時間:2020年10月20日 分類:科學技術論文 次數:
摘 要: 酚類物質是白酒的風味物質,對白酒的香氣、口感和穩定性均起到重要作用。同時其具有多 種生物活性,為適量飲酒有益健康提供了依據。對白酒中酚類物質的風味特征、來源、生理活性、檢測方 法及酒體中組成和含量進行綜述,為研究白酒中酚類物質提供參考。
關鍵詞: 白酒;酚類;風味;生物活性;檢測
中國釀酒歷史悠久,早在公元前 2 世紀,史書 《呂氏春秋》中就有記載“儀狄作酒”,后來《黃帝內 經》中也提到的“醴酪”[1-2] 。白酒是以糧谷(高粱、 小麥、大麥和豌豆等)為主要原料,以酒曲(大曲、 小曲或麩曲)為糖化發酵劑,經蒸煮、糖化發酵、蒸 餾、貯存、勾兌而制成的蒸餾酒[3-5] 。
雖然白酒中的 酸、酯、醇、醛等種類眾多的微量有機化合物只占 其總量的 1 %~2 %,但它們卻是白酒關鍵的呈香 呈味物質,決定著白酒的香氣、口感和風格[6] 。酚 類化合物作為白酒中一類重要的微量成分,對白 酒的香氣、口感和穩定性均起到重要作用[7] 。研究 表明,酚類物質還具有一定的生理活性[8-9] 。
1 白酒中酚類物質的風味特征及對白酒的風味
品質影響 酚類物質具有不同的風味特征,例如:愈創木 酚具有水果香、焦醬香;4-乙基愈創木酚和 4-乙烯基愈創木酚帶有香瓜香、甜香;香草醛一般呈現甜 香和奶油香;丁子香酚含有丁香;異丁子香酚具有 香草香;4-甲基愈創木酚具有煙熏風味和醬油味; 4-甲基苯酚具有窖泥氣味。酚類物質為白酒提供 了獨特的煙熏風味、焦醬味、奶香味和窖泥味等, 是白酒主要風味的組成[10-13] 。
2 白酒中酚類物質的來源
白酒釀造工藝集自然和科學于一體,酒體中 的風味物質來源于復雜的原料體系、微生物自然 發酵代謝體系以及后期貯存體系[9] 。研究表明,酚 類物質主要來源于釀酒原料中的阿魏酸、木質素、 單寧等,經過細菌和酵母的發酵形成,或是由微生 物轉化制曲過程的中間產物而形成[14] 。
楊玉波等[15] 分析了茅臺酒釀造用高粱蒸煮后 的蒸汽中的特征香氣成分,發現愈創木酚、4-乙烯 基愈創木酚是高粱蒸煮的重要香氣成分。且愈創木酚在酒樣中的含量與糧食香強度有相關性,也 是茅臺酒“糧香”特征的關鍵化合物。周晨曦等[16] 認為,白酒大曲原料的分解產物和微生物的代謝 產物,直接或間接構成了白酒的風味物質。另外, 劉博等[17] 研究發現,濃香型白酒中 4-甲基苯酚主 要來源于窖泥,初步驗證了窖泥中的酪氨酸在微 生物梭菌的作用下生成 4-甲基苯酚。
3 酚類物質的生理活性
研究發現,白酒中酚類物質具有多種生物活 性,被人們廣泛關注。香蘭素、4-甲基愈創木酚、 4-乙基愈創木酚能夠通過抑制自由基的生成來維 持細胞穩態,是優良的自由基清除劑。4-乙基愈 創木酚還可以通過抑制炎癥因子和炎性體的表 達,從而起到細胞內抗炎的作用[11] 。愈創木酚可用 于慢性支氣管炎多痰咳嗽的治療。阿魏酸是公認的天然抗氧化劑,還具有抗血栓、抗炎鎮痛等作 用。香草醛可以增強食欲、改善睡眠。丁香酚可 以抗菌、抗氧化,同時還具有解熱鎮痛、麻醉等藥 效。百里香酚具有殺菌、祛痰作用[9,18] 。
4 白酒預處理方法及含有的酚類物質
4.1 現有研究報告
經查閱文獻資料,有關白酒中酚類物質檢測 分析的預處理方法及目前各香型白酒中已經檢測 到的酚類物質總結。
4.2 白酒樣品預處理方法 目前,從白酒樣品中提取凈化酚類物質的方 法 主 要 有 :液 - 液 萃 取 法(LLE)、液 - 液 微 萃 取 (LLME)、固相萃取法(SPE)、固相微萃取(頂空固 相 微 萃 取 HS- SPME、浸 入 式 固 相 微 萃 取 法 DISPME)和直接進樣法(DI)等。
4.2.1 液-液萃取法(LLE)
液-液萃取法(LLE)是提取樣品中目標物的經 典方法,具有萃取效果好、定量準確等優點;另外, 為了提高對目標物質的分離,利于檢測,LLE 還可 與分餾技術結合,對濃縮后的樣品進行正相或反 相色譜分離[19-20] 。但是該法樣品需要量大,所用萃 取劑量大,費時費力[21] 。
柳軍等[22] 用 LLE 結合分餾技術提取某兼香型 和某濃香型白酒中的香氣化合物,結合 GC-O 和GC-MS 分離鑒定。兼香型白酒中酚類化合物有 6 種,濃香型白酒中有 4 種。并認為酚類化合物對兼 香型白酒整體香氣貢獻比濃香型大。丁云連等[23] 采用 LLE 結合分餾技術萃取老白干中的香氣成 分, 通過 GC-O 和 GC-MS 鑒定,檢測到 107 種香氣 成分,其中包含 4-乙基愈創木酚、愈創木酚等 7 種 酚類物質,發現 4-乙基愈創木酚對老白干香型白 酒香氣貢獻非常大。
王勇等[24] 同樣采用該提取技 術分析了牛欄山二鍋頭白酒香氣化合物,發現對牛欄山二鍋頭白酒整體香氣貢獻大的香氣成分有 25 種,包含了香草醛和 4-乙基愈創木酚。尋思穎等[25] 用LLE 結合 HPLC-FLD 測定了 11 種醬香型白酒中 鄰-甲酚、對-甲酚、間-甲酚等 10 種酚類物質,方 法檢出限 0.0025~0.0506 mg/L,回收率為 83.8 %~ 101.6 %。同時實驗通過在流動相中添加β -環糊 精實現了甲酚異構體的拆分。
范文來等[26] 應用 LLE 結合分餾技術研究了洋河藍色經典酒微量揮 發性成分,經 GC-MS 檢測,其中酚類化合物達 35 種之多。隨后,他又將 LLE 結合正相色譜技術,從 汾酒與郎酒中共檢測出 26 種酚類化合物[27] 。趙東 瑞[11] 用 LLE 與分餾技術結合 GC-MS 和 GC-O 對古 井貢酒中的風味物質分析,古井貢酒中鑒定出 7 種 酚類物質。
同時計算其香氣活性值(Odor Activity Value,OAV),OAV 值大于 1 時,表明該物質對整體 風味有直接影響[28-29] 。結果顯示,4-甲基苯酚、4- 乙基愈創木酚、4-甲基愈創木酚、4-乙基苯酚的 OAV 值都大于 1,且 4-甲基苯酚是古井貢酒的關 鍵風味物質。
4.2.2 液-液微萃取(LLME)
液-液微萃取(LLME)根據相似相容原理對目 標物提取、富集,相較于 LLE 它所用有機溶劑和樣 品量都大大減少,操作簡單、前處理時間較短[21] 。 孫嘯濤等[30] 采用渦旋輔助 LLME 結合 GC-MS 對 67 種白酒中四甲基吡嗪、4-甲基愈創木酚和 4- 乙基愈創木酚進行檢測,其中 51 種白酒中檢出了 4-甲基愈創木酚,含量為20.8~1709.0 μ g/L,53種白 酒中4-乙基愈創木酚,含量為1.3~1167.5 μ g/L。趙 雅敏等[31] 將 LLME 與 GC-MS 技術相結合,測定飲 料酒中 9 種酚類化合物。研究發現,濃香型白酒中 苯酚、4-甲基苯酚及 4-乙基苯酚含量較高,愈創木 酚含量在醬香型白酒和威士忌中含量相當,但高 于濃香型和清香型白酒。
4.2.3 固相萃取(SPE)
固相萃取(SPE)是利用化合物在固體顆粒吸 附劑上的吸附性和其在有機溶劑中的溶解性不同 進行化合物的分離[21] 。 目前,白酒中酚類物質的研究多見于揮發性 酚,對于非揮發性酚,由于其在白酒中含量較低,檢測困難,相關文獻報道較少。傅玉書等[7] 用 GC 及 GC-MS 分 析 了 茅 臺 酒 中 非 揮 發 性 的 酚 類 物 質。酒樣濃縮后,通過 SPE 除雜濃縮,再將目標物 衍生,最后用 GC 和 GC-MS 分析。茅臺酒中鑒定 出 13 種非揮發性酚類物質,其含量估算在幾到幾 十 ppb 范圍內,非揮發性酚在茅臺酒中的種類和含 量都高于其他香型的白酒,但低于啤酒和葡萄 酒。李俊等[32] 采用 SPE 結合 GC-MS 測定了醬香型 白酒中的 8 種揮發性酚類物質,方法檢出限 1.4~ 4.4 μ g/L,總量在 65.18~353.71 μ g/100 mL 之間。
4.2.4 固相微萃取技術(SPME)
固相微萃取技術(SPME)是 1989 年 Belardi 與 Pawliszyn 提出的一項新穎的樣品前處理與富集技 術[33-34] 。SPME 是通過被萃取組分在萃取頭與萃取 體系之間的分配平衡, 將萃取物富集到萃取頭上 的一種前處理技術。需要樣品量較少,萃取時間 短,樣品富集度高,包括頂空和浸入式兩種取樣方 式[21] 。 朱燕等[35] 用 DI-SPME 結合 GC-MS 技術,測定 了濃香、醬香、清香、兼香、鳳香、老白干型白酒中 7 種酚類化合物。
研究發現,4-甲基苯酚在濃香型 白酒中含量較高,在清香型和老白干香型中含量 低。年份越長的濃香型原酒中揮發性酚類化合物 總量越低,推測是由于 4-甲基苯酚和 4-乙烯基愈 創木酚在貯存中減少引起的。周慶云等[36] 運用 HS-SPME 結合 GC-MS 分析定量出景芝芝麻香原 酒中 86 種香氣成分,其中 4-甲基苯酚和 4-乙烯基 愈創木酚的 OAV 值大于 1,屬于景芝原酒的重要香 氣化合物。
冒德壽等[37] 用 HS-SPME 結合 GC-MS 和 GC-O 對 5 種清香型白酒揮發性成分進行鑒定, 發現 4-乙基愈創木酚在紅星二鍋頭、杏花村、汾 酒、金門高粱酒中 OAV 值都大于 1,甚至在金門高 粱酒中 OAV 值為 13,可見 4-乙基愈創木酚是這 4 種清香型白酒的重要香氣物質。馬宇等[29] 采用 HS-SPME-GC-MS 分析了人民小酒的揮發性風味 組分,成品酒和基酒中 4-乙基愈創木酚含量分別 高達 1243.11 μ g/L、786.02 μ g/L,且 OAV 值甚至達 到了 37 和 23,這是在其他香型白酒中少見的。
4.2.5 直接進樣(DI)
直接進樣(DI)是對樣品不做任何前處理,直 接采集樣品進入儀器分析。該法一般針對基質比 較簡單的樣品。 史冬梅等[38] 采用 DI 結合 GC-MS 對 103 種白酒 中 7 種酚的含量進行了檢測。在所檢樣品中,4-甲 基愈創木酚、苯酚、4-乙基愈創木酚、4-甲基苯酚 和 4-乙基苯酚在 103 種白酒中均被檢出,香草醛只 在 94 種白酒中檢出。香草醛含量普遍偏低,與其 他香型白酒相比,其在芝麻香型和濃香型白酒中 含量較高。
4.3 白酒中已經檢測到的酚類物質
據筆者統計,目前在白酒中檢測到的酚類物 質有 54 種左右。白酒中常見的酚類物質包 括:愈創木酚、4-甲基愈創木酚、苯酚、4-乙基愈創 木酚、4-甲基苯酚、4-乙基苯酚、2,4-二叔丁基苯 酚、香草醛等。從報道的文獻來看,酚類物質在各 種香型的白酒中都有檢出,醬香型、清香型、濃香 型白酒中酚類物質的種類都很豐富,但醬香型白 酒中愈創木酚類酚較多,而清香型和濃香型白酒 中苯酚類酚占多數[26-27] 。
4-甲基苯酚在酒中的含 量普遍高于其他酚類化合物,4-乙烯基愈創木酚 由于性質不穩定,隨白酒長時間貯存易氧化,故成品 酒中檢出情況較少[25,35] 。另外,同一香型的白酒,生 產工藝相似,但由于生產環境、釀酒原料等不同,其 中的酚類物質含量和種類也會有所差別[38] 。
食品工業論文投稿刊物:輕工學報辦刊宗旨:及時、準確、全面地報道我校和國內外最新科學技術成果,密切產、學、研,促使科技成果盡快轉化為生產力,加速我國現代化步伐,以期達到本刊“傳達科技信息,普及科技成果;發展科學技術,繁榮科技產業”的目的。
5 結論
隨著生活水平的提升和保健意識的增強,人 們的飲酒理念從僅關注口感,轉向為崇尚風味和 健康雙導向。由于酚類物質對白酒的風味和保健 功能的特殊貢獻,白酒中酚類物質研究成為了國 內外關注的熱點。本文主要介紹了酚類物質的風 味特征、白酒中的來源、生理活性、檢測方法及在 不同香型酒體中組成和含量。筆者希望通過本文 的介紹,為今后白酒中酚類物質的研究提供相關 信息。
參考文獻:
[1] 孫寶國,孫金沅,宮俐莉,等.中國白酒中長期發展趨勢與 研究重點之管見[J].輕工學報, 2016, 31(1):6-11.
[2] LIU H L, SUN B G. Effect of fermentation processing on the flavor of Baijiu[J].Journal of agricultural and food chemistry, 2018, 66(22):5425-5432.
[3] 沈怡方.白酒生產技術全書[M].北京:中國輕工業出版 社,1998.
[4] 朱梅.世界著名的六大蒸餾酒[J].釀酒, 1980(4):3-6.
[5] 徐巖,范文來,王海燕,等.風味分析定向中國白酒技術研 究的進展[J].釀酒科技,2010(11):73-78.
作者:耿平蘭,黃衛紅,程化鵬