酸、丁酸、辛酸、异丁酸、3-甲基丁酸、己酸、己酸丁酯、丁酸己酯、辛酸乙酯、己酸异戊酯、己酸己酯、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯、己酸乙酯。通过进一步采用嗅闻仪嗅闻，可以判定主要异味物质有2-甲基丁醇（辛辣刺鼻的羊乳干酪样气味）、3-甲基丁醇（有不愉快气味和刺激味）、3-甲基丁酸（有强烈难闻气味）、丁酸甲硫醇酯（有硫化物样气味）、二甲基三硫（大蒜味）、丁二酸二乙酯（有特殊气味）、甲基烯丙基硫醚（有硫醚的特有气味）、4-甲基苯酚（具有苯酚味）、苯酚（有特殊的臭味和燃烧味）、丁酸、辛酸。

2.3 香气重构和缺失验证结果

2.3.1 累积添加的方式配制评酒样品

购买窖泥、酒样中异味物质的纯品，每个品各配成阈值浓度、1倍阈值浓度、2倍阈值浓度、3倍阈值浓度四种不同浓度的标样，将这些异味物质不同浓度的标样通过用累积添加，通过用累积添加的方式配制样品，通过品酒师的品评初步界定基酒中的窖泥臭味物质范围，它们是有机酸、含硫化合物、酚类物质。从实验结果看基酒中窖泥臭味不是单个物质显现出气味，是两个或多个呈味物质混合在一起，在一定条件作用下显现出的特殊气味。

2.3.2 递减添加的方式配制样品

呈味物质采用的递减添加的方式添加，添加量根据异味物质的阈值和在酒中的含量来定量。在初步界定基酒中的窖泥臭味物质范围内通过用递减添加的方式配制样品，通过品评来缩小窖泥臭味物质范围，以便较准确确定基酒中的窖泥臭味物质。

购买异味物质的纯品，每个品各配成阈值浓度、1倍阈值浓度、2倍阈值浓度、3倍阈值浓度四种不同浓度的标样，用递减添加的方式多次配制复合产生窖泥臭味物质样品，通过多位国家一级品酒师的品评，基本确定产生窖泥臭味物质主要是三个部分：以含硫化合物引起窖泥臭味；以丁酸、已酸等有机酸引起窖泥臭味；以丁酸、辛酸等与4-甲基苯酚相互作用引起窖泥臭味。

3 结论

本研究通过利用气相色谱-质谱联用仪和嗅闻仪相结合的分析方法对窖泥和有窖泥味的基酒进行分析，并结合嗅闻仪的嗅闻筛选到产生窖泥臭味或异味物质，再通过香气重构和缺失验证实验确定产生窖泥臭味物质的组成，初步得出产生窖泥臭味物质主要包括三个部分：以含硫化合物引起窖泥臭味；以丁酸、已酸等有机酸引起窖泥臭味；以丁酸、辛酸等与4-甲基苯酚相互作用引起窖泥臭味。这对提高浓香型白酒质量，消除浓香型白酒窖泥臭味有积极的意义。