【学术】MOLECULES：白兰地的类型对黑山葡萄白兰地的挥发性香气化合物和感官特性的影响

白兰地的类型对黑山葡萄白兰地的挥发性香气化合物和感官特性的影响

期刊：Molecules（4.927）

发表时间：2022.05.06

 

 

研究背景

 

葡萄白兰地或白兰地是通过葡萄的发酵和蒸馏而成。葡萄白兰地的质量取决于许多因素：葡萄的品种、气候、土地和农艺措施、产量、发酵特性、时间和蒸馏方法、储存方法等。根据黑山（Montenegro）有关酒精饮料的法律（2016年），水果白兰地必须达到至少37.5%（体积）酒精度。芳香的挥发性化合物（醇类、挥发性酸、挥发性酯、萜烯、挥发性醛和缩醛）是酒类的重要感官指标和质量参数。葡萄品种的香气潜力是决定白兰地特性、质量和典型性的最重要因素之一，特别是在以麝香葡萄为原料的白兰地中。在白兰地中，最丰富的醇类物质与油脂类、生青、草和草药的香气（1-己醇）、以及玫瑰和蜂蜜的香气（苯乙醇）有关。萜类物质是酿酒葡萄、葡萄酒和Muscat品种蒸馏物的主要芳香物质，其中最重要的是芳樟醇、香叶醇、香茅醇和橙花醇。萜烯类化合物与愉悦的芳香和花香特征有关。酯类化合物的成分最常导致白兰地中愉快、果香和花香的产生。中链脂肪酸乙酯（己酸、辛酸、癸酸和十二酸）对香气有较高的积极作用，气味阈值低，并可提供果香和花香。脂肪酸也在饮料的感官质量方面发挥着重要作用。它们作为挥发性化合物的前体，对风味做出贡献。脂肪酸与一些香气基团有关，包括酯类。醛类经常被指出对白酒的质量特征有负面的影响。乙酸类物质对来源于水果的酒精饮料的香气有贡献。它们可为酒精饮料带来了精致宜人的味道和花香。黑山有种植酿酒和鲜食葡萄以及生产葡萄酒和白兰地的悠久传统。Vranac品种在葡萄酒和白兰地生产中占主导地位（80%），其次是Kratošija和其他国际品种。

材料与方法

2.1 葡萄样品

三个葡萄品种（Vranac、Kratošija和Muscat葡萄）从生物技术学院拥有的实验葡萄园采收。在2011年、2012年和2013年的9月1日至29日期间，葡萄品种在最佳技术成熟度（22.5-23.7 Brix）取样，Muscat葡萄在21.8-22.2 Brix取样。标准葡萄白兰地是由葡萄品种Vranac（70%）和Kratošija（30%）生产。Muscat葡萄白兰地由Muscat Hamburg、Muscat Italy和Afus Ali制成。葡萄用除梗破碎机进行破碎。果渣的酒精发酵是以传统方式在500公斤的容器中进行的。

2.2 蒸馏

发酵葡萄渣样品的蒸馏过程使用250L容量的不连续铜蒸馏器，通过在蒸馏开始时温和地加热来实现均匀和有规律的蒸馏。冷却槽中的水温保持在20-22℃之间。根据原料的不同，蒸馏持续2到3个小时。在蒸馏过程中，挑出三个基本馏分：第一部分（头）、中间部分（心部分）和尾部分。中间部分被保存为新的蒸馏物。蒸馏物被储存在深色瓶中，保存12个月。

2.3 葡萄白兰地的化学质量参数分析

根据黑山官方关于酒精饮料的取样和化学及物理分析方法的立法进行了酒精度、甲醇含量分析。

2.4 微量挥发性成分的提取和浓缩

将50mL蒸馏物与100mL超纯水混合，加入20mL浓度为1mg/L的内标，然后用40mL二氯甲烷提取。加入NaCl（10g），并将混合物磁力搅拌30分钟。在分离漏斗中分离各层，并将有机层在无水硫酸钠上干燥（2小时）。提取物在氮气下浓缩至1.0mL，直接用GC/MS分析。

2.5 微量挥发性化合物的GC/MS分析

GC/MS分析使用Agilent 6890气相色谱仪和Agilent 5973 MSD在正离子电子冲击（EI）模式下运行。使用氦气作为载气，入口压力为25 kPa，速度为1 mL/min，温度为210℃。进样器温度为250℃，进样方式为分流。质谱扫描条件等详见原文。成分的鉴定是基于保留指数和与参考光谱（Wiley和NIST数据库）的比较。定量是基于内标进行。

2.6 感官分析

对烈酒样品的感官评价是采用Buxbaum模型进行的，正面评价为20分，这是世界上公认的对烈性酒的感官评价方法。这个模型基于五种感官体验：颜色、清晰度、区分度、气味和味道。品酒小组由15名品酒师组成。品酒师被要求用一个结构化的量表对感官属性进行打分：颜色（最多1分）和清晰度（最多1分）、区别（最多2分）、气味（最多6分）和味道（最多10分）。评估是在黑山大学生物技术学院的品尝室进行的。样品按照平衡的顺序进行编码和测试，以消除第一顺序的带入效应，并在同一天进行评价。标准葡萄白兰地在Muscat葡萄白兰地之前被评估，因为预计Muscat葡萄白兰地的香气更浓。在样品之间提供水用于漱口。

结果与讨论

3.1. 白兰地样品的挥发性化合物

使用气相色谱-质谱联用方法（GC/MS），在所检测的白兰地样品中，发现了82种挥发性芳香化合物，它们属于不同的组别，如高级醇类、酯类、酸类、萜类、醛类、乙基酯类和其他化合物。对于所有的白兰地，酯类是代表最多的化学类别，其次是醇类。

3.1.1. 醇类

标准葡萄白兰地的平均酒精浓度达50.1%vol.，而Muscat葡萄白兰地的酒精浓度为49.8%vol.。在测试的白兰地之间，酒精含量没有统计学显著差异。分析样品中的甲醇含量从标准葡萄白兰地的125g/L到Muscat葡萄白兰地的175g/L不等。我们的样品甲醇水平被发现远远低于欧盟和黑山的酒精饮料法（2016）中的水平。这些差异没有被证实具有统计学意义。这些甲醇值表明对原料进行了适当的处理，蒸馏程序良好。在我们的研究中，高级醇在数量上是最丰富的挥发性化合物组。在受检白兰地中的所有高级醇（见表1）中，2-苯乙醇和1-己醇的含量最高。

 

与标准白兰地（5.98mg/L）相比，Muscat白兰地样品中检测到的苯乙醇的平均含量更高（6.76 mg/L）。含量最高的是样品M1（7.14 mg/L），最低的是样品S3（5.78 mg/L）。Muscat白兰地中1-己醇的平均含量为1.94 mg/L，而标准葡萄白兰地中的含量为1.12 mg/L。与其他白兰地相比，蒸馏物M1中的1-己醇相对含量明显较高（3.30 mg/L）。与其他水果白兰地相比，1-己醇在所检测的样品中的浓度较低。这可以解释为使用成熟度高的葡萄和在准备发酵的过程中压榨较弱，这可能影响了白兰地的良好质量。在Muscat白兰地中发现1-庚醇的平均含量（0.37 mg/L）高于标准白兰地（0.14 mg/L）。

3.1.2. 酯类

所有被检测的酯类化合物都列在表2中。本研究中确定的总挥发性酯的结果表明，Muscat白兰地中的平均含量（25.18 mg/L）显著高于标准白兰地的含量（20.49 mg/L）。所有样品中最丰富的酯类是中链脂肪酸乙酯。其中，最常见的是癸酸乙酯（5.81 mg/L）。其次是辛酸乙酯（3.40 mg/L）、十二酸乙酯（2.86 mg/L）和己酸乙酯（2.54 mg/L）。癸酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯提供了令人愉快的新鲜热带水果香气，而十二酸乙酯提供了梨的香气和特有的水果香气。

 

与标准白兰地（5.43 mg/L）相比，Muscat白兰地中的癸酸乙酯含量较高，平均含量为6.18 mg/L（样品M1的最高浓度为7.14 mg/L）。Muscat白兰地中辛酸乙酯的平均含量（5.16 mg/L）比标准白兰地（1.64 mg/L）高三倍。Muscat白兰地中十二酸乙酯的平均含量为2.94 mg/L，标准白兰地中为2.78 mg/L。标准白兰地中己酸乙酯的平均含量为2.94 mg/L，Muscat白兰地中为2.14 mg/L。在总的中链酸和相应的乙酯之间观察到很强的相关性，因此可以认为它们的数量明显由酸的前体含量决定。与其他研究相比，我们的样品中琥珀酸二乙酯的浓度低很多（平均含量为2.36 mg/L）。长链脂肪酸的乙酯通常不会对酒精饮料的香气产生明显的影响，除非它们的含量极高。我们发现十六烷酸乙酯（1.18 mg/L）和9,12-十八烷酸乙酯（1.03 mg/L）的平均含量最高。

3.1.3. 萜烯类物质

表3列出了受检白兰地中被分析的萜类物质清单。调查结果显示，与标准白兰地（0.65 mg/L）相比，Muscat白兰地中萜烯的平均含量要高三倍（1.98 mg/L）。芳樟醇是所有受检样品的主要成分。其次是E-橙花叔醇、(2Z,6E)-法尼醇、香茅醇、香叶醇和α-松油醇。芳樟醇对玫瑰、茴香籽、葡萄柚、酸橙和柑橘的香气有很大贡献，与标准白兰地（0.05mg/L）相比，Muscat白兰地中芳樟醇的平均含量（0.50mg/L）高达十倍。这意味着Muscat白兰地中芳樟醇的平均浓度明显高于感知的阈值（0.05mg/L）。萜烯类E-橙花叔醇主要代表花香和柑橘味，其在所检样品中的平均含量为0.24mg/L，低于感知阈值（0.4mg/L）。受检白兰地中法尼醇的平均含量为0.20mg/L。香茅醇的平均含量为0.10mg/L，它与芳樟醇一起是最重要的萜烯化合物之一。Muscat白兰地中的香茅醇含量（0.14mg/L）几乎是标准白兰地（0.05mg/L）的三倍。Muscat白兰地中的平均香叶醇含量为0.17mg/L，标准白兰地中为0.07mg/L，这也将有助于产生花香，特别是玫瑰香味，其浓度高于感知阈值（0.13mg/L）。α-松油醇可提供了鲜花、鸢尾花和松林的香气；在Muscat白兰地中含量为0.14mg/L，在标准白兰地中含量为0.05mg/L。我们的结果证实了Muscat葡萄（白兰地）的香气与不同的单萜类化合物直接相关。

 

3.1.4. 挥发性酸类

表4显示，总脂肪酸的平均含量在Muscat（5.28mg/L）和标准白兰地（5.05mg/L）中大致相同。对于中链脂肪酸，所有白兰地样品中都发现了癸烷、辛烷、十二烷和己烷。由于癸酸和辛酸的气味感知阈值相对较高，分别为8和15mg/L，因此中链脂肪酸通常不会对蒸馏物的香气产生明显的影响。表4显示，与其他脂肪酸相比，癸酸在所有测试的样品（标准和Muscat白兰地）中的平均值最高（2.01mg/L）。其次是辛酸（0.84mg/L）、十二酸（0.66mg/L）和己酸（0.61mg/L）。关于长链脂肪酸，它们与甘油一起可以对香气和酒体（油性和粘性）做出贡献，棕榈酸在所有测试样品中的平均值最高（0.43 mg/L）。

 

3.1.5. 羰基化合物

表5给出了标准和Muscat葡萄白兰地中的醛类和其他化合物的浓度。正如预期的那样，蒸馏物中的主要羰基化合物是乙醛，这是一种直接的酒精发酵副产品，通常占总醛含量的90%。标准葡萄白兰地中的平均乙醛含量（209mg/L）和Muscat白兰地中的平均乙醛含量（215mg/L）之间没有统计学上的显著差异。

在标准白兰地中发现的苯甲醛浓度（0.21mg/L）比Muscat白兰地（0.17mg/L）更高。苯甲醛是导致苦杏仁、杏仁饼和樱桃味道的原因，这与文献数据一致。苯甲醛大量存在是不可取的，但是，当少量存在时，它对味道的复杂性有贡献。在所分析的样品中，糠醛的含量从1.4到5.0mg/L不等，明显低于这种化合物的感知阈值。两种类型的白兰地中发现的平均含量大致相同。糠醛是水果中的正常成分，可以作为蒸馏物自然度的指标。测试的白兰地中壬醛的平均含量为0.045mg/L。

3.2. 感官分析

受检白兰地的感官特征见表6。所生产的白兰地是无色透明的，具有葡萄白兰地特有的气味和味道。被检查的白兰地在颜色和透明度方面得到了最高分（1.0）。Muscat白兰地在气味方面获得了较高的平均分（5.74），因为Muscat葡萄品种提供了独特的麝香香气和强烈的果味。标准葡萄白兰地在味道方面获得了较高的平均分（9.48分），因为它的饮用性、饱满的味道和和谐性。标准葡萄白兰地（19.0）和Muscat葡萄白兰地（18.8）之间的平均感官得分仅相差0.2分，这意味着在感官评价方面，两种白兰地的质量相似，这一点已被方差分析测试所证实。

3.3. 根据香气成分对葡萄白兰地的类型进行分类

主成分分析（PCA）的应用是为了进一步了解是什么影响了所考察的葡萄白兰地的不同香气化合物的含量：是不同类型的白兰地（葡萄的品种来源）还是年份。根据葡萄白兰地的芳香成分，在高级醇（1-己醇、1-庚醇、2-苯乙醇）、酯（己酸乙酯、琥珀酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和十二酸乙酯）方面建立了一个相关的矩阵、萜类（芳樟醇、α-松油醇、香茅醇、香叶醇醇、2Z,6E-法尼醇和E-橙花叔醇）、酸类（己酸、辛酸、癸酸、十二酸和十六酸）和醛类（苯甲醛和壬醛）。PCA结果表明，第一主成分（PC1）占64.24%，第二主成分（PC2）占11.69%，第三主成分（PC3）占8.58%，第四主成分（PC4）占4.97%的变化率。这四个成分被提取出来，因为它们的特征值大于1.0。它们共占原始数据中89.49%的变异性。原始变量和前四个主成分之间的相关性如图1所示。根据样品在散点图上的位置，可以看出葡萄白兰地根据白兰地的类型和葡萄品种被分成了两个不同的组。因此，标准葡萄白兰地（SGB）的样品位于PC1的负区域。Muscat葡萄白兰地（MGB）的样品位于PC1的正区，除了2013年份的样品，它们位于PC2的负区。两种类型的葡萄白兰地的分离是基于某些组的芳香化合物的更高含量：Muscat葡萄白兰地中有更多的酒精、酯类和萜类化合物。所有这些化合物都位于成分重量图上PC1的正部分（图2）。琥珀酸和苯甲醛的含量导致了SGB的分离。

关于年份，基于年份的葡萄白兰地分组并不明显。我们可以注意到2011年份的Muscat白兰地（MGB 201 1）是一个例外，它位于PC1和PC2的正区域，因为它们在高级醇、酯、萜烯和酸类的一些化合物含量最高。PCA图中呈现的分组证实了上一节中关于能够根据用于白兰地生产的葡萄品种对葡萄白兰地进行分组的结论。

结论和展望

在相同的生产技术条件下，所检测的白兰地的平均乙醇、甲醇、挥发性酸、醛和乙酰含量大致相同。考虑到生产这种白兰地的Muscat葡萄中芳香化合物的比例较高，Muscat白兰地的挥发性芳香化合物含量（较高的醇类、挥发性酯类和萜类）高于标准葡萄白兰地。我们的研究结果表明，用于白兰地生产的葡萄品种会影响一些感官参数（气味和味道），但在不同类型白兰地的平均总分之间没有统计学上的显著差异。感官分析表明，所有的白兰地都属于优质白兰地的范畴，而且质量一致。主要成分分析显示，根据香气成分，白兰地的类型有很好的分组。他们证实了标准葡萄白兰地和Muscat葡萄白兰地之间的明显区别。