《Food Chemistry》：Characterization of key odor-active compounds in aged Chinese grain whisky by sensory-directed flavor analysis and simulation
编辑推荐：
•采用感官引导策略研究陈年中国谷物威士忌的风味。•通过多种方法鉴定陈年威士忌中的芳香化合物。•分析桶藏前后 odor-active 化合物的差异。•通过重组和剔除实验确认关键 odor-active 化合物。•通过分子对接技术实现香气受体的嗅觉感知。引言谷物威士忌是由玉米、小麦或
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采用感官引导策略研究陈年中国谷物威士忌的风味。
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通过多种方法鉴定陈年威士忌中的芳香化合物。
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分析桶藏前后 odor-active 化合物的差异。
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通过重组和剔除实验确认关键 odor-active 化合物。
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通过分子对接技术实现香气受体的嗅觉感知。
引言
谷物威士忌是由玉米、小麦或黑麦与麦芽大麦混合后制成的。它经过糖化、发酵和蒸馏，其中最关键阶段是在橡木桶中的陈化过程。尽管谷物威士忌和麦芽威士忌的生产工艺不同，导致它们的感官特征有所差异，但关于谷物威士忌风味化学的研究仍然相对较少。与麦芽威士忌相比，这种差距更为明显（Jeleń 等人，2019；Poisson 和 Schieberle，2008），这突显了谷物威士忌在研究方面的知识空白（Espitia-López 等人，2024）。
桶藏过程是决定威士忌风味的核心环节，它建立在所有前期生产步骤所形成的基础之上（Wanikawa，2020）。因此，本研究旨在通过追踪陈化前后关键气味物质的变化，来揭示桶藏的影响。木材衍生的化合物（如威士忌内酯）和挥发性酚类（如丁子香酚、邻甲氧基苯酚、4-乙基邻甲氧基苯酚、香草醛等）被认为是成熟酒液特有的挥发性标志物，并被确定为橡木陈化的关键指标。这种变化主要由内酯、醛类和酚类化合物的感官特性驱动（Franitza 等人，2016），这些化合物被认为是橡木陈化的特征性标志物（Cournut 等人，2025）。虽然有关于龙舌兰酒（González-Robles 和 Cook，2016）、朗姆酒（Pino 等人，2012）和白酒（Huang 等人，2024）陈化过程的研究，但主要集中在加工参数上。因此，很少有研究采用分析方法来追踪特定年份风味化合物的演变过程。
感官导向的风味分析是一种精确的方法，用于识别酒精饮料中的关键芳香化合物。该方法包括识别和量化 odor-active 化合物以构建香气模型，然后制备香气重组体来重构整体香气特征。通过剔除实验可以确认各个化合物的贡献（Sun 等人，2024）。这种方法已应用于多种饮料，包括啤酒、葡萄酒（Marcq 和 Schieberle，2021）、白酒（Duan 等人，2024）、麦芽威士忌（Jeleń 等人，2019）和白兰地（Uselmann 和 Schieberle，2015）。在他们的分析中，如固相微萃取（SPME）（Slaghenaufi 等人，2023）和液-液萃取（LLE）（Shen 等人，2024）等香气提取方法既适用于低酒精饮料也适用于高酒精饮料，从而能够更全面地识别 odor-active 化合物。然而，蒸馏酒中的高乙醇含量使得通常用于低酒精样品的盐辅助提取方法无法直接应用。因此需要稀释预处理来减少乙醇的干扰，并提高香气化合物的回收率（Shen 等人，2024）。对于定量分析，采用直接注射（DI）结合 LLE 的方法，这种方法减少了乙醇的干扰，并比 SPME 提供了更准确的数据（Pino 等人，2002）。
嗅觉对于感知威士忌的关键香气和塑造消费者偏好至关重要（Sun 等人，2024），这一过程始于香气化合物与嗅觉受体（ORs）的结合。分子对接已成为研究这些相互作用的关键计算工具，并已应用于白酒中的香气形成研究（Zhao 等人，2025）。人们对 OR 和香气化合物相互作用的研究兴趣不断提高。值得注意的是，某些人类 OR（如 OR1A1 和 OR1G1）是广谱受体，能响应多种气味物质（Tong 等人，2021），其结合亲和力通常与信号强度相关（Belhassan 等人，2019）。因此，分子对接可以预测复杂系统中的结合参数，从而推进对香气感知机制的理解。
本研究旨在填补中国谷物威士忌风味研究领域的空白。结合分子感官科学框架、GC-O-MS、香气提取稀释分析（AEDA）、定量气相色谱-质谱法计算气味活性值、重组和剔除实验以及分子对接分析，系统地识别和表征了国产中国谷物威士忌中的关键 odor-active 化合物。
部分摘录
样品
中国谷物威士忌样品由中国北京燕京酿酒厂提供。原料包括大麦、小麦和大米。经过糖化和发酵后，收集了柱式蒸馏的中段产物，即“新酿”酒（0年，酒精度71%（ABV））。然后在法国橡木桶中陈化八年，制成8年陈年的中国谷物威士忌（酒精度78% ABV）。
气味-active 化合物的鉴定
为了更好地了解中国谷物威士忌中所有 aromatic 化合物的气味活性，样品分别采用 LLE 和 SPME 提取，并通过 GC×GC–MS 和 GC-O-MS 进行分析。GC×GC–MS 具有出色的分离能力，能够区分具有相似性质的化合物。如图1所示，在 LLE-GC×GC–MS 中鉴定出超过200种化合物，在 SPME-GC×GC–MS 中鉴定出超过190种化合物。
结论
本研究通过分子感官科学和计算化学系统地表征了中国谷物威士忌的香气特征。共鉴定出43种 odor-active 化合物，其中31种关键气味物质（OAV≥1）被定量确认为对香气有重要贡献的成分。
作者贡献声明
马晓多：撰写 – 原稿撰写、可视化、方法学设计、实验研究、数据管理。冯冉冉：验证、实验研究、数据管理。张志斌：方法学设计、实验研究。李婷：方法学设计。徐立功：资源协调。王鑫：项目监督、资源获取、资金申请。林志萍：项目监督、项目管理、资金申请、概念构思。赵亮：项目监督。宋焕卢：软件支持。郭天阳：撰写 – 审稿与编辑、项目监督
未引用参考文献
Pino 等人，2002
Sun 等人，2024
Sun 等人，2024
Wang, Capone, Wilkinson 和 Jeffery，2016
Wang 等人，2016
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的报告内容。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32102120）和北京科技与商业大学青年学者研究基金（项目编号：RFYS2025）的支持。作者感谢 Hehe Li 的宝贵建议。
马晓多|冯冉冉|张志斌|李婷|徐立功|王鑫|林志萍|赵亮|宋焕卢|郭天阳
