小曲清香型白酒关键风味物质的分析及质量评价

 清香型酒     |      2019-05-10 15:36

  Abstract...............................................................................................................................II 1.1清香型白酒研究进展............................................................................................. 1.1.1香味成分研究............................................................................................... 1.1.2主要微量成分研究....................................................................................... 1.1.3微生物研究................................................................................................... 1.1.4工艺的研究................................................................................................... 1.2小曲清香型白酒生产工艺简介............................................................................. 1.3劲牌公司小曲清香型白酒研究现状..................................................................... 1.3.1微量成分含量和种类的研究....................................................................... 1.3.2原酒质量标准体系的建立........................................................................... 1.3.3绿衣观音土曲制曲工艺的研究和开发....................................................... 1.3.4小曲清香型白酒技术研究中存在的问题................................................... 1.4白酒中的风味化合物............................................................................................. 1.4.1风味物质的特点........................................................................................... 1.4.2酒类风味化学与成分分析的关系............................................................... 1.4.3风味化学与感官品评的关系....................................................................... 1.5本课题研究目的和意义......................................................................................... 2.材料与方法......................................................................................................................72.1 材料......................................................................................................................... 2.1.2主要试剂和标准品....................................................................................... 1.3.3分析仪器....................................................................................................... 2.2实验方法................................................................................................................. 2.2.1小曲清香型白酒的关键风味物质的确定................................................... 2.2.2小曲清香型白酒的质量评价方法建立....................................................... 2.2.3分析方法....................................................................................................... 3.结果与分析....................................................................................................................103.1 小曲清香型白酒风味物质初步分析................................................................... 10 3.1.1 小曲清香型白酒的气相色谱闻香(GC-O)分析结果........................... 10 3.1.2 小曲清香型白酒风味物质的梯度稀释分析法(AEDA)结果............. 14 3.2.小曲清香型白酒关键风味物质的确认............................................................... 17 华中农业大学2011 届专业学位硕士学位论文 ii 3.2.1 小曲清香型白酒定量分析..........................................................................17 3.2.2 小曲清香型白酒香味强度值(OAV)验证.............................................18 3.2.3 有机酸定量结果..........................................................................................19 3.2.4 重要化合物的品评验证..............................................................................20 3.3 小曲清香型白酒的质量评价方法建立...............................................................22 3.3.1 评价体系制定的依据..................................................................................22 3.3.2 评价体系的内容.........................................................................................23 3.3.3 小曲清香型白酒大批量酒样的统计分析..................................................29 3.3.4 理化指标体系.............................................................................................32 3.3.5 感官品评评价体系......................................................................................34 3.3.6 评价体系的试运行情况..............................................................................36 小结与讨论....................................................................................................................41 4.1 小结.......................................................................................................................41 4.2 白酒微量香味成分的分析方法...........................................................................42 4.3 白酒的感官品评...................................................................................................43 4.4 展望.......................................................................................................................43 参考文献........................................................................................................................... 45 48小曲清香型白酒关键风味物质的分析及质量评价方法的建立 劲牌公司小曲清香型原酒年产量达5万吨,作为公司主导产品——中国劲酒的 基酒和劲牌公司白酒线产品——毛铺老酒、枫林纯谷酒、毛铺纯谷酒的原酒,小曲 清香型白酒是劲牌公司产品的重要基础,因此控制小曲清香型白酒的质量具有重要 意义。 本研究从风味化学角度对劲牌小曲清香型白酒关键风味物质进行剖析,利用香 味强度及香味贡献大小对小曲清香型白酒进行统计与分析,应用GC-O 结合GC-MS 的方法,得到如下研究结果: (1)首次在小曲清香型白酒中检测出风味物质65 种,对59 种化合物进行了定 重要的风味物质,分别是3-苯丙酸乙酯、苯乙醛、乙酸乙酯、癸酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、乙酸-3-甲基丁酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯。 (3)确定了小曲清香型白酒次重要香气成分16 种。其中醇类3 种:2-甲基丙 醇、1-戊醇和2-苯乙醇;酸类1 种:丁酸;缩醛类2 种:乙缩醛和1,1-二乙氧基-3- 甲基丁烷;酯类10 种:乙酸乙酯、丙酸◆▼乙酯、2-甲基丙酸乙酯、乙酸-2-甲基丁酯、 丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、2-羟基己酸乙酯和2-★△◁◁▽▼苯乙酸乙酯。 (4)研究表明小曲清香型白酒的质量等级随已酸乙酯的升高而降低;小曲清香 型白酒中一定的苯乙醛,可以提高白酒的放香程度,对提高小曲酒的香气有一定作 用,但含量过高则存在香露头的缺陷,应控制在5 mg/L 以下。 (5)乳酸是一个不挥发性的酸,其呈香阈值大于2000 mg/L,其浓度约在300~ 400 mg/L。该酸在酒中并不呈现香气,但是一个极其重要的口感化合物,因此,通 过乳○▲-•■□酸等酸的监测,可以知道酒的酸味是否过头。 (6)在以上研究基础上,通过对不同等级小曲清香型白酒的分析比较,建立了 小曲清香型白酒质量评价体系,实际运行结果表明,该评价体系能准确的评判劲牌 小曲酒的品质,对稳定和提高劲牌小曲酒品质具有很好的作用。 关键词:关键风味物质;质量评价方法;分析;建立 华中农业大学2011 届专业学位硕士学位论文tic acid does presentits aroma vitallyimportant flavor compound. Therefore, through monitoring lacticacid otheracids, we can realize toosour. abovestudy foundation comparativeanalysis among Xiaoqu faint liquors differentdegrees, we established qualityevaluation method Xiaoqufaint liquor. practicalresult indicated evaluationsystem could exactly judge JingBrand Xiaoqu liquor, hasexcellent effects improvingquality JingBrand Xiaoqu liquor. Key words: key flavor substances; quality evaluation method; analyze; establish. 小曲清香型白酒关键风味物质的分析及质量评价方法的建立 由于小曲清香型白酒的生产设备简单,投资少,同时具有操作简便、发酵期短、出酒率高、用曲量少、原料广泛、适于地产地销等特点,深受酿酒厂家和广大消费 者喜爱。小曲酒在我国中部和西南部地区分布广泛,其生产主要分布在湖北、湖南、 江西、云南、贵州、四川、广东、广西等地。目前关于小曲清香白酒的研究较少, 还没有相关国家标准,其关键风味物质也尚不清楚,其质量评价手段较简单,主要 依靠感官评价为主,理化指标方面没有统一科学的评价依据。 在生产工艺上,小曲清香型白酒是采用整粒原料,经过浸泡蒸煮、摊凉加曲、 入箱培菌糖化、配糟发▲★-●酵、固态蒸馏而得到产品。该酒感官特点是无色透明,醇香 清雅,酒体柔和,回甜爽口,纯净怡然。与大曲清香、麸曲清香不一样的是有突出 优雅的“糟香”味(沈怡方,1998)。 劲牌有限公司创立于1953 年,历经五十余年稳定发展,已成为一家专业化的健 康食品企业。产品从单一的白酒发展到以保健酒为主,以健康白酒、保健饮品为辅 的健康产业结构。拥有面积400 亩的劲牌工业园和3 个原酒制造基地,年生产保健 酒的综合能力达6 万吨。自1998 年以来,公司各项经济指标年均递增30%以上,一 直保持了健康、稳定、持续的发展速度。1998 年改制为民营企业,2010 年销售额突 破36 亿元人民币,上交税金7 亿余元人民币。 劲牌公司主导产品——中国劲酒已经成为国内保健酒第一品牌,小曲清香型白 酒一方面是中国劲酒等保健酒的基酒,同时也是劲牌公司白酒产品线——毛铺纯谷、 枫林纯谷酒的基酒,年生产能力已经达到 万吨。是我国最大的小曲酒清香型白酒生产基地。小曲原酒质量状况直接影响着公司保健酒的质量,对公司的品牌战略和 发展壮大起着举足轻重的作用。作为专业化健康食品企业,在首倡中药现代化技术 在保健酒生产中的应用研究的同时,也提出★▽…◇要将我公司小曲清香型白酒做成第一品 牌战略,将公司的小曲清香型白酒做强做大,在规模第一的基础上,其内在品质和 品牌形象也要做到第一。 在酒类消费中,消费者的口感随着社会生活水平的提高也在演变,对原有的一 些香型模式开始淡化,从过去以香为主,转变为讲究口味为主,要求突出卫生、健 康、醇爽舒适为主体。但是,长期以来,对浓香型白酒的研究可谓是百家鸣放,从 曲药、发酵▲=○▼酿造环境、操作工艺、贮存方法、勾兑★◇▽▼•工艺、酒质检测分析等各个环节 都有相当多的理论、非常成熟、系统的研究成果(李大和,1999)。而对于其它酒种, 这类研究则明显要少得多,尤其是关于小曲白酒的研究报道尚不多见。 华中农业大学2011 届专业学位硕士学位论文 1.1清香型白酒研究进展 近年来,对清香型白酒的研究主要包括以下几个方面: 1.1.1 香味成分研究 白酒的香气成分是由于生产工艺不同所形成的不同香味成分而产生的典型风 味。白酒香型的保持和风味质量的稳定有赖于对白酒香气成分种类及其作用的定性 和定量研究。现在,利用先进仪器,如气相色谱、气相色谱谱-质谱联用技术等对清 香型白酒的香味成分做了大量研究。叶鹏等人采用气相色谱/质谱法对以提取 “翔安邨”白酒中香气成分进行了分析鉴定,共分离出 23 个和初步鉴定出 22 个芳香性成分(叶鹏等,2008)。江南大学丁云连等(2008)利用气相色谱闻香(GC-O) 技术对汾酒的香气物质做了定性分析,汾酒中共检出99 种香气化合物,并通过对汾 酒香气物质的定性,定量及不同贮存时间中香气物质的研究,初步确定了汾酒的特 征香气物质。这些研究结果对研究清香型白酒的独特风格具有重要作用。 1.1.2 主要微量成分研究 白酒作为一种供饮用的蒸馏酒,除一定的酒精度外,其微量成分的组分及其比 例决定着产品的香气和口味,构成白酒的不同风格。 清香型白酒历史悠久,拥有广泛的消费群体。随着白酒市场竞争的白炽化,应 用高科技色谱技术分离、鉴定、检测各种微量成分,有助于研究开发新品种,增强 市场竞争▪•★力。分析清香型白酒香味成分,建立色谱骨架成分、协调成分、微量复杂 成分勾兑模型,树立科学勾调的新理念,开发各具特色的、市场满意的新产品,推 动清香型白酒蓬勃发展,同时对产品质量进行有效监控(胡国栋,2003)。 1.1.3 微生物研究 酒曲中含有酵母、 霉菌和细菌等多种微生物,所以发酵过程的作用极为复杂, 各种微生物的生理性能不同,其作用也各异(熊子书,2005)。因此,为了制造一个 适宜▼▼▽●▽●于各种微生物正常生命活动的环境,首先要了解各种微生物的生理特征,只有 这样才能建立最合理的工艺,酿造出好酒。通过对各种微生物的分离和鉴定,一方 面可以了解清香型白酒酿造的主要菌种及其主要特性和作用,另一方面也可以了解 有害微生物的种类、性能和作用,这样就可以控制发酵工艺来促进益菌的作用和抑 制害菌的活动,以期提高和稳定酒产量和质量。 李增胜等对汾酒大曲的研究发现,汾酒发酵是酵母、霉菌和细菌的共同作用, 小曲清香型白酒关键风味物质的分析及质量评价方法的建立 酵母菌类中主要◆◁•有酵母菌属、拟内孢霉、汉逊酵母和假丝酵母;霉菌类中主有梨头霉、黄米曲霉、根霉、毛霉和红曲霉;细菌类中主要有乳酸菌、醋酸菌、芽殖杆菌(革 蓝氏阳性)和革蓝氏阴性芽孢细菌(李增胜,2002)。 1.1.4 工艺的研究 白酒酿造历史悠久,现在一些传统的生产方法还在使用。随着社会的发展,酒 的质量和风格应适应市场的需要,改进技术,不断创新,才能发展。传统的陈化方 法需要的时间较长,常常需要数月甚至数年,这必然造成挥发损失大、资金积压、 库房面积大,贮存设备投资高,成为各大酒厂亟待解决的问题。为此科技工作者进 行了大量研究,得出白酒品质,陈酿过程中口感的改善主要是物理变化与化学变化 综合作用的结果,对白酒老熟机理提出了“缔合说”和“氧化说”,并在此基础上进 行了大量的各种人工催陈实验(白雪,2009)。仝建波等人对清香型白酒香味成分贮 存变化规律进行研究发现,高度酒在贮存过程中比较稳定,其主要香味成分乙酸乙 酯,乳酸乙酯均随酒龄增大而减少,相应的酸含量增加,而低度酒和降度酒在贮存 过程中质量变化较大,香味成分随酒度的降低而改变了原有的平衡,使酒中酸增加, 酯类减少。深入研究白酒中各化学成分随酒度,陈化时间的变化规律,为掌握白酒 陈化产物生成和分解的主要影响因素,提高和稳定低度白酒质量奠定了理论依据(仝 建波等,2004)。 新的机械化小曲酒工艺研究近年也得到大力发展,如河套酒业浓香型白酒生产、 劲牌公司小曲清香型白酒生产,均实现了机械化生产。 1.2 小曲清香型白酒生产工艺简介 小曲清香型白酒从生产工艺上可分为传统法小曲白酒和纯种根霉小曲白酒两 种。传统法小曲白酒主要分布在湖北、湖南,江西等地,多采用传统绿衣观音土曲 作为传统糖化发酵剂,采用固态糖化培菌,固态发酵的生产工艺。而纯种根霉小曲 白酒在四川、重庆、云南、贵州等地分布较广,工艺与传统法小曲白酒类似,使用 是纯种根霉加酵母作为糖化发酵剂。湖北,湖南,江西等地传统法小曲清香型白酒 又称“南酒”,所使用的绿衣观音土曲又称“南曲”。其与川法小曲白酒在制曲工艺 上存在较大差异,酒体特点也有不同。传统法小曲清香型白酒醇香清雅,口感醇厚, 绵软,净爽。特别是在酒体比较醇厚和丰满,而纯种根霉小曲白酒在酒体相对口味 劲牌公司小曲清香型白酒采用以高粱和稻谷为原料,使用绿衣观音土曲为糖化发酵剂,采用先固态糖化,后固态发酵的传统生产工艺。 华中农业大学2011 届专业学位硕士学位论文 1.3劲◇=△▲牌公司小曲清香型白酒研究现状 固态法小曲清香型白酒可分为传统法小曲清香型白酒和纯种根霉小曲清香型白 酒两种,劲牌公司小曲清香型酒的生产属于传统法小曲清香型白酒。公司不仅是全 国最大的小曲清香型白酒生产基地,我们对小曲清香型白酒质量控制也非常重视, 建立了比较严格的质量控制体系,包括原酒的酿造过程,原酒的质量分级,原酒的 贮存管理等。使得劲牌公△▪▲□△司小曲清香型白酒无论是有害成分控制,香味成分含量的 丰富,酒体干净程度等方面均处于行业前列。 劲牌公司清香型小曲白酒香味组分的总含量相比大曲白酒要低,以酯类和醇类 含量较高,其次才是有机酸类、羰基类化合物。公司小曲清香型白酒原酒总酸一般 处于0.6~1.5 g/L,总酯一般在1.0~2.5 g/L,杂醇油含量一般在1.0 左右,明显低于纯种根霉小曲白酒的含量。微量香味成分的种类和含量也较纯种根霉小曲 酒丰富,具有自身显著的个性和特点。 近年来随着公司小曲清香型白酒生产规模的扩大,公司在技术研发方面的投入 也逐步增加,一方面公司加强了小曲清香型白酒工艺,产品研发,检测☆△◆▲■技术等方面 的研究,二是加强了与大专院校和科研院所的合作与交流,促进公司小曲清香型白 酒技术的发展与进步。 1.3.1 微量成分含量和种类的研究 2000 年劲牌公司通过与中国食品发酵研究院进行合作,对公司的小曲清香型白 酒和浓香型白酒微量成分含量和种类进行了全面的分析和检测。在此基础上,结合 公司多年跟踪检测的小曲清香型白酒数据,对我公司小曲清香型白酒的香味组•●分特 点及其风味特征进行了分析。 1.3.2 原酒质量标准体系的建立 不同季节和不同班组生产的原酒质量情况存在波动和变化,这是固态法白酒敞 开•□▼◁▼式生产方式决定的,我们针对此情况初步建立了较完善的原酒分级和管理体系。 并逐步建立起小曲清香型白酒原酒的分级质量标准,标准内容主要包括两个部分, 一是感官指标,二是理化卫生指标。原酒分级标准随着工艺的改进和技术的发展逐 步改进。 1.3.3 绿衣观音土曲制曲工艺的研究和开发 公司糖化发酵剂是绿衣观音土曲,但是在2008 年前,公司使用的土曲完全依靠 小曲清香型白酒关键风味物质的分析及质量评价方法的建立 外购解决,决定产品风味和质量的关键原料之一的土曲,公司没有掌握其生产技术。2004 年开始立项研究,到 2008 年完成结题评审,公司完成了绿衣观音土曲生产工 艺的开发,对其中主要糖化发酵微生物进行了区系分析,建立起了较全面的质量控 制体系,实现了土曲生产的自供。 1.3.4 小曲清香型白酒技术研究中存在的问题 小曲清香型白酒技术研究中主要还存在以下问题: (1)公司虽然建立了小曲清香型白酒的分级标准,但是在应用过程中也存在一 些问题,这也是我们国家白酒国家标准或者行业标准存在的通病。理化指标和感官 指标的对应性不好,产品质量的好坏无法完全实现指标量化,从而影响公司原酒质 量的控制。 (2)公司小曲清香型白酒特征香味成分不明确,未进行系统的研究。 (3)公司小曲清香型白酒部分影响产品风味和口感异味成分种类和含量不明 确,无法进行针对性的改进。 1.4 白酒中的风味化合物 1.4.1 风味物质的特点 白酒中的风味物质具有以下特点:(1)种类繁多;(2)相互作用,主要有中和、 协同、拮抗、掩蔽等效应;(3)含量极微,但呈味特征显著;(4)极易反应和分解; (5)风味物质的分子结构与呈香、呈味特征无明显规律,包括结构相似风味相似、 风味相似结构不同、结构相同而风味不同、立方体异构体具有不同的风味特征等特 1.4.2酒类风味化学与成分分析的关系 成分分析法只能弄清楚酒含有何种化合物,并不能清晰其在该酒中的作用,因为 并不是每个微量、痕量成分都呈现风味;酒中含有大量的微量、痕量物质,这些物 质往往呈现非常低的阈值,对酒的风味有着重要的影响,成分分析法的低灵敏度难 以检出这些物质,如葡萄酒中的香草醛,采用常规 GC、GC-MS 方法难以检测出来, 但它在葡萄酒酒呈现非常强烈的香气,对葡萄酒的风味有重大贡献。而风味化学的 研究思路需要将酒进行浓缩或萃取后进行分析检测,可大大提高物质的检出限,从 而达到检出微量、痕量物质的目的。 华中农业大学2011 届专业学位硕士学位论文 1.4.3风味化学与感官品评的关系 感官品评是通过对酒的嗅觉和味觉进行综合评定,并对其进行描述,风味化学却 是研究这些风味的本质,比如该呈香特点是何种物质赋予的,它合理的含量范围以及 与其它物质的量比是怎样的?从而可研究其产生机理,在生产上和微生物菌种上进行 优化改进,促进或抑制其产生,达到提升酒质的目的. 1.5 本课题研究目的和意义 持续不断地改进产品质量以满足消费者不断增长的需求是劲牌公司的质量经营 理念。近年来,公司陆续通过了ISO9001 质量管理体系认证、ISO14001 环境管理体 系认证、HACCP 体系认证和GMP 认证。为了更好地提高小曲清香型白酒的产品质量, 公司于2007 月正式启动了《小曲清香型白酒关键风味物质及质量评价方法研究》项目,期望通过深入剖析小曲清香型白酒的内在特点,进行小曲清香型白酒关键风 味物质的研究,并在此基础上与感官品评相结合,建立了小曲清香型白酒质量评价 方法与标准。 小曲清香型白酒关键风味物质在国内乃至国际上均为经过系统研究,没有建立 科学规范的质量评价方法,目前小曲清香型白酒的关键风味物质研究在国内还是一 个空白,因此,我公司作为全国最大的小曲清香型白酒生产基地,对此进行系统研 究对于促进我国白酒行业的发展具有非常重要的意义。本课题主要通过从风味化学 角度对劲牌小曲清香型白酒关键风味物质进行剖析,利用香味强度及香味贡献大小 对小曲清香型白酒进行统计与分析,找出小曲清香型白酒关键风味物质。然后对不 同感官质量等级的小曲清香型进行检测分析,结合其关键风味物质成分含量,进行 数学分析和统计,找出不同质量等级小曲清香型原酒的关键风味物质成分含量规律, 从而制定量化的质量评级标准。最后对制定的评价标准进行来一年时间的验证工作, 确认了质量评价标准的科学性。 小曲清香型白酒关键风味物质的分析及质量评价方法的建立 2.材料与方法2.1 材料 2.1.1 由劲牌有限公司白酒品评组选取代表性样品用于重要香气成分研究,样品感官特点:无色透明,清香纯正,醇甜,浓厚,余长,风格典型。 2.1.2 主要试剂和标准品 所有的标准品均为色谱纯。乙酸▪…□▷▷•乙酯(99%),丙酸乙酯(99%),丁酸乙酯(99%), 戊酸乙酯(99%),己酸乙酯(99%),庚酸乙酯(99%),辛酸乙酯(99%),壬酸乙酯(98%), 癸酸乙酯(98%),2-羟基己酸乙酯(98%),γ-壬内酯(98%),乙酸香叶酯(98%),苯乙酸 乙酯(98%),糠醛(98%),4-乙基愈创木酚(98%),3-甲基丁酸乙酯(98%),2-甲基丙醇 (98%),苯乙酮(98%),2-辛醇(96%),2-甲基丁醇(99%),3-甲基丁醇(99%), β-DMST(1.1~1.3 wt. 190proof ethanol),萘(99%),苯甲醛(99%),苯甲醇(99%), 苯乙醛(99%),3-苯丙酸乙酯(98%),4-甲基愈创木酚(98%),4-乙基苯酚(98%),戊醇 (98%),己醇(99%),庚醇(98%),正辛醇购自Sigma–Aldrich 公司。正壬醇(98%),己 酸异戊酯(98%), 2-乙基己醇(98%),正辛醇(98%),乙酸辛酯(98%),月桂酸乙酯 (98%)。乙酸己酯(99.7%), 3-甲基丁酸(98%),β-苯乙醇(2-苯乙醇,99%)和乙酸苯 乙酯(99%)购自Fluka 公司(Bush, Switzerland)。 乳酸乙酯(98%),无水乙醇(色谱纯)购自TEDIA COMPANY, INC。 氢氧化钠、硫酸、碳酸氢钠、氯化钠等均为分析纯。 本研究中所用水均为去离子水。 1.3.3 分析仪器 气相色谱采用安捷伦6890N (G1530N□◁)。 质谱仪Agilent technologies 5975 inert Mass Selective Detector;毛细管色谱柱: 柱1:FFAP 柱60 0.25mm 0.25um;柱2:DB-Wax 色谱柱(30 0.32mm i.d., 液膜厚0.25 J&WScientific, Folsom, CA);柱3:DB-5 色谱柱(30 0.32mm

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