陳宗校，林 琳，韓 瑩，楊 帆，汪地強，王 莉*

（貴州茅臺酒股份有限公司，貴州仁懷564501）

基于風味物質(zhì)組成的高溫功能大曲應用方法

陳宗校，林 琳，韓 瑩，楊 帆，汪地強，王 莉*

（貴州茅臺酒股份有限公司，貴州仁懷564501）

運用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術分析大曲風味物質(zhì)組成，采用數(shù)據(jù)擬合方式結合相似系統(tǒng)理論，與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲中風味物質(zhì)進行相似度分析，確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲的最優(yōu)混合比例。最終確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲的最優(yōu)混合比例為6:4，實際混合樣品與對應的擬合樣品的風味物質(zhì)組成相似度為97.62%，且符合優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的感官質(zhì)量標準，提高了醬香型大曲的品質(zhì)。

高溫功能大曲；風味物質(zhì)；數(shù)據(jù)擬合；相似度

大曲質(zhì)量是大曲醬香型白酒品質(zhì)優(yōu)劣的重要決定因素之一[1]，是醬香型白酒醬香、曲香等典型香氣特征的重要來源之一[2]，因此大曲質(zhì)量是醬香型白酒生產(chǎn)過程中的重點關注對象。目前，大曲質(zhì)量評價多以傳統(tǒng)的感官評價方式為主導[3]，它具有快速、方便、適用等特點[4]，但其對評價人員要求較高，需要建立一支技術過硬、人員穩(wěn)定的感官評價團隊，以保證質(zhì)檢結果的穩(wěn)定。大曲中的風味物質(zhì)組成是感官特征的化學本質(zhì)[5]，合理的大曲風味物質(zhì)解析可以在一定程度上反映大曲質(zhì)量。

功能大曲是指通過控制制曲條件、添加特殊原料、接種功能菌等方式生產(chǎn)的滿足特定需求的大曲。近年來，關于功能大曲的研制與開發(fā)倍受青睞，鄔捷鋒等[6]通過向小麥中添加丟糟與馬鈴薯淀粉，制備高產(chǎn)質(zhì)量大曲；王曉丹等[7]將紅曲霉固體菌種接種到原料中制備高酯化大曲；王曉云等[8]按一定比例接種純種霉菌、細菌、酵母，制作功能性強化大曲；黃祖新等[9]將芽孢桿菌培養(yǎng)液與制曲原料按一定比例混合，通過二次培菌發(fā)酵技術制備芽孢桿菌高溫大曲，可作為釀造醬香型白酒增香作用的高溫大曲，與傳統(tǒng)高溫大曲搭配，以一定的比例釀造醬香型白酒以提高白酒的質(zhì)量和產(chǎn)酒率。醬香型大曲通常采用傳統(tǒng)的開放式固態(tài)工藝生產(chǎn)[10]，不同批次大曲質(zhì)量存在一定差異，如何合理配伍使用功能大曲，最終得到質(zhì)量穩(wěn)定的生產(chǎn)用曲是一個需要解決的問題，目前尚無相關報道。因此，基于大曲風味物質(zhì)分析，確定高溫功能大曲的使用比例，定向提高生產(chǎn)用曲的質(zhì)量，保證大曲質(zhì)量穩(wěn)定，是提高醬香型白酒酒質(zhì)的新思路。

本研究采用頂空固相微萃?。╤eadspacesolid-phasemicroextraction，HS-SPME）結合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gaschromatography-massspectrography，GC-MS）技術對大曲風味物質(zhì)進行分析，通過對大曲風味物質(zhì)組成數(shù)據(jù)擬合確定功能曲與普通曲的最優(yōu)混配比例，并對混合大曲質(zhì)量進行感官評價，以期為大曲質(zhì)量評價及功能大曲使用方式提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普通醬香型大曲：貴州茅臺酒股份有限公司301廠；優(yōu)質(zhì)醬香型大曲：貴州茅臺酒股份有限公司制曲車間；地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）高溫功能大曲[11]：貴州茅臺酒股份有限公司技術中心。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀、DB-FFAP毛細管氣相色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國安捷倫公司；MPSⅡ自動SPME裝置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭：德國Gerstel公司；PL3002電子天平：瑞士Mettler Toledo公司；Cyclotec樣品粉碎磨：香港球興儀器行有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大曲樣品前處理[12]

準確稱取2.00 g經(jīng)粉碎的大曲樣品于20 mL頂空樣品瓶中，4℃保存待測。將固相微萃取頭于270℃的氣相色譜進樣口中老化至無雜峰，將裝有大曲樣品的頂空瓶在60℃自動SPME裝置中平衡5 min，將老化的萃取頭插入頂空瓶中，萃取30 min，于250℃解吸8 min后經(jīng)GC-MS分析。

1.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析條件[12]

氣相色譜條件：DB-FFAP毛細管氣相色譜柱（60 m× 0.25 mm×0.25 μm）；進樣口溫度250℃，不分流進樣；載氣為氦氣，流速1.3 mL/min；程序升溫：初始溫度40℃，保持2 min，以5℃/min升溫速率升溫至220℃，保持10 min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子轟擊電離（electron impact，EI）；電子能量70eV；離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，采集模式為全掃描（scan），掃描范圍35～550 m/z。

1.3.3 定性定量分析方法

定性：根據(jù)美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）11標準譜庫，結合標準品的保留時間及其質(zhì)譜圖，對大曲風味物質(zhì)進行定性分析。

定量：對提取離子流圖（extracted ion chromatogram，XIC）進行積分，獲得絕對峰面積，以普通醬香型大曲中各風味物質(zhì)峰面積為1，計算其他樣品中相應的比例值作為大曲中的風味物質(zhì)相對含量。

1.3.4 大曲中特征風味物質(zhì)的確定方法

化學計量學是由數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機技術和化學相結合的交叉學科[13]，是研究多變量化學體系的有力手段。

應用化學計量學方法，對分析獲得的大曲中風味物質(zhì)進行主成分分析（principal component analysis，PCA）、相關性分析（correlation analysis）及因子分析（factor analysis），對風味物質(zhì)進行過濾篩選，選擇絕對峰面積較高且貢獻顯著的風味物質(zhì)作為大曲中特征風味物質(zhì)。

1.3.5 數(shù)據(jù)擬合方法

根據(jù)風味物質(zhì)組成將地衣芽孢桿菌高溫功能大曲與普通醬香型大曲按1∶9～9∶1的比例進行數(shù)據(jù)擬合，構建擬合大曲樣品。根據(jù)高溫功能大曲和普通醬香型大曲中風味物質(zhì)的相對含量及擬合比例，按下列公式計算擬合樣品中各風味物質(zhì)的相對含量。

y=αx1+（1-α)x2，α∈[0.1,0.9]

式中：y為擬合樣品中對應風味物質(zhì)的相對含量；x1、x2分別為地衣芽孢桿菌高溫功能大曲及普通醬香型大曲中對應風味物質(zhì)的相對含量；α為擬合樣品中地衣芽孢桿菌高溫功能大曲的擬合占比，α為0.1～0.9對應的擬合比例分別為1∶9～9∶1。

1.3.6 相似度評價法

采用基于相似系統(tǒng)理論的相似度[14]比較各擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的相似度。風味物質(zhì)組成相似度Q′的計算公式如下：

式中：Q′為待測樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風味物質(zhì)組成相似度，%；xi、yi分別為待測樣品和優(yōu)質(zhì)醬香型大曲中風味物質(zhì)的相對含量；n為風味物質(zhì)的數(shù)量。

根據(jù)各待測樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風味物質(zhì)組成相似度，確定相似度最高、高溫功能大曲占比較低的擬合比例為最優(yōu)擬合比例。

2 結果與分析

2.1 大曲中特征風味物質(zhì)及其相對含量

采用頂空固相微萃取法分別對普通醬香型大曲、優(yōu)質(zhì)醬香型大曲、高溫功能大曲中的風味物質(zhì)進行提取，通過GC-MS法分析檢測，3種大曲的GC-MS總離子流色譜圖見圖1。

圖1 普通醬香型大曲(A)、優(yōu)質(zhì)醬香型大曲(B)、高溫功能大曲(C)中的風味物質(zhì)的GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatograms of the flavor compounds of ordinary Moutai-flavorDaqu(A),high quality Moutai-flavorDaqu(B)and high-temperature functionalDaqu(C)analysis by GC-MS

由圖1可知，醬香型大曲中風味物質(zhì)組成豐富，尤其是優(yōu)質(zhì)醬香型大曲在物質(zhì)種類和峰面積上均較普通醬香型大曲突出，高溫功能大曲中部分風味物質(zhì)的峰面積較高，但風味物質(zhì)間的比例不夠協(xié)調(diào)。為有效提高方法的可操作性，保證科學性和準確性，應用化學計量學方法，篩選出11種含量較高、香氣貢獻顯著的物質(zhì)作為大曲中特征風味物質(zhì)[15]，其相對含量見表1。

表1 大曲中特征風味物質(zhì)的相對含量Table 1 Relative contents of the characteristic flavor compounds inDaqu

由表1可知，高溫功能大曲中11種特征風味物質(zhì)的含量與普通醬香型大曲、優(yōu)質(zhì)醬香型大曲均存在一定差異。其中，四甲基吡嗪是地衣芽孢桿菌的主要代謝產(chǎn)物之一[16]，是與醬香香氣有關的重要化合物[17]，其在高溫功能大曲中的含量明顯高于普通醬香型大曲，使高溫功能大曲具有濃郁的醬香香氣；研究表明，丁酸含量過高時，呈現(xiàn)酸臭味[18]，高溫功能大曲中丁酸的含量明顯低于普通醬香型大曲和優(yōu)質(zhì)醬香型大曲；但高溫功能大曲中乙偶姻、苯乙醇等對醬香型大曲的香氣有重要貢獻的風味物質(zhì)的含量較低，11種特征風味物質(zhì)在高溫功能大曲中的含量比例不夠協(xié)調(diào)，使高溫功能大曲的香氣不夠豐滿，且高溫功能大曲的生產(chǎn)工藝相對復雜、生產(chǎn)成本相對較高。

2.2 高溫功能大曲與普通醬香型大曲的擬合

表2 高溫功能大曲與普通醬香型大曲擬合比例的篩選Table 2 Screening of mixing ratio of functional high-temperature Daquand ordinary Moutai-flavorDaqu

按1.3.5操作方法將高溫功能大曲與普通醬香型大曲進行數(shù)據(jù)擬合，并以發(fā)酵良好、干燥疏松、曲香濃郁、醬香味突出的優(yōu)質(zhì)醬香型大曲為對比，采用1.3.6操作方法計算各擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風味物質(zhì)組成相似度，結果見表2。

由表2可知，隨著高溫功能大曲使用量的增大（擬合比例從1∶9至9∶1），擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風味物質(zhì)組成相似度先升高后降低。當擬合比例為6∶4時，擬合樣品與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的風味物質(zhì)組成相似度最高，為40.60%，該比例的擬合樣品中11種特征風味物質(zhì)的含量比例較為協(xié)調(diào)，各風味物質(zhì)的相對含量與優(yōu)質(zhì)醬香型大曲較接近。因此，選擇高溫功能大曲與普通醬香型大曲擬合的最優(yōu)比例為6∶4。實際生產(chǎn)中，可根據(jù)高溫功能大曲和普通醬香型大曲的風味物質(zhì)特征，按本方法優(yōu)化確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲的最優(yōu)擬合比例，并制備混合大曲，用于醬香型白酒釀造中。

2.3 方法的有效性驗證

表3 實際混合樣品風味物質(zhì)組成及其與擬合樣品的相似度Table 3 Similarity of flavor compounds composition in actual mixed samples with corresponding fitting samples

由表3可知，實際混合樣品與對應的擬合樣品中11種特征風味物質(zhì)的相對含量較接近，風味物質(zhì)組成相似度為97.62%。風味物質(zhì)擬合數(shù)據(jù)可反映實際混合樣品的風味物質(zhì)組成，通過數(shù)據(jù)擬合確定高溫功能大曲的使用比例的方法可行性高。

2.4 擬合大曲的感官品質(zhì)

分別將高溫功能大曲和普通醬香型大曲粉碎后，根據(jù)最優(yōu)擬合比例制備混合大曲，由從事大曲生產(chǎn)和質(zhì)量管理的相關人員組成感官評定小組，從大曲的香味、色澤、濕度等方面對其進行感官評定。經(jīng)評定，混合大曲呈均勻棕黃色干燥粉末、曲香濃厚、有醬香香氣、無異雜味，符合優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的感官質(zhì)量標準。

3 結論

本研究運用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術分析大曲中的風味物質(zhì)，通過數(shù)據(jù)擬合和相似度評價，確定高溫功能大曲與普通醬香型大曲最優(yōu)混配比例為6∶4。經(jīng)驗證，實際混合樣品與對應的擬合樣品的風味物質(zhì)組成相似度為97.62%，優(yōu)化制備的混合大曲感官品質(zhì)符合優(yōu)質(zhì)醬香型大曲的感官質(zhì)量標準，有效提高了大曲質(zhì)量。

[1]袁先鈴，黃丹，劉達玉，等.醬香型大曲中蛋白酶產(chǎn)生菌的分離鑒定及產(chǎn)酶條件研究[J].中國釀造，2012，31（6）：34-37.

[2]張志剛，李長文.高溫大曲生產(chǎn)技術進展及發(fā)展趨勢[J].中國釀造，2013，32（6):9-11.

[3]閆宗科，孟勤燕，王西志，等.傳統(tǒng)鳳型大曲感官評定與理化指標及培養(yǎng)工藝分析[J].釀酒，2016，43（5）：51-55.

[4]炊偉強，敖宗華，張春林，等.瀘州老窖大曲感官特征與微生物、理化指標和生化性能的關聯(lián)研究[J].食品與生物技術學報，2011，30（5）：761-766.

[5]炊偉強.大曲傳統(tǒng)感官評價與其內(nèi)在質(zhì)量、理化指標的關系[D].無錫：江南大學，2010.

[6]鄔捷鋒.一種高產(chǎn)質(zhì)量大曲及其制作方法：CN201310719977.4[P].2014-03-26.

[7]王曉丹.一種高酯化大曲的制備方法：CN201410611662.2[P].2015-10-21.

[8]王曉云.功能性強化大曲的制作方法：CN201310048635.4[P].2013-06-05.

[9]黃祖新.一種芽孢桿菌高溫大曲的制備方法：CN201210191328.7[P]. 2012-10-03.

[10]顏林春.高溫大曲的細菌菌群結構分析和釀酒功能菌的選育及強化大曲的研究[D].福州：福建師范大學，2012.

[11]韓瑩.一種地衣芽孢桿菌及用其制備的大曲和該大曲的制備方法：CN201510450768.3[P].2015-10-28.

[12]林琳，羅汝葉，楊婧，等.頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用快速測定大曲中的揮發(fā)性風味成分[J].食品科學，2011，32（10）：137-140.

[13]潘榮榮，曲剛蓮，馬果花.化學計量學在分析化學中的應用[J].化學分析計量，2007，16（2）：76-78.

[14]詹雪艷，史新元，袁瑞娟，等.基于相似系統(tǒng)理論色譜指紋圖譜相似度算法的研究[J].計算機與應用化學，2013，30（9）：1033-1037.

[15]韓瑩.一種高溫大曲配合應用方法：CN201511016438.X[P]. 2016-03-23.

[16]楊帆，林琳，王和玉，等.鹽脅迫對枯草芽孢桿菌發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2015，41（7）：29-33.

[17]張榮.產(chǎn)醬香功能細菌的篩選及其特征風味化合物的研究[D].無錫：江南大學，2009.

[18]張中義，暢曉霞.有機酸對大曲酒品質(zhì)影響分析[J].釀酒，2009，36（5）：37-39.

Application of functional high-temperatureDaqubased on the composition of flavor compounds

CHEN Zongxiao,LIN Lin,HAN Ying,YANG Fan,WANG Diqiang,WANG Li*(Kweichow Moutai Co.,Ltd.,Renhuai 564501,China)

The composition of flavor compounds were analyzed by headspace-solid phase microextraction(HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The optimum mixing ratio of functional high-temperatureDaquand ordinary Moutai-flavorDaquwas determined by data fitting method combined with similarity system theory,and similarity analysis of flavor compounds composition in high quality Moutai-flavorDaqu.Finally,the optimum mixing ratio of functional high-temperatureDaquand ordinary Moutai-flavorDaquwas 6:4.The similarity of flavor compounds composition in actual mixed samples with corresponding fitting samples was 97.62%,which conformed to the sensory quality standards of high quality Moutai-flavorDaquand improved the quality of Moutai-flavorDaqu.

functional high-temperatureDaqu;flavor compounds;data fitting;similarity

TS261.7；TS262.3；O657

0254-5071（2017）01-0098-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.020

2016-08-30

貴州省科技重大專項項目（黔科合重大專項20136009）

陳宗校(1989-)，男，助理工程師，本科，主要從事白酒風味及品質(zhì)研究工作。

*通訊作者：王莉(1972-)，女，工程技術應用研究員，碩士，主要從事白酒釀造及品質(zhì)研究工作。