白酒酿造谷物类原料中 结合态香气物质的分离及检测研究

吴正勇

在白酒的酿造过程中，各类谷物原料的应用非常重要，不仅为微生物提供生长能量与营养物质，其自身所含的香气物质也是影响白酒风味和质量的重要因素。特别是在制曲、发酵以及蒸馏的过程中，整个香气物质的风味会出现分解与释放的现象，进而形成白酒的一种独有气味，这是白酒存在风味分类的一大原因。不同的香气代表着不同的白酒风味与品种，因此，谷物类原料的品质与选择会对整个酿造过程造成直接影响。

一直以来，对白酒谷物类原料的研究主要是以淀粉、蛋白质等理化性质为主，很少会对其中的结合态香气物质进行研究，分离及检测方面的研究更是少之又少。因為谷物类原料属于固态基质，其与葡萄汁不同，不能直接进行同相萃取，不能分离出结合态香气物质的前体，这就使得有关白酒酿造谷物类原料中结合态香气物质的分离及检测的研究开展存在很大难度。这也从另一方面说明了该研究的意义和重要性，可以说是白酒酿造中香气物质研究的一项新议题。

基于此，本文以一些常见白酒酿造谷类原料为研究对象，对谷类物原料中的结合态香气物质进行分离，然后通过水解条件优化的方式来对其进行检测和深入分析。

一、仪器与材料

此次研究的材料以贵州某酒厂中的无水乙醇、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、无水甲醇、无水乙醚、戊烷为主，还有4-甲基-2-戊醇、乙醇、甲醇，以及标明RI的化合物。

除此之外，还要准备色谱纯的XAD-2树脂，AgilentGC6890N气象色谱与5975MSD质谱仪，并购入外国器械MPS-2自动进样器和FFAP色谱柱。在分离和检测的设备方面，以真空固相萃取装置、循环水真空泵、BUCHIR-210旋转蒸发仪、Milli-Q超纯水系统、超声波处理仪为主。

二、实验与方法

1.前体萃取。这项分离工序是依照烟叶中结合态香气物质分离法进行改进而得，具体操作是先将甲醇与乙醇进行萃取，再应用超声波处理仪进行处理。在此过程中，萃取液需要在30℃下旋转蒸发至干枯，然后倒入纯水25mL，直至干物质完全溶解，最终获取前体溶液I。

2.前体分离纯化。将前体溶液I用10mL重蒸乙醚和戊烷进行萃取，其比例为1︰1，目的在于消除游离态中的香气物质。类似于果汁中结合态香气物质分离法，通过固相萃取将溶液I进行分离纯化，最终获取纯净度更高的溶液Ⅱ。

3.前体水解条件优化。前体在酸性条件下能够释放出香气物质，以谷类物质中的高粱为研究对象，采用1mol/L的盐酸与1mol/L的氢氧化钠溶液来调节前体溶液的pH，最终得出pH值分别为1、2、3、4、5、6、7的样品溶液，并分别进行密封保存。通过沸水浴进行处理，时间为30min，然后进行水解优化，时间可分别为10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min，分别对应上述7种pH值的样品溶液。在检测时，将质谱谱库检索和NIST05a.L库的质谱图进行比对，经过计算所测物质保留指数，并与前文中的RI值进行对比，探寻其定型。最后将纯水作为溶剂，通过稀释配置出一定浓度的待测物标准液，从而检测出样品中香气物质的质量分数，最终得到白酒酿造谷物类原料中结合态香气物质的质量与浓度。

三、结果与讨论

此次研究通过将有机溶剂进行萃取、旋蒸、水溶以及固相萃取和水解优化的方式，最终对其进行分离与检测，从中分离到高粱、玉米、小麦、大米等白酒酿造谷类物质中结合态香气物质的前体。而通过水解的方式，在HS-SPME以及GC-MS技术的应用下，探究了结合态香气物质的定性与定量，从中发现33种香气化合物。这些物质在对白酒进行检测的过程中也有发现，主要包括以下几种：一是酯类化合物，检测原料时发现其含有己酸乙酯、琥珀酸二乙酯和棕榈酸乙酯这3种酯类结合态物质。二是醇类化合物，此类物质是白酒能够挥发出香气的重要物质，其原料结合态香气物质是3-甲基-1-丁醇、1-己醇和1-辛醇。（3）酸类化合物，其与醇类化合物反应情况相似，都以生成酯前驱物为主，其中包含了戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸等物质。（4）醛酮类化合物，这是在白酒中含量最多的一种化合物，平均占结合态香气物质含量的35%。（5）芳香族类化合物，此类物质存在的作用和意义在于协调白酒的口感，其中包含苯乙醛、苯甲醇、启-苯乙醇与苯酚等物质。从此次实验对这些物质的检测就能够看出，不同的谷物类原料，所包含的物质有所不同，所以也就导致结合态香气物质的质量浓度之间存在一定的差异性。总的来说，白酒酿造中谷物类原料结合态香气物质是通过微生物酶促作用以及蒸馏来实现分离与释放，从而形成不同的香气，最终决定了白酒的质量与风味，由此可见此类物质对白酒酿造的影响和重要性。

在此次实验中，对结合态香气物质前体的分离与检测，需要在酶解或酸解的条件下才能使其转化为具备一定挥发性的香气物质，从而将其香气进行释放。因此，今后开展此类研究和实验时，应当注重酸解和酶解过程，重点关注两者间香气物质种类与产量的变化，从而能够更好地对白酒谷物类原料结合态香气中的成分进行分离与检测。

现阶段，我国已经在白酒活性香气研究方面取得不错的成果，此类研究也逐渐受到相关部门和专家学者的重视，但香气重组的香型还是不够多。本文通过对白酒酿造谷物类原料中结合态香气物质的分离及检测研究发现，在分离和检测时，相关仪器设备以及方式方法的选择非常重要，在实践过程中一定要注意各项事项以及一些细节问题。而对于白酒酿造谷物类原料中结合态香气物质的研究来说，还是存在一些问题与不足，尤其是在样品预处理方面并没有分离出应该分离的香气成分，但从另一方面来看，能够分离其他类型的香气也是实验的另一种成功。在GC-O阶段，香气成分被其他成分覆盖，又或是该香气成分处于闻香后段，所以导致化合物RI值提高，呈现出不出峰的现象，进而也就无法进行鉴定，也有可能是因为该香型的关键香气由几种香气化合物协同作用所致。经过此次研究分析，获取了一定的实验经验，特别是在定量、阈值测定以及OAV计算方面，了解到谷物类原料中存在一些前体形式的结合态香气物质，这为今后开展此类研究提供了一定的理论和实践依据。