龔燕川，符東，蔡光容，劉幫勤，譙雯，郭登輝

1(四川文理學院 化學化工學院，四川 達州，635000)2(特色植物開發(fā)研究四川省高校重點實驗室，四川 達州，635000)

醪糟，又稱酒釀、甜酒、米酒等，是我國的傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵食品，因其具有獨特風味而深受人們的喜愛[1]。醪糟多以大米(糯米)為主要原料，經蒸煮、加曲、糖化和發(fā)酵制成的一種口味香甜醇美的風味食品[2]。醪糟中富含多種氨基酸、低聚糖和多肽類物質，有助于提高人體免疫力、促進新陳代謝。少量的酒精有舒經活絡、強身健體和增加食欲等功效[3]。研究發(fā)現(xiàn)，醪糟發(fā)酵液對α-葡萄糖苷酶具有穩(wěn)定的抑制作用，具備潛在的降血壓和降血糖作用[4]。

目前關于在醪糟的研究主要集中在加工和工藝優(yōu)化方面，通過適當添加谷物、功能成分和天然產品等，可改善醪糟的色澤、香味、口感、類型和營養(yǎng)價值等[5-6]。劉紅微等[7]利用牧區(qū)醪糟分離菌與酵母菌共同發(fā)酵，獲得了制備燕麥醪糟的最優(yōu)工藝，并進一步比較了自然發(fā)酵和接種發(fā)酵燕麥醪糟揮發(fā)性成分的差異。風味作為人們評定食品的重要指標之一，也是消費者選擇產品的首要原則[8]。但目前鮮有對醪糟風味的研究，從而導致各企業(yè)的產品風味良莠不齊。

近年來，模糊綜合評價法在食品感官評價中的應用越發(fā)廣泛。王浩文等[9]采用模糊數(shù)學感官評價法、電子鼻以及GC-MS對不同品牌的樟茶鴨風味特征分析，明確了品牌之間的差異性。頂空固相微萃取-氣質聯(lián)用(headspace solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)和電子鼻廣泛應用于分析食品風味的差異性。SHI等[10]探討電子鼻與HS-SPME-GC-MS在不同配料紅燒排骨鑒別中的可行性，證明了二者存在較好的相關性。總之，將電子鼻和GC-MS相結合用以分析揮發(fā)性成分具有較好的一致性和重復性，能夠較為全面的反映樣品的整體風味信息。目前，該法很少被用于不同品牌醪糟風味成分差異性研究。

四川和湖北地區(qū)是我國主要的醪糟生產和消費地區(qū)。本文采用模糊感官評價法、HS-SPME-GC-MS和電子鼻對四川和湖北地區(qū)6個常見市售品牌的醪糟進行了測定，對各揮發(fā)性成分進行定性分析，結合聚類分析和主成分分析(principal component analysis，PCA)實現(xiàn)了對不同品牌醪糟的揮發(fā)性成分分析和評價，為醪糟的風味差異性研究提供了參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本實驗選取了6個不同品牌的常見市售醪糟，醪糟樣品的具體信息如表1所示。每個品牌3瓶醪糟，每2瓶中取樣混合均勻為1個待測樣品，每個品牌制備3個待測樣品，4 ℃保藏。

表1 醪糟產地和生產原料Table 1 Origin and raw materials of fermented glutinous rice

1.2 儀器與設備

Intuvo 9000-5977B氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司；固相微萃取裝置、65 μm PDMS /DVB萃取頭，美國Supelco公司；FOX 4000型電子鼻，法國Alpha MOS公司。

1.3 醪糟感官品評

1.3.1 品評員選擇

感官品評小組由10名專業(yè)人員組成，5男，5女，年齡25～40歲，其中2名具有專業(yè)品評經驗人員，其余8名經品評訓練后組成。

1.3.2 品評員培訓

參照李紀亮[11]的方法對品評員進行綜合訓練。

1.3.3 品評室

品評室設置在低噪音、恒溫恒濕、空氣流通及無異雜味的房間，且室內光線適宜，光源為白熾燈。

1.3.4 感官評分標準

參照徐安書等[12]的方法并稍作修改，制定醪糟的感官評分標準(表2)。根據(jù)感官評分表，對不同品牌醪糟色澤、香氣和風味、口感和組織狀態(tài)進行評分。通過模糊數(shù)學方法，對結果進行評價。

構建模糊綜合評價指標，包括對評定論域(M)、評語論域(P)和權量向重(X)進行確定。進一步構建評價矩陣并計算綜合隸屬度，根據(jù)綜合評分進行感官評價[9]。

集合M={m1，m2，m3，m4}，mi分別表示醪糟的色澤、香氣和風味、口感和組織形態(tài);集合P={p1，p2，p3，p4}，pj表示對各指標等級，p1為優(yōu)，p2為良，p3為中，p4為差。

不同指標組成的權重向量X={x1，x2，x3，x4}，根據(jù)各項指標對醪糟的感官影響程度不同，最終確定x1=0.20、x2=0.30、x3=0.30、x4=0.20。

表2 醪糟感官評定標準Table 2 Standard for sensory evaluation of fermented glutinous rice

1.4 實驗方法

1.4.1 樣品HS-SPME條件

準確稱取4.00 g醪糟樣品置于20 mL頂空瓶中，于60 ℃水浴平衡10 min，將經老化(250 ℃老化10 min)的萃取頭插入頂空瓶中，吸附萃取30 min，插入GC-MS進樣口于250 ℃，解吸10 min。

1.4.2 色譜條件

進樣口溫度250 ℃，載氣(He，純度99.999%)流速1.0 mL/min。升溫方式：初始溫度45 ℃，保持2 min，然后以10 ℃/min升至230 ℃，保持4 min，不分流進樣。

1.4.3 質譜條件

電子電離源(electron impact，EI)，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；傳輸線溫度280 ℃，質量掃描范圍m/z50～500。

1.4.4 電子鼻傳感器檢測

取樣品2.00 g置于10 mL樣品瓶，密封，放入50 ℃頂空加熱器，加熱300 s，用注射器吸取500 μL注入電子鼻檢測器。電子鼻手動進樣，進樣速度500 μL/s，數(shù)據(jù)采集時間120 s，數(shù)據(jù)采集延遲180 s，每個樣品平行測試5次，取后3次傳感器在120 s時獲得的穩(wěn)定信號進行分析。電子鼻傳感器編號及其對應敏感物質信息如表3所示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用安捷倫未知物分析軟件處理GC-MS數(shù)據(jù)，經過NIST 17.0進行譜庫檢索僅選擇匹配度>800的物質(最大值為999)，再根據(jù)匹配結果核對NIST MS Search 2.3及結合相關文獻標準質譜圖進行定性，最終確定揮發(fā)性風味化合物成分，根據(jù)峰面積歸一化法評估揮發(fā)性成分的相對含量[13-14]

表3 傳感器對應敏感物質Table 3 The sensor corresponds to the sensitive substances

使用SPSS 26對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并通過Origin 2021繪圖。

2 結果與分析

2.1 模糊數(shù)學感官結果

根據(jù)表4中綜合評分可知，得分順序為：SL>SLS>DH>DL>MPP>WW，SL、SLS、DH和DL的評分在7～9，偏向于7，其中SL較其他3種更接近于8，說明整體品質在優(yōu)和良之間，偏向于良?？梢?，這4個品牌口感較好，更受消費者喜愛。相比較MPP和WW介于5～7，也是偏向于7，但品質屬于良和中之間。

表4 醪糟模糊評判矩陣及綜合得分Table 4 Fuzzy evaluation matrix and comprehensive score of fermented glutinous rice

2.2 揮發(fā)性成分

經HS-SPME-GC-MS分析，6個品牌的醪糟中共檢測出121種揮發(fā)性物質，分別是醇(22種)、酯(26種)、醛(16種)、酸(14種)、酮(11種)、萜烯(15種)、呋喃(2種)以及其他(15種)，醇、酯和醛種類最多，高達53%。其中共有物質有8種，分別是乙醇、異戊醇、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、十五酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、亞油酸乙酯和棕櫚酸?？梢?，醇、酯和醛是醪糟的主要揮發(fā)性物質。

醇類物質是醪糟中主要揮發(fā)性物質之一，多產生于酒精發(fā)酵階段，且醇類是生成酯類物質的前體物質[15]。6個品牌中醇類物質的相對含量為19.79%～51.22%，僅WW樣品中不含有β-苯乙醇，其余樣品以乙醇、異戊醇和β-苯乙醇為主。乙醇作為含量最高的醇類物質，也是酒中重要的呈味化合物，主要影響醪糟的口感。其中異戊醇和β-苯乙醇主要貢獻的風味為酒香、果香、谷物香味和玫瑰香等，對醪糟風味的形成起著十分重要的作用[16-17]。

酯類物質一般是由醇類物質酯化產生的，它是醪糟揮發(fā)性成分中種類最多的香氣物質，主要貢獻了水果香和花香[18]。6個品牌中酯類物質的相對含量為8.41%～27.83%，主要包含十五酸乙酯、亞油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸異丁酯、9-十六碳烯酸乙酯和油酸乙酯等，它們呈現(xiàn)了甜香、奶油香、月桂油香、水果香和白蘭地香等[19-20]?？傊?，酯類物質是醪糟香氣的重要組成部分。

醛類物質通常是由微生物發(fā)酵產生，不同的氨基酸在相應的酶作用下可產生不同的醛類物質[18]。醛類物質在樣品中的相對含量為0.10%～8.10%，僅WW、DH和SLS相對含量較高，主要以5-羥甲基糠醛為主，分別是7.71%、5.19%、5.37%。5-羥甲基糠醛是美拉德反應的中間產物，在一定的劑量和時間累計下，其具有神經毒性[21]。6個品牌中大部分醛類物質氣味香甜，比如MPP和SL中的苯乙醛具有玫瑰香、可可香，DH中的壬醛具有果香，DL、DH、SL和MPP均含有癸醛，可為醪糟提供較強的甜香[20]，可見它們共同醛類賦予醪糟特有風味[22]。除WW和SLS，其余4個樣品中還含有反式-2-烯醛類化合物，尤以DH中最多，高達5種，這類化合物除了提供果香和青香外，還有較明顯的脂肪香氣[23]。

酸類物質不僅提供酸味，還為醪糟提供一定風味，而且是合成酯類物質的前體。樣品中酸類物質的相對含量為1.86%～30.54%，主要以飽和脂肪酸為主，其中棕櫚酸為共有物質，且在SL中的相對含量高達19.95%。除了MPP和WW，其余均含有乙酸。這與感官評定結果較一致，MPP和WW的口感評分最低。

萜烯類化合物不僅呈現(xiàn)特殊香氣，也是白酒中重要的功能化合物[24]。萜烯類物質雖然相對含量較少僅有0.18%～0.83%，但種類豐富，其中MPP(10種)、DH(8種)和SL(7種)所含的萜烯類物質種類較多，共同含有石竹烯、異胡蘿卜烯、β-杜松烯，這類物質具有木香、熏香和柑橘香等，可見它們賦予醪糟特殊的香氣[20]。即使這類物質相對含量較少，但會對風味的形成產生一定的影響。酮類物質主要來源酒精發(fā)酵階段，其一般具有花香和果香[25]。6個樣品相對含量為0.03%～0.86%，SL相對含量最低，WW最高。僅SL含有3-羥基-2-丁酮，呈甜香和脂肪香[20]。WW、DL和DH樣品中唯一共有酮類物質為香葉基丙酮，具有花香、果香和脂肪香[20]。

由表5可知，所有樣品中酯類物質的種類最多約占22%，其次是醇類和萜烯類。

表5 不同品牌醪糟揮發(fā)性物質的種類Table 5 Types of volatile substances in different brands of fermented glutinous rice

經分析樣品揮發(fā)性風味物質數(shù)量的關系為：MPP(60個)>SL(50個)>DH(47個)>DL(39個)>SLS(39個)>WW(37個)，僅樣品MPP、SL和DH的總揮發(fā)性物質數(shù)量超過平均值。

如表6所示，除樣品MPP以外，其余樣品中醇類物質的相對含量最高，其中DH、SLS和SL的相對含量最高，分別為51.22%、49.58%和46.96%。其次是酯類物質，雖然種類最多，但相對含量低于醇類物質。MPP中醇類相對含量最低(19.79%)，但酯類相對含量最高為27.83%。MPP、SL和SLS酯類物質的相對含量是DL(8.41%)的2～3倍，而酯類物質作為醪糟花果香氣的重要基礎，可為其提供較為豐富的揮發(fā)性成分[17,26]。樣品中WW、DH和SLS的醛類物質的相對含量遠高于其他樣品，且3個樣品相對含量相差無幾。樣品SL(30.54%)在所有樣品中酸類物質相對含量最高。因此，6個品牌的醪糟揮發(fā)性成分的種類和相對含量存在一定差異性。

表6 不同品牌醪糟揮發(fā)性物質相對含量Table 6 Relative volatile substance content of different brands of fermented glutinous rice

2.3 揮發(fā)性成分聚類分析和PCA

聚類分析是屬于機器學習中一種非監(jiān)督學習，遵循分類方法對數(shù)據(jù)進行合理分類，從而達到“同類相同、異類相異”，并能夠直觀地分析樣品間差異和聯(lián)系。本文采用歐氏距離法對6個品牌的醪糟進行聚類分析，結果如圖1所示。根據(jù)揮發(fā)性成分的種類和相對含量，將6個品牌分為3類。樣品WW、DL、MPP為第1類，此類的酸類含量較高，醇類含量相對較少；DH、SLS為第2類，此類醇類和酯類含量較高；SL為第3類，此類酸類含量遠高于其他2類。

圖1 不同品牌醪糟揮發(fā)性成分聚類分析Fig.1 Cluster analysis of volatile components in fermented glutinous rice of different brands

PCA是最常用的線性降維方法，將多個指標轉化為少數(shù)幾個不相關的主成分，同時反映原有變量的大量信息。由圖2可知，PC1和PC2的累計貢獻率86.45%，大于85%，表明主成分可以反映樣品的揮發(fā)性成分的整體信息。樣品之間揮發(fā)性成分無重疊區(qū)域，可見所有樣品分離較好，特征差異比較明顯。根據(jù)所處象限的位置可以將樣品分為3類，結果與聚類分析一致。SL位于第一象限，與其他品牌差異較大，與聚類分析的結果一致。同理，MPP、DL和WW分別位于二、三象限，有較好的聚集性。SLS、DH位于第四象限，聚集性最好，說明其揮發(fā)性成分具有相似性。

圖2 不同品牌醪糟揮發(fā)性成分PCAFig.2 PCA of volatile components of fermented glutinous rice from different brands

2.4 電子鼻分析醪糟揮發(fā)性成分

通過電子鼻分析不同醪糟氣味響應值得到了氣味雷達指紋圖如圖3所示。結合表3分析，除LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/CT1和LY2/gCT傳感器對樣品響應值較小，其余12個傳感器對不同品牌的醪糟響應值較大，說明對極性化合物、非極性化合物、芳香類和碳氫化合物等物質較敏感。其中，僅P40/1、P10/2、P10/1和T30/1對樣品響應存在較明顯差異，其余8個傳感器的響應值差異很小。DH與其他樣品的雷達圖響應值差異較大，結合表6發(fā)現(xiàn)，DH中醇類物質和萜烯類物質含量較高，酸類物質含量較低，有可能是造成與其他品牌差異較大的原因。

圖3 不同品牌醪糟電子鼻雷達圖Fig.3 Electronic nose radar map of fermented glutinous rice with different brands

電子鼻的數(shù)據(jù)經PCA降維分析后如圖4所示。PC1的貢獻率為79.5%，PC2的貢獻率為15.6%，累計貢獻率達到95.1%，可以代表樣品香氣的大部分信息。6個品牌醪糟樣品香氣無重疊部分，且每個樣品的平行結果距離較近，說明PCA能夠高效區(qū)分6個品牌醪糟的揮發(fā)性成分的差異。樣品分布于四個象限，說明樣品之間的差異性較明顯。樣品DH與其他品牌距離較遠，說明與其他品牌相差很大，與電子鼻的雷達圖結果一致。

圖4 不同品牌醪糟電子鼻的PCA二維圖Fig.4 Two-dimensional PCA plot of electronic nose of different brands of fermented glutinous rice

2.5 電子鼻和GC-MS的相關性分析

根據(jù)ZHANG等[27]研究，確定將每個種類中相對含量排名前5的揮發(fā)性成分進行熱圖分析得到圖5。這6 種品牌中醪糟的主要揮發(fā)性成分為：乙醇、異戊醇、亞油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯和棕櫚酸乙酯。樣品DL、SLS和DH的揮發(fā)性成分具有相似性，樣品MPP和SL的揮發(fā)性成分具有相似性，其中樣品WW與其他樣品存在明顯差異，主要原因可能是含有糠醛和羥基丙酮的相對含量較高。樣品MPP中相對含量最高的是棕櫚酸乙酯，其余樣品均為乙醇?？傊煌放频孽苍銚]發(fā)性的成分同時具有相似性和差異性。

圖5 不同品牌醪糟揮發(fā)性成分熱圖Fig.5 Heat maps of volatile components in fermented glutinous rice of different brands

將GC-MS熱圖中相對含量較高的成分與電子鼻傳感器進行相關性分析，結果如圖6所示。白菖醇與12個傳感器信號呈負顯著相關，其中與P10/1相關性極顯著(P<0.01)，油酸乙酯與15個傳感器信號具有顯著相關性，與LY2/LG相關性極顯著(P<0.01)。其中，肉豆蔻酸乙酯與部分傳感器信號存在顯著相關?？梢姡糠謸]發(fā)性物質與大多數(shù)傳感器存在相關性，采用電子鼻能夠區(qū)分6個品牌的醪糟的揮發(fā)性成分。

圖6 不同品牌醪糟主要揮發(fā)性成分和電子鼻的相關性Fig.6 Correlation between main volatile components and electronic nose of different brands of fermented glutinous rice

3 結論與討論

通過模糊綜合評價法對醪糟進行感官評定結果顯示，SL、SLS、DH和DL較其他2個品牌更受消費者喜愛。基于HS-SPME-GC-MS和電子鼻對不同品牌的醪糟揮發(fā)性成分進行了分析，確定了6個不同品牌醪糟的揮發(fā)性成分為酯類、醇類、醛類、酸類和萜烯類，其中酯類和醇類為醪糟的主體香氣成分。PCA和聚類分析顯示6個品牌的醪糟揮發(fā)性成分存在相似性和差異性，結合相關性分析表明二者可以用于區(qū)分不同品牌的醪糟揮發(fā)性成分，具有一定應用價值，可為醪糟風味差異性研究提供參考。