摘要不同地域生態環境的差異和生產廠家釀造工藝的差異，使得不同產地和品牌白酒具有不同的揮發性成分。本研究通過吹掃捕集-氣質聯用技術對濃香型白酒的產地和品牌進行快速鑒別。基于濃香型白酒的揮發性成分差異性，通過偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）可對其產地和品牌進行準確區分，且預測能力指數Q2Y值均大于0.5，具備較好的預測能力。通過變量投影重要性（VIP）分析及揮發性成分含量計算，分別篩選出辛酸乙酯、乙酸異丙烯酯等8種與產地密切相關以及異戊酸乙酯、二糠基醚、2-甲基戊烷等6種與品牌密切相關的揮發性成分。這些產地和品牌標志性成分的確定可對白酒的快速鑒別奠定良好的理論基礎。

前言中國白酒是世界上最古老的蒸餾酒之一，在中國歷史和文化方面占有重要地位。由于不同產地的白酒在原料、發酵工藝、地理、環境、勾兌技術等方面的差異，產生不同的化合物。目前已有超過1870種易揮發性化合物在白酒中被鑒定，這些化合物包括醇類、酸類、酯類、醛類、酮類、酚類、含氮化合物和含硫化合物等。根據其風味特征，中國白酒分為醬香、濃香、清香、米香及其衍生香型。其中，濃香型白酒，也稱為瀘型酒，是中國最受歡迎的傳統蒸餾酒之一，市場占有量達到70%以上。濃香型白酒是以高粱或與玉米、大米、小麥、豌豆、小米等谷物混合作為原料經過復雜的發酵過程并蒸餾而成。由于不同地域生態環境的差異，產生不同的微生物群體，導致了白酒中微量風味成分差異，最終體現在白酒酒體特征上。四川盆地屬亞熱帶季風氣候，群山合圍，夏熱冬暖，風小雨多，空氣中微生物較多。因此釀造的白酒香氣濃郁，形成了濃郁的川派，川派型酒企通常采用原窖分層堆糟法工藝，川派系白酒口感為濃中帶有陳味或醬味。蘇魯豫皖四省處于淮河流域，該地區屬于丘陵地帶，山崗起伏、夏熱冬涼，風大雨多，溫和濕潤、溫濕差相對較大，空氣中微生物的種類、數量比四川盆地要少，故而生產出的濃香型白酒淡雅綿柔，形成淡雅的江淮派，江淮派通常采用混燒老五甑法生產白酒，江淮系白酒窖香、曲香、糧香不如川酒，但油陳比較突出。新疆、內蒙古位處中溫帶大陸性季風氣候區，光熱充足，氣候干燥，晝夜溫差大，水量充足，空氣中微生物種類和含量最少，因而釀成的濃香型白酒風味相對最爽凈，只是注重傳統濃香窖泥的作用，北方系白酒窖香味要強于江淮系，又弱于川派。由于濃香型白酒產地氣候、微生物種類、生產工藝有所差異，導致不同產地白酒的風味成分種類和含量不同。此外，同一產地濃香型白酒微量物質相似，但是不同品牌白酒由于制酒過程中使用的工藝、原料以及不同品牌酒企所產白酒的各項指標存在較大差異，其微量成分有所差異。不同品牌、產地濃香型白酒有各自的特點，為了深入了解不同產地、品牌濃香型白酒的差異，本研究使用吹掃捕集-氣質聯用結合化學計量學對其進行鑒別。白酒所含成分極其復雜，單一或少數指標往往無法對不同種類白酒的整體特征進行表征，GC-MS是最為常用的成分分析方法。目前，氣相色譜與質譜聯用主要用來鑒定白酒中化合物，用于白酒品種和產地鑒別報道較少。吹掃捕集（P&T）和頂空固相微萃取（HS-SPME）都屬于頂空法，P&T為動態頂空，HS-SPME為靜態頂空。兩種方法均具有操作簡便、無溶劑萃取、與氣相色譜-質譜聯用法連接實現自動進樣的優點。HS-SPME在白酒揮發性風味的前處理中應用已經非常廣泛，但P&T目前吹掃捕集自動進樣裝置在白酒風味研究上應用非常少，只有個別中文文章有報道。P&T是通過惰性氣體將樣品中的揮發性成分吹掃出來，使氣體連續通過樣品，將其中的揮發組分萃取后在吸附劑或冷阱中捕集，再進行分析測定，是一種非平衡態的連續萃取。這種方法產生的揮發性氣體比那些靜態頂空方法更加接近于嗅覺聞到的結果。P&T適用于從液體樣品中萃取低沸點。P&T對樣品的前處理不使用有機溶劑，對環境無污染，具有富集效率高、取樣量少、受基體干擾小、易實現在線檢測等優點。P&T與GC-MS聯用，可以消除與目標化合物保留時間接近的其他化合物的干擾，省卻樣品轉移，提高分析效率。因此吹掃捕集也可用于白酒揮發性風味提取進行探索性研究，為白酒指紋圖譜的構建增加一種可供選擇的方法。本研究通過吹掃捕集-氣質聯用結合OPLS-DA模型，構建了一種快速鑒別濃香型白酒的產地和品牌的方法。基于不同產地、品牌濃香型白酒的風味成分種類和含量的差異，排除了少于40％的樣品中存在的化合物，通過OPLS-DA分析白酒樣本，可對其產地、品牌進行準確區分，并最終篩選出與產地、品牌相關的揮發性成分。

目錄1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

儀器分析條件1.3

樣品預處理1.4

數據處理采集白酒提取物的GC-MS數據，使用autoGCMSDataAnal軟件全自動解析GC-MS數據識別其中的化合物。autoGCMSDataAnal的數據分析包含了以下幾個步驟：TIC峰檢出、TIC峰解析、時間校正等。2

結果與討論2.1

不同產地白酒的鑒別本研究通過GC-MS分析濃香型白酒中的揮發物以區分不同地理來源的濃香型白酒。對總共153個觀測值（51個白酒樣品及其3個分析重復樣品）進行色譜分析，以百年瀘州老窖窖齡頭曲白酒為代表，圖1為該白酒的色譜圖，鑒定出105種揮發物。用OPLS-DA模型對153個白酒觀測值按3個不同產地進行統計分析，如圖2所示，R2Y和Q2Y分別為0.801和0.683，表明該模型擬合數據效果良好。2.2

不同產地白酒差異化合物的篩選通過變量投影重要性（VIP）分析，VIP值大于1表示“重要”變量，40種揮發性化合物被定位為潛在的差異化合物，其中包括7種醇(1-己醇、1-辛醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、5-壬醇、3-甲基-1-丁醇、2-壬醇)，2種酸(2-苯基丁酸、己酸)、23種酯(辛酸乙酯、己酸己酯、己酸異戊酯、3-苯基丙酸甲酯、己酸異丁酯、乳酸乙酯、乙酸異丙烯酯、苯甲酸乙酯、3-氧十六烷酸甲酯、癸酸乙酯、異戊酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸戊酯、琥珀酸二乙酯、異戊酸正辛酯、丁酸乙酯、4-甲基戊酸乙酯、己酸丙酯、十一酸乙酯、己酸丁酯、異戊酸己酯、乙二醇二丁酸酯、戊酸丁酯)，2種醛(糠醛、苯甲醛)，2種醚(二糠基醚、三乙二醇二甲醚)，以及3,5-二叔丁基苯酚、1-戊烯、1,3-二甲氧基丁烷、苯乙醛二甲基乙縮醛，其中，辛酸乙酯投影值變量重要性最高(1.638)，其他潛在標記的投影值變量重要性在1.006~1.564之間(圖4和表2)。表2列出了每一種差異化合物的保留時間及含量，可以看出，不同產地白酒辛酸乙酯、己酸己酯、己酸異戊酯、乙酸異丙烯酯、異戊酸乙酯、丁酸乙酯、己酸丙酯、己酸丁酯、1-己醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、二糠基醚、1,3-二甲氧基丁烷含量差別較大。已有文獻報道辛酸乙酯、異戊酸乙酯、丁酸乙酯等乙酯是濃香型白酒的重要風味物質，微量的辛酸乙酯、異戊酸乙酯、丁酸乙酯在白酒中呈水果香，含量適量時能較好的促進白酒酒體的復合香，含量過高時則會抑制酒體中其他微量成分的香味。2.3

不同品牌白酒的鑒別同一產地不同品牌酒企生產白酒的各項指標存在較大差異，導致不同品牌白酒的風味成分種類和含量不同，并具有獨特的風格。為了進一步驗證該方法對白酒的區分能力，用OPLS-DA模型對相同產地不同品牌白酒進行統計分析，對江淮系、川派系、北方系不同品牌判別的OPLS-DA模型的解釋變異量（R2Y）分別為0.955、0.832、0.985，預測能力（Q2Y）分別為0.899、0.584、0.930，表明OPLSDA模型擬合數據效果良好。分析結果如圖5a所示，古井貢、宋河、洋河江淮系白酒風味物質含量存在明顯差異，因此這3種品牌白酒樣本在OPLS-DA得分圖中明顯分開。2.4

不同品牌白酒差異化合物的篩選通過變量投影重要性（VIP）分析，取VIP值大于1.4確定潛在的差異化合物，最終對江淮系不同品牌判別，12種揮發性化合物被定位為潛在的差異化合物，如圖6a和表3所示，分別為9種酯（3-苯基丙酸甲酯、苯甲酸乙酯、乳酸乙酯、異戊酸乙酯、琥珀酸二乙酯、癸酸乙酯、己酸丁酯、己酸異戊酯、己酸己酯），2種醇（2-庚醇、5-壬醇）和1種酸（己酸）。2.5

基于不同產地和品牌白酒差異化合物的白酒判別分析為了進一步驗證篩選的不同產地和品牌白酒的差異化合物，基于上述篩選的化合物對白酒的產地和品牌進行進一步的判別分析。結果如圖7所示，3

結論結論本研究使用吹掃捕集-氣質聯用方法鑒別不同產地、品牌濃香型白酒。基于濃香型白酒的揮發性成分的差異，通過OPLS-DA可對其產地進行準確區分，且R2Y和Q2Y分別為0.801和0.683，并進行了排列檢驗評估判別該模型擬合數據效果良好。通過VIP分析篩選出辛酸乙酯、己酸己酯等40種潛在差異性化合物，通過計算差異化合物的含量發現辛酸乙酯、異戊酸乙酯、丁酸乙酯、1-己醇是在3個不同產地濃香型白酒中含量較高，差別也較大，對不同產地濃香型白酒酒體特征及口感上的差異其重要作用；不同產地濃香型白酒中揮發性成分基本相似，己酸己酯、乙酸異丙烯酯、3-甲基-2-丁醇、二糠基醚、1,3-二甲氧基丁烷等非主要化合物導致其差異較大。同樣的在不同品牌白酒中分別篩選出3-苯基丙酸甲酯、苯甲酸乙酯等12種區分江淮系不同品牌潛在差異性化合物、3-苯基丙酸甲酯、1-辛醇等4種區分川派系不同品牌潛在差異性化合物、癸酸乙酯、異戊酸己酯等12種區分北方系不同品牌潛在差異性化合物。再通過計算對比篩選出的差異性化合物的含量，最終分別篩選到辛酸乙酯、乙酸異丙烯酯等8種與產地密切相關以及異戊酸乙