本研究由江南大学食品科学与技术国家重点实验室、生物工程学院及工业生物技术教育部重点实验室的陈双、陈华蓉、吴群和徐岩*（通讯作者）团队完成，发表于《食品与发酵工业》2017年第43卷第4期（总第352期），标题为《应用顶空固相微萃取-气相色谱质谱技术解析酿造用高粱蒸煮挥发性香气成分》。研究聚焦白酒酿造原料高粱在蒸煮过程中产生的挥发性香气组分，旨在填补国内对高粱蒸煮香气物质系统性研究的空白，并为白酒风味品质形成机制提供科学依据。
学术背景
高粱作为中国白酒酿造的核心原料，其淀粉、蛋白质等成分对酒体风味的影响已有较多研究，但蒸煮过程中形成的香气物质及其对白酒风味的贡献尚未深入解析。国际研究表明，原料中的游离态及结合态香气物质（如葡萄中的糖苷结合态香气前体）对酒类典型风味具有决定性作用。然而，高粱蒸煮香气的关键组分及其转化机制缺乏系统研究。前期文献中，练顺才等采用同时蒸馏萃取法（SDE-GC-MS）和顶空固相微萃取法（HS-SPME-GC-MS）分别检测到108种和37种挥发性物质，但包含大量对风味贡献较低的烃类化合物。因此，本研究通过优化前处理方法，建立更精准的高粱蒸煮香气分析技术，并鉴定其关键风味组分。
研究流程与方法
样品前处理方法开发与比较
- 实验设计：比较四种前处理方法（HS-SPME-1、HS-SPME-2、固相萃取法SPE、液液萃取法LLE）对蒸熟高粱香气组分的提取效果。
- HS-SPME-1：直接萃取蒸煮后的高粱，检测到26种化合物。
- SPE与LLE：分别检测到23种和21种化合物，因蒸煮后转移导致香气流失，结果受限。
- HS-SPME-2（创新方法）：将高粱置于密封顶空瓶内蒸煮，直接萃取，避免转移损失，鉴定出46种化合物，显著优于其他方法。
- 仪器参数：使用DB-FFAP毛细管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm），GC-MS条件包括起始温度50℃（保持2分钟），5℃/min升温至230℃（保持15分钟），EI离子源（70 eV），质量扫描范围m/z 35–500。
香气组分鉴定与定量
- 定性分析：通过NIST 08质谱库匹配、保留指数（RI）比对及标准品验证，剔除无香气特征的烃类化合物。
- 定量方法：采用峰面积归一法计算相对含量。
高粱蒸煮工艺模拟
- 参照白酒蒸粮工艺：300 g高粱与400 mL蒸馏水润粮（75℃过夜），常压蒸煮1小时至籽粒开裂。
主要结果
香气组分特征
- 共鉴定46种挥发性物质，包括醛类（16种，占总量45.12%）、有机酸（7种，16.23%）、醇类（6种，7.12%）、酯类（6种，3.22%）、酚类（4种，3.21%）、呋喃类（2种，15.38%）及其他（3种，6.62%）。
- 关键化合物：
- 高含量组分：苯甲醛（20.21%）、己酸（9.00%）、壬醛（8.66%）、糠醛（8.90%）、2-戊基呋喃（6.48%）、萘（5.49%）。
- 低阈值组分：壬醛（阈值4.5–12.1 ng/L）、(E,E)-2,4-癸二烯醛（脂肪香，威士忌中阈值1.1 μg/L）、1-辛烯-3-醇（蘑菇香，阈值1 ng/L）、香兰素（香草香，阈值0.6–1.2 ng/L）等。
方法学优势
- HS-SPME-2通过密封蒸煮避免香气损失，且兼容自动化批量分析，较传统方法更高效、全面。
- 首次检出(E)-2-庚烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等7种新化合物，丰富了高粱香气物质数据库。
科学意义
- 揭示了醛类（如不饱和脂肪醛）和呋喃类（如糠醛）可能源于蒸煮过程中脂肪氧化与糖热降解，为白酒风味溯源提供依据。
- 酚类物质（如4-乙基愈创木酚）可能由高粱中阿魏酸转化而来，暗示原料前体物质对酒体风味的潜在贡献。
结论与价值
本研究建立的瓶内蒸煮结合HS-SPME-GC-MS方法，为高粱蒸煮香气研究提供了标准化技术方案。鉴定出的关键香气组分（如苯甲醛、壬醛）及低阈值物质（如香兰素）可能是构成白酒风味的基础物质，其转化机制对解析白酒工艺调控具有指导意义。此外，研究结果填补了酿造原料风味化学的空白，为高粱品种选育及工艺优化提供了理论支撑。
研究亮点
- 方法创新：开发密封蒸煮与自动化萃取联用技术，显著提升检测灵敏度与重现性。
- 组分新发现：首次报道7种高粱蒸煮特征香气物质，扩展了风味化学认知。
- 应用潜力：明确了原料香气对白酒风味的直接贡献，为“原料-工艺-风味”关联研究奠定基础。
其他价值
研究获国家863计划（2013AA102108）、国家自然科学基金（21506074）等项目支持，体现了多学科交叉（食品科学、分析化学、酿造工程）在传统发酵食品研究中的重要性。