类型a
本研究由白宝庆(Baoqing Bai)等人主导,主要作者来自山西大学生命科学学院、山西大学杏花村学院、山西省检验检测中心等机构。研究发表于《Food Bioscience》期刊,时间为2025年。
学术背景与研究意义
清香型白酒(Qingxiangxing Baijiu, QXB)是中国传统蒸馏酒的重要类型之一,以其清新香气和顺滑口感著称。其酿造过程涉及多轮发酵和蒸馏,其中“大茬白酒”(Dacha-Baijiu)和“二茬白酒”(Ercha-Baijiu)分别代表第一轮和第二轮发酵后的产品。研究表明,发酵轮次显著影响QXB的风味特征和质量。然而,关于这两轮白酒风味差异的研究仍较为有限。为此,本研究通过多种先进分析技术(如HS-SPME-GC×GC-TOFMS、GC-IMS、Flash GC电子鼻和电子舌)对两轮白酒的风味特性进行了全面分析,旨在揭示其关键风味化合物及其差异,并为QXB的工艺优化和风味控制提供理论依据。
研究方法与实验流程
本研究包括以下主要步骤:
样品准备与化学标准品
研究收集了三批次的大茬白酒和二茬白酒样本,所有样本均储存在4°C条件下以备后续分析。实验中使用了多种化学标准品(如乙酸乙酯、异戊醇、β-紫罗兰酮等),确保挥发性有机化合物(VOCs)的准确定量。
HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析
采用顶空固相微萃取结合全二维气相色谱-飞行时间质谱(HS-SPME-GC×GC-TOFMS)分析两轮白酒中的挥发性有机化合物。具体操作包括将8 mL稀释白酒样品加入20 mL顶空瓶中,加入内标物(2-辛醇)和3 g氯化钠,密封后在60°C下孵育30分钟。随后使用SPME纤维(DVB/C-WR/PDMS)提取挥发性化合物,并在GC进样口解吸5分钟。通过GC×GC-TOFMS系统进行分离和检测,载气为高纯氦气和氮气。
GC-IMS分析
使用顶空气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)进一步分析挥发性化合物。将3 mL白酒样品加入20 mL顶空瓶中,在60°C下孵育15分钟后注入GC-IMS系统。采用DB-WAX毛细管柱进行分离,载气为高纯氦气,流速从2 mL/min线性增加至100 mL/min。
电子感官分析
感官评价
通过定量描述分析(Quantitative Descriptive Analysis, QDA)评估两轮白酒的感官特性。由15名经过训练的学生组成感官评价小组,针对酸、甜、花香、果香等7种气味属性进行评分,每种属性评分范围为0至5分。
数据分析
所有实验重复三次,数据以均值±标准差表示。采用SPSS Statistics 22.0进行方差分析,SIMCA 14.1进行多元统计分析,Origin Pro 2024用于可视化处理。
研究结果
1. 挥发性化合物的鉴定与定量
通过HS-SPME-GC×GC-TOFMS共检测到518种挥发性有机化合物,其中大茬白酒含有279种,二茬白酒含有340种。酯类、醇类和酸类是主要的挥发性化合物,分别占总量的37%、24%和5%。主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)表明,两轮白酒在挥发性化合物组成上存在显著差异。
关键风味贡献物的识别
基于气味活性值(OAV > 1),共筛选出51种关键风味贡献物,其中包括19种酯类、9种醇类、12种醛酮类、7种酸类和4种其他化合物。β-紫罗兰酮、异戊醛、辛酸乙酯和己酸乙酯的OAV值最高,对整体香气贡献最大。
GC-IMS分析结果
通过GC-IMS共检测到51种挥发性化合物,其中37种被准确鉴定。酯类化合物占比最高(54.5%),其次是醛酮类(24.32%)和醇类(10.81%)。多元统计分析筛选出21种关键差异化合物(VIP > 1),进一步揭示了两轮白酒的风味差异。
电子感官分析结果
Flash GC电子鼻分析显示,大茬白酒中2-甲基丁烷、丁酸乙酯和反式-2-丁烯酸乙酯含量较高,而二茬白酒中乙酸乙酯、2-甲基-1-丁醇和异戊酸乙酯含量较高。电子舌分析表明,大茬白酒具有更强的酸味和鲜味,而二茬白酒则表现出更显著的咸味、苦味和甜味。
感官评价结果
感官评价结果显示,大茬白酒具有更强烈的甜味、花香和谷物香气,而二茬白酒则表现出更强的酸味、酒精味和果香。
研究结论与价值
本研究通过多种先进技术全面解析了大茬白酒和二茬白酒的风味特性,揭示了其关键风味化合物及其差异。研究发现,酯类化合物对QXB的整体香气贡献最大,而醇类和酸类则分别影响其复杂性和平衡性。此外,发酵轮次显著影响微生物群落结构和代谢产物的积累,从而导致两轮白酒风味的差异。这些结果不仅深化了对QXB风味化学的理解,还为优化酿造工艺和提升产品质量提供了重要参考。
研究亮点
1. 首次结合HS-SPME-GC×GC-TOFMS、GC-IMS、Flash GC电子鼻和电子舌等多种技术,全面解析了两轮白酒的风味特性。
2. 基于OAV值筛选出51种关键风味贡献物,明确了其对整体香气的影响。
3. 揭示了发酵轮次对QXB风味形成的关键作用,为工艺优化提供了新思路。
其他有价值内容
研究还探讨了辅助原料(如糠壳和稻壳)对QXB风味的影响,为进一步探索高质量白酒生产提供了方向。未来研究可结合核磁共振(NMR)或气相色谱-嗅觉测量法(GC-O)验证这些风味特征对消费者偏好的影响。