基于GC-MS的霞多麗葡萄酒及蒸餾酒香氣成分分析

李洋，李娜娜，崔長偉，馬彤彤，王艷君，束廷廷*

1.楚雄師范學院資源環境與化學學院 （楚雄 675000）；2.西北農林科技大學葡萄酒學院 （楊凌712100）

蒸餾酒（distilled beverage）是乙醇提交分數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]。葡萄品種是葡萄蒸餾酒香氣成分的重要來源，形成不同葡萄酒香氣的獨特性[2]。霞多麗（Chardonnay）以其獨特的香氣和適應性已成為全球范圍內栽種的明星品種，霞多麗葡萄酒具有濃郁而復雜的熱帶水果香氣，例如柑橘、西柚、菠蘿、蘋果、紫羅蘭等，這些香氣主要來源于酯類、高級醇和萜烯類物質[3]，構成了霞多麗葡萄酒的香氣典型性。葡萄酒中的揮發性香氣物質種類繁多，然而構成葡萄酒特征香氣的成分僅占很少一部分[4]，在葡萄酒特征香氣呈現方面起主要作用的揮發性物質稱為活性香氣組分（odor-active compound）[5]，其評價指標為香氣活性值（odor activity value，OAV），是香氣化合物與其閾值的比值，可以反映單一香氣組分對整體香氣的貢獻度，一般認為，OAV≥1的物質對整體香氣的呈現有貢獻作用[6]。

試驗以陜西楊陵地區霞多麗葡萄為研究對象，采用攪拌棒吸附萃取技術提取霞多麗蒸餾酒香氣成分，用氣相色譜-質譜聯用儀對其香氣成分進行檢測，分析蒸餾前后酒中香氣成分和含量的變化，確定楊陵地區霞多麗蒸餾酒香氣特點，為優化霞多麗蒸餾酒工藝、改善蒸餾酒品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

霞多麗葡萄種植于陜西楊陵官村葡萄園，該地地處關中腹地，屬大陸性暖溫帶季風半濕潤氣候，土壤多為黑壚土，年平均日照時數2 163.8 h，年平均氣溫12.9 ℃，有效積溫2 067～2 370 ℃，全年無霜期221 d[7]。

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）；夏朗德壺式蒸餾器（煙臺裕昌機械有限公司）；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 方法

1.3.1 霞多麗基酒的釀造

采收成熟的霞多麗葡萄，除梗壓榨后采用小容器釀造工藝[8]進行發酵，發酵過程中不添加SO2，發酵方式為自然發酵，發酵結束后，對霞多麗基酒進行蒸餾。

1.3.2 霞多麗基酒的蒸餾

試驗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60%vol（體積分數），酒身1酒精度30%vol（體積分數），餾出物的酒精度降至1%vol（體積分數）時，蒸餾結束，獲得酒精度1.5%vol（體積分數）酒尾。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75%vol（體積分數）；取酒身2，酒身2的酒精度達70%vol時，停止取酒身2，其后餾出物為次尾和酒尾，酒精度為1.5%vol（體積分數）。酒身2即為霞多麗蒸餾酒原酒，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，酒尾和霞多麗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（stir bar sorptive extraction，SBSE）：取10 mL酒樣于小瓶中，加入2 g NaCl和50 μL 2-辛醇內標物，放入攪拌子，置于磁力攪拌器上攪拌提取1 h，然后進樣到熱解析儀中。提取完成后，先用蒸餾水沖洗攪拌棒，用吸水紙吸干放入氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）儀的樣品固定器。每個樣品重復提取2次。

GC條件：DB-WAX色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），以He為載氣，流速設為1 mL/min。柱溫升溫程序為40 ℃保持3 min，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33～450 amu，每秒掃描1次。以EI+為電離源，離子源溫度230 ℃，電子能量70 eV，燈絲流量0.2 mA，檢測器電壓350 V[9]。

1.3.4 OAV法確定霞多麗葡萄酒與蒸餾酒中關鍵香氣成分

根據揮發性成分的檢測結果，結合參考文獻中各揮發性成分的閾值，計算各成分的OAV值，按式（1）計算。

式中：OAV為香氣物質的活性值；C為葡萄酒/蒸餾酒中香氣物質的質量濃度，μg/L；OT為香氣物質在水中的閾值，μg/L。

1.4 數據處理

數據處理采用SPSS 19.0和Excel軟件。

2 結果與分析

霞多麗葡萄酒中的醇類主要是高級醇（異戊醇、正己醇和苯乙醇），醇類物質含量55.9 mg/L，占到總香氣含量的0.90%；霞多麗蒸餾酒中醇類物質含量178.2 mg/L，占蒸餾酒總香氣含量的0.91%。兩者占比接近，但是蒸餾酒中異戊醇含量比葡萄酒中增加5倍，高于嗅覺閾值，說明蒸餾過程提高這一香氣物質的濃度，其OAV值為5.39，具有指甲油和威士忌的香氣。同時蒸餾酒中出現3-甲基-1-戊醇、1,2,3,4-四氫-2,5,8-三甲基萘-1-醇和4,4-二苯基-3-庚醇，而這3種物質在霞多麗葡萄酒中均未檢出，這些物質可能在增強霞多麗蒸餾酒香氣復雜性方面有一定作用。異戊醇、正己醇和苯乙醇的合成途徑主要有氨基酸降解代謝途徑和糖合成代謝途徑，是由α-酮酸的脫羧作用和加氫還原作用形成[10]。葡萄酒中正己醇和苯乙醇的含量均大于其嗅覺閾值，可以賦予葡萄酒青草香和玫瑰味。高級醇的質量濃度大于550 mg/L時，對人體有毒害作用，能使神經系統充血，使人感覺頭痛[11]。而這些物質在霞多麗葡萄酒和蒸餾酒中的含量均低于550 mg/L，不會對人體產生危害。

霞多麗葡萄酒和蒸餾酒中均檢測出一種萜烯類香氣物質，大馬士酮，其嗅覺閾值較低，為0.05 μg/L，在霞多麗葡萄酒中的含量為542.66 μg/L，OAV值為10 853.15，因此，其對霞多麗葡萄酒的香氣貢獻突出；在蒸餾酒中，大馬士酮的含量為19 867.12 μg/L，香氣活性值為397 342.40，由于其閾值較低，對整體香氣的貢獻程度較大，可以賦予酒中更多的花香和蜂蜜味。

酯類是由酸和醇經脫水縮合反應生成的具有酯鍵的化合物，具有香味。酯類物質可以分為乙酸高級醇酯、芳香酯、直鏈脂肪酸乙酯、支鏈脂肪酸乙酯和一些其他酯類物質。在霞多麗葡萄酒中，酯類物質的含量最多，為359.35 mg/L，占總香氣物質的57.91%；在霞多麗蒸餾酒中，酯類含量1 102.66 mg/L，占總香氣物質的56.60%，是霞多麗葡萄酒中的主要揮發性成分，同時也是霞多麗蒸餾酒中的主要香氣成分。葡萄酒和蒸餾酒中的酯類主要是在酒精發酵過程和蒸餾過程中產生[12-13]，在葡萄酒中大多表現為花香和果香。霞多麗葡萄酒中含量大于嗅覺閾值的酯類有乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯，這些酯類香氣活性值均大于甚至遠大于1，表現出霞多麗葡萄酒典型的花香和果香；在霞多麗蒸餾酒中，這些酯類大都比在霞多麗葡萄酒中多幾倍，OAV值也普遍高于霞多麗葡萄酒。其中，丁酸乙酯具有草莓香氣，乙酸異戊酯具有香蕉香氣，正己酸乙酯具有青蘋果、紫羅蘭等花香，乙酸己酯具有梨子和櫻桃等香氣，辛酸乙酯的OAV值為200 203.87，可以賦予霞多麗蒸餾酒菠蘿、梨子和花香等。在葡萄酒中，酯類物質的含量通常較高，而其閾值普遍較低[14]，因此，它們對霞多麗蒸餾酒的香氣形成具有重要作用。

酸類物質是構成霞多麗葡萄酒和蒸餾酒香氣的第二大類物質，這些物質主要使葡萄酒呈現脂肪味，其來源于脂肪酸代謝途徑或者長鏈脂肪酸的降解。霞多麗葡萄酒中的酸類物質有6種，分別為辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸和16-羥基十六酸，其含量為202.18 mg/L，占總香氣成分的32.58%。其中辛酸的OAV值為62.27，會帶給葡萄酒腐臭味和刺激味；霞多麗蒸餾酒中的酸類增加為9種，香氣成分含量為585.85 mg/L，占總香氣成分的30.07%。其中，呈現腐臭味和刺激味的辛酸的含量比霞多麗葡萄酒中有所下降，對于保持霞多麗蒸餾酒的清新優雅的香氣有積極作用。有研究表明，較高含量的酸類物質有助于蒸餾酒的保存[15-16]。同時，酸類物質的多樣性對于增加蒸餾酒香氣的復雜性具有重要作用[17-18]。

醛酮類是霞多麗葡萄酒和蒸餾酒中主要的羰基類成分，為蒸餾酒提供堅果味[19]。霞多麗葡萄酒中主要的醛酮類物質有3種，含量為378.84 μg/L，占總香氣成分的0.06%，含量較低，且主要以酮類為主；霞多麗蒸餾酒中的醛酮類增加為5種，主要以醛類為主，含量為15.68 mg/L，占蒸餾酒總香氣物質的0.8%。其中，乙縮醛含量11.06 mg/L，帶給蒸餾酒花香和青果香，苯甲醛含量773.78 μg/L，會賦予霞多麗蒸餾酒杏仁味和巴旦杏香氣。

霞多麗葡萄酒中的其他香氣成分含量有2.12 mg/L，蒸餾酒中的含量為46.02 mg/L，這些物質在總香氣成分中的占比較小，多數物質嗅覺閾值未見報道。這些物質可能在增加蒸餾酒香氣的復雜性方面有一定作用。

表1 霞多麗葡萄酒與蒸餾酒揮發性成分及含量

3 結論

利用攪拌棒吸附法萃取霞多麗葡萄酒和蒸餾酒香氣成分，并結合氣相色譜-質譜法對其香氣成分進行分析。霞多麗葡萄酒中共檢測到45種香氣成分，主要是酯類、酸類、醇類、醛酮類、萜烯類和其他化合物。其中，酯類物質26種，是霞多麗葡萄酒中的主要香氣成分；霞多麗蒸餾酒中共檢測出香氣成分46種，其中酯類香氣成分17種，在霞多麗蒸餾酒中主要表現水果香氣，其中辛酸乙酯的OAV值最高，其香氣表現為菠蘿和梨花等花香和果香，正己酸乙酯、乙酸異戊酯和癸酸乙酯的OAV值均大于1 000，表現為香蕉、紫羅蘭等花香和果香，同時，霞多麗蒸餾酒中絕大部分的香氣物質濃度大于霞多麗葡萄酒，對于增加霞多麗蒸餾酒香氣的復雜度和濃郁度具有重要作用。