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署书推介：乔惠民 中国国土经济学会研究室主任
栏目主持：柴红星 小编：芬儿、张扬插播导读
酱香型白酒关键酱香风味物质研究现状
《酿酒科技》杂志 2020年6期 作者：王荣钰，赵金松，苏占元，吴卫宇，张 良
(1.四川轻化工大学，四川自贡 643000；2.四川国检检测有限责任公司，四川泸州646000)
中国白酒是以粮谷为原料，以大曲、小曲或麸曲以及酒母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏而制成的蒸馏酒，是世界六大蒸馏酒之一[1]。中国白酒分为十二大香型，乙醇和水构成白酒的主体成分，占比98%以上，剩余部分由各种各样的微量风味物质构成，占比不到2 %，决定白酒香型差别的就是占比不到2%的微量风味物质，其种类和数量决定酒体的品质与风格[2]。通过对不同香型白酒中风味物质的定性、定量可实现对白酒香型、质量、年份、产地等的判断，也可通过对白酒中风味成分的生成及变化机理的研究指导白酒生产、贮存、勾调等工艺。
白酒风味成分的研究始于20世纪50年代[3]，发展至今，在白酒中累计报道的微量成分已有2000多种[4]。1956 年，周恩来总理在《1956—1967 科学技术远景规划纲要》中将泸州老窖大曲与茅台的酿造工艺列为重点研究课题，中央食品工业部、轻工业部就此安排实施白酒试点展开了一系列白酒研究[5]，相继在试点中发现汾酒和浓香型白酒主体香，后续研究者们展开了系列白酒风味学成分与香型的研究。20 世纪60 年代，四川省食品发酵工业研究设计院首次采用进口气相色谱仪对浓香型白酒风味成分进行了系统全面的研究，总结出了微量成分与浓香型白酒酒质的关系，推动了浓香型白酒的发展，也为白酒研究打开了新思路[5]。经历数十年的发展，十二大香型白酒除酱香型白酒外，均已定性出其余十一大香型白酒主体香味成分。因此，本文对酱香型白酒风味物质研究进行回顾，以期从酱香型白酒中主体风味构成、关键风味化合物等角度为研究者提供研究思路，推动酱香型白酒风味的研究。
1 酱香型白酒主体风味化合物研究
孟望霓和汪玲玲[6-7]分别研究了多款酱香型白酒风味成分，均得到29 种风味骨架成分(在白酒中平均含量在20～30 mg/L，总含量占微量成分95%左右)。其中有28 种共有成分，包括酯类11 种（乙酸乙酯、丙酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸丙酯、乙酸-3-甲基丁酯）；有机酸5 种（乙酸、丙酸、丁酸、2-甲基丙酸、己酸）；醛酮类4 种（糠醛、乙醛、乙缩醛、2-庚酮）；醇类8 种（β-苯乙醇、1-己醇、1-戊醇、2-戊醇、3-甲基丁醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基丙醇），差异骨架成分为异戊醇和正丙醇，后利用风味骨架成分对酱香型白酒进行了风味重组实验，均无法模拟出酱香型白酒，仅呈现酱香背景香。纪南[8]对市售5 款酱香型白酒挥发性成分进行了分析检测，得到21 种疑似风味骨架成分化合物，但是在对5 款酱酒进行风味化合物主成分分析时发现，影响5 款酱酒风味的风味化合物种类、数量差异悬殊，还含有除21 种共有成分外的风味物质。陈晓梅[9]研究了3 种不同年份（1 年、15 年、30年）的茅台酒风味组成，定量了对风味贡献大的35种关键风味化合物，发现随年份增长其酯类、醇类、酸类均呈下降趋势，醛酮类物质（1,1-二乙氧基乙烷、糠醛、苯甲醛、3-羟基-2-丁酮）在各年份茅台酒中含量稳定，2,3,5-三甲基吡嗪在15 年份和30 年份茅台中含量是一年茅台中含量5 倍左右。综上所述，认为决定酱香型白酒风格的可能是一些含量更低的化合物。但笔者认为，虽然骨架风味成分不能体现出酱香风格，但其化合物种类、含量是形成酒体风格的前提，对酱酒呈香至关重要。
在白酒酿造过程中，体系中的酶和微生物将原料中的淀粉、蛋白质、脂肪等有机物催化、分解，化合物间相互反应、转化，形成了糟醅和酒体中丰富的风味物质，不同时期酿造体系中的风味物质结构不同，按酱香、醇甜及窖底香3 种典型体和不同轮次酒分别长期贮存，勾兑贮存成产品。传统酱香型白酒在酿造过程分7 轮次取酒，各轮次酒风味各异。轮次酒中酒质最优的为3 轮次、4 轮次、5 轮次酒，在此阶段酒醅中的醇醛酸酯含量达到相对平衡，呈协调酱香味，1 轮次、2 轮次酒醅中醇高酸酯低导致酒体苦涩，后两轮次酒醅中醇酯高酸低导致酒体焦糊味重[1]。按在发酵池中不同堆积深度的糟醅蒸馏得窖面酒（酱香）、醇甜酒、窖底酒，其中窖面酒含有丰富的羰基化合物，包括醛类、酚类等，醇甜酒高级醇含量较高，窖面酒和醇甜酒酱香突出，窖底酒以酯类和酸类物质为主，酒体呈典型浓香型白酒风格[10]。
1.1 酯类物质
酯类物质是由酸醇酯化反应形成的，其途径主要有3 种：发酵过程中微生物代谢生成、发酵过程中酒曲中的酯化酶的作用、游离的酸醇分子化合生成。虽然酱香大曲中含有丰富的产酯微生物和酯化酶，但酱香型白酒中的酯类物质几乎都来源于发酵和贮存过程。戴奕杰[11]在酱香型白酒酿造过程中检出14 种各轮次共有的酯类物质，其中包含四大酯（己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯），在下沙和糙沙阶段几乎无酯类物质检出，大部分酯类在1 轮次到7 轮次的糟醅中呈先上升后下降趋势，在3轮次、4轮次、5轮次维持较高水平。韩兴林等[12]研究了酱香型白酒发酵过程酒醅中风味物质生成规律，发现3轮次、4轮次、5轮次风味物质最丰富，且酯类物质含量最高，在此阶段达到最大值的酯类物质有己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸戊酯、丙位-辛内酯、乙酸柏林酯、苯乙酸乙酯、丙酸苯乙酯、异丁酸辛酯、丙酸异戊酯、丁酸丁酯、硬脂酸乙酯，其中乙酸戊酯、丙位-辛内酯仅出现在第3 轮次；乙酸柏林酯、丙酸苯乙酯、异丁酸辛酯、丙酸异戊酯仅出现在第4 轮次；硬脂酸乙酯仅出现在第5轮次。梁烨[13]等比较了茅台酒窖面酒、醇甜酒和窖底酒的香气物质，窖面酒和醇甜酒无明显差异，但与窖底酒差异显著，造成其差异性的酯类物质有戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、十二酸乙酯。
1.2 醇类物质
高级醇是酵母发酵过程中生成的重要副产物，适量的高级醇在酱香型白酒中呈果香味，能起到助香的作用。除异戊醇呈微甜外，大多数高级醇，异丁醇、正丙醇、正丁醇都呈苦味，因此含量过高会导致酒体苦涩，但在酱香型白酒中正丙醇含量居醇类物质之首，在酱酒中高达1000 mg/L[14-15]，远高于其他香型白酒，不同香型白酒中含量为酱香型＞兼香型＞浓香型，在各轮次酱酒中含量也远高于其他化合物，在酒质较优的3 轮次、4 轮次、5 轮次酒中，其含量与优质酱酒含量相近。但正丙醇含量过高会为酒体带来不良风味，云门酱酒通过改良生产工艺提高了酒质，将正丙醇含量降至1478.3 mg/L[15]。异戊醇在酱香型白酒中的含量仅次于正丙醇，在酱香型白酒中含量很高，认为正丙醇和异戊醇是酱香型白酒重要风味化合物，两者对酱香型白酒风味的形成缺一不可，孟望霓和汪玲玲[6-7]利用风味骨架成分无法模拟出酱香风味或许与此有关。在各轮次基酒中，醇类物质含量和占比呈先上升后下降趋势，在3 轮次、4 轮次、5 轮次种类和含量均较丰富，但相对含量下降，这与中间轮次产优质酒密切相关。苯乙醇在各轮次基酒和成品酒中含量较低，但在各轮次酒醅中含量维持着较高水平，同时苯乙醇是酱油的特征香气成分，霍颖玙等[8-9，16-17]将4 株产酱香芽孢杆菌与毕赤酵母发酵，发酵液中有苯乙醇产生，推测苯乙醇或与产酱微生物密切相关。
1.3 酸类物质
酱香型白酒酸含量高，远高于其他香型白酒，研究者曾提出高沸点的酸性物质是酱酒空杯留香的主要来源，基于此猜想将茅台酒分段蒸馏，得到低沸点的前馏分和高沸点的后馏分，将前馏分与等体积汾酒勾兑，酒体呈明显酱香，但缺乏空杯留香；将后馏分与泸州大曲前馏分勾兑，酒体呈泸头酱尾风格[10]，后研究者对此展开了系列研究，但仍未确定影响酱酒风味的是哪些化合物[18-21]。但无疑，在酒体中含量丰富、种类繁多起决定作用的酸类物质对酱酒风格的形成是至关重要的，范文来等[22]利用NaOH 和硫酸来调整某酱香白酒pH 值，发现当pH值在5 左右时，酱香风味突出，调整pH 值可致酱香风味消失、重现，说明酱香风味与溶液酸碱性相关，酱香味或与某些酸性或中性物质有关。酱香白酒中含量最高的酸是乙酸和丙酸，造成醇甜酒和窖底酒差异显著的风味化合物包括戊酸和庚酸。在发酵过程中，酒醅中酸类物质的种类和含量从第1 轮次至第7 轮次呈先上升后下降的趋势，在3 轮次、4轮次、5 轮次相对含量较高，在这个阶段醇酯酸含量达到相对平衡，使酒体呈协调酱香味[11]。
1.4 醛类物质
醛类物质在酱香型白酒中相对含量较低，戴奕杰等[11]在酱香型轮次酒中检测到四种醛类物质，乙醛、乙缩醛、糠醛、5-甲基糠醛，在发酵过程中整体呈现先上升后下降趋势，其中乙醛和糠醛总体含量较高，新酒中乙醛含量偏高是造成酒体呈苦、辣味原因之一。李东等[23-24]分析发现酱香型白酒酒体中含量较多的醛类包括乙醛、乙缩醛、糠醛、异戊醛，乙醛可与乙醇缩合生成乙缩醛，乙缩醛是白酒老熟的重要标志，能赋予酒体协调丰润的风格，异戊醛有苹果香，似酱油味，糠醛似杏仁味，带焦香，对酱香风味有重要贡献。糠醛在酱香型白酒中的含量远高于其他香型白酒，许汉英等[25-26]发现造成醇甜酒和窖底酒味差异显著的物质包括糠醛和苯甲醛，糠醛是由多缩戊糖或戊糖在酸性高温条件下转化形成，因此在酱酒中的含量较高，但糠醛对酱香风味贡献机制至今存疑，有待进一步研究。
综合酱香型白酒和各轮次酒主要风味化合物比较发现，优质酱香型白酒风味结构成分丰富，比较轮次酒风味结构，在优质酒轮次中大多数风味化合物含量达到峰值，却没有哪种化合物呈现破坏风味的不良气味，得益于风味化合物间良好的比例，使得整体风味协调，利于呈香呈味。由表1 可见，除了前两轮次产酒无明显酱香风味，其他轮次酒虽然酒质不一，尤其末轮次产酒异杂味重，但均有明显酱香风味，从第3 轮次开始产酒已经具备酱香风味形成所需物质结构，因此着重分析后几个轮次产酒风味结构及其与前两轮次酒差异或有助于找出酱香白酒特征风味构成。
2 关键酱香风味物质研究现状
要构成酱香型白酒独特的酱香味，仅仅骨架风味物质是不够的[7]，研究者们利用骨架风味化合物对酱香型白酒进行风味重组，均未能重现酱香型的典型风味，猜测酱香风味的形成与酒中含量更低的一些化合物有关。酱香型白酒关键风味物质研究首先提出的是4-乙基愈创木酚（4-EG）学说，4-EG是酱油的重要风味物质[28]，1964 年，茅台试点中应用纸色谱法检测到4-EG，中等浓度时呈香似酱香型空杯留香，据此提出4-乙基愈创木酚是酱香型白酒的典型风味化合物[29]。后随着气相色谱法在白酒风味研究中的应用，经多方研究表明4-EG 不是酱香型白酒的主体香，推翻了4-乙基愈创木酚学说[10，30-31]。后又相继提出吡嗪类物质、呋喃类及其衍生物等猜想，均被研究者推翻[32-35]。汪玲玲等[7]分析了酱香型白酒风味骨架成分，通过缺失和添加实验表明，酱香型白酒风味贡献较大的骨架成分是酯类和醇类物质，同时验证了三甲基吡嗪、糠醛、4-乙基愈创木酚和呋喃纽尔等物质不能构成酱香型典型风味，但学术界对这些酱香型白酒中的特殊风味成分对酱香风味的贡献仍持保留意见，需要进一步的研究论证。
表1 酱香白酒1-7轮次感官风格特征[28]
1982年，贵州省轻工业科学研究所提出茅台酒主体香是高沸点酸与低沸点酯类物质复合香的猜想，提出酱香分为前香和后香，分别由低沸点酯和高沸点酸呈香，研究人员还分析了具酱香型酒典型风格的空杯留香成分，分离出中性、酚类化合物、碱性含氮化合物、有机酸等4 个组分，研究表明中性和酚类化合物与空杯留香有关，但仍未确定酱香型主体风味成分是由哪些物质构成[10，30，36-37]。庄名扬等[38]在习酒高温大曲中分离到两株芽孢杆菌，其发酵液有典型酱香风格，与清香型和浓香型白酒混蒸产酒均带酱香，其发酵产物5-羟基麦芽酚与有二羰基或具有共轭双键的化合物共存时能使酱香更浓郁，当时猜测该物质是酱香型白酒典型风味物质，后胡国栋等[33，38]通过闻香、酒体添加等试验证实5-羟基麦芽酚不是酱香型白酒典型风味物质。目前，研究者们从酱香型白酒生产过程中筛选出了一些具有产酱香风味的微生物，其发酵液或糟醅都能产酱香，但具体是哪些代谢产物呈酱香尚无定论。赵兴秀等[25，39]从某酱香大曲中分离了5株产酱微生物，分析其酱香成分发现吡嗪类物质和酮类物质含量较多，猜测吡嗪类物质和酮类物质与酱香风味形成有关，同时李俊等[25]分析了贵州某酱香型白酒风味组成，发现远高于其他香型白酒的吡嗪、呋喃等杂环类化合物，占总检出成分的4 %左右；张荣通过对产酱微生物的研究发现，其发酵液风味化合物含丰富的酸类物质和四甲基吡嗪、呋喃纽尔、乙偶姻等与酱香有关的重要化合物，同时验证了高温（55 ℃）是酱香风味形成的必要条件，且此发酵温度条件下发酵液中的四甲基吡嗪含量远高于其他发酵温度（37 ℃、45 ℃），通过发酵过程风味监测和快速蒸发实验推测酱香风味化合物形成于发酵后期，可能由某些前体物质经酶促或高温化合生成，乙偶姻是四甲基吡嗪的前体物质，其在发酵过程中的变化规律符合此猜想[39]。
目前对酱香味的形成猜测可能与吡嗪类、呋喃类、酮类、酚类化合物以及某些高沸点酸与低沸点酯类物质有关，可能由多种物质复合呈香，在酒体中具有相对含量低、阈值低，呈酸性或中性等特点。
3 展望
酱香白酒风味构成庞杂，是目前检测到风味化合物最丰富的白酒，目前研究者们也取得了大量成果。综合目前的研究成果，笔者认为，研究者们对具有酱香风味的酒体、曲药、发酵液、糟醅进行了大量的风味学分析，在其中检测到许多疑似呈酱香风味化合物，但对其进一步研究时并不能找到其对酱香风味的贡献机制，因此，笔者猜测酱香风味的形成：①由多种化合物复合形成；②呈香受溶液基质影响，在酒体中呈香与其他风味化合物或组成结构相关，因此在曲药中呈酱物质不一定在酒体中也能呈香。分析酱酒中的呈酱化合物，笔者认为可从以下几个方面着手：①结合感官分析和风味化合物分析方法大量分析酱香白酒风味构成和各轮次酒风味构成，重点关注轮次酒中酱香风味出现时酒体风味结构的变化；②关注发酵过程糟醅中酱香风味的形成规律和风味组成结构；③利用更多的风味化合物进行风味重组、添加、缺失实验。