吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响分析

孙细珍1,2*,熊亚青1,倪兴婷1,李强1,2

1(劲牌有限公司,湖北 黄石,435100)2(中药保健食品质量与安全湖北省重点实验室,湖北 黄石,435100)

摘 要 结合采用感官分析、香气物质定性与定量分析技术,解析吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响。采用液液萃取结合气相色谱-质谱-嗅闻技术从三轮次酱香型白酒中鉴定出15种吡嗪类化合物,基于定量结果结合气味阈值发现6种香气活度值(odor activity value, OAV)>1的吡嗪类化合物,对三轮次酱香型白酒具有重要的香气贡献;进一步通过香气重组与香气缺失/添加试验,明确了吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响。综合研究表明,吡嗪类化合物对酱香型白酒的坚果香、烘焙香具有重要贡献,其次对青草香与花香也存在一定的影响,同时吡嗪类化合物对酱香型白酒的粮香与酱香具有烘托作用,提高吡嗪类化合物的浓度对提升酱香型白酒的丰富度与层次感具有明显的正向作用。该研究通过剖析吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响,为酱香型白酒酿造工艺调控与产品品质提升提供参考。

关键词 酱香型白酒;吡嗪类化合物;香气特征;香气活度值;香气重组;香气缺失

酱香型白酒是我国四大香型白酒之一[1],其酿造工艺复杂,参与发酵的微生物种类繁多,酒体香气幽雅,醇厚丰满。大曲不仅是酱香型白酒酿造中重要的糖化发酵剂,同时也是不可或缺的生香剂[2],酱香型白酒多采用品温超过60 ℃的高温大曲酿造,由于丰富的微生物种类以及美拉德反应,使得酱香型白酒中吡嗪类化合物的种类与含量明显高于其他香型的白酒,其中四甲基吡嗪最为显著[3]。吡嗪是1,4位含氮的六元杂环化合物,其衍生物广泛存在于天然和发酵食品中,具有类似于炒坚果、烤肉的怡人香气[4]。吡嗪类化合物香气阈值较低,对其他香味物质具有一定的烘托作用,可使白酒的香气更为丰满[5],对白酒的风格和口感具有重要贡献[6];酱香型高温大曲白酒中吡嗪类化合物同时也是一类重要的健康功能因子,具有体外抗炎、抗氧化生理活性及对幽门螺杆菌代谢物诱导人胃上皮细胞炎症的抑制作用[7-8]

近年来白酒中的吡嗪类化合物深受研究人员重视,罗强等[9]发现酱香型白酒中含有的吡嗪类物质具有一定的抗炎活性。熊小月等[10]采用气相色谱质谱法结合香气活度值(odor activity value, OAV)等技术手段,发现2,6-二甲基吡嗪等吡嗪类化合物对轮次酱酒的风味特征具有主要贡献。王晓欣等[11]利用液液萃取法结合气相色谱-嗅闻技术,发现四甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪等吡嗪类化合物对习酒的整体香气具有较大贡献。采用感官组学技术,系统地解析吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响,对调控酱香型白酒的酿造工艺、提升其产品品质具有重要的指导意义。

本研究以神农架三轮次酱香型白酒为研究对象,采用感官定量描述分析(quantitative descriptive analysis, QDA)、GC-MS、气相色谱-嗅闻(gas chromatography-olfactometry, GC-O)、顶空-固相微萃取(headspace solid-phase microextraction, HS-SPME)等多方法联用技术,对吡嗪类化合物进行定性与定量分析;进一步通过三点选配法测定各吡嗪类化合物的气味阈值与OAV;最后通过香气重组、缺失与香气添加实验,明确吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响,以期为酱香型白酒的生产工艺调控及进一步提升酱香型白酒的风味品质提供参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验样品由神农架生态酒业有限公司提供,酒精度均为53 %vol,所有样品均贮藏在避光、恒温(20 ℃左右)、恒湿(70%左右)且密封的酒窖中。采集的酱香型白酒样品是贮藏年限为5年的第三轮次基酒(共10批次,编号为JXBJ-1~10)。

本实验定量用标准品(纯度>97.0%)、正构烷烃C6~C20(均为色谱纯),上海安谱实验科技股份有限公司;实验用化学试剂(均为分析纯),国药集团化学试剂有限公司;本实验中所用水均为超纯水。

1.2 仪器与设备

Agilent 8890-5977B气相色谱-质谱联用仪、DB-FFAP毛细管色谱柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm)、HP-5色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm),美国Agilent科技有限公司;ODP4嗅闻仪、MPS-2型多功能自动进样系统,德国Gerstel公司;SPME三相萃取头(1 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS),美国Supelco公司;Milli-Q超纯水仪,美国Millipore公司;AB135-S十万分之一电子分析天平,美国Mettler-Toledo公司;FA2004万分之一天平,上海精密科学仪器有限公司;Multi Reax涡旋振荡仪,德国海道夫仪器公司;ZNCL-BS智能磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限责任公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

采用本实验室前期液液萃取(liquid-liquid extraction, LLE)[12]实验流程并稍作改进,量取40 mL酱香型白酒样品于500 mL分液漏斗中,加入超纯水混合均匀,样品与水混合比例为1∶4,并加入NaCl使溶液饱和,然后用二氯甲烷作为萃取剂,分3次萃取,每次50 mL,收集并合并有机相于三角瓶中,加入过量无水Na2SO4后冷藏于-20 ℃下,使之充分脱水,过滤后用N2缓慢浓缩至约1.0 mL,用于GC-MS和GC-O分析。

1.3.2 GC-MS和GC-O分析

GC条件:载气He(高纯,≥99.999%),流速为1.0 mL/min,进样口温度为250 ℃,进样量为1 μL,不分流进样,传输线温度280 ℃;DB-FFAP色谱柱由50 ℃保持3 min,以5 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;HP-5色谱柱由50 ℃保持5 min,以5 ℃/min升至250 ℃,保持3 min,然后以30 ℃/min升至320 ℃保持5 min。

MS条件:电子电离源(electron ionization, EI);电子能量70 eV;质量扫描范围m/z 20~500;离子源温度230 ℃。

GC-O条件:采用DB-FFAP色谱柱,嗅闻仪传输线温度250 ℃,嗅闻口温度200 ℃,加湿器流速50 mL/min。在进行GC-O分析前,参照吡嗪类化合物在空气与水中的嗅觉阈值配制标准溶液,由3名实验人员进行反复嗅闻确认,GC-O分析时以三点强度等级(以1、2、3分别表示低、中、强)记录嗅闻到的香气特征与保留时间,以3名实验人员闻香强度的平均值作为最终结果。

1.3.3 定性分析

由GC-MS分析得到的实验数据通过NIST 20.L标准谱库检索,对基峰、质荷比和相对峰度进行对比分析,对各化合物进行初步定性;随后将C6~C20正构烷烃与样品在极性和非极性色谱柱(DB-FFAP和HP-5色谱柱)上进行GC-MS分析,计算各化合物的线性保留指数,通过与文献报道的保留指数进行比对,最终结合标准品对定性结果进行确认。

1.3.4 定量分析

结合本实验室早期研究[13]并稍作改进,以无水乙醇为溶剂配制标准品储备液,采用体积分数为10%的乙醇水溶液逐级稀释成系列标准工作液(6个不同的浓度梯度),取系列标准工作液各8 mL于20 mL顶空瓶中,加入20 μL内标溶液(2-甲氧基-3-甲基吡嗪,200 mg/L),并加入适量NaCl使溶液饱和,盖上顶空瓶盖,摇匀,采用DB-FFAP色谱柱供HS-SPME-GC-MS分析,所有化合物均以选择离子扫描模式采集数据;HS-SPME萃取温度为50 ℃,萃取时间为45 min,解析时间为5 min;GC-MS条件同1.3.2节。以各化合物与内标物的响应值比为纵坐标(y),各化合物的质量浓度为横坐标(x),绘制校准曲线,酒样按此步骤操作后进行定量分析,所有样品平行测定3次,以平均值为最终结果。

1.3.5 气味阈值测定与OAV计算

阈值是风味化学中连接化学含量与感官特性的重要指标,其中识别阈值是评价香气成分重要性的参考指标[14]。参考GB/T 33406—2016《白酒风味物质阈值测定指南》中方法测定吡嗪类化合物的气味阈值。各化合物的OAV为气味物的平均浓度Ci与其阈值Ti之比,即OAV=Ci/Ti,通常认为OAV≥1的化合物为气味活性物质,OAV值越大说明该物质对样品总体气味的影响越大。各化合物的气味阈值Ti的计算如公式(1)所示:

(1)

1.3.6 香气重组、香气缺失与添加试验

参照本实验室前期的研究结果[15],对三轮次酱香型白酒中133种风味物质进行定量分析[具体数据如电子版增强出版附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038681)所示]。用超纯水将经脱臭处理的食用酒精(95%vol)稀释至55%vol,采用乳酸调整pH值为4.2,作为模拟基质。依据电子版增强出版附表1中定量结果将OAV≥1的风味物质配制于上述模拟基质中,混合均匀后于室温条件下静置平衡10 min,得香气重组模型Re-model-1;根据文献[16]报道的三角检验法,取Re-model-1两份,与重组/缺失模型进行随机编码;以三轮次酱香型白酒为基质,将吡嗪类化合物分成不同的组别按不同的浓度进行添加,将2个三轮次酱香型白酒与添加样进行随机编码;感官试验人员从3个样品中找出香气特征不同的样品,基于实验结果进行差异性分析。

表1 酱香型白酒中15种吡嗪类化合物的定性与阈值测定结果
Table 1 Qualitative and threshold determination results of 15 pyrazines in Jiangxiangxing Baijiu

序号化合物保留指数RIDB-FFAPRILpolarRIHP-5RILnonpolar定性方法香气描述香气强度气味阈值/(μg/L)报道阈值测定阈值1吡嗪1 220 1 201732734MS, RI, S花生香,坚果香ND 300 000[21]462 00022-甲基吡嗪1 277 1 265830832MS, RI, odor, S苦味,青草味1.2 121 927.01[6]144 96032,5-二甲基吡嗪1 333 1 321915917MS, RI, odor, S略有杏仁味2.0 3 201.9[6]4 228.0042,6-二甲基吡嗪1 338 1 330925920MS, RI, odor, S略有杏仁味2.3 790.79[6]963.9052-乙基吡嗪1 344 1 334933931MS, RI, odor, S烘焙香1.8 4 000[21]5 025.7562,3-二甲基吡嗪1 358 1 342926922MS, RI, odor, S坚果香,熟花生香1.6 10 823.7[6]10 10072-乙基-6-甲基吡嗪1 397 1 375997999MS, RI, odor, S杏仁味,烘焙香,甜香3.0 40[22]5.4082-乙基-5-甲基吡嗪1 404 1 3971 0011 002MS, RI, odor, S焙焙香2.8 16[22]10.0092,3,5-三甲基吡嗪1 415 1 4021 010990MS, RI, odor, S青草,杏仁,烘焙香2.5 729.86[6]378.50102-甲基-5-异丙基吡嗪1 420 -1 051-MS, RI, odor, S青花生香2.3 -8.38112,6-二乙基吡嗪1 442 1 4151 0791 078MS, RI, odor, S花香,烘焙香2.0 -11.57122-乙基-3,5-二甲基吡嗪1 452 1 4471 0811 077MS, RI, odor, S烘焙香2.6 0.04[22]10.10132,3-二乙基吡嗪1 462 -1 067-MS, RI, odor, S土味,根腥味1.8 171.91[23]83.8314四甲基吡嗪1 483 1 4601 0851 089MS, RI, odor, S略有烘焙香1.8 80 073.16[6]58 280152-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪1 682 1 6541 1701 174MS, RI, odor, S烘焙香2.5 -8.65

注:定性方法:MS,质谱检测;S,标准品鉴定;O,香气特征鉴定;-,未在文献中查询到该化合物的保留指数或阈值;ND,未嗅闻出该化合物。

1.3.7 感官评价

根据国际感官分析标准(ISO 8586:2023)和国家标准GB/T 12311—2012《感官分析方法 三点检验》,由10名专业评酒委员(6男4女)组成感官评价小组,感官评估在温度为(20±1) ℃的品评室内进行[17]。分别将20 mL酱香型白酒样品倒入专用白酒品尝杯中,由所有小组成员嗅闻白酒样品讨论香气属性,参考文献[18-19]筛选出粮香、酱香、花香、果香、青草香、酸香、甜香、坚果香、烘焙香共9个香气属性;随后小组成员采取0~5分制(0=无气味,1=非常弱,2=弱,3=中等,4=强,5=非常强)对样品9个香气属性的强度进行评分[20]

1.4 统计分析

所有实验均进行至少3次平行试验,以平行试验的“均值±标准偏差”表示各化合物的最终定量结果。采用SPSS 22.0对样本间的差异性进行分析,P≤0.05时则认为数据具有统计学差异;使用Origin 2019对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 酱香型白酒中吡嗪类化合物定性与阈值测定

采用液液萃取法结合GC-MS对试验样品中的香气物质进行提取分离与鉴定,结果如图1-a所示,从三轮次酱香型白酒中共定性出133种化合物,其中吡嗪类化合物共15种,主要包括四甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪等,结果如图1-b和表1所示。

a-三轮次酱香型白酒;b-15种吡嗪类化合物

图1 总离子流色谱图
Fig.1 Total ion current chromatograms

注:*代表内标物(2-甲氧基-3-甲基吡嗪)。

以体积分数55%的乙醇为基质,采用三点选配法测定吡嗪类化合物的气味阈值,15种吡嗪类化合物的香气特征与气味阈值如表1所示。

从表1可知,15种吡嗪类化合物大多具有杏仁味、坚果香与烘焙香,对酱香型白酒焦香风味的形成具有重要贡献[24];2-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪等吡嗪类化合物具有较强的青草味,2,3-二乙基吡嗪则具有明显的土味与植物根茎的气味,对酱香型白酒青草香具有一定影响。15种吡嗪类化合物的气味阈值为5.40~462 000 μg/L,与文献报道的阈值基本吻合,其中气味阈值最高的为吡嗪(462 000 μg/L),其次为2-乙基吡嗪(144 960 μg/L)、四甲基吡嗪(58 280 μg/L);气味阈值较低的吡嗪类化合物为2-乙基-6-甲基吡嗪(5.40 μg/L)、2-甲基-5-异丙基吡嗪(8.38 μg/L)、2-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪(8.65 μg/L)。

2.2 酱香型白酒中吡嗪类化合物定量与OAV分析

采用HS-SPME-GC-MS内标法对三轮次酱香型白酒中定性出来的15种吡嗪类化合物进行定量研究,15种吡嗪类化合物的标准曲线线性良好,R2均大于0.995,回收率为80%~120%且RSD小于10%,方法学参数均满足定量要求;基于定量结果与测定的气味阈值,计算15种吡嗪类化合物的OAV。定量参数、定量结果及OAV结果如表2所示。

表2 酱香型白酒中15种吡嗪类化合物的定量参数、定量结果与OAV
Table 2 Quantitative parameters, quantitative results, and OAVs of 15 pyrazines in Jiangxiangxing Baijiu

序号化合物定量离子/(m/z)标准曲线(n=6)斜率截距R2线性范围/(μg/L)检出限/(μg/L)回收率/%RSD/%含量/(μg/L)OAV1吡嗪800.028 2-0.002 00.999 214.47~925.801.12100.933.4266.64±3.12<122-甲基吡嗪940.084 3-0.004 80.999 39.67~618.601.71108.375.30395.01±5.31<132,5-二甲基吡嗪1080.072 7-0.007 70.999 214.16~906.002.31101.991.16524.07±41.87<142,6-二甲基吡嗪1080.101 9-0.059 50.998 447.81~3 060.005.32100.084.74765.53±46.38<152-乙基吡嗪1070.098 2-3.246 6×10-40.999 918.91~1 210.021.43101.292.8555.68±1.83<162,3-二甲基吡嗪1080.097 7-0.020 60.999 418.91~1 210.022.84106.963.90321.8±8.65<172-乙基-6-甲基吡嗪1210.121 2-0.003 40.999 131.25~2 000.003.9296.303.41393.3±54.5272.8382-乙基-5-甲基吡嗪1210.042 36.158 5×10-40.999 917.70~1 132.866.7598.953.82109.08±5.2210.9192,3,5-三甲基吡嗪1220.089 4-0.104 40.998 268.22~4 366.0023.21104.494.591 300.14±44.393.43102-甲基-5-异丙基吡嗪1210.093 7-8.638 4×10-40.999 93.08~197.400.81108.325.838.42±0.521.01112,6-二乙基吡嗪1350.066 94.955 3×10-40.995 31.81~115.710.72116.142.323.1±0.38<1122-乙基-3,5-二甲基吡嗪1350.098 7-0.001 20.995 67.81~500.001.01103.244.3251.4±5.115.09132,3-二乙基吡嗪1210.084 6-8.369 2×10-40.999 90.89~57.160.42103.175.711.87±0.1<114四甲基吡嗪1360.081 0-0.309 70.999 7483.31~30 932.0033.44111.262.214 637.94±678.95<1152-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪1500.034 80.001 60.999 22.42~154.880.5284.362.1310.87±0.641.26

从表2可知,三轮次酱香型白酒中含量最高的吡嗪类化合物为四甲基吡嗪,其次为2,3,5-三甲基吡嗪。三轮次酱香型白酒中OAV>1的吡嗪类化合物共6种,分别为2-乙基-6-甲基吡嗪(OAV=72.83)、2-甲基-5-异丙基吡嗪(OAV= 1.01)、2-乙基-5-甲基吡嗪(OAV=10.91)、2,3,5-三甲基吡嗪(OAV=3.43)、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪(OAV=5.09)、2-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪(OAV=1.26),与2.1节中通过GC-O嗅闻的香气强度结果基本吻合;具有烘焙香的2-乙基-6-甲基吡嗪含量并不高(393.30 μg/L),因具有较低的气味阈值(5.40 μg/L),在15种吡嗪类化合物中OAV(72.83,表2)最高,与表1中香气强度值(3.0)测定结果吻合,它对酱香型白酒的香气形成可能具有较大的贡献。四甲基吡嗪(4 637.94 μg/L)为三轮次酱香型白酒中含量最高的吡嗪类化合物,因具有较高的气味阈值,其OAV<1且香气强度(1.8)并不高,四甲基吡嗪对酱香型白酒的香气贡献可能并不大。

2.3 香气重组、香气缺失与添加实验分析

将三轮次酱香型白酒中OAV≥1(电子版增强出版附表1,72种)的香气物质配制成香气重组模型(Re-model-1),由感官评价小组对9个香气属性的香气强度分别进行打分,绘制风味轮廓图,结果如图2所示。

图2 三轮次酱香型白酒与重组模型风味轮廓图
Fig.2 The Flavor profiles of the third round of Jiangxiangxing Baijiu and the recombinant model

从图2可知,与三轮次酱香型白酒相比,重组模型整体香气较为协调,在粮香、坚果香、烘焙香感官属性的风味强度上,重组模型略低于原始酒样,但是差异不显著(P>0.05);其他5个感官属性(果香、花香、甜香、酸香、青草香)与原始酒样相似度较高。综合分析发现,除酱香属性外,重组模型在果香、花香等8个感官属性上与三轮次酱香型白酒的风味轮廓具有较好的相似性,但是酱香属性未得到模拟,分析酱香特征可能与某一种或一类痕量化合物相关,后期还需对其深入挖掘。

通过香气缺失试验识别吡嗪类化合物对酱香型白酒香气属性的影响。从表3可知,吡嗪类化合物的全部缺失导致模型坚果香、烘焙香强度显著下降(P≤0.001),青草香、花香略有下降(P≤0.01);2-乙基-6-甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪的缺失则导致坚果香、烘焙香显著降低(P≤0.001);2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪的缺失同样引起烘焙香降低(P≤0.01),同时2,3,5-三甲基吡嗪的缺失对青草香、坚果香也存在一定的影响;2-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪的缺失对烘焙香、粮香有一定的影响(P≤0.05);2-甲基-5-异丙基吡嗪的缺失对重组模型无显著影响(P>0.05)。

表3 吡嗪类化合物的香气缺失试验结果
Table 3 Omission experiments from the complete recombinate

序号完整重组模型中缺失的化合物感官评价(与重组模型相比)na显著性b1所有吡嗪类化合物坚果香、烘焙香显著降低,青草香与花香略有降低10∗∗∗22-乙基-6-甲基吡嗪坚果香、烘焙香显著降低9∗∗∗32-甲基-5-异丙基吡嗪无明显变化nsns42-乙基-5-甲基吡嗪坚果香、烘焙香显著降低8∗∗∗52,3,5-三甲基吡嗪青草香、坚果香、烘焙香降低7∗∗62-乙基-3,5-二甲基吡嗪烘焙香略有降低7∗∗72-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪烘焙香、粮香略有降低7∗

注:a 10名感官评价人员在三角检验中判断正确的人数;b 显著性差异,*显著(P≤0.05);**高度显著(P≤0.01);***非常显著(P≤0.001);ns,无显著差异(P≥0.05)(下同)。

以三轮次酱香型白酒为基质,进一步通过香气添加试验分析吡嗪类化合物对酱香型白酒香气属性的影响,共设计A(添加浓度=阈值Ti)、B(添加浓度=阈值Ti×5)、C(添加浓度=阈值Ti×10)3种添加方案,由感官评价小组对所有样品的9个香气属性进行评价,结果如表4所示。

表4 十五种吡嗪类化合物添加实验结果
Table 4 Quantitative results and OAVs of 15 pyrazines in Jiangxiangxing Baijiu

添加化合物A方案B方案C方案感官评价na显著性b感官评价na显著性b感官评价na显著性b除2-乙基-6-甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪外的13种吡嗪类坚果香、烘焙香略有变化6∗∗坚果香、烘焙香略有变化8∗∗∗坚果香、烘焙香显著增强,粮香、酱香略有增强10∗∗∗吡嗪,2-乙基吡嗪,2,6-二乙基吡嗪,2-乙基-3,5-二甲基吡嗪,四甲基吡嗪,2-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪坚果香、烘焙香略有变化5ns坚果香、烘焙香略有变化7∗∗坚果香、烘焙香明显增强8∗∗∗2,5-二甲基吡嗪,2,6-二甲基吡嗪,2,3-二甲基吡嗪烘焙香略有变化5ns烘焙香略有变化6ns烘焙香变化7∗∗2-甲基吡嗪,2,3,5-三甲基吡嗪,2,3-二乙基吡嗪,3-2-甲基-5-异丙基吡嗪青草香略有变化5ns青草香略有变化6ns烘焙香、青草香变化7∗∗

从表4可知,提高酱香型白酒中吡嗪类化合物的浓度对增强其坚果香、烘焙香具有影响,OAV增加1倍时坚果香与烘焙香变化不明显,随着吡嗪类化合物含量的增加,坚果香与烘焙香强度也增强,当OAV增加到10倍以上时,酱香型白酒的坚果香、烘焙香显著增加,同时酒体的细腻度、丰富度与层次感也有一定增强,吡嗪类化合物对酱香型白酒的粮香和酱香具有烘托作用,表明吡嗪类化合物对酱香型白酒的感官特征具有正向促进作用。

3 结论

本研究采用LLE和GC-MS-O方法,从神农架三轮次酱香型白酒中鉴定出15种具有香气活性的吡嗪类化合物;通过定量分析与气味阈值测定,明确2-乙基-6-甲基吡嗪、2-甲基-5-异丙基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪共6种吡嗪类化合物对三轮次酱香型白酒具有重要香气贡献;进一步基于72种重要风味物质(OAV≥1)的量化结果建立香气重组模型,在除酱香之外的粮香、花香、果香、青草香、酸香、甜香、坚果香、烘焙香共8个感官属性上较好地反映了三轮次酱香型白酒的风味轮廓;香气缺失实验表明吡嗪类化合物对酱香型白酒的坚果香、烘焙香具有重要贡献,对青草香与花香也存在一定的影响;香气添加实验发现提高吡嗪类化合物的浓度,对提升酱香型白酒的丰富度与层次感具有明显的正向作用,同时吡嗪类化合物对酱香型白酒的粮香与酱香具有烘托作用。

相关文献表明四甲基吡嗪对白酒风味有重要的贡献,2,3,5-三甲基吡嗪与酱香型白酒的酱香味具有明显的相关性[25]。本研究发现吡嗪类化合物与酱香型白酒的酱香并无直接关系,但是对酱香型白酒的酱香具有烘托作用,且对酱香型白酒的整体香气特征具有正向促进作用。本研究同时发现2-乙基-6-甲基吡嗪、2-甲基-5-异丙基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-乙酰基-3,5-二甲基吡嗪等吡嗪类化合物的含量远低于四甲基吡嗪,但是它们对酱香型白酒的的香气影响大于四甲基吡嗪,表明“量微香大“化合物值得密切关注。吡嗪类化合物同时赋予了中国白酒有益健康的功能,杨涛等[26]经动物模型试验研究后认为四甲基吡嗪具有保肝、护肝等功效,吡嗪类化合物具备抑制幽门螺杆菌诱导胃黏膜上皮细胞细胞炎性损伤的能力[27]。“风味”与“功能”双导向是当下高品质白酒的消费趋势,因此提高酱香型白酒中吡嗪类化合物的含量具有明确的意义。吡嗪类化合物主要由芽孢杆菌发酵代谢合成,其含量与酿造过程中微生物生长繁殖环境的适宜性有很大的相关性[28];吡嗪类化合物的生成与美拉德反应有密切关系,其含量与高温制曲工艺密切相关[29-30]。在酱香型白酒的酿造过程中通过调控微生物环境可以促进吡嗪类化合物的产生,实现酱香型白酒的风味与功能品质提升。

本实验通过探讨吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响,讨论了不同吡嗪类化合物对酱香型白酒的香气贡献大小,为酱香型白酒酿造工艺调控与产品风味品质提升提供了参考。

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Analysis of the effect of pyrazine compounds on the aroma characteristics of Jiangxiangxing Baijiu

SUN Xizhen1,2*, XIONG Yaqing1, NI Xingting1, LI Qiang1,2

1(Jing Brand Co.Ltd., Huangshi 435100, China)2(Hubei Key Laboratory of Quality and Safety of Traditional Chinese Medicine Health Food, Huangshi 435100, China)

Abstract The effects of pyrazine compounds on the aroma characteristics of Jiangxiangxing Baijiu were analyzed by sensory analysis, qualitative, and quantitative analysis of aroma compounds.Fifteen pyrazine compounds were identified from the third round of Jiangxiangxing Baijiu by liquid-liquid extraction combined with GC-MS-olfactory technology.Based on quantitative results combined with odor threshold, six pyrazines with OAV≥1 were found to be important aroma contributors to the three rounds of Jiangxiangxing Baijiu. The effects of pyrazine compounds on the aroma characteristics of Jiangxiangxing Baijiu were further clarified through aroma recombination and aroma omission/addition tests.Comprehensive research showed that pyrazine compounds have an important contribution to the nutty and baking odor, followed by a certain impact on the grass and flower odor, and pyrazine compounds have a foil effect on the grain odor and sauce aroma to Jiangxiangxing Baijiu, increasing the concentration of pyrazine compounds has a significant positive effect on improving the richness and sense of hierarchy of Jiangxiangxing Baijiu.By analyzing the influence of pyrazine compounds on the aroma characteristics of Jiangxiangxing Baijiu, this study provided a reference for the regulation of brewing technology and the improvement of product quality of Jiangxiangxing Baijiu.

Key words Jiangxiangxing Baijiu;pyrazine compounds;aroma characteristics;odor activity value;aroma recombination;aroma omission

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038681

引用格式:孙细珍,熊亚青,倪兴婷,等.吡嗪类化合物对酱香型白酒香气特征的影响分析[J].食品与发酵工业,2025,51(1):305-311.SUN Xizhen, XIONG Yaqing, NI Xingting, et al.Analysis of the effect of pyrazine compounds on the aroma characteristics of Jiangxiangxing Baijiu[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(1):305-311.

第一作者:学士,高级工程师(通信作者,E-mail:347739489@qq.com)

基金项目:湖北省重点研发项目(2020BBA050)

收稿日期:2024-01-24,改回日期:2024-03-18