白酒是一种以谷物为主要原料,通常通过固态发酵并经过蒸馏制成的烈性酒。白酒酿造历史悠久、原料多样、酿造工艺复杂,形成了香气多样、口感独特的风味特点,深受国内外消费者喜爱。白酒风味主要源于酿造过程中产生的众多风味物质,包括酯类、醇类、酚类、醛类、烃类等多种化合物,目前白酒中已报道的挥发性成分达2 000种以上[1],这些物质相互作用,形成了白酒独特而复杂的风味特征。
近年来,随着精密分析仪器的快速发展和风味组学在白酒风味研究中的不断深入,白酒风味研究取得一定进展,尤其在香气成分剖析上成果显著。大量挥发性香气化合物的定性与定量,以及相关香气阈值研究为白酒香气贡献研究提供了重要依据,使得不同香型白酒的香气特征研究[2-3]和对白酒品质具有重要影响的异嗅味物质基础研究[4-5]等都取得了长足的进展,为中国白酒的品质提升提供了重要理论指导。
然而,白酒风味是其风味物质香气与味道共同作用的结果,相较于香气研究,白酒味觉方面的探究相对滞后。白酒风味取决于其风味物质的含量和量比关系,更取决于各风味物质的阈值大小。风味物质阈值的测定是风味研究的基础,通过计算化合物的浓度与其阈值的比值,可以确定该化合物对白酒风味的贡献程度,进而筛选关键风味物质[6]。目前,白酒中风味物质的香气阈值参考较多[7-9],但味觉阈值的研究尚处于起步阶段。现有化合物味觉阈值测定多以水为基质[10-12]进行,与白酒实际体系差异较大,白酒中含有大量乙醇,乙醇本身具有一定的甜味和苦味,对味觉具有重要影响[13-14],使得基于水基质的测定结果无法准确反映白酒中的真实味觉情况。近几年白酒中风味物质在乙醇-水体系中的味觉阈值研究逐步开展,以53%vol乙醇水溶液为基质,向玉萍[15]测定了6种糖和糖醇类物质的甜味阈值,郭世鑫[16]测定了4种醇类和1种醛类物质的苦味阈值,其主要为了解析酒中呈甜、呈苦物质,针对性的进行单一味觉测定。以46%vol乙醇水溶液为基质,WANG等[17]测定了白酒中19种重要风味物质的味觉阈值。通过对比分析发现,同一物质的味觉阈值专业评委测定阈值均低于非专业评委测定阈值,指导后期白酒风味物质味觉阈值测定工作适当增加评委人数,并对参评评委进行必要培训;何菲等[18]测定了白酒中48种重要风味物质的味觉阈值,明确了味觉阈值测定的最佳酒精度,并从酸、甜、苦、涩等多个味觉角度探究每个风味物质的单个味觉特征阈值,为白酒滋味研究提供了较为准确的阈值参考。然而,当前白酒味觉研究多集中于少数常见味觉物质,大量潜在味觉化合物有待挖掘。
白酒中部分风味物质在乙醇水溶液中的味觉阈值虽然有所报道,但是对酒类典型性与品质起决定作用的风味骨架成分的味觉阈值测定还不全面。白酒口感特征复杂多样,描述词众多,难以量化统一,何英霞等[19]参考国内外酒类风味轮构建方法构建首个具有相对量化参考的白酒口感轮,明确白酒口味包括酸、甜、苦、咸、鲜、脂肪味、重金属味。本研究旨在以46%vol乙醇-水溶液为基质,系统测定白酒中重要风味物质的味觉阈值,并从酸、甜、苦、咸、鲜、脂肪味、金属味等白酒口味深入探究每个风味物质的单个味觉特征阈值,以期为白酒滋味研究提供更准确、全面的阈值参考数据,助力深入理解白酒味觉形成机制,推动白酒行业感官品评标准化、风味化学研究精细化以及产品质量提升,为白酒产业发展提供有力支撑。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
食品级标准品己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、丁二酸二乙酯、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇、β-苯乙醇、2,3-丁二醇、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮、乙缩醛、糠醛、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、辛酸、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、乙醛,湖北成丰化工有限公司;食品级乙醇,吉林省新天龙实业股份有限公司。
1.2 仪器与设备
ME204/02千分之一电子天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;DMA 35便携式密度计,奥地利安东帕有限公司;VXMNFS涡旋振荡仪,奥豪斯国际贸易(上海)有限公司;CLXXXUVM2超纯水机,英国埃尔格ELGA公司。
1.3 实验方法
1.3.1 味觉品评培训及味觉品评小组的建立
遵循GB/T 16291.1—2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分:优选评价员》标准,充分考虑品评人员的身体状态,选取具有白酒感官品评基础,且无味觉障碍史的风味研究人员定期进行味觉训练(为期半年,每周不低于2次)。味觉训练中5种基本滋味感官评价的参考方案如下:咸味为NaCl溶液(0.35%,质量分数),酸味为柠檬酸溶液(0.08%,质量分数),鲜味为味精溶液(0.35%,质量分数),甜味为蔗糖溶液(1.00%,质量分数),苦味为L-异亮氨酸溶液(0.25%,质量分数),感官训练在感官品评室中进行,室内温度控制在(20±5) ℃,湿度保持在50%～60%[20]。
人员完成味觉培训后进行考核,最终筛选了15名人员(男6人、女9人)组建成品评小组,进行后期味觉阈值测定。
1.3.2 味觉阈值的测定
参照GB/T 33406—2016《白酒风味物质阈值测定指南》,采用46%vol乙醇水溶液作为测定基质。
识别味觉阈值通过三杯选配法(three-alternative forced-choice method,3-AFC)进行测定,数据处理采用最优估计阈值法(best estimate threshold,BET)进行计算。个人阈值TBETi为个人判断错误的最大浓度样品Ax与更高一级浓度样品Ax+1的浓度的几何平均值,如公式(1)所示。组阈值TBET即为整个感官小组中所有个人阈值的几何平均值,如公式(2)所示:
(1)
(2)
式中:Ax,识别错误的最大样品浓度,mg/L;Ax+1,更高一级的样品质量浓度,mg/L;TBETi,个人阈值,mg/L;TBET,组阈值。
以46%vol乙醇水溶液为基质,先选择味觉品评小组成员中5名省级及以上白酒评委进行预实验,以确定特征样品及待测样品浓度在合适的范围内,特征样品以各物质在白酒中的含量范围为参考依据,再选择合适的比例进行稀释配制待测样品。
感官品评于工作日上午9:00～11:00及下午14:30～16:30在感官品评室进行。为避免品评人员感官疲劳,保证结果的准确性,每天上午、下午各测试1组物质。
2 结果与分析
白酒色谱骨架指标是指通过色谱分析得到,含量在2 mg/100 mL以上的成分,这些成分总量占白酒微量成分的95%以上,包括酯类、醇类、酸类和醛酮类物质,是白酒香型和质量的重要影响因素[21]。基于此,对白酒中重要的酯、醇、酸、醛酮类物质进行梳理[22-23],并以46%vol乙醇水溶液为基质,采用3-AFC法对白酒中43种重要风味骨架成分进行味觉阈值测定,其中酯类化合物20种、醇类化合物9种、酸类化合物9种、醛类化合物3种、酮类化合物2种,待测物的味觉特征、味觉阈值、个人识别阈值范围以及文献报道的乙醇-水溶液基质中味觉阈值及味觉特征如表1所示。其中乙酸戊酯、丁酸丁酯、异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、苯乙酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、仲丁醇、正戊醇、2,3-丁二醇、丙酸、异丁酸、乙醛、乙缩醛、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮等18种物质为首次报道,为白酒滋味研究提供重要参考。
表1 乙醇-水基质中白酒风味物质的味觉特征、味觉阈值
Table 1 Summary of taste characteristics and taste threshold of Baijiu flavor substances in ethanol-water matrix
编号化合物名称味觉特征味觉阈值a/(mg/L)酸甜苦脂肪味个人识别阈值/(mg/L)文献阈值味觉阈值味觉特征1乳酸乙酯甜,苦涩—41.601 331.14—5.20～332.78/332.78～2 662.28742.46[18]298.57[17]苦,涩[18]2乙酸乙酯微甜,苦涩—30.1771.76—5.03～80.54/20.14～161.09369.11[18]69.04[17]甜,苦,涩[18]3丁酸乙酯酸甜,果甜1.621.62——0.68～10.850.7[18]0.29[17]甜,苦[18]4戊酸乙酯甜—1.79——3.56～113.840.29[18]1.09[17]甜[18]5己酸乙酯果甜—0.75——0.12～1.990.66/2.65[18]3.80[17]甜/苦[18]6庚酸乙酯甜味—34.48——18.26～73.053.71[18]1.48[17]甜,苦[18]7辛酸乙酯香甜,脂肪味—0.90—12.120.34～5.41/5.41～21.641.33/2.66[18]1.57[17]甜/苦[18]8壬酸乙酯甜味,脂肪味—0.41—0.870.15～2.560.96[17]/9癸酸乙酯甜味,脂肪味—0.90—0.900.11～2.581.14[17]/10乙酸戊酯甜味—1.08——0.35～2.90//11丁酸丁酯甜味—1.10——0.72～5.98//12己酸异戊酯甜味,脂肪味—2.05—2.050.65～2.724.44/35.53[18]甜,苦/涩[18]13异戊酸乙酯果甜—1.29——1.02～4.10//14乙酸异戊酯果甜—2.24——0.71～11.29//15苯乙酸乙酯香甜—0.40——0.11～1.85//16月桂酸乙酯香甜—2.45——0.69～11.01//17肉豆蔻酸乙酯甜,脂肪味—76.90—76.9022.14～177.13//18棕榈酸乙酯甜味—45.25——22.63～90.51//19亚油酸乙酯甜味—59.03——41.74～166.95//20丁二酸二乙酯微甜—48.75——27.32～109.2631.08[17]/21正丙醇苦味——304.11—69.32～554.526 717.51/3 358.78[18]270.40[17]61.95[16]甜/苦[18]苦[16]22正丁醇苦味——171.23—45.35～725.65220.97/1 767.77[18]369.82[17]32.97[16]甜,苦/涩[18]苦[16]23仲丁醇微苦——8.74—3.74～15.27//24异丁醇苦味——44.42—16.64～133.1050.25[18]233.25[16]苦[16,18]25正戊醇苦味——56.22—28.11～224.86//26异戊醇苦味,甜味—78.632.52—1.12～8.9733.14[17]179.05[16]苦[16]27正己醇苦味,脂肪味——7.807.801.16～18.5615.64/31.29[18]苦/涩[18]28β-苯乙醇甜味—58.91——30.33～121.3226.60/53.21 [18]甜/苦[18]292,3-丁二醇甜味—4.87——1.93～15.48//30乳酸酸涩25.16———18.85～37.70203.29/1626.35[18]酸/苦,涩[18]31乙酸刺激性酸味6.99———2.62～41.9094.13/3012.27[18]101.31[17]酸/苦[18]32丙酸酸涩1.64———0.81～13.51//33丁酸酸涩4.55———1.52～12.145.39[18]19.38[17]苦涩[18]34戊酸酸味,脂肪味2.42——5.170.48～16.3011.40[17]/35异丁酸略酸12.94———3.24～207.04//36异戊酸酸涩0.77———0.38～1.564.93/1.23/2.47[18]酸/苦/涩
续表1
编号化合物名称味觉特征味觉阈值a/(mg/L)酸甜苦脂肪味个人识别阈值/(mg/L)文献阈值味觉阈值味觉特征37己酸酸味,脂肪味7.74——7.743.22～25.72105.18/4.13[18]66.01[17]酸/苦,涩38辛酸酸涩,脂肪味2.83——2.831.38～5.7621.68[17]/39乙醛微甜—85.61——32.07～256.55//40乙缩醛甜味—300.41——79.57～636.55//41糠醛苦味——31.94—15.57～124.5311.36[18]44.03[16]苦[16,18]422,3-丁二酮甜味—4.57——2.15～8.61//433-羟基-2-丁酮甜味—10.17——2.46～20.51//
注:a共15位品评员参与了阈值测定,表中味觉阈值为15位品评员个人识别阈值的几何平均值,味觉阈值是在体积分数为46%的乙醇水溶液中采用3-AFC测定;—表示无测定数据;/表示未检索到相关文献数据。
在味觉阈值测定过程中发现,结构式相同或相似的化合物味觉特征具有一定相似性。酯类物质是白酒中数量最大、影响最大的微量成分,对白酒的香气与味觉都具有重要贡献。本文所测定的酯类物质均呈甜味特征,这与前期研究[11-12,24]酯类成分对于白酒甜味具有重要作用的结论相一致。同时发现酯类物质的甜味阈值相对较低,这可能是由于大部分酯类成分都具有较强花果香气,己酸乙酯、丁酸乙酯等酯类成分能通过香气与味觉的交互作用增强甜味感知[25];高级醇是白酒中重要的呈香呈味物质,适量的高级醇可以使白酒香气更丰满、协调,同时可以增加口感的醇厚感,但过量的高级醇会导致酒体发苦。本文通过味觉阈值的测定,明确高级醇均具有苦味特征,为更好地解释高级醇过量会导致酒体发苦提供数据支撑。2025年2月江南大学徐岩教授团队的研究结论也证明高级醇是酱酒中重要的呈苦味物质[26]。酸类物质是白酒中重要的呈味物质,白酒中的酸类物质以有机酸为主,在酒体中能起到减少刺激和缓冲平衡的作用[27]。本文通过对白酒中重要有机酸的味觉测定,发现有机酸均呈酸味,并且随着直链碳链的延长,戊酸、己酸、辛酸等有机酸还具有一定的脂肪味;醛酮类物质是白酒中重要的风味物质,赋予白酒刺激感与辣感,同时具有助香和提香作用。乙醛、乙缩醛、糠醛、3-羟基-2-丁酮等在白酒中含量较高,是白酒中重要的醛酮类物质。但醛酮类物质的味觉特征差异较大,乙醛、乙缩醛、3-羟基-2-丁酮呈甜味,而糠醛呈苦味,这可能与羰基的连接方式不同有关。同白酒中香气影响一致,风味物质对白酒味觉的贡献不仅取决于物质的味觉阈值,也取决于该物质的含量。味觉活性值(taste activity value,TAV)是指某种风味成分的含量与其味觉阈值的比值,通常TAV>1表明该化合物对味道有直接贡献,是一种关键的味觉物质[28]。味觉阈值测定结果显示酯类具有甜味且阈值相对较低,作为白酒风味骨架成分(通常含量高于20 mg/L),这些酯类在白酒中的味觉活性值都远高于1,因此酯类成分是白酒中重要的甜味物质。而本研究测定的高级醇和有机酸虽然味觉阈值差异较大,但在白酒中含量均较高,因此,高级醇是白酒中重要的苦味物质,而有机酸是白酒中重要的酸味物质。
具有同一味觉特征的化合物之间风味特点也不尽相同,如甜味中己酸乙酯呈果甜,丁酸乙酯呈酸甜,而月桂酸乙酯呈香甜,即具有同一基本味觉的物质最终使整个风味体系呈现的风味特点可能具有较大差异,这可能是白酒口感中具有“绵甜”、“醇甜”和“酸甜”等多样描述词的主要原因,也是白酒口感复杂多样的物质基础。因此,具有同一味觉特征的不同物质在产品风味中的贡献与影响不尽相同,在产品开发与风味调控过程中需要注意各物质味觉贡献细化。
浓度效应对化合物的味觉强度具有重要影响,如在一定浓度范围内,乙酸、丁酸等有机酸的酸味强度会随浓度的增加而增强。同时,浓度效应对化合物的味觉特征也具有重要影响,如乳酸乙酯在低质量浓度呈甜味,而当质量浓度升高到一定程度后则呈苦涩味。浓度效应对化合物的味觉影响较大,因此产品研发人员在白酒生产与勾调过程中要关注关键风味物质适宜含量范围的确定与控制,从源头进行品质调控与提升。
对比本文测定结果与文献报道测定结果,个别物质的测定结果差异较大(如正丙醇本文味觉特征为苦味,但有文献报道味觉特征为甜味、苦味,同时苦味阈值分别为304.11、61.15[16]、270.40[17]、3 358.76 mg/L[17]),这可能与测定基质的乙醇浓度不同有关,也可能是由于个体在基因、生理状况、饮食习惯等方面的差异造成的对不同味觉的敏感度差异。本文测定时个人味觉阈值范围较大,个别化合物的个人识别阈值相差高达64倍,也说明了味觉阈值个体差异较大。因此,在味觉阈值的测定中选择固定的测定时间,保持恒定的测定环境,并适量增加品评员人数,同时加强品评人员的味觉品评培训是确保测定结果准确、可靠的有效措施。
3 结论与讨论
本研究以46%vol乙醇水溶液为基质,采用3-AFC法对白酒中43种重要风味成分的味觉阈值进行了测定。阈值测定结果显示结构式相同或相似的化合物味觉特征具有一定相似性,大部分酯类具有甜味,高级醇具有苦味,有机酸具有酸味,同时结合阈值测定结果和色谱骨架成分含量水平,明确酯类、高级醇、有机酸分别为白酒中重要的甜味、苦味、酸味物质;同一味觉特征的化合物之间风味特点也不尽相同,如甜味中包括果甜、酸甜、香甜等,因此在产品风味设计时要注意风味描述细化。同时,风味物质浓度对味觉特征、味觉强度具有重要影响。此外,个体差异对味觉阈值测定结果的影响不容忽视。受年龄、性别、饮食习惯、味觉敏感度等多种因素影响,不同感官评价人员对同一种风味物质阈值感知存在明显不同。个体差异造成的波动以及风味物质间相互作用的复杂性,导致白酒味觉阈值呈现复杂特征,从而造成目前报道的个别白酒中风味物质的味觉阈值具有显著差异。味觉阈值测定应尽量保持测定时间与测定环境一致,并适量增加品评员人数,同时加强品评人员的味觉品评培训,以确保测定结果准确、可靠。
本研究味觉阈值测定为深入理解白酒风味物质的味觉贡献提供重要数据支撑,可用于生产工艺与勾调配方的优化,对推动白酒行业科学发展具有重要意义。但白酒风味体系数量庞大且构成复杂,后续研究需要进一步拓展风味物质种类,深入探究个体差异机制,开展风味物质间味觉相互作用研究,这对推动白酒酒体风味精准调控与创新具有重要意义。
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