1、DOI：10.13746/j.njkj.2022255基金项目：四川省科技计划项目（2020ZHCG0049）；四川大学泸州市人民政府战略合作项目（2020CDLZ-3）。作者简介：刘帮（1996-），男，贵州铜仁人，本科，助理工程师，主要从事白酒酿造、知识产权等方面的研究。通讯作者：王西(1987-)，男，四川省古蔺县人，本科，高级工程师，主要从事白酒酿造研究。中国白酒中四甲基吡嗪的研究进展刘帮1，2，王西1，2，张亚东1，2，甘浪飞1，2，曾梦圆1（1.四川郎酒股份有限公司，四川 古蔺 646523；2.四川省酱香型白酒生态酿造工程技术研究中心，四川 古蔺 646523）摘要：四甲基吡嗪是
2、一种具有爆米花、坚果和水果特别香味的风味物质，广泛存在于白酒、豆制品、陈醋中。在中国白酒中，其在酱香型白酒中含量尤为突出。本文综述了四甲基吡嗪的理化性质和白酒中四甲基吡嗪的合成、检测方法，概括了近年来四甲基吡嗪在白酒中的研究进展，旨在为提高中国白酒中四甲基吡嗪含量及分析提供参考。关键词：中国白酒；酒曲；四甲基吡嗪中图分类号：TS261.3；TS261.7文献标识码：A文章编号：1001-9286（2023）04-0105-05Research Progress in Tetramethylpyrazine in Chinese BaijiuLIU Bang1,2,WANG Xi1,2,ZHAN
3、G Yadong1,2,GAN Langfei1,2and ZENG Mengyuan1(1.Langjiu Distillery Co.Ltd.,Gulin,Sichuan 646523;2.Sichuan Ecological Brewing TechnologyResearch Center for Jiangxiang Baijiu,Gulin,Sichuan 646523,China)Abstract:Tetramethylpyrazine is a flavor substance with the aroma of popcorn,nuts and fruits.Tetramet
4、hylpyrazine widely exists inBaijiu,bean products and mature vinegar,especially in Jiangxiang Baijiu.This paper reviews the physicochemical properties of tetra-methylpyrazine,the synthesis of tetramethylpyrazine in Baijiu,and the detection methods of tetramethylpyrazine in Baijiu.The re-search progre
5、ss in tetramethylpyrazine in Baijiu in recent years is summarized,so as to provide reference for the analysis and im-provement of the content of tetramethylpyrazine in Baijiu.Key words:Chinese Baijiu;Jiuqu;tetramethylpyrazine四甲基吡嗪（2,3,5,6-Tetramethylpyrazine,TT-MP），化学名为2,3,5,6-四甲基吡嗪，又名川芎嗪，存在于白酒、大豆制品
6、、咖啡、乳制品等产品中，有类似于爆米花、坚果和水果的特别香味，具有扩张血管、改善微循环及抑制血小板积聚的作用。经研究，以四甲基吡嗪等为原料合成的衍生物，对人神经母瘤细胞和肝癌细胞的增殖起着抑制作用1。四甲基吡嗪还可通过调控NF-B和MAPK等信号通路降低人体内幽门螺杆菌代谢物，对引起的炎症有抑制作用，具有一定的抗炎活性，是白酒中重要的健康功能因子2。四甲基吡嗪在白酒中产生的主要途径是微生物的代谢反应3，生产工艺的差异导致各香型白酒中四甲基吡嗪含量存在差异。据文献报道，四甲基吡嗪含量在酱香型白酒中最高，芝麻香、浓香型白酒次之，清香型白酒中最低4-5，独特的堆积糖化工艺是酱香型白酒和芝麻香型白酒中
7、四甲基吡嗪含量较高的主要原因。1四甲基吡嗪的性质与检测1.1四甲基吡嗪性质四 甲 基 吡 嗪 分 子 式 为 C8H12N2，密 度 1.08103kg/m3，熔点8286，沸点190，纯物质状态下呈白色晶体或粉末状，其结构是（见图1）含两个氮杂原子的六元杂环化合物，因此具有与吡啶类似的气味、芳香性。从杂化轨道理论角度而言，四甲酿酒科技2023年第4期（总第346期）LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.4(Tol.346)105105酿酒科技2023年第4期（总第346期）LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No
8、.4(Tol.346)基吡嗪杂氮原子上未共用电子对不参与大体系的形成，同时由于氮的电负性比碳大，造成杂环上电子云密度较低，最终导致四甲基吡嗪极不容易发生亲电取代反应。1.2四甲基吡嗪检测技术利用气相色谱技术、液相色谱技术及气质联用等先进技术和设备分析白酒风味组成已然成为科研热点，四甲基吡嗪的定性、定量检测建立在气相色谱、气相色谱质谱联用仪的基础上，结合不同的样品前处理方式进行测定6-10。随着检测技术及设备的迭代，白酒中四甲基吡嗪检测和预处理先进技术逐渐被建立，见表1。1.3四甲基吡嗪生物合成江南大学通过对四甲基吡嗪发酵过程进行跟踪，揭示了其在微生物体内的代谢机理，证实了乙偶姻和氨是微生物发酵
9、产TTMP的前体物质。同时，对乙偶姻的生物合成途径进行解析：糖酵解产生丙酮酸，两分子丙酮酸缩合形成一分子a-乙酰乳酸，在a-乙酰乳酸脱羧酶的作用下a-乙酰乳酸脱羧形成乙偶姻，2,3-丁二醇、2,3-丁二酮等物质与乙偶姻进行互相转化合成3。2酒曲中四甲基吡嗪2.1酒曲的重要性中国白酒与白兰地、伏特加、朗姆酒、金酒、威士忌并称世界六大蒸馏酒，白酒与世界多数蒸馏酒采用的液态发酵方式不同，中国白酒传承古法酿造技艺，采用固态发酵方式，其酿造核心为“酒曲”。“曲乃酒之魂”，中国白酒中的香味及多种风味，多来自于酒曲。酒曲，是以大米、小麦、大麦、豌豆等为原料，在一定温度、湿度环境下，经培养富集多种微生物而成1
10、9，在酿酒过程中促进酒糟正常发酵，为发酵过程提供必要的酶系、功能菌系和风味前体图1四甲基吡嗪化学结构式表1白酒中四甲基吡嗪检测方法研究进展序号12345678作者史改玲5彭奎11孙棣12，13黄杰14许佩勤15司冠儒16张温清17王国明18检测方法液液萃取(LLE)和气相色谱-质谱/选择离子扫描技术气相色谱法（固态酿造基质前处理方法）：浸提pH5，乙酸乙酯作为萃取剂，萃取15 min液相色谱串联质谱检测方法：通过气质全扫描的方式，采用面积归一化法初步定量，再进行色谱质谱测定气相色谱-三重四级杆质谱（GC-QQQ）MRM监测模式气相色谱仪和气相色谱质谱联用仪技术高效液相色谱技术：以甲醇与水为流动
11、相，按体积比35 65配比，在phenomenex Gemini C18柱278 nm波长下检测气相色谱内标法液-液萃取（LLE）法结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术结果检测出20种白酒中D-柠檬烯、4-乙基愈创木酚、四甲基吡嗪等多种风味物质含量测定四甲基吡嗪的精密度分别为2.71%和9.59%，加标回收率分别在84.64%93.11%和83.33%101.04%。酱香白酒中2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪含量较高相对标准偏差为5.70%，回收率在100%以上对8个白酒（非酱香型白酒）样品进行分析，均都能检出吡嗪类或呋喃类物质含量回收率94.67%100.33%，相对标
12、准偏差3.29%1.77%回收率93.33%98.44%，相对标准偏差1.43%5.42%浓香型山庄老酒中四甲基吡嗪的含量在100 g/L以上优点检测快速、准确性高、专一性强操作简便，重现性较好，准确性较高，实现了样品的批量前处理灵敏度高，专属性好，可直接进样，适用大量样本测定快速、准确、选择性好、灵敏度高等优点很好的保留白酒中的吡嗪、呋喃类化合物的目标峰，适合白酒中风味物质的测定操作简便，具有较好的准确性和重复性操作简便，精密度好，准确度高的特点106106物质，其质量直接影响白酒的风味和品质。根据类型可将酒曲分为大曲、小曲、麸曲，不同香型白酒所用的酒曲原料和制作工艺不同，故其四甲基吡嗪等风
13、味物质的含量不同。2.2不同香型酒曲四甲基吡嗪研究2.2.1酱香型酱香型大曲以小麦为原料制成，属高温大曲。酱香型高温大曲在生产过程中，因仓内温度、曲坯水分的差异，导致大曲外观呈现不同颜色，根据外观特征一般分为白曲、黄曲和黑曲3种，对3种颜色的曲块进行微生物结构及代谢产物分析，发现白曲中高产四甲基吡嗪的芽孢杆菌最多20。随着“酱酒热”的兴起，酱香型高温大曲的风味机理研究近年来备受研究学者关注，从不同厂家所生产的酱香型高温大曲中分离出高产四甲基吡嗪菌株，筛选分离及四甲基吡嗪产量见表2。不同酒企因生产工艺、环境微生物圈不同，最终生产的高温大曲中四甲基吡嗪的含量不同。通过对高温大曲中高产四甲基吡嗪的微
14、生物进行筛选、分离和产四甲基吡嗪测定，为酱香风味形成机制解析和强化大曲的应用提供了借鉴作用。2.2.2浓香型浓香型大曲主要以小麦为原料，有的配料大麦、豌豆等谷物，在一定的温度、湿度环境下，在曲坯上自然接种环境中的各种微生物制成，属于中温和中偏高温大曲。浓香大曲作为浓香型白酒生产的糖化剂、发酵剂和生香剂，通过三系（酶系、物系、菌系）作用于糟醅发酵，最终形成白酒中的复合香味。浓香大曲中富含丰富的微生物群系，不同地区、不同厂家生产出的浓香白酒，因微生物种类、数量不同，造成了不同品牌浓香型白酒香味风格的差异。钟桂芳等25从舍得大曲中分离出10株产四甲基吡嗪的菌株，通过筛选、分离确定2株高产四甲基吡嗪菌
15、株A7和A18，经鉴定为甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus）和蛋白水解芽孢杆菌（Bacillus proteolyticus），其四甲基吡嗪的含量分别为350.98 mg/L、163.49 mg/L；郭春生等26从内蒙古某酒厂的浓香高温大曲中分离筛选出一株高产四甲基吡嗪菌株1-13，经鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens），测定其四甲基吡嗪产量为112.26 mg/L。上述两种浓香大曲分离出的高产四甲基吡嗪菌株表明，不同厂家浓香大曲中的功能菌系不同，可能是造成南北地区浓香白酒在风味物质上的差异性所在。2.2.3其他香型在
16、“酱酒热”和浓香大市场的背景下，关于两者大曲中高产四甲基吡嗪功能菌的研究逐渐增多，但是针对其他香型的研究较少，尤其是兼香型、米香型、豉香型等香型还鲜有报道，仅在清香型、特香型、芝麻香型等香型白酒中有少量研究。马美荣等27从红星二锅头大曲（清香型）中分离到11株芽孢杆菌，经筛选得到4株高产四甲基吡嗪的芽孢杆菌，四甲基吡嗪产量为 12.521.39 mg/L；游勇等28从四特酒大曲（特香型）中分离筛选出1株地衣芽孢杆菌（ZRF-1），四甲基吡嗪相对含量3.45%；张温清等29从宣酒（芝麻香型）中筛选到1株高产四甲基吡嗪的解淀粉芽孢杆菌（XJB-104），四甲基吡嗪产量达202.54 mg/kg。3中国白酒中四甲基吡嗪3.1酿酒过程四甲基吡嗪研究现阶段对于中国白酒中四甲基吡嗪的研究，各香型白酒酿酒过程中四甲基吡嗪功能菌的研究较表2酱香大曲高产四甲基吡嗪菌种分离研究进展序号1234文献陈梦圆21张颖22梁慧珍23张春林24样品来源某酒厂国台国台贵酒分离菌株M12：Bacillus licheniformis(地衣芽孢杆菌)；L1：Bacillus siamensis(暹罗芽孢杆菌)GTBL-1
