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不同高粱品种酿造白酒的风味机制研究:基于挥发组学与脂质组学

期刊:Food ChemistryDOI:10.1016/j.foodchem.2025.144503

本研究的通讯作者为Ning Wang(四川轻化工大学生物工程学院/中国轻工业酿酒生物技术与智能制造重点实验室)和Yong Sun(南昌大学食品科学与资源国家重点实验室),由Hui Zhu、Linjuan Li等10位作者共同完成,论文《Volatilomics and lipidomics revealed flavoring mechanism in Baijiu brewed from diverse sorghum varieties》于2025年发表在《Food Chemistry》期刊(Volume 485, Article 144503),采用开放获取形式发布。

学术背景
该研究聚焦白酒酿造科学领域,核心问题在于解析高粱品种差异对浓香型白酒(Strong-flavor Baijiu, SFB)风味的影响机制。传统上,中国白酒的风味研究多集中于挥发性有机物(VOCs),而对非挥发性成分(如脂质)的关注有限。前期研究发现,糯高粱(LS)与非糯高粱(FS)在酒醅脂质代谢上存在显著差异,而脂质可能通过分子相互作用调控风味感知。因此,本研究旨在通过感官组学、挥发组学(volatilomics)和脂质组学(lipidomics)技术,揭示不同高粱原料酿造白酒的风味差异及其脂质作用机制,为优质白酒原料选择提供科学依据。

研究流程与方法
1. 样品制备与分组
从四川宜宾某酒业集团获取16个白酒样本(8个LS酿造,8个FS酿造),均采用相同工艺、同厂区窖池发酵,并陈酿3年。通过窖内生产测试优化参数(配料比、蒸馏时间、窖温),确保实验一致性。

  1. 感官评价体系

    • 评审团构建:招募12名经过严格培训的评审员(6男6女),通过嗅觉、香气匹配等测试(准确率≥80%)。
    • 风味轮评分:采用9分制对香气(原料香、发酵香等)、口感(甜、酸、鲜味等)和整体风格进行定量评估。
    • 电子感官辅助:结合电子鼻(GC-E-Nose)和电子舌(ASTREE)分析气味与味觉差异,PCA(主成分分析)验证组间区分度。
  2. 挥发性成分分析

    • HS-SPME-GC-MS:顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术,定量69种VOCs(25酯类、17醇类等),计算气味活度值(OAV≥1为关键风味物质)。
    • 差异物质筛选:通过OPLS-DA(正交偏最小二乘判别分析)筛选VIP值>1的20种差异VOCs(如乙醛、乙缩醛、己酸乙酯)。
  3. 脂质组学分析

    • 脂质提取:采用三氯甲烷/甲醇萃取法,结合UPLC-TOF-MS/MS鉴定239种脂质分子,涵盖6大类(脂肪酸、甘油脂等)。
    • 差异脂质筛选:通过VIP>1确定26种关键脂质(如FA 18:1;O3、N-酰基乙醇胺),并分析其与感官特性的相关性。

主要结果
1. 感官与电子感官差异
- LS白酒的陈香更突出(酒精陈香评分6.93 vs FS 5.79),口感更柔和(柔软度7.41 vs 6.47);FS则表现出更强的原料香气(如高粱香5.70 vs 4.95)和刺激感。
- 电子鼻PCA显示气味差异显著(PC1贡献率98.6%),电子舌证实LS的酸、甜、鲜味传感器响应值更高(p<0.05)。

  1. 挥发性成分特征

    • 共鉴定26种OAV>1的关键风味物质,其中FS的己酸乙酯(OAV 4021.42 vs 3823.72)和己酸(15.39 vs 13.87)含量更高,与其浓烈窖香相关;LS的辛酸乙酯(OAV 319.35 vs 225.14)则贡献甜润感。
    • 差异VOCs中,乙醛(LS含量高11,066.25 μg/L)与陈香呈正相关(r>0.6),可能与储存中氧化反应有关。
  2. 脂质组学发现

    • LS中长链脂肪酸(如FA 18:1;O3)含量较高,与口感柔顺性显著相关(p<0.05)。
    • 磷脂(LPA、LPG)与甘油酯(DG、MG)可能通过形成分子复合物掩盖苦味,增强酸味感知。

结论与价值
本研究首次系统揭示了高粱品种通过脂质代谢影响白酒风味的机制:
1. 科学价值:提出脂质-VOCs-感官特性关联模型,证实非挥发性脂质是风味调控的关键因子,弥补了蒸馏酒脂质组学的研究空白。
2. 应用价值:为糯高粱(LS)作为优质酿酒原料提供了数据支持,其高脂质含量可促进陈香与口感协调性;同时,FA 18:1;O3和辛酸乙酯可作为风味优化的标志物。

研究亮点
1. 多组学整合策略:结合感官组学、挥发组学和脂质组学,构建了白酒风味的系统性研究框架。
2. 方法创新:开发了适用于白酒脂质分析的UPLC-TOF-MS/MS方法,鉴定了传统蒸馏酒中未被关注的脂质分子。
3. 发现脂质对风味的间接调控作用,突破了以往仅关注VOCs的局限,为白酒品质提升提供了新视角。

其他价值
相关数据已通过Supplementary Material公开,包括脂质分子详细列表(Supplementary Table 2)和感官评分标准(Supplementary Table 1),可为后续研究提供基准参考。

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