基于GC-MS的貴人香葡萄酒與蒸餾酒香氣成分分析

李 洋，李娜娜，王艷君，李雅善，南立軍，楊俊梅，束廷廷，王 華，崔長偉*

（1.楚雄師范學院 化學與生命科學學院，云南 楚雄 675000；2.西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100）

蒸餾酒是乙醇濃度高于原發酵產物的酒精飲料，其原料通常有谷物、水果和蔬菜等。葡萄蒸餾酒是最近20年新興的一種烈酒[1]。葡萄中的香氣前體物質是葡萄蒸餾酒香氣成分的重要來源，不同的香氣物質形成了不同葡萄酒香氣的獨特性[2]。而葡萄原料、酒精發酵和蒸餾過程，都對蒸餾酒的口感和風味有著決定性影響[3]。

貴人香（Italian Riesling）是一種具有較高酸度的葡萄品種，貴人香葡萄酒的典型性香氣包括蘋果、梨、甜瓜、香草、奶油等。俗語說“三分工藝，七分原料”，優質的葡萄品種是釀造優質葡萄酒的物質基礎，而在蒸餾酒中，這些優質的香氣物質將被濃縮，形成品種葡萄酒獨特的香氣。即使蒸餾工藝完全相同，葡萄品種的不同也會造成蒸餾酒的整體香氣風格的差異[4]。葡萄原酒中的這些揮發性香氣成分主要是酯類、醛類和高級醇類等[5]，蒸餾過程是通過加熱，將不同的物質按沸點的高低順序依次分離。同時，蒸餾過程中，蒸餾器內會發生一系列反應，主要包括酯類和雜糖等物質的分解，形成少量乙酸乙酯；結合態芳香物質水解，釋放出一些揮發性香氣成分等[6]。香氣成分之間還存在相互促進、抑制等作用，這些作用會增強某一香氣的強度，同時也會產生更加獨特的香氣[7]。將色譜與質譜技術有機結合的聯用技術已經成為分析酒類香氣成分的有效方法。郭松年等[8]采用氣質聯用技術分析了不同年份赤霞珠干紅葡萄酒的香氣組成，其香氣成分主要以酯類、醇類和有機酸類為主，萜烯類、降異戊二烯類和羥基化合物含量較少，并且其含量與儲藏年份相關。原苗苗等[9]對哈密瓜白蘭地的香氣成分進行了研究，發現哈密瓜白蘭地原酒中含量最多的香氣物質為醇類和酯類，其中3-壬烯-1-醇和3,6-壬二烯-1-醇是原料哈密瓜的特征香氣，在蒸餾過程中從原料轉入白蘭地中。此外，葡萄原料中的萜烯類和C13-降異戊二烯類物質可以為蒸餾酒提供清新的花香和果香[10]。

本實驗以陜西合陽地區貴人香葡萄為研究對象，采用攪拌棒吸附萃?。╯tir bar sorptive extraction，SBSE）技術提取貴人香葡萄酒和蒸餾酒中的香氣成分，用氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀對香氣成分進行檢測，分析蒸餾前后酒中香氣成分和含量的變化，確定合陽地區貴人香蒸餾酒香氣特點。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗地：本實驗中貴人香葡萄種植于西北農林科技大學合陽葡萄試驗示范站。示范站位于陜西省合陽縣坊鎮北渤海村（北緯35°1′35.37″，東經110°09′51.14″），地處陜西省關中地區東部，黃河中游西側，沙礫結合型土質；屬中溫帶季風氣候，年平均氣溫11.5 ℃，無霜期196 d，年日照2 523.8 h，年降雨量559.2 mm，且集中于7、8、9月[11]。合陽貴人香葡萄理化指標見表1。

表1 貴人香葡萄基本理化指標Table 1 Basic physicochemical indexes of Italian Riesling

葡萄糖、五水合硫酸銅、四水合酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀：四川西隴化工有限公司，以上試劑均為分析純；氯化鈉、2-辛醇：廣州金華大化學試劑有限公司，以上試劑為色譜純。

1.2 儀器與設備

85-2數顯恒溫磁力攪拌器：杭州儀表電機有限公司；FD-1C-50真空冷凍干燥箱：北京博醫康實驗儀器有限公司；夏朗德壺式蒸餾器：煙臺裕昌機械有限公司；Cary60UV-Vis紫外分光光度計：美國安捷倫科技有限公司；Turbo Matrix 350 ATD 熱解吸儀：美國鉑金埃爾默公司；TRACE DSQ氣相色譜-質譜聯用儀：美國Thermo Finnigan公司；DB-Wax色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美國J&W公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 貴人香基酒的釀造

采收成熟的貴人香葡萄，除梗壓榨后采用小容器釀造工藝[12]進行發酵，發酵過程中不添加SO2，發酵方式為自然發酵，發酵控溫18～20 ℃，當比重達到0.992～0.996時，即殘糖含量低于2 g/L時，發酵結束，對貴人香基酒進行蒸餾。

1.3.2 貴人香基酒的蒸餾

采用夏朗德壺式蒸餾法進行蒸餾，第一次蒸餾取得酒頭，其酒精度為60%vol，酒身1酒精度為30%vol，當餾出物的酒精度降至1%vol時，蒸餾結束，獲得酒尾酒精度為1.5%vol。倒掉鍋中殘渣，清洗。對第一次蒸餾的酒身進行二次蒸餾，取酒頭與次頭，酒精度為75%vol，之后開始取酒身2，當酒身2的酒精度達到70%vol時，停止取酒身2，之后的餾出物為次尾和酒尾，酒精度為1.5%vol。酒身2即為貴人香蒸餾酒原酒，第二次蒸餾獲得的次頭和次尾隨下次酒身1進行第二次蒸餾，酒尾和貴人香基酒混合進行之后的第一次蒸餾。

1.3.3 香氣成分的提取與檢測

香氣提?。夯坪驼麴s酒香氣成分的提取采用攪拌棒吸附萃取法：取10 mL酒樣于樣品瓶中，加入2 g NaCl和50 μL 2-辛醇內標物，放入攪拌子，置于磁力攪拌器上室溫攪拌提取1 h。每個樣品重復提取2次。提取完成后，先用蒸餾水沖洗攪拌棒，再用吸水紙吸干水分，放入熱解吸儀中進行熱解吸。

Turbo Matrix 350 ATD熱解吸儀分析條件：以氦氣（He）為載氣，脫附流速設為45 mL/min，加熱閥溫度設為245 ℃，脫附管溫度為270 ℃，脫附15 min。傳輸線溫度為255 ℃。冷阱捕集溫度設為-30 ℃，以40 ℃/min升至255 ℃（二級解吸冷阱溫度）。出口分流比為3∶1，進樣氦氣（He）流速為1 mL/min。

GC條件：DB-WAX色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），以氦氣（He）為載氣，流速設為1 mL/min。柱溫升溫程序為40 ℃保持3 min，隨后以4 ℃/min升溫至160 ℃，7 ℃/min升溫至230 ℃，在此溫度保持8 min。連接桿溫度設為230 ℃。

MS條件：全掃描范圍為33～450 amu，每秒掃描1次。電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度設為230 ℃，電子能量設為70 eV，燈絲流量設為0.2 mA，檢測器電壓350 V[13]。

揮發性物質的定性：未知化合物經計算機檢索，同時與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）2002譜庫相匹配。

揮發性物質的定量：用峰面積歸一法和內標物2-辛醇來定量計算出各化學成分的含量[13]。

1.3.4 數據處理

數據處理采用SPSS 19.0和Excel軟件。

2 結果與分析

通過攪拌棒吸附萃取和GC-MS聯用技術對貴人香葡萄蒸餾酒進行香氣成分分析，香氣成分總離子流色譜圖見圖1，貴人香葡萄酒及其蒸餾酒香氣成分含量、閾值及感官描述見表2。

貴人香葡萄酒中共檢測出41種揮發性香氣成分，香氣成分總含量為523.30 mg/L；貴人香蒸餾酒中共檢測出55種揮發性香氣成分，香氣成分總含量為1 691.25 mg/L，是貴人香葡萄酒香氣含量的3倍。貴人香葡萄酒中原有的19種揮發性成分在貴人香蒸餾酒中消失，而貴人香蒸餾酒中有33種成分在貴人香葡萄酒中未檢測出。

圖1 貴人香葡萄蒸餾酒香氣成分GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of aroma components of Italian Riesling distilled spirit by GC-MS analysis

貴人香葡萄酒中檢測出2種醇類物質，分別是異戊醇和苯乙醇，其中異戊醇含量為22.90 mg/L，占貴人香葡萄酒總香氣成分含量的10.67%，其嗅覺閾值為30 mg/L，含量低于閾值，其香氣不能被感受到。苯乙醇含量為32.84 mg/L，主要表現為玫瑰花香氣[16]。貴人香蒸餾酒中的揮發性醇類有3種，其中含量最高的為異戊醇，其含量由貴人香葡萄酒中的22.9 mg/L增加到330.10 mg/L，含量增加了14倍，是貴人香蒸餾酒中含量最多的揮發性香氣成分，在蒸餾酒中呈現濃郁的指甲油香氣和威士忌香氣[17]。

葡萄酒中的萜烯類物質通常賦予葡萄酒花香和果香。萜烯類物質常以游離態和結合態存在于葡萄酒中，結合態通常以糖苷鍵的形式與其他物質結合，其在糖苷酶或某些酸的作用下會水解，進而釋放出游離態香氣成分。貴人香葡萄酒中的萜烯類物質有大馬士酮、反式橙花叔醇和金合歡醇，占總香氣成分的0.88%，其含量分別為1.33 mg/L、1.22 mg/L、2.07 mg/L。大馬士酮的含量遠大于嗅覺閾值（0.05 μg/L），帶給葡萄酒濃郁的花香、蘋果香和蜂蜜味。貴人香蒸餾酒中未檢測出大馬士酮，說明蒸餾過程中某些物質發生了轉化。另外兩種成分分別是反式橙花叔醇和金合歡醇，其含量分別為10.94 mg/L和4.93 mg/L，占貴人香蒸餾酒香氣總量的0.9%，蒸餾酒中的兩種醇類物質含量均高于貴人香葡萄酒，蒸餾過程濃縮了部分香氣成分。貴人香葡萄酒和蒸餾酒中所含萜烯類物質含量的差異和種類的不同，使兩種酒在香氣感官上產生差異[18]。

表2 貴人香葡萄酒與蒸餾酒香氣成分含量Table 2 Aroma components contents of Italian Riesling wine anddistilled spirit

續表

續表

酯類物質是在發酵和蒸餾過程中由醇和酸經過酯化反應生成的，主要在發酵過程中產生，構成了花香和果香的主體。貴人香葡萄酒中的脂類物質含量為299.16 mg/L，是貴人香葡萄酒中含量最多的物質，占總香氣含量的57.17%，其中乙酸乙酯和丁酸乙酯只在貴人香葡萄酒中出現，蒸餾酒中未檢出，香氣特征主要是草莓等甜果味。貴人香蒸餾酒中檢測出揮發性酯類物質16種，總含量為799.91 mg/L，占總香氣含量的46.11%，其中大于其嗅覺閾值的酯類有7種，分別是乙酸異戊酯、正己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯，主要是乙酯類成分，是蒸餾酒的主要技術指標要求之一[19]，這些物質主要賦予貴人香蒸餾酒花香和熱帶水果香氣[20]。蒸餾酒中含量最多的酯類為辛酸乙酯，含量為214.76 mg/L，占到酯類總量的27.54%，為貴人香蒸餾酒中含量第二多的揮發性香氣成分，賦予貴人香蒸餾酒濃郁的菠蘿、梨等花香和果香。蒸餾酒中含量大于100 mg/L的酯類還有鄰苯二甲酸二異丁酯、癸酸乙酯和鄰苯二甲酸二丁酯，其含量分別為168.32 mg/L、134.29 mg/L和112.91 mg/L，其含量均是貴人香葡萄酒的3倍左右，可以帶給蒸餾酒果香和脂肪香等香氣。本研究中，貴人香蒸餾酒的酯類總量顯著多于貴人香葡萄酒，而蒸餾酒香氣種類卻少于后者，與王鑫等[21-22]的研究結果一致，這可能是由于蒸餾過程中溫度過高導致酯化反應逆向進行[23]。

酸類主要來源于脂肪酸代謝途徑或者長鏈脂肪酸的降解。貴人香葡萄酒中的酸類物質包括乙烯基癸酸、辛酸、正癸酸、月桂酸、順-3-辛基環氧辛酸、棕櫚酸等，總含量為162.47 mg/L，占香氣總含量的31.06%。貴人香蒸餾酒中檢測出7種脂肪酸，占蒸餾酒香氣總含量的24.09%，分別是3-（2-異丙基-5-甲基苯基）-2-甲基丙酸、乙烯基癸酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸棕櫚酸和羥基十六酸。其中含量大于其嗅覺閾值的有正癸酸和月桂酸，主要賦予蒸餾酒脂肪味、奶香和金屬味[24]。

貴人香蒸餾酒中的醛酮類物質均不存在于貴人香葡萄酒中，為蒸餾過程中新生成的揮發性香氣成分，總量為45.34 mg/L，占蒸餾酒總香氣成分的2.7%，這些成分的香氣特征未見文獻記載，可能與蒸餾酒香氣成分的復雜性有相關關系。貴人香蒸餾酒中的其他香氣成分有18種，含量為98.56 mg/L，占總香氣含量的5.8%，這些成分的嗅覺閾值和香氣特征未見報道，可能在增加貴人香蒸餾酒香氣復雜性方面有一定作用。

3 結論

利用攪拌棒吸附萃取-氣相色譜-質譜聯用法分析了貴人香葡萄酒和蒸餾酒的香氣成分，結果表明，貴人香葡萄酒中檢測到41種香氣成分，貴人香蒸餾酒中檢測到55種香氣成分，主要是酯類、萘酚類、醛酮類和酸類、醇類和萜烯類化合物等。這些化合物中含量最多的為萘酚類和酯類化合物，其次是醛酮類。蒸餾酒中的含量大于其嗅覺閾值的香氣成分有10種，分別是異戊醇、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、正癸酸、月桂酸，這些物質主要賦予蒸餾酒紫羅蘭、菠蘿、梨等花果香和脂肪味，蒸餾酒中含量較多的萘酚類物質在增加其香氣復雜性方面有一定作用。