酒醅蒸馏过程中部分挥发性活性成分的变化

随着人们对健康饮食要求的提高，白酒健康逐渐成为研究的焦点之一。白酒中的活性成分可以分为挥发性和非挥发性成分两类，挥发性活性成分主要以萜烯类、酚类、吡嗪类和含硫化合物为主，非挥发性活性成分主要是氨基酸和生物活性肽等。

本实验目的是研究酒醅在蒸馏过程馏分中部分挥发性活性成分的变化。蒸馏是由酒醅得到原酒的重要步骤，酿酒原料中的部分物质和酒醅中的微生物发酵产物在这一步骤中被提取富集，馏分大部分是乙醇和水，亦有大量呈香呈味等微量物质馏出。白酒蒸馏采用分层起窖，分段摘酒，不同层酒醅中微生物发酵产生的物质有不同，不同蒸馏阶段原酒中各类活性成分也有一定差异。

食品质量与安全北京实验室和北京工商大学的陈璐、史冬梅和孙金沅*等人采集窖池底层酒醅蒸馏出的原酒为研究对象，探究其中萜烯类、酚类、吡嗪类等活性成分随馏出时间的变化。旨在进一步认识酒醅在蒸馏过程中化学本质上的变化，也可对原酒的分级和后续的贮存勾调等提供参考。

1 固相微萃取法和涡旋辅助液液微萃取法对比

分别采用固相微萃取和涡旋辅助液液微萃取对1号酒样进行分析，因主要关注酒醅蒸馏过程中部分健康活性成分的变化，故分析中只列出酚类、萜烯类、吡嗪类和呋喃类的具体检出情况，对酯类、醇类、酸类、醛酮类和其他类的化合物作大致介绍。

通过固相微萃取并结合气相色谱-质谱共检测到87 种化合物，包括49 种酯类、5 种醇类、5 种酸类、8 种醛酮类、7 种酚类、4 种萜烯类、3 种呋喃类和6 种其他类化合物。通过涡旋辅助液液微萃取法结合气相色谱-质谱共检测到120 种化合物，包括39 种酯类、15 种醇类、11 种酸类、14 种醛酮类、9 种酚类、3 种萜烯类、7 种吡嗪类、13 种呋喃类以及9 种其他类化合物。涡旋辅助液液微萃取对酒中微量化合物的萃取数量和种类更多，选择性更低。并且对于本实验关注的酚类、萜烯类和吡嗪类的富集率更高。相较于其他常用的前处理方法如液液萃取、溶剂辅助蒸馏萃取、同时蒸馏萃取等，涡旋辅助液液微萃取需要的有机溶剂更少，操作更简便。由此得出涡旋辅助液液微萃取更适合原酒中挥发性活性成分变化的研究。

2 酒醅蒸馏过程中挥发性活性成分的变化规律

采用涡旋辅助液液微萃取对所采集的酒醅蒸馏过程中不同时间段馏分酒样进行前处理，结合气相色谱-质谱定量分析。探索在摘酒时间范围内随着蒸馏时间的延长，酒中部分挥发性活性成分的变化趋势。

2.1 乙醇体积分数的变化

蒸酒过程是动态变化的过程，酒醅蒸馏出的原酒中占比最高的是乙醇和水，同时含量较少的挥发性活性成分、呈香物质等微生物发酵产物也由于不同的水溶性在不同的蒸馏时间被浓缩提取到原酒中，研究乙醇体积分数的变化可侧面评价微量成分在蒸馏过程的变化规律。由图1可知，馏出原酒的乙醇体积分数随蒸馏时间的延长呈下降趋势。酒样中乙醇体积分数最大为70%，最小为45%。

2.2 蒸馏过程中活性挥发成分的含量变化

结合涡旋辅助液液微萃取对原酒的定性结果和文献中前人对化合物活性的研究，实验选取18 种化合物为目标化合物。测量实验方法的回收率及检出限和定量限，并绘制化合物的定量曲线。采用定量曲线计算不同摘酒时间馏分中挥发性活性成分的含量。

为了对目标化合物的含量进行大致比较，选取第33分钟馏出的原酒数据进行分析。由图2可知，所测酒样中，亚油酸乙酯含量较高，在蒸馏过程中亚油酸乙酯在原酒中的质量浓度达到了2 820.27～8 009.90 µg/L，它与棕榈酸乙酯和油酸乙酯被称为白酒中的三大高级脂肪酸。在蒸馏过程初期质量浓度最大，之后降到4 097.74 µg/L，从第6分钟左右开始上下浮动但变化不明显，第32～33分钟时质量浓度下降到2 820.27 µg/L。亚油酸乙酯不溶于水，而溶于乙醇，故在蒸馏初段质量浓度偏高，最后质量浓度迅速下降可能是由于酒醅中的亚油酸乙酯前期已被大量蒸出。

除亚油酸乙酯外，酚类化合物含量相较其他类化合物偏高。4-甲基苯酚、4-甲基愈创木酚和4-乙基愈创木酚是原酒中主要的酚类，它们在底层酒醅中的质量浓度达到315.46～2 151.08、109.89～1 676.37 µg/L和63.21～986.85 µg/L。由图3可知，8 种酚类化合物除 2,4-二叔丁基苯酚外的馏出规律相同，随着蒸馏过程浓度逐渐上升，且上升速率相似，说明化合物的馏出规律与化合物的结构有很大的相关性。酚类化合物随着蒸馏时间的延长呈现上升趋势。

2,4-二叔丁基苯酚与其他7 种酚类化合物的馏出规律不同，其含量在整个采样时间中趋于稳定，但在第20分钟左右出现波动，可能与生产工艺有关。相对于目标化合物中的其他酚类物质，2,4-二叔丁基苯酚在支链上的2 个疏水基团叔丁基使它的亲水性大大降低，平衡了酚羟基的亲水性导致它在蒸馏过程中含量保持稳定。

实验共定量分析6 种吡嗪类化合物，分别为2,6-二甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、三甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪。其含量相比馏分中其他种类化合物含量稍低。关注的吡嗪类化合物中含量最高的是三甲基吡嗪，质量浓度范围为59.06～877.75 µg/L。

由图4可以看出，6 种吡嗪的馏出规律相同，都是随蒸馏的进行馏分中的含量增加。吡嗪类化合物既能溶于水也可以溶于乙醇，它们的变化规律和疏水性关系不大。

由图5可以看出，二甲基三硫含量总体随着蒸馏时间的延长先增加后减少，但其在第19分钟时含量突然降低，同时3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛的含量在第18分钟增加约3 倍后又趋于稳定。2 种化合物含量的变化可能是采集样品时的错误或与生产工艺有关，还需要后续的研究。

2.3 数据分析

结果显示，前6 个P C 的累计贡献率能够达到98.173%，前2 个PC的累计贡献率已经达到83.492%，足以说明随着蒸馏时间的延长化合物含量的变化。对PC1贡献较大的化合物为三甲基吡嗪、4-甲基苯酚、四甲基吡嗪、香兰素、2,6-二甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪；对PC2贡献较大的化合物为亚油酸乙酯和3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛。

使用数据分析软件对实验数据进行降维处理。由图6A可以看出，18 个化合物中只有β-石竹烯在第3象限；3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛、2,4-二叔丁基苯酚和亚油酸乙酯在第2象限，可以看出2,4-二叔丁基苯酚和其他研究的酚类馏出规律不同，且因为2 个叔丁基的存在使它和3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛的馏出规律更为相近；其他吡嗪类、酚类化合物和二甲基三硫在第4象限，但二甲基三硫和其他化合物相距较远，二者的馏出规律也并不相同。吡嗪类和酚类在图6B中较为紧凑，它们的馏出规律也较为相似。PCA验证了前文分析结果的准确性，能更加直观说明活性成分的馏出规律和它的结构密不可分。从图6B可以看出，1～5号样品受PC2的影响较大，5～32号样品受PC1的影响较大，32号样品与33号样品受PC2的影响较大。随着蒸馏时间的延长，相邻样品间存在着规律性变化，相邻馏出时间的样品在图6B中也相近。

如图7所示，整体上看，33 种酒样可以分为两大类，从第23分钟分开，除酒头酒尾外的接酒中段可以分为前段、后段两部分。而前段又从第17分钟分为2 类，1～16 min为1 类，17～22 min为第2类。后段大致从第29分钟分开，23～28 min为1 类，29～33 min为1 类，但第26分钟所接酒样属于后一类。这样酒样被细分为4 类，大致符合接酒时间规律。可以看出33 种酒样随着蒸馏时间的变化酒体也发生了细微的变化，但综合33 种酒样PCA的结果，此变化不足以将酒样进行等级上的划分，但可以为分段摘酒作参考。

结 论

分别使用固相微萃取和涡旋辅助液液微萃取对蒸出原酒进行定性分析，固相微萃取定性出87 种化合物，其中包括7 种酚类和4 种萜烯类化合物；涡旋辅助液液微萃取定性出120 种化合物，包括9 种酚类、3 种萜烯类和7 种吡嗪类化合物。可知涡旋辅助液液微萃取相对于固相微萃取更适合分析酒醅蒸馏馏分中的挥发性活性成分。

在后续实验中定量分析了在目标蒸馏时间33 min内每分钟馏出原酒中的18 种挥发性活性化合物：2,6-二甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、三甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、四甲基吡嗪、愈创木酚、 4-甲基愈创木酚、苯酚、4-乙基愈创木酚、4-甲基苯酚、4-乙基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、香兰素、二甲基三硫、β-石竹烯、亚油酸乙酯和3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛。使用涡旋辅助液液微萃取检测到的挥发性活性成分中，吡嗪类和大部分酚类在不同馏分中的含量会随着蒸馏时间的延长而增加，亚油酸乙酯的含量随蒸馏时间延长呈下降趋势，二甲基三硫和3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛含量在蒸馏过程中的变化趋势不明显。

实验结果证明活性成分的馏出规律与挥发性和疏水性有关，不同化合物结构导致不同的馏出规律，吡嗪类化合物还可能在蒸馏过程中作为美拉德反应的产物生成。通过研究酒醅蒸酒过程中部分挥发性活性成分的馏出规律，加深了对挥发性活性成分的研究，发现了它们在蒸馏过程的馏出规律，可以对白酒生产企业的蒸馏和勾调过程进行指导，有利于强化白酒中的活性成分。

本文《酒醅蒸馏过程中部分挥发性活性成分的变化》来源于《食品科学》2020年41卷24期137-143页，作者：陈璐，史冬梅，何宏魁，陆玮，韩兴林，孙金沅。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191223-263。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

近期研究热点

修改/编辑：袁月；责任编辑：张睿梅

图片来源于摄图网及文章原文