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作者及发表信息
本研究由廖鹏飞(第一作者)、王松、王哲、陈璐、陆玮、孙金沅(通信作者)等共同完成,研究团队分别来自北京工商大学(酿酒分子工程中国轻工业重点实验室、北京市食品风味化学重点实验室)和安徽古井贡酒股份有限公司。论文发表于《食品科学》2023年第44卷第6期,标题为《同时蒸馏萃取结合GC-MS分析酿酒五粮原料蒸煮香气成分》。
学术背景
研究领域:食品风味化学与白酒酿造科学。
研究动机:浓香型白酒是中国市场占有率最高的白酒类型,其风味特征与酿酒原料(五粮:高粱、小麦、玉米、糯米、大米)的蒸煮香气密切相关。然而,此前对粮食蒸煮过程中关键香气化合物的系统性研究不足,尤其是多粮复合香气的作用机制尚未明确。
科学问题:粮食蒸煮香气如何影响白酒的“粮香”特征?哪些化合物是蒸煮香气的关键贡献者?
研究目标:
1. 通过同时蒸馏萃取(Simultaneous Distillation Extraction, SDE)结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,定性定量分析五粮蒸煮香气中的挥发性成分;
2. 结合气相色谱-嗅闻-质谱联用(GC-O-MS)、香气提取稀释分析(AEDA)和香气活性值(Odor Activity Value, OAV)筛选关键香气活性化合物;
3. 解析不同粮食原料对复合香气的贡献差异,为白酒风味调控提供理论依据。
研究流程与方法
1. 样品前处理
- 研究对象:高粱、小麦、玉米、糯米、大米单粮及按生产比例(18:11:9:8:4)混合的复配样品。
- 提取方法:采用SDE技术模拟蒸煮过程,50 g粉碎粮食与500 mL去离子水在115℃油浴中加热,二氯甲烷萃取3小时,浓缩至0.5 mL待测。
2. 挥发性成分分析
- 仪器:Agilent 7890B-5977A GC-MS联用仪,配备极性柱(DB-WAX)和非极性柱(HP-5ms)。
- 定性方法:
- NIST 11谱库检索;
- 标准品比对保留时间;
- 双柱保留指数(RI)验证。
- 定量方法:外标标准曲线法(7个浓度梯度),计算各化合物浓度。
3. 香气活性化合物筛选
- GC-O-MS嗅闻分析:3名评价员对32个香气区间进行嗅闻,记录感官描述词及嗅闻强度。
- AEDA:通过梯度稀释(1:3ⁿ)确定各化合物的风味稀释因子(FD)。
- OAV计算:化合物浓度与其香气阈值的比值,OAV≥1视为关键贡献者。
4. 方法验证
- 线性、灵敏度与回收率:标准曲线R²≥0.99,检出限(LOD)≤0.909 mg/L,回收率80%~120%。
主要研究结果
1. 单粮与混合粮食的挥发性成分
- 单粮:共鉴定153种化合物,高粱中种类最多(108种),糯米和大米最少(各66种)。醛类(如己醛、壬醛)、醇类(如正庚醇)、酯类(如己酸乙酯)是主要成分。
- 混合粮食:双柱定性共检出140种化合物,醛类(23种)和烷烃类(33种)占比最高,其中醛类在极性柱中的相对峰面积达18.54%。
2. 关键香气活性化合物
- GC-O-MS与AEDA:鉴定出29种香气活性化合物,FD≥9的16种化合物贡献显著,包括苄硫醇(大蒜味)、(E,E)-2,4-癸二烯醛(青草香)、4-乙基愈创木酚(烟熏味)等。
- OAV分析:17种化合物OAV≥1,其中:
- 苄硫醇(OAV=12,538):首次在蒸煮粮食中鉴定,含硫化合物阈值极低,对香气贡献最大;
- 醛类:(E,E)-2,4-癸二烯醛(OAV=3,391)、壬醛(OAV=354)、己醛(OAV=133)等赋予脂肪、青草香;
- 酯类与酚类:己酸乙酯(果香)、4-乙基愈创木酚(坚果香)在玉米中含量较高。
3. 原料差异与复合效应
- 高粱贡献最多种类的化合物,玉米中萜烯类(如芳樟醇)含量突出;
- 糯米和大米富含饱和醛(如壬醛、己醛),可能通过脂肪氧化反应增强粮香。
结论与价值
- 科学价值:
- 首次明确苄硫醇和(E,Z)-2,6-壬二烯醛为蒸煮粮香的关键化合物;
- 揭示了醛类(尤其不饱和醛)通过氧化反应对粮香的主导作用,为白酒风味化学提供新认知。
- 应用价值:
- 为浓香型白酒原料配比优化、工艺改进(如混蒸混烧)提供数据支持;
- 关键香气化合物的鉴定可用于白酒质量控制和风味定向调控。
研究亮点
- 方法创新:结合SDE-GC-MS、GC-O-MS、AEDA和OAV多技术联用,系统性解析复杂香气体系;
- 发现新颖性:首次报道苄硫醇在粮食蒸煮香气中的关键作用;
- 产业关联性:直接关联白酒生产实际,解决粮香风味溯源问题。
其他有价值内容
- 研究指出,老五甑工艺原酒中醛类、酚类物质含量显著高于其他工艺,与蒸煮香气化合物高度重合,证实粮食蒸煮对白酒风味的直接影响;
- 数据公开完整,包括所有化合物的CAS号、保留指数、定量参数及阈值来源,便于后续研究验证。
(报告总字数:约1,800字)