小窖芝麻香型白酒蒸餾過程中氨基甲酸乙酯的研究

張溫清，司冠儒，劉鳳茹，張莊英，張　歡，徐　皓，程　凡，唐　瑩，周　萍(.安徽宣酒集團(tuán)股份有限公司，江南小窖釀造工藝研究所，安徽宣城4000；.合肥工業(yè)大學(xué)宣城校區(qū)，化工與食品加工系，安徽宣城4000）

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小窖芝麻香型白酒蒸餾過程中氨基甲酸乙酯的研究

張溫清1，司冠儒1，劉鳳茹2，張莊英1，張歡1，徐皓1，程凡1，唐瑩1，周萍1
(1.安徽宣酒集團(tuán)股份有限公司，江南小窖釀造工藝研究所，安徽宣城242000；2.合肥工業(yè)大學(xué)宣城校區(qū)，化工與食品加工系，安徽宣城242000）

摘要：建立了氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法定量白酒中氨基甲酸乙酯（EC，ethyl carbamate）的分析方法，并對(duì)小窖芝麻香型白酒在蒸餾過程中不同餾分EC含量的變化規(guī)律進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明，該方法線性關(guān)系大于0.999，定量限低至1.98 μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，relative standard deviation）為0.51 %～1.17 %，不同樣品中EC的回收率在92 %～113 %之間。該方法簡(jiǎn)單、快速、靈敏、準(zhǔn)確度高，滿足白酒中EC的檢測(cè)要求。小窖芝麻香型白酒中各餾分酒EC含量相對(duì)較低，且不同發(fā)酵層次酒醅的餾分中EC含量的變化呈現(xiàn)明顯規(guī)律，其中在面糟餾分中的EC含量最高，其次是中糟餾分，底糟餾分最低。此外，面糟和中糟餾分中的EC含量在蒸餾過程中呈現(xiàn)下降趨勢(shì)?？焖俜治鲋ヂ橄阈桶拙普麴s過程中EC含量的變化規(guī)律，為探索白酒中EC的可能來(lái)源及降除方法提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣相色譜-質(zhì)譜；芝麻香型白酒；蒸餾；氨基甲酸乙酯

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2015-10-22；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151022.1447.003.html。

氨基甲酸乙酯（EC，ethyl carbamate）是一種2A類致癌物（對(duì)人類很可能有致癌性），它可以自然產(chǎn)生于發(fā)酵食品、烘焙食品和飲料酒中，含量范圍從“ng/L”級(jí)到“mg/L”級(jí)[1-4]。據(jù)報(bào)道，日常飲食中攝入EC會(huì)對(duì)人體健康造成潛在危害，而飲料酒（尤其是蒸餾酒）是人體攝入EC的主要途徑[5]。因此，許多國(guó)家和國(guó)際組織針對(duì)飲料酒中EC含量進(jìn)行深入研究，不僅規(guī)定各飲料酒中EC含量的最高允許水平，還對(duì)多種飲料酒中EC的來(lái)源進(jìn)行探索，并通過對(duì)生產(chǎn)過程中加以監(jiān)控來(lái)控制飲料酒中EC含量[6-9]。

白酒是中國(guó)的傳統(tǒng)蒸餾酒，相關(guān)報(bào)道顯示，部分中國(guó)白酒中的EC含量接近甚至超過國(guó)際規(guī)定的蒸餾酒中EC的最高限量150 μg/L[3，10]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于白酒中EC含量的報(bào)道大多集中于檢測(cè)方法上，通常采用的前處理方法有液液萃取法、固相萃取法、頂空固相微萃取法和衍生化法等，檢測(cè)方法有GC-MS法、GC-MS/MS法、高效液相色譜法等，不同分析方法各有優(yōu)劣，而對(duì)中國(guó)白酒在不同生產(chǎn)階段EC含量的分布情況、可能來(lái)源及控制手段等方面的研究報(bào)道甚少[11-13]。范文來(lái)等[12]研究清香型、濃香型和兼香型白酒酒醅發(fā)酵過程中尿素和EC含量的變化，發(fā)現(xiàn)兩者變化趨勢(shì)基本一致且具有一定的相互關(guān)系；王歡等[14]研究某一香型白酒蒸餾過程中EC含量的動(dòng)態(tài)分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)蒸餾過程中白酒的EC含量呈下降趨勢(shì)，但未對(duì)不同發(fā)酵層次酒醅的餾分酒中EC含量的情況進(jìn)行具體研究。鑒于上述情況，本研究旨在建立一種快速、簡(jiǎn)便、可靠的方法來(lái)分析白酒中EC含量，并用該方法分析本廠芝麻香型白酒不同發(fā)酵層次酒醅在蒸餾過程中不同餾分EC含量的變化情況，以總結(jié)出其在發(fā)酵層次及蒸餾過程中的潛在規(guī)律性，從而為生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供指導(dǎo)，以降低芝麻香型白酒產(chǎn)品中EC的含量。

1材料與方法

1.1材料與儀器

氘代氨基甲酸乙酯（D5-EC）、氨基甲酸乙酯（EC）、乙醇，上海安譜科學(xué)儀器有限公司，色譜純；白酒樣品，由安徽宣酒集團(tuán)股份有限公司提供。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC7890B-MSD 5977A）、色譜柱（VF-WAX ms 25 m×0.25 mm×0.25 μm），美國(guó)安捷倫公司；純水儀（A2S-10-CE），美國(guó)艾科浦國(guó)際有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品前處理

取5 mL待測(cè)酒樣于具塞刻度試管中，用微量進(jìn)樣器添加濃度為22.32 mg/L的D5-EC溶液（內(nèi)標(biāo)）25 μL，使內(nèi)標(biāo)終濃度為111.6 μg/L，混勻，GC-MS分析。

1.2.2酒精度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

用超純水和乙醇配制成酒精度分別為40 %vol、50 %vol、60 %vol、70 %vol的酒樣，向其中添加EC和內(nèi)標(biāo)D5-EC，使EC濃度均為202 μg/L，D5-EC的濃度均為111.6 μg/L，然后用GC-MS進(jìn)行分析。

1.2.3 GC-MS方法

GC條件：進(jìn)樣口溫度240℃；載氣為氦氣，流速1 mL/min；不分流進(jìn)樣。升溫程序：60℃保持1 min，以5℃/min的速度升溫至150℃，再以10℃/min的速度升溫至230℃，保持15 min。

MS條件：EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，掃描范圍20.00～500.00 amu。MS檢測(cè)器采用SIM模式，特征離子m/z 62用于EC定量，m/z 64用于D5-EC定量。

1.2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取一定量標(biāo)準(zhǔn)品于容量瓶中，用色譜純無(wú)水乙醇溶解并定容，然后用60 %vol乙醇-水溶液稀釋成一系列濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。標(biāo)準(zhǔn)溶液樣品采用與真實(shí)酒樣同樣的處理過程。利用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法，對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行定量。

2結(jié)果與討論

2.1 GC-MS法定量白酒中的EC含量

2.1.1樣品酒精度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

大部分成品酒、半成品酒和原酒的酒精度在40 %vol～70 %vol之間，因此本研究選取酒樣的酒精度為40 %vol、50 %vol、60 %vol和70 %vol，配制方式和試驗(yàn)方法見1.2.2節(jié)，以考察不同酒精度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，結(jié)果見圖1。

圖1不同酒精度酒樣中EC含量的檢測(cè)結(jié)果

由圖1可知，在添加相同EC濃度（202 μg/L）的條件下，不同酒精度酒樣的檢測(cè)結(jié)果在205～212 μg/L之間，也就是不同酒精度酒樣EC的回收率在101.29 %～103.41 %之間，且不同酒精度下EC的檢測(cè)值沒有明顯的規(guī)律性變化。由此證明，酒精度對(duì)EC檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性不會(huì)造成太大的影響，本方法可以滿足常規(guī)白酒樣品中EC的分析檢測(cè)。

2.1.2檢測(cè)條件的選擇與優(yōu)化

參照進(jìn)出口標(biāo)準(zhǔn)SN/T 0285—2012出口酒中氨基甲酸乙酯殘留量檢測(cè)方法[9]中的檢測(cè)條件，本研究對(duì)GC升溫程序進(jìn)行了部分優(yōu)化，延長(zhǎng)樣品分析時(shí)間，以減少白酒中的物質(zhì)在色譜柱中的殘留，延長(zhǎng)色譜柱使用壽命[15]。GC和MS條件如1.2.3節(jié)所述。

2.1.3方法評(píng)價(jià)

表1中列出了采用本方法定量白酒中EC的線性、檢出限和定量限。由表1可知，該方法有較寬的EC檢測(cè)線性范圍，在15.78～1010 μg/L之間線性關(guān)系較好，線性相關(guān)型系數(shù)R2為0.9998。以3倍信噪比為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算該方法的檢出限，以10倍信噪比為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其定量限。結(jié)果表明，檢出限和定量限分別為0.59 μg/L和1.98 μg/L。

在不同樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)品，計(jì)算回收率，并通過重復(fù)性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表2。由表2可知，該方法檢測(cè)不同種類白酒中EC含量的回收率在92 %～113 %之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.51 %～1.17 %之間，可見該方法對(duì)于EC含量的檢測(cè)具有較高的精確性，能夠滿足白酒中EC含量的分析檢測(cè)要求。

表1 EC定量方法的線性及檢測(cè)限和定量限

表2 EC定量方法的精密度(n=6)和回收率

2.2芝麻香型白酒蒸餾過程中EC的含量

在上述建立的EC分析方法基礎(chǔ)上，對(duì)本廠芝麻香型白酒不同發(fā)酵層糟醅及其餾分酒中EC的含量進(jìn)行分析，結(jié)果見圖2。

圖2芝麻香型白酒蒸餾過程中EC含量的變化

由圖2可知，本廠生產(chǎn)的芝麻香型白酒EC含量相對(duì)較低，在4～20 μg/L之間，不同發(fā)酵層糟醅在蒸餾過程中EC的含量變化規(guī)律明顯。面糟餾分中EC含量最高，為10～20 μg/L；其次是中糟餾分，EC含量在7～14 μg/L之間；底糟餾分中EC含量最低，其含量范圍是4～10 μg/ L。這與本廠芝麻香型白酒特殊的集濃、醬、清于一體的生產(chǎn)工藝有關(guān)，面糟餾分的芝麻香型白酒風(fēng)格偏醬，中糟餾分的芝麻香型白酒風(fēng)格偏清，底糟餾分的芝麻香型白酒風(fēng)格偏濃。這與有關(guān)報(bào)道也是一致，某些醬香型白酒中EC含量相對(duì)較高。

面糟餾分中的EC含量在蒸餾過程中呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，酒頭中的EC含量最高，為20 μg/L。隨著蒸餾的進(jìn)行，餾分中EC含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，后段酒和酒尾中EC含量最低，為10 μg/L。中糟餾分中的EC含量在蒸餾過程中的變化趨勢(shì)和面糟餾分類似，酒頭中EC含量最高，為13 μg/L。隨著蒸餾的進(jìn)行，EC含量也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，后段酒中EC的含量最低，為7 μg/L，而后EC含量又有所上升，酒尾中EC含量為11 μg/L，但酒尾中EC含量低于酒頭、前段酒和中段酒。底糟在蒸餾過程中EC含量的變化規(guī)律與面糟和中糟餾分有所不同，基本呈上升趨勢(shì)，其酒頭中EC含量較低，為6 μg/L，而后EC含量增加，前段酒中EC含量為9 μg/L，再隨著蒸餾的進(jìn)行，EC含量開始下降，中段酒中EC含量最低為4 μg/L，而后EC含量繼續(xù)升高，后段酒和酒尾中EC含量分別為9 μg/L和10 μg/L。

據(jù)報(bào)道，在蒸餾酒的生產(chǎn)過程中，不同的蒸餾方式，包括所用蒸餾工具、蒸餾速度等都會(huì)影響其中EC的含量。分析芝麻香型白酒不同層次酒醅在蒸餾過程中EC含量的變化趨勢(shì)，具有如下特點(diǎn)：芝麻香型白酒面糟和中糟餾分中EC含量基本呈下降趨勢(shì)，變化規(guī)律與王歡等[14]報(bào)道的某香型白酒蒸餾過程中EC的變化規(guī)律類似。不同的是本研究涉及面糟、中糟和底糟3個(gè)層次酒醅蒸餾過程中EC含量的變化，且發(fā)現(xiàn)芝麻香型白酒蒸餾過程中面糟和中糟酒尾中EC含量并未繼續(xù)下降，而是與后段酒中EC含量持平，或高于后段酒；此外，據(jù)報(bào)道，巴西甘蔗酒蒸餾過程中酒頭和酒尾中EC含量較高，而中間部分酒樣中EC的含量較低，這與本研究的變化趨勢(shì)也有相同之處[6，8，16]。分析其原因，可能是因?yàn)檎麴s剛開始時(shí)酒醅中的酒精含量較高，EC伴隨著大量酒精變成蒸汽轉(zhuǎn)移到餾分酒中，而隨著蒸餾時(shí)間的延長(zhǎng)，酒醅中的酒精迅速減少，因此餾分酒的EC含量也相應(yīng)迅速降低，這是因?yàn)镋C在酒精中的溶解性（1.2 g/mL）高于其在水中的溶解性（0.1 g/mL）[17]，酒醅中的EC物質(zhì)易被高濃度的酒精蒸汽轉(zhuǎn)移到餾分酒中。而酒尾中酒精度低但EC含量相對(duì)較高，可能是因?yàn)殡S著蒸餾時(shí)間的延長(zhǎng)、蒸餾溫度的變化，產(chǎn)生蒸餾熱變效應(yīng)，蒸餾到氣相中的EC前體（例如尿素、氰化物、氨基酸等）與乙醇反應(yīng)生成EC[13]，但是否是上述原因造成EC蒸餾曲線呈現(xiàn)這一規(guī)律，還需要進(jìn)一步的研究確認(rèn)。

3　結(jié)論

基于GC-MS技術(shù)，建立了測(cè)定白酒中EC含量的方法。該方法具有操作簡(jiǎn)單、快速，靈敏度及自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Π拙浦蠩C進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地定量。通過研究不同層次的芝麻香型白酒醅在蒸餾過程中餾分中EC含量的變化，發(fā)現(xiàn)面糟餾分酒中EC含量最高，中糟餾分酒其次，底糟餾分酒含量最低，且面糟和中糟餾分酒中的EC含量在蒸餾過程中呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。快速分析芝麻香型白酒蒸餾過程中EC含量的變化規(guī)律，對(duì)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及勾調(diào)基酒的調(diào)配具有重大的指導(dǎo)意義，根據(jù)不同發(fā)酵層次酒醅餾分酒特點(diǎn)來(lái)選擇接酒時(shí)“掐頭去尾”的量，在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上勾調(diào)組合時(shí)少選取EC含量較高的基酒，最終將產(chǎn)品中EC含量控制在安

全限量范圍內(nèi)。對(duì)白酒中蒸餾過程的EC含量變化研究，也為進(jìn)一步研究白酒中EC的可能來(lái)源及降除途徑提供了依據(jù)。

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Ethyl Carbamate in Zhimaxiang Baijiu in Small Pits During Distillation

ZHANG Wenqing1, SI Guanru1, LIU Fengru2, ZHANG Zhuangying1, ZHANG Huan1, XU Hao1, CHENG Fan1, TANG Ying1and ZHOU Ping1
(1. Jiangnan Istitute of Small Pit Brewing Technology, Xuanjiu Group Co. Ltd., Xuancheng,Anhui 242000; 2. Department of Chemical Engineering and Food Processing, Hefei University of Technology, Xuancheng,Anhui 242000, China)

Abstract:A method for fast measurement of ethyl carbamate (EC) in liquor by GC-MS had been developed and such method was used to analyze the change rules of EC content in Zhimaxiang Baijiu during the distillation. The experimental results showed that such method had good linear relationship (R2＞0.999), the quantitative limit was 1.98 μg/L, RSD was between 0.51 % and 1.17 %, and the recovery was within 92 %～113 %. Such method was simple, rapid, and sensitive with high precision. It was suitable for EC determination in liquor. EC content in each fractions during the distillation was relatively low, and EC content change presented significant rules in the fractions of different fermentation layers: the fraction of surface fermented grains had the highest EC content, then the fraction of middle fermented grains, and the fraction of bottom fermented grains had the lowest EC content. In addition, EC content in surface fermented grains and middle fermented grains had downward trend along with distillation process. The rapid analysis of EC in Zhimaxiang Baijiu during the distillation provided the evidences for exploring the possible source of EC in liquor and its elimination methods.

Key words:GC-MS; Zhimaxiang Baijiu; distillation; ethyl carbamate

通訊作者：周萍，女，工程師，高級(jí)檢驗(yàn)師，省白酒評(píng)委，安徽宣酒集團(tuán)食品安全總監(jiān)。

作者簡(jiǎn)介：張溫清，男，碩士研究生，工程師，宣酒集團(tuán)科研實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，主要從事釀酒微生物與白酒風(fēng)味物質(zhì)研究，發(fā)表論文多篇，申請(qǐng)專利多項(xiàng)。

收稿日期：2015-06-12

DOI：10.13746/j.njkj.2015265

中圖分類號(hào)：TS262.3；TS261.7；TS261.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-9286（2016）01-0053-03