基于全二維氣相飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用法分析貴州醬香型白酒揮發(fā)性風味成分

李 俊，王 震，郭曉關(guān)，杜 楠，蔡 滔，張藝驥

（1.貴州省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗測試中心,農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室（貴陽），貴州貴陽550004；2.貴州省仁懷市黔韻酒業(yè)有限公司，貴州仁懷564500)

基于全二維氣相飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用法分析貴州醬香型白酒揮發(fā)性風味成分

李 俊1，王 震1，郭曉關(guān)1，杜 楠1，蔡 滔1，張藝驥2

（1.貴州省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗測試中心,農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室（貴陽），貴州貴陽550004；2.貴州省仁懷市黔韻酒業(yè)有限公司，貴州仁懷564500)

白酒風味成分是決定白酒類型及其品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標。利用頂空固相微萃取與全二維氣相飛行時間質(zhì)譜相結(jié)合（HS/SPMEGC×GC/TOFMS）的方法，建立白酒中揮發(fā)性風味成分分析方法，并通過質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫匹配、內(nèi)標相對定量、日內(nèi)及日間相對標準偏差等對分析方法進行方法考察。結(jié)果表明，該方法可對白酒中62種主要揮發(fā)性風味成分進行定性定量分析。利用該方法對2012、2013年份貴州傳統(tǒng)工藝醬香型白酒生產(chǎn)的不同輪次基酒進行了檢測分析。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，不同輪次酒的揮發(fā)性風味物質(zhì)差異明顯，為醬香型白酒勾兌和酒品質(zhì)相關(guān)性研究提供方法基礎。

白酒； 固相萃??； 揮發(fā)性酚類； 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀

貴州茅臺鎮(zhèn)醬香型白酒具有獨特的釀造工藝和典型風格，其工藝特點為“三高三長”。“三高”是指生產(chǎn)工藝的高溫制曲，高溫堆積發(fā)酵、高溫餾酒；“三長”主要是指基酒的生產(chǎn)周期長、大曲貯存時間長、基酒酒齡長?；粕a(chǎn)周期長達一年，共分下沙、造沙兩次投料、九次蒸餾、一至七個烤酒輪次、七次取酒，歷經(jīng)春、夏、秋、冬一年時間[1-6]。

在醬香型白酒的整個生產(chǎn)工藝過程中，勾兌調(diào)味工藝是形成它獨特風格不可缺少的重要組成部分。醬香型白酒勾兌是以七輪次基酒作為原料進行勾兌，由于各輪次生產(chǎn)出的酒質(zhì)量、口味各有不同，因此在白酒的勾兌中根據(jù)各輪次基礎酒的香味特點、香型，所選酒的香和味，各輪次基酒的使用量有所不同，使酒體達到協(xié)調(diào)、平衡。構(gòu)成白酒的不同香型和風格的成分主要包括醇類、酯類、酸類、羰基化合物、縮醛、芳香族化合物、含氮化合物、含硫化合物、呋喃化合物、芳香烴、醚類等，它們不同的量比組合，決定白酒的香氣和口味，構(gòu)成白酒的不同香型和風格[7-13]。

為了能更好的保留白酒原有風格特征，本實驗采用直接頂空固相微萃取結(jié)合全二維氣相飛行時間質(zhì)譜的方法[14-17]，對白酒中62種重要揮發(fā)性成分進行定性定量分析，同時對七輪次基酒進行有效成分的分析比較，為白酒勾兌中揮發(fā)性成分變化與酒品質(zhì)相關(guān)性研究提供方法和數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

樣品：實驗使用白酒采集于貴州省仁懷市黔韻酒業(yè)有限公司黔茅酒廠，2012年和2013年生產(chǎn)的醬香型白酒14份，取樣時間為2016年1月。

儀器：全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜儀（ZOEX，ZX-1）；手動固相微萃取儀（Supelco，PC-420D）；纖維頭（Supelco，PDMS/DVB/CAR）；乙酸苯乙酯（Sigma-Aldrich，純度＞99.0%），甲醇（色譜純，美國天地公司）。

1.2 儀器分析條件

GC×GC-TOFMS條件：柱1：DB-1（30m×0.25mm, 1.00μm）；柱2：DB-wax（1.2m×0.1mm,0.1μm）；程序升溫：60℃(保持2m in)-240℃（保持1m in），3℃/m in；進樣口壓力：30 psi(保持2 m in)-48 psi（保持1 m in），0.3 psi/min；樣品運行時間：63min；進樣口溫度：250℃；進樣模式：不分流；吹掃時間：3.5m in；調(diào)制周期：9 s；持續(xù)周期：300ms；熱噴口：370℃；冷噴口流速：18 L/m in；熱噴口壓力：40 psi；質(zhì)譜條件：離子源：EI,70 eV；離子源溫度：280℃；傳輸線溫度：300℃；質(zhì)量范圍：45～450m/z；分辨率：4000，F(xiàn)WHM；采集速度：100Hz。

1.3 前處理方法

量取10m L白酒樣品至20m L頂空樣品瓶中，同時加入一定量的內(nèi)標乙酸苯乙酯，用頂空瓶蓋將其密封。然后將頂空瓶放入到固相微萃取加熱裝置中，在60℃條件下平衡20min，利用固相微萃取纖維頭（PDMS/DVB/ CAR）吸附15m in，最后在250℃進樣口解析3.5m in進行全二維氣相飛行質(zhì)譜分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

實驗數(shù)據(jù)分析與處理采用Zoex GC Image全二維數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。對于白酒揮發(fā)性成分的定性鑒定采用標準譜庫檢索（NIST與Wiley最新譜庫同時檢索），而定量分析則采用了內(nèi)標相對定量法（假定校正因子F=1）[18]。

2 結(jié)果與討論

2.1 全二維色譜系統(tǒng)的選擇

全二維氣相色譜具有較高的分離度和分辨率，與傳統(tǒng)的多維色譜不同，它提供了一種真正的正交分離系統(tǒng)，其峰容量約等于兩根柱各自峰容量的乘積，非常適合于復雜樣品的分析，具有比一維氣相色譜質(zhì)譜高的靈敏度，同時可根據(jù)不同的樣品選擇不同的二維柱系統(tǒng)，根據(jù)不同意愿實現(xiàn)不同特征的分離分類（官能團、極性、沸點等），大大提高譜峰解析的準確度。在Xiang ZM等[19]研究結(jié)果上，第一根色譜柱采用DB-1，第二根色譜柱為DB-wax的組合方式，其全二維氣相分離效果見圖1。

圖1 全二維氣相對白酒揮發(fā)性風味成分的分離效果

從圖1可知，采用該全二維氣相色譜條件對白酒中揮發(fā)性成分進行了分離檢測，色譜圖的檢出峰多、分離度好、對于在柱1上有相同保留時間的組分在柱2中也得到了很好的分離，如圖1中的14#峰和15#峰分別代表糠醛和異戊酸，由于它們的分子量和沸點較接近，化合物的極性差別不大，導致了在一維氣相色譜上得不到很好的定性定量分析，選擇全二維色譜來進行分析檢測，可分別對該類化合物進行準確的定性定量分析。

2.2 白酒樣品中揮發(fā)性香氣成分的定性與定量

利用上述方法對2012年和2013年生產(chǎn)的基酒中揮發(fā)性香氣成分進行定性與相對定量分析。按照1.4的數(shù)據(jù)處理方法，初步鑒定了白酒中62種揮發(fā)性香氣成分（見表1、表2），相應的化合物在二維分布情況見圖2。

檢出成分采用全掃描后和標準譜庫正向匹配定性，所檢索的化合物的匹配度均大于800，其中有57種化合物的匹配度超過900；反相比較，所檢索化合物的匹配度也是均大于800，其中有58種化合物的匹配度超過900，進一步說明了本方法對白酒中揮發(fā)性香氣成分定性結(jié)果的準確性較高。白酒中所鑒定的62種化合物，日內(nèi)相對標準偏差均低于9.79%，日間相對標準偏差均低于11.80%。本研究建立的基于頂空固相微萃取結(jié)合全二維飛行時間質(zhì)譜分析白酒中揮發(fā)性香氣成分的分析方法，達到了相對定量分析的要求，同時，該方法設計簡單，結(jié)果穩(wěn)定可靠，可對批量樣品進行檢測與分析。

表1 白酒中揮發(fā)性風味成分的定性與定量a

表2 各物質(zhì)的種類及呈香特征

圖2 62種白酒中揮發(fā)性風味成分的全二維分布圖

2.3 白酒揮發(fā)性風味成分分析

分析檢測結(jié)果可以得出，白酒中檢出了多種類型的物質(zhì)，各物質(zhì)種類及主要顯香特征見表2。各物質(zhì)在總體檢出成分中占有比例見表3、表4，從統(tǒng)計的表3和表4的數(shù)據(jù)可知，白酒揮發(fā)性風味成分具有如下特征：(1)醇、酸、酯、醛的含量高，占總檢出成分的90%左右；（2）吡嗪、呋喃等雜環(huán)類化合物占總檢出成分的4%左右，主要呈濃厚的堅果香氣和焦糖樣香氣等；（3）苯乙醇、丙二醇、丁二醇是含量較高的3種醇，主要呈玫瑰樣花香、甜香味；（4）丁酸、己酸是含量較高的2種酸主要呈香為羊奶酪的香氣，味為先辣后甜；（5）乳酸乙酯和己酸乙酯是含量較高的2種酯，主要呈菠蘿香型的香氣；（6）糠醛和苯甲醛是含量較高的2種醛，主要呈特殊的杏仁氣味。

2.4 不同輪次白酒揮發(fā)性風味成分分析與比較

分析七輪次白酒檢出成分，其中酯、醛、酸的相對檢出含量最高，各輪次的檢出含量也有差異。如圖3、圖4所示，其中酯、酸、醛三類物質(zhì)的含量差別較大，第1輪次和第2輪次基酒中酯的總量較高，第5輪次、第6輪次、第7輪次基酒中醛的總含量較高。從整體含量趨勢來看，酯的含量隨著酒輪次的增加而降低，醛的含量隨著出酒輪次的增加而升高。酯類化合物中乳酸乙酯和正丁酸乙酯含量最高，其乳酸乙酯含量由21.18%下降至11.78%，正丁酸乙酯含量7.89%下降至3.72%；醛類化合物中糠醛和苯乙醛含量最高，其中糠醛含量由11.89%升至26.33%，苯乙醛由2.47%下降至1.67；酸類化合物中丁酸和己酸的含量最高，其中丁酸含量由4.11%升至1.77%，苯乙醛由7.58%下降至2.80%。

表3 2012年酒樣中各類物質(zhì)的占有比例 (%)

表4 2013年酒樣中各類物質(zhì)的占有比例 (%)

圖3 2012年酒樣中各類物質(zhì)含量

圖4 2013年酒樣中各類物質(zhì)含量

3 結(jié)論

本研究建立了一種基于頂空固相微萃取與全二維飛行時間質(zhì)譜相結(jié)合（HS-SPME-GC×GC-TOFMS）分析白酒中揮發(fā)性香氣成分的分析方法。通過對質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫匹配、內(nèi)標相對定量、日內(nèi)及日間相對標準偏差等參數(shù)的考察。在所分析的62種揮發(fā)性成分的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫匹配中，正反匹配度均大于800，其中正反匹配度大于900的分別為57種和58種。在所鑒定的62種化合物中，日內(nèi)相對標準偏差均低于9.79%，日間相對標準偏差均低于11.80%，該方法的準確度和精密度均到達分析的要求。

利用所建立的分析方法分析白酒樣品，結(jié)果表明，白酒揮發(fā)性風味成分具有如下特征：分析7輪次白酒檢出成分，其中酯、醛、酸的相對檢出含量最高，各輪次的檢出含量也有差異。從整體含量趨勢來看，酯的含量隨著酒輪次的增加而降低，醛的含量隨著酒輪次的增加而升高。(1)醇、酸、酯、醛的含量高，占總檢出成分的90%左右；（2）吡嗪、呋喃等雜環(huán)類化合物占總檢出成分的4%左右，主要呈濃厚的堅果香氣和焦糖樣香氣等；（3）苯乙醇、丙二醇、丁二醇是較高的3種醇，主要呈玫瑰樣花香、甜香味；（4）丁酸、己酸是含量較高的2種酸主要呈香為羊奶酪的甜香味，味為先辣后甜；（5）乳酸乙酯和己酸乙酯是含量較高的2種酯，主要呈菠蘿香型的香氣；（6）糠醛和苯甲醛是含量較高的2種醛，主要呈特殊的杏仁氣味。該研究結(jié)果有利于白酒勾兌中揮發(fā)性成分變化與酒品質(zhì)相關(guān)性研究提供方法數(shù)據(jù)。

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Analysisof Volatile Flavoring Com ponents in Guizhou Jiangxiang Baijiu by Two Com prehensive DimensionalGasChromatography-Time of FlightM ass Spectrometry

LIJun1,WANG Zhen1,GUO Xiaoguan1,DU Nan1,CAITao1and ZHANG Yiji2
(1.Laboratory of Agricultural ProductsQuality&Safety Risk Assessment,Guizhou ProvincialQuality Supervision and Testing Center for Agricultural Products,Guiyang,Guizhou 550004;2.Qianyun Distillery Co.Ltd.,Renhuai,Guizhou 564500,China)

The flavoring components in Baijiu are important indicators to decide the type and quality of Baijiu.In this study,amethod for analyzing the volatile components in Baijiu had been developed by headspace solid phasemicroextraction coupledw ith comprehensive two-dimensional gas chromatography-time flightmass spectrometry(HS/SPME-GC×GC/TOFMS).Then themethod was inspected through comparison w ith the standard mass spectrum database,quantitative analysis of the internal standard method and relative standard deviation of day-in and day-out.The resultsshowed that,thismethod succeeded in analyzing 62main volatile flavoring components in Bajiu qualitatively and quantitatively.In addition,Jiangxiang base liquorof differentproduction cycles produced in 2012 and 2013 was detected by suchmethod.Itwas found that,therewas significant difference in volatile flavoring components among base liquor of different production cycles.Thismethod provided foundation for theblending of Jiangxiang Baijiu and the research on the correlationsof liquorquality.

Baijiu;traditional techniques;volatile flavoring components;GC×GC/TOFMS

TS262.3；TS261.7；TS261.4

A

1001-9286(2016)12-0102-05

10.13746/j.njkj.2016311

2016-10-21

李俊（1982-），男，高級實驗師，主要從事食品安全及儀器分析工作，E-mail：junl82@163.com。

郭曉關(guān)（1982-），女，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管工作，E-mail：23533805@qq.com。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-11-08；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161108.1006.003.htm l。