降度方法对低度酱香型白酒理化及风味品质的影响

酱香型白酒是我国传统香型白酒之一,有酱香突出、酒体丰满、口感浓郁醇厚的特点。酱香型白酒主要以酒精度53%vol的高度酒为主,但随着健康消费理念的兴起,以及白酒企业对于海外市场开拓的需求,白酒低度化成为重要趋势[1-2]。茅台曾推出酒精度43%vol飞天茅台,国台也曾推出酒精度39%vol适宜酒,以面向低度酱酒市场。与浓香型和清香型白酒相比,酱香型白酒普遍度数高,且风味成分组成更为复杂,降度处理对于酱酒酒体风格特点影响更为明显[3],对不同降度方法进行探究有利于低度酱香型白酒的研究与开发。

加浆降度是白酒降度的传统方法,有操作简单、生产成本低的优点,应用广泛。但加浆降度也可能给酒体带来明显水味,造成感官品质下降。减压蒸馏法在无醇啤酒[4]、果酒和浓香型白酒中研究较多。VEIGA-DEL-BA width=11,height=14,dpi=110

O等[5]利用超低温减压蒸馏技术对葡萄酒进行脱醇,可以实现对乙醇和游离SO2的100%快速去除。游玲等[6]探究了减压蒸馏条件下浓香型白酒主要风味成分的分段馏出规律,通过设置高沸点、中高沸点、中低沸点、低沸点实验组,利用蒸馏分离不同类别的风味成分。减压蒸馏法处理条件温和,有利于酒体原有风味和口感的保留,但在酱香型白酒中的研究还较少。膜过滤法是生产无醇啤酒的常用方法[7],通过渗透作用去除酒体中的乙醇,实际操作中一些小分子风味成分也会通过渗透膜,造成部分风味损失。在白酒中,膜过滤法主要用于风味物质分离的相关研究,如MOU等[8]通过渗透汽化膜分离酱香型白酒中呈花香和果香的关键风味化合物,利用膜过滤法降低白酒中乙醇含量的研究较少。

因此,研究聚焦于加浆降度、减压蒸馏降度和透析法降度对于低度酱香型白酒风味品质的影响,比较不同方法所得低度酒样的风味差异,分析差异风味化合物,评估多种降度方法在低度酱香型白酒生产中应用的可能性,为低度酱酒研发和生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酒样均来自于贵州某酱酒企业。

MD77-100干型透析袋(截留分子质量100 Da),湖南翊博生物科技有限公司;NaOH(分析纯),天津市科密欧化学试剂有限公司;H2SO4,茂名市雄大化工有限公司;NaCl(分析纯)、乙醚(色谱纯)、正己烷(色谱纯)、无水乙醇(色谱纯),国药集团化学试剂有限公司;定性用C7～C40直链烷烃(色谱纯)、定量用标准品(色谱纯),Sigma-Aldrich有限公司;内标乙酸正戊酯、叔戊醇、2-乙基丁酸、2-辛醇、2-甲氧基-3-甲基吡嗪(均为色谱纯),上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

RV131旋转蒸发仪,广州国睿科学仪器有限公司;HH-6数显恒温水浴锅,常州易晨仪器制造有限公司;DMA4501全酒分析仪,奥地利Anton Paar公司;Opus电子滴定器,德国Hirschmann公司;Aquaplore 3S超纯水系统,美国艾科浦公司;GC8890-MSD5977B型GC-MS,美国Agilent公司;OEM电子精密天平,上海奥豪斯国际贸易有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 低度酒样品制备

1.3.1.1 加浆降度法

取酒精度为53%vol酒样500 mL,添加一定量纯净水,至样品酒精度为(43±1)%vol,经棉花过滤后备用。

1.3.1.2 减压蒸馏法

取500 mL 53%vol酒样,分别在45、50、55、60 ℃水浴中减压(真空度约-0.095 MPa)旋转蒸馏,冷凝水4 ℃,蒸馏至样品酒精度为(43±1)%vol停止,收集样品和馏出液备用,此时馏出液体积约90 mL。

选取45 ℃作为观察温度,在该温度下重复减压蒸馏操作,收集0～15 min、15～30 min、30～45 min这3个时间馏段的馏出液备用。

剪取MD77-100干型透析袋(截留分子质量100 Da)一段,沸水烫煮10 min。取300 mL 53%vol酒样装袋封口,置于1 500 mL常温超纯水中透析,期间不间断使用磁力搅拌子进行搅拌,转速200 r/min,至袋内样品酒精度为(43±1)%vol,收集透析样品备用,该过程耗时约35 min。

1.3.1.4 样品信息

样品信息如表1所示。

由6位国家级白酒评委(3男3女)和6位经培训选拔出的感官小组成员(3男3女),按照GB 10345—2022《白酒分析方法》中感官评定的要求,对降度酒样的感官特点作出评价。

1.3.3 总酸含量测定

按照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定(含第1号修改单)》中的酸碱指示剂滴定法进行测定,结果以乙酸计。

1.3.4 总酯含量测定

按照GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中的指示剂法进行测定,结果以乙酸乙酯计。

1.3.5 直接进样结合气相色谱-氢焰离子化检测法定量酒样中风味骨架成分

参照王金龙等[9]的方法,准确称取一定质量各标准品,溶解于53%vol的乙醇水溶液中,梯度稀释后进样检测,以各化合物标准品和内标物质的峰面积比为纵坐标,质量浓度比为横坐标,绘制标准曲线。准确吸取10 mL样品定容,加入100 μL混合内标(297.46 mg/L叔戊醇、297.59 mg/L乙酸正戊酯、302.37 mg/L 2-乙基丁酸),混匀后取1 μL上机检测。通过标准曲线对各化合物的含量进行定量。

升温程序:初始温度35 ℃,稳定运行3 min,以3 ℃/min升温至100 ℃,再以7 ℃/min升温至200 ℃,稳定运行16 min。将分流比设置为30∶1进行分流进样,进样口温度250 ℃,检测器温度250 ℃。以N2(纯度>99.999%)作为运行载气,载气流速0.7 mL/min。

1.3.6 液液微萃取结合GC-MS法定量酒样中风味微量成分和吡嗪类化合物

参考陆伦维等[10]、孙优兰等[11]的方法,通过内标法,将各化合物标准品溶解于10%vol乙醇水溶液中,梯度稀释制得系列标准溶液,以各化合物标准品和内标物质的峰面积比为纵坐标,质量浓度比为横坐标,绘制标准曲线,利用标准曲线对大部分组分进行绝对定量。另有部分组分通过相对定量分析,计算各待测化合物和内标化合物峰面积的比值与其浓度比值之间的关系,从而计算其相对含量。

准确吸取2 mL样品于25 mL具塞比色管中,加入饱和NaCl溶液将酒样的酒精度稀释至10%vol,添加10 μL 2-辛醇(终质量浓度19.82 mg/L)和10 μL 2-甲氧基-3-甲基吡嗪(终质量浓度20.23 mg/L)作为内标物,加入2 mL萃取剂(乙醚∶正己烷=1∶1,体积比)进行萃取,涡旋振荡1 min,待静置分层后取上层有机相1 μL上机检测。

GC-MS条件1:采用不分流模式进样,流量1 mL/min。升温程序为:初始温度40 ℃,稳定运行1 min,以8 ℃/min升温至80 ℃,以2.5 ℃/min升温至115 ℃,以8 ℃/min升温至155 ℃,以5 ℃/min升温至220 ℃,以5 ℃/min升温至230 ℃。采用SIM模式采集数据,溶剂延迟设为7 min。

GC-MS条件2:采用不分流模式进样,流量1 mL/min。升温程序:初始温度40 ℃,稳定运行1 min,以2.5 ℃/min升温至100 ℃,稳定运行1 min,以3 ℃/min升温至160 ℃,以5 ℃/min升温至230 ℃,稳定运行10 min。采用SIM模式采集数据,溶剂延迟设为8 min。

1.3.7 香气活度值(odor activity value,OAV)计算

OAV是评价挥发性风味化合物对酒体风味贡献度的重要指标,OAV>1则认为该物质对酒体风味有显著贡献。按公式(1)计算OAV。

式中:C,样品中风味化合物含量,μg/L;OT,风味化合物嗅觉阈值,μg/L。

1.4 数据处理

使用Excel 2019进行数据整理和计算,SPSS 26进行显著性分析,Origin 2018进行图像绘制。聚类热图使用在线网址(https://www.bioinformatics.com.cn/)进行绘制。主成分分析(principal component analysis,PCA)和偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)通过SIMCA 14.1进行分析。每组实验重复3次,结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 感官评价结果

如表2所示,JS样酱香明显、较协调、略带水味,其原因是加浆会造成酒体中各种风味成分稀释,但不会发生其他显著的组分变化,基本风格变化较小;TX样香气干净、带醛香、酱香稍弱,可能是因为透析处理造成部分小分子风味物质随乙醇分子透出;JY样放香较好、酸味较明显,酱香稍弱,其中45 ℃和50 ℃的样品感官评价更优,表明减压蒸馏处理可能会使酒体中部分风味成分被乙醇蒸汽携带馏出,处理温度越高酱香减弱现象越明显,酸类物质损失越少。

2.2 总酸、总酯变化情况

图1-a结果显示,JS、TX样的总酸含量显著下降,JS样可能是因为加浆对酒样造成了稀释,TX样在透析时小分子酸类物质穿过半透膜造成了损失。减压蒸馏处理的4个样品的总酸含量从2.93 g/L显著上升至3.6～3.8 g/L,且减压蒸馏温度越高,总酸含量越高,一方面减压蒸馏对酒体进行了浓缩,另一方面白酒中的酸类物质在实验温度下挥发较少[12],故而其浓度增加。

如图1-b所示,所有样品的总酯含量较YY样都显著下降,JY样下降幅度最大,从4.49 g/L下降至2.6～3.0 g/L,且减压蒸馏处理温度越低总酯含量下降越多,可能是因为使用更低的温度处理样品,需要更长的处理时间,推测长时间加温处理对酯类物质含量变化有所影响。

2.3 风味成分变化情况

2.3.1 风味骨架成分、微量成分及吡嗪化合物含量变化

检测了各样品中的风味骨架成分、微量成分及吡嗪类化合物共105个,其中酯类、醇类、酸类和醛类化合物含量较高,对其变化情况进行分析,如表3所示,YY样的酯、醇、酸、醛类物质总量显著高于加浆、透析降度酒样(JS、TX),说明降度处理会造成风味物质总含量的损失。

从各成分占比来看,含量为酯类>醇类>酸类>醛类,如图2所示,降度处理对4类物质的占比情况有显著影响,可能是造成降度后酒样感官评价结果出现明显差异的重要原因。

如图3-a所示,醇类物质含量均有不同程度下降,对于减压蒸馏法,蒸馏温度越低,醇类物质损失越少。酸类物质方面(图3-b),JS、TX样的酸类物质含量略微下降,JY样酸类物质含量显著上升(P<0.05),且上升幅度大体上与减压蒸馏温度呈正比,与总酸检测结果一致。降度后样品中的酯类物质含量显著下降,其中JS、JY样下降幅度更大,TX样下降幅度略小于其他样(图3-c),与总酯检测结果一致。

醛类物质含量有不同程度下降,其中JS、TX样的下降幅度不大,JY样样品的下降幅度超过50%(图3-d)。

微量成分虽含量显著低于骨架成分,但因其嗅觉阈值低,也是白酒风味的重要贡献成分。如图3-e所示,降度酒样的微量成分含量均有所下降,其中JS样和JY样显著下降(P<0.05)。吡嗪类化合物是酱香型白酒中的重要风味成分,特别是四甲基吡嗪被认为是赋予酱酒独特焦香、烘焙香、坚果香的核心香味物质,对酒体层次感和风味平衡有重要作用[13-14]。如图3-f所示,与YY样相比,JS、TX样的吡嗪类化合物总含量降低,JY样总含量显著增加,四甲基吡嗪的变化规律与总含量变化规律一致,其中JY-50的四甲基吡嗪含量最高为1.25 mg/L,较原样(0.93 mg/L)有显著提高(P<0.05),表明减压蒸馏处理可定向富集酒体中特定的风味成分。

2.3.2 聚类热图分析风味骨架成分变化

利用骨架成分检测结果绘制聚类热图(图4),结果显示,JS样和TX样最为接近,与YY样较为接近,减压蒸馏制备的系列样和原样相比,在多种酯类、醇类、酸类的含量上有明显差异,说明减压蒸馏处理显著改变了酒样的风味组成。不同温度减压蒸馏的样品被分为2类,45 ℃和50 ℃样为一类,55 ℃和60 ℃样为一类,在实际操作过程中,温度从50 ℃上升至55 ℃,减压蒸馏时间可由50 min缩短至25 min。蒸馏速率大幅提高,酒样受热时间缩短至一半,可能是引起减压蒸馏样品组内聚类成2类的主要原因。

2.3.3 PCA比较风味差异

通过PCA对不同降度方法制备酒样中的风味成分进行分析,得分图如下。模型的

预测性较好。各样品组内聚类效果较好,说明不同降度方法处理样品的稳定性较好。进行组间比较,减压蒸馏组的样品单独分布在横坐标轴的负半轴,表明其与其他样品有明显的差异。YY、TX、JS样分布在横坐标的正半轴,其中TX样和YY样更为接近,共同分布于纵坐标的正半轴,JS样分布于纵坐标的负半轴。

2.3.4 PLS-DA比较风味差异

进一步利用PLS-DA进行分析,PLS-DA得分见图6-a。模型的

预测性好,通过200次置换检验对模型可靠性进行了评估(图6-b)。

通过得分图可以看出,各组别的组内聚类效果较好,降度处理的3组与原样组呈现明显的差异性,说明降度处理导致风味物质的组成或含量产生了不同程度的变化。JS样和TX样在横纵坐标上均较为接近,说明两组的差异最小。JS、TX与YY样在横坐标上差异较小,纵坐标上分列正负半轴,即加浆或透析降度对风味成分变化有一定影响。而JY样在横坐标上分布在负半轴,显著偏离其他3种样品,说明减压蒸馏处理对酒样中风味成分的影响最大。

通过变量重要性投影(variable importance for the projection,VIP)值排序表征每个变量对样品区分的贡献程度,认为VIP值>1的变量是解释样品差异的潜在标记化合物。如图6-c所示,共筛选VIP值>1的化合物10种,为乙酸乙酯、乳酸乙酯、丙醇、乙酸、乙缩醛、乙醛、异戊醇、甲醇、丙酸和亚油酸乙酯,它们可能是造成不同降度方法制备酒样风味成分出现差异的关键化合物。其中甲醇是白酒中的重要安全指标,所有处理样品的甲醇含量均符合安全要求,且减压蒸馏法对甲醇有明显的去除作用。亚油酸乙酯与白酒陈味、厚实感、后味相关的高级脂肪酸,也是降度后引起酒体浑浊的主要物质之一,为提高酒体贮藏稳定性,一般在后处理时通过吸附、过滤等方式将其去除[15],故暂不考虑其对酒体风味的影响。为评价差异风味成分对于酒体风味的贡献度,对剩余8种潜在标记化合物的OAV进行了计算(表4)。

筛选出的8种化合物在所有样品中的OAV均大于1,说明其的确是酒体风味的贡献成分。乙缩醛是老酒的重要标记物之一[20],在原样中,乙缩醛OAV>200,对酒体风味贡献度大,降度处理后OAV有不同下降,其中减压蒸馏样品乙缩醛的OAV显著降低至30～60,其OAV的显著下降可能是感官评价认为JY组样品有新酒味的重要原因。乙酸乙酯和乳酸乙酯是白酒中的高含量酯类物质,主要贡献甜香、果香[21],与丰富香气和醇厚口感有关,在原样中有较高的OAV。与原样相比,JS样和TX样乙酸乙酯和乳酸乙酯的OAV小幅下降,JY样乙酸乙酯OAV显著下降,乳酸乙酯OAV有所上升,这种变化改变了酒体风味成分构成情况,从而引起风格特点的变化。异戊醇、乙醛、丙醇是对饮酒舒适度产生负面影响的主要物质[22],也是引起酒体异杂味的重要成分[23],其中异戊醇在YY样中的OAV>30,降度处理后3个成分的OAV都有不同程度的降低,说明降度处理在风味方面对提高酒体饮用舒适度有正向作用,且能够减少酒体异杂味。酸类物质方面,透析处理能降低乙酸和丙酸的OAV,减少其对风味的贡献度,其中丙酸有辛辣、腐臭等异杂味,这可能与TX样酒样香气干净有关。JY样OAV显著增加,对酒体酸味的贡献度增加,与理化检测和感官评价结果一致。

总得来说,加浆、透析、减压蒸馏降度处理对于关键物质的风味贡献情况都有较大影响,相对来说减压蒸馏的影响更大,影响该变化的关键风味成分为乙缩醛、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸。

2.4 减压蒸馏过程中风味成分馏出规律分析

为进一步探究减压蒸馏工艺对酒体风味成分的影响,对不同温度(45、50、55、60 ℃)减压蒸馏得到的馏出液进行了指标测定,并以45 ℃减压蒸馏为例,探究不同时间馏段(0～15 min、15～30 min、30～45 min)馏出液的成分变化情况,结果如图7所示。不同温度和不同时间馏段的各馏出液中的酯类、醇类、醛类物质含量都高于JY-45酒样,其中酯类物质含量达2～4倍,醛类物质含量达5～6倍,说明蒸馏过程对于低沸点酯类、醇类和醛类物质的挥发有明显促进作用,导致其进入馏出液中,使得酒样中的酯、醇、醛类物质含量下降。馏出液中酸类物质含量较低,说明酸类物质难通过减压蒸馏过程大量进入馏出液,可能是因为减压蒸馏温度低,未达乙酸、丙酸等与水和乙醇的共沸点,故而挥发较少。此外,对比2.3.1节中表3中的数据发现,减压蒸馏会显著增加酒样中酸类物质的含量,结合酯类物质变化规律推测,除了减压过程引起酒体浓缩之外,加温蒸馏也促进了酯类物质分解成酸类物质,从而造成酸类物质含量大幅度上升,改变酒体风格特点。

从蒸馏温度来看,不同温度减压蒸馏馏出液中风味成分含量大致处于同一水平,没有明显的变化趋势。从时间馏段来看,酯类和醛类物质在蒸馏前中段大量馏出,蒸馏后段馏出量减少,醇类物质馏出效率随时间而增加,酸类物质馏出量随时间变化不明显。

综上,减压蒸馏处理过程中馏出液具有明显的酯高酸低特点,可以作为调味酒在勾调过程中为酒体补充酯类物质,且不代入过量酸类物质。此外,相较于加浆降度和透析降度法,减压蒸馏法可以通过控制蒸馏温度、蒸馏时间等参数,或接取特定馏段馏出液的方式,定制需求样品,用于多种风格低度酒的开发,可再对其开展进一步研究。

3 结论

不同降度方法对低度酱香酒风味品质的影响存在明显的差异性,关键差异化合物为乙缩醛、乙酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸。其中加浆降度处理酒体后,酒体风格变化较小,风味结构组成与原酒样较为接近,整体呈现酸减酯减的现象,减少程度与降度度数呈正相关,可以通过加强调味技术研究,解决水味、寡淡等口感问题;透析处理酒体后,酒体香气干净,酱香风味减弱,醛香等更加突出,酸酯减少比例较小,风味结构组成与原酒样更为接近,表明此技术在低度酱酒研发生产过程中有一定的应用潜力,但需选择合适的半透膜及处理工艺,使得减少乙醇的同时保留更多的风味成分;减压蒸馏处理后酒体放香较好,酸味较明显,呈现酸增酯减的规律,风味结构组成与原酒样差异较大,但减压蒸馏操作灵活度高,其馏出液有酯多酸少的优势,可以按照需求选择不同温度、压力及馏段等制备高酯低酸调味酒,用于低度酱酒产品的调香研究,使得产品风格更加多元化。该研究深入分析了加水降度法、透析降度法和减压蒸馏法对低度酱香型白酒风味品质的影响,比较了各方法的优劣势,为低度酱香型白酒的研制提供了理论依据。

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