低場核磁技術在陳釀黃酒風味化合物研究中的應用

陳釀黃酒風味化合物的概述

圖1：陳釀黃酒

        中國黃酒有著5000多年的歷史，以其較特別的風味和微妙的口感，是東亞地區受歡迎的酒之一。

        黃酒的制作過程一般包括原料預處理、發酵殺菌、陳釀等環節。陳釀是完善黃酒風味品質不可少的工序。因為新鮮的黃酒往往嘗起來澀、無味或苦，而在陳釀過程中，會發生一系列物理和化學反應，使得陳年后的黃酒含有豐富的多種化學成分，包括揮發性風味化合物、游離氨基酸(FAA)、有機酸等，從而改善黃酒的感官特性，使其具有更好的風味和口感，以及更高的市場價格。無論是消費者還是釀酒師都希望能夠在較短的陳釀時間內釀造出高品質的黃酒。

因此，了解影響陳年酒香氣的風味物質的形成機制，對于提高陳年黃酒的品質、縮短陳年時間具有重要意義。其中，揮發性風味化合物是對感官特性最重要的一種。

        研究表明，陳年黃酒中揮發性風味物質OAV（風味活性值）均超過1，以中鏈脂肪酸乙酯和芳香化合物為主，是其的特征風味物質。

陳釀黃酒風味化合物的研究：

目前，研究人員對黃酒的關鍵揮發性風味化合物和潛在的“老化標志物"進行了研究。然而，這些關鍵風味成分的變化及其老化標志物的形成機制尚不清楚。黃酒中揮發性風味物質以微量形式存在，其中乙醇和水約占95%。

由此可見，水和乙醇之間的分子關聯極大地影響了溶解風味化合物的濃度和合成。因此，可通過測試黃酒中水分變化表征水與溶解性風味化合物的分子關聯關系，從而研究陳釀黃酒貯藏過程中關鍵風味等變化機制。

圖2：陳釀黃酒

時域核磁共振原理

        時域核磁弛豫測定法是一種快速、無損的檢測方法,可用于評價食品體系的物理與化學變化。

時域核磁(TD-NMR)通常以氫核為探針，基于不同脈沖序列的弛豫時間和弛豫譜圖信號幅度的測量。

弛豫時間與樣品中氫質子狀態有關，也就是不同樣品由于氫質子狀態不同，測試結果所呈現的弛豫時間也不同，分子運動性越強其橫向弛豫時間越長；信號幅度和樣品中氫質子的數量成正比；因此可通過測得的弛豫時間和信號幅度區分樣品中不同組分及各組分含量或其占比。

圖3：某樣品中三種不同狀態水分弛豫時間T2譜圖

時域核磁在陳釀黃酒風味化合物研究中的應用

通過上面時域核磁原理，我們了解到不同氫質子狀態不同，表現出得弛豫時間也不相同，且弛豫時間譜圖的幅度和穩定氫質子數量成正比。

        在陳釀黃酒中，穩定氫質子的狀態及其數量受水與溶解的風味化合物之間的分子關聯的影響；且隨著陳化時間的延長，樣品中水與大分子之間的分子關聯強度出現變化，從而影響氫質子遷移。

        可利用時域核磁快速測試出單組份弛豫時間T2W，反映被測樣品的整體分布關系；通過多指數擬合得到不同組分的NMR弛豫行為（橫向弛豫時間（T2）的分布、弛豫幅度）來表征黃酒中水與其他溶解化合物之間的分子關聯，從而研究不同的風味化合物對黃酒風味的影響及其影響機制。

圖4:不同酒齡黃酒的弛豫時間T2譜圖

實驗結果表明

黃酒的單組分弛豫時間(T2W)隨陳釀期的延長而顯著降低。隨著陳化時間的延長，黃酒樣品中水與大分子之間的分子關聯增強，限制了結構中氫質子的遷移，從而導致T2W的降低如圖4a。

在不同酒樣品中，分別檢測到三種水份。不同黃酒樣品中，結合水的弛豫時間T21和振幅有明顯差異(圖4b)。

隨著黃酒年齡的增加，不易流動水峰的振幅呈現出較小的波動，而隨著酒齡在1年到5年之間，松弛時間T22向右移動，而隨著酒齡高于5年，松弛時間向左移動(圖4c)。在自由水的弛豫行為也觀察到類似的變化(圖4d)。

        顯然，LF-MR分析靈敏地反映了黃酒年齡導致的不同氫態的差異。LF-NMR分析有望成為快速判別黃酒年齡的新方法。