本研究由代森、张志勇、李娜、薛锡佳、潘天全、程伟（通讯作者）组成的团队完成，团队成员均来自安徽金种子酒业股份有限公司。研究成果以《基于HS-SPME-GC-MS法检测白酒制曲原料中的挥发性成分》为题，发表于《酿酒科技》2024年第9期（总第363期），文章编号1001-9286(2024)09-0135-05，属于食品科学技术领域的研究论文。
学术背景
大曲作为白酒酿造的核心发酵剂，兼具糖化、发酵、生香三重功能，其原料中的挥发性成分直接影响白酒的风味品质。尽管大曲在白酒生产中的作用已被广泛认知，但关于制曲原料（小麦、豌豆、大麦）自身挥发性成分的系统研究仍存在空白。现有文献多聚焦于发酵过程产生的风味物质，而对原料本底风味成分的差异及其对酒体风味的潜在影响缺乏定量分析。本研究旨在通过现代分析技术，揭示三种制曲原料挥发性成分的分布规律，为白酒生产的原料选择和质量控制提供科学依据。
研究方法与流程
研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS），实验流程包含四个关键环节：
样品前处理
精确称取5 g粉碎后的原料（小麦、豌豆、大麦及混合原料），加入内标物仲辛醇（0.029949 g/L）10 μL和乙酸正戊酯（0.01806 g/L）5 μL，通过Gerstel MPS2全自动进样系统完成顶空瓶密封。采用DVB/CAR/PDMS三相萃取头，在60℃预热15分钟后进行50分钟吸附萃取，随后于250℃解吸附5分钟。
气相色谱-质谱分析
使用Agilent 8860+5977B气相色谱-质谱联用仪，配备DB-FFAP毛细管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）。色谱条件：载气为高纯氦气，流速1 mL/min；程序升温从50℃（保持2分钟）以5℃/min升至230℃（保持15分钟）。质谱采用EI离子源（70 eV），扫描范围m/z 35-500 amu。
数据处理
通过Agilent ChemStation工作站进行峰识别（匹配度≥80%），结合NIST质谱库定性。采用Origin 2017进行半定量分析，HiPlot绘制热图展示成分差异，SIMCA14.1软件进行偏最小二乘判别分析（PLS-DA）。
统计分析
对检测到的挥发性成分按醛酮类、酯类、酸类等分类统计，计算各组分相对含量，并通过主成分分析（PCA）揭示原料间的相关性。
主要研究结果
1. 成分种类与分布
三种原料共检出40种挥发性成分，其中小麦（29种）、大麦（21种）、豌豆（9种）差异显著。混合原料检出22种成分，与小麦的重合率达86.4%，证实小麦在制曲中的主导地位。醛酮类物质占比最高（22种，55%），包括具有椰子香气的2(3H)-二氢-5-甲基呋喃酮和玫瑰香气的2(3H)-二氢-5-乙烯基-5-甲基呋喃酮等特征成分。
含量差异
挥发性成分总含量依次为小麦（7.6025±0.7604 μg/g）＞大麦（5.7687±0.5738 μg/g）＞豌豆（2.0534±0.2027 μg/g）。乙酸含量最高（4.0821 μg/g），1-己醇（水果香）次之（3.5183 μg/g）。小麦中特有的5-甲基-二氢-2(3H)-呋喃酮（甘草香）和2-甲基己酸（脂肪香）未在其他原料中检出。
风味贡献
PCA分析显示，第一主成分（1-己醇）和第二主成分（乙酸）是区分原料的关键指标。γ-辛内酯（5-丁基-二氢-2(3H)-呋喃酮）的检出尤为重要，该物质能赋予酒体奶香与焦糖香，并协调其他风味成分。
结论与价值
本研究首次系统量化了制曲原料的挥发性成分谱，证实小麦因其丰富的酯类和醛酮类物质（各7种），是形成白酒复合香气的核心原料。科学价值体现在：
1. 建立了HS-SPME-GC-MS技术用于粮食挥发性成分检测的标准流程；
2. 揭示了原料本底风味对白酒风味的直接贡献机制；
应用层面，研究结果为白酒企业优化原料配比（如小麦占比90%的合理性）提供了数据支撑，同时为风味定向调控工艺开发奠定了基础。
研究亮点
1. 方法创新：将三相萃取头（DVB/CAR/PDMS）与程序升温解吸附结合，显著提升低沸点成分的捕获效率；
2. 发现特异性成分：首次在小麦中鉴定出5-甲基-二氢-2(3H)-呋喃酮等7种独有风味物质；
3. 应用指导性：通过热图与PLS-DA模型可视化原料差异，可直接用于生产中的原料品控。
补充价值
研究团队同期开展的酿酒工艺验证表明，使用高挥发性成分含量的小麦原料，可使基酒中酯类物质提升18%-22%，印证了本研究的实践指导意义。参考文献[13-14]进一步佐证了原料风味前体物与酒体风味的转化关联性。