全二維氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜在酒類(lèi)分析中的應(yīng)用綜述

◎ 周 茜，周勝銀，王 紅，朱寬正，彭 瑾，魯西亞，劉 力，周 蓉，王 喆，劉源才

（1.湖北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，湖北 武漢 430060；

2. 湖北省質(zhì)監(jiān)局機(jī)關(guān)后勤服務(wù)中心，湖北 武漢 430060；

3.勁牌有限公司中藥保健食品質(zhì)量與安全湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃石 435000）

酒是社交禮儀和人們生活中不可缺少的重要組成部分。幾乎所有酒的主體部分都是乙醇和水，占到98%～99%，剩下1%～2%的微量元素屬于呈香成分，包括酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)及羰基化合物等物質(zhì)。微量元素的含量、相互間的量比是賦予酒體口感和香型的關(guān)鍵所在，對(duì)確定酒品質(zhì)的差異至關(guān)重要[1]。氣相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用、液相色譜等分析技術(shù)在酒類(lèi)的微量物質(zhì)的分離分析中發(fā)揮了重要的作用。然而，以傳統(tǒng)一維色譜作分離基礎(chǔ)的分析技術(shù)存在峰容量不足的缺陷，使得質(zhì)譜定性非常困難，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足研究酒中上千種微量成分的需要。

近年來(lái)，全二維氣相色譜與飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用（GC×GC-TOFMS）因具有高分辨率、高靈敏度、高峰容量等優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。它將兩根分離機(jī)理不同而又相互獨(dú)立的色譜柱串聯(lián)，一維柱分離后的每一個(gè)餾分經(jīng)調(diào)制器聚集以脈沖方式進(jìn)入二維色譜柱進(jìn)一步分離，通過(guò)溫度和色譜柱極性的變化實(shí)現(xiàn)分離，能夠有效解決一維氣質(zhì)靈敏度低、分辨能力不足等問(wèn)題[2-3]。目前，該技術(shù)已被廣泛用于分析成分復(fù)雜的樣品，如石油[4]、環(huán)境[5-6]、酒[7]等。本文將對(duì)全二維氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜在酒類(lèi)分析中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

白酒傳承于中國(guó)，沉淀于歷史，是中華民族特有的傳統(tǒng)食品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用GC×GC/TOFMS對(duì)國(guó)內(nèi)各種香型的白酒的風(fēng)味成分進(jìn)行了分析。2006年，季克良等[8]在國(guó)際上首次采用GC×GC/TOFMS對(duì)蒸餾白酒成分進(jìn)行剖析，建立了包括樣品前處理在內(nèi)的一整套白酒檢測(cè)分析技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)使得茅臺(tái)酒中可檢測(cè)成分由2004年從GC/MS檢測(cè)到的231種增加到873種。同樣的方法檢測(cè)出白蘭地440個(gè)峰，威士忌264個(gè)峰。2007年，季克良等[9]使用GC×GCTOFMS比較了主要傳統(tǒng)香型白酒的微量成分。在相同條件下，分別在醬香、濃香和清香型白酒中檢測(cè)出873、342和178種化合物，證實(shí)了茅臺(tái)酒是世界微量成分最豐富的蒸餾白酒。

2009年，徐占成等[10]采用GC×GC-TOFMS全面分析了劍南春酒體中的1 700多種物質(zhì)成分，發(fā)現(xiàn)劍南春中含有近百種萜烯類(lèi)化合物，其中又以金合歡烯、古蕓烯、香橙烯、香檸檬烯、雪松烯、蛇床烯、羅漢柏烯、欖烯和杜松烯等倍半萜居多，這類(lèi)化合物普遍存在于植物體中，是具有較強(qiáng)香氣和特殊功效的生理活性物質(zhì)。2012年，徐占成等[11]將攪拌吸附萃取和GC×GC/TOFMS結(jié)合使用，對(duì)劍南春酒中的香味成分進(jìn)行詳細(xì)的研究。試驗(yàn)過(guò)程中共檢測(cè)到1 800多個(gè)色譜峰，能夠可靠鑒定成分的有1 227種微量物質(zhì)，此次研究成果極大地提高了白酒中微量成分的檢測(cè)種類(lèi)和數(shù)量。該課題組還全面剖析了劍南春酒體中有益于體健康的成分，作者應(yīng)用液液萃取法從酒液中將微量香味物質(zhì)萃取出來(lái)，然后應(yīng)用正相色譜分離技術(shù)，將香味化合物按極性分離濃縮，再運(yùn)用GC×GC-TOFMS和HPLC進(jìn)行分析檢測(cè)。研究結(jié)果顯示，劍南春酒體中含有洛伐他汀、當(dāng)歸內(nèi)酯、ω-3脂肪酸、四甲基吡嗪（川芎嗪）、酚類(lèi)化合物等100余種功能性成分[12]。

李俊等[13]利用頂空固相微萃?。℉S-SPME）與GC×GC/TOFMS結(jié)合的方法，對(duì)2012年份、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(jìn)行了檢測(cè)分析。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，不同輪次酒的揮發(fā)性風(fēng)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(chǔ)。

陳雙等[14]采用頂空固相微萃取結(jié)合GC×GCTOFMS在景芝芝麻香型白酒中檢測(cè)到1 029個(gè)色譜峰，進(jìn)一步采用多級(jí)鑒定策略確認(rèn)了可信度較高的揮發(fā)性化合物340種。在芝麻香型白酒中鑒定出的揮發(fā)性組分主要包括酯類(lèi)130種，醇類(lèi)26種，有機(jī)酸類(lèi)15種，醛、酮、縮醛類(lèi)88種，含氮化合物16種，呋喃類(lèi)20種，含硫化合物25種，萜烯類(lèi)14種，其他類(lèi)6種。其中，首次鑒定出揮發(fā)性含硫化合物11種和萜烯類(lèi)化合物12種。周慶伍等[15]利用類(lèi)似方法全面分析了古井貢酒中的風(fēng)味成分。結(jié)果顯示，在古井貢酒中鑒定出包含醇類(lèi)、酸類(lèi)、酯類(lèi)、醛酮類(lèi)以及健康功能成分在內(nèi)的揮發(fā)性風(fēng)味成分800余種，正是在這些物質(zhì)的共同作用下，才賦予了古井貢酒集風(fēng)味、口感、健康于一體的完美品質(zhì)。許和強(qiáng)等[16]用GC×GC/TOFMS對(duì)我國(guó)幾種典型性露酒中微量成分進(jìn)行了分析。在相同條件下，露酒1分出512個(gè)峰，露酒2分出686個(gè)峰，露酒3分出615個(gè)峰。其中包括酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、醛酮類(lèi)、N類(lèi)、S類(lèi)和萜烯類(lèi)等。定性分析了多種有利于人體健康的氨基酸類(lèi)、酮類(lèi)、萜烯類(lèi)等物質(zhì)。

洪澤淳等[17]采用GC×GC-TOFMS對(duì)廣州某醬香系列白酒中微量成分進(jìn)行檢測(cè)分析，從該系列3個(gè)酒樣中鑒定到有效風(fēng)味化合物分別為737種、783種、794種，包含酯類(lèi)、酸類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、含氮類(lèi)和含硫類(lèi)等化合物，賦予了其醬香型白酒特有的滋味和風(fēng)格，同時(shí)也為酒體載入了不飽和脂肪酸、吡嗪類(lèi)化合物等多種對(duì)人體健康有益的生物活性成分。

除了上述定性研究之外，GC×GC-TOFMS還可用于酒中風(fēng)味物質(zhì)的定量測(cè)定。周慶伍等[18]利用GC×GC-TOFMS結(jié)合液液萃取同時(shí)檢測(cè)白酒中10種吡嗪類(lèi)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)R2均大于0.99，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在3.1%～11.3%，加標(biāo)回收率在79%～96%，滿(mǎn)足白酒中吡嗪類(lèi)痕量物質(zhì)的定量要求。

2 國(guó)外研究進(jìn)展

國(guó)外研究者也嘗試用GC×GC-TOFMS分析其他酒體的風(fēng)味成分。Weldegergis等[19]以碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（CAR/PDMS）為吸附劑，采用HS-SPME模式萃取葡萄酒中的揮發(fā)性成分，并用GC×GC-TOFMS對(duì)提取的九種葡萄酒中的揮發(fā)性成分進(jìn)行了鑒定。通過(guò)此方法，共鑒別出206種化合物，包括酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)、內(nèi)酯類(lèi)、呋喃類(lèi)和縮醛類(lèi)。這些化合物中，既有9種酒共有的成分，也包含這些酒中的獨(dú)特組分。作者將SPE與GC×GC-TOFMS結(jié)合，分離出276種揮發(fā)性成分。相較HS-SPME，SPE對(duì)萜烯類(lèi)、揮發(fā)性酚及內(nèi)酯類(lèi)有更好的提取效果[20]。

Robinson等[21]采用類(lèi)似方法，也在酒中檢測(cè)出350種化合物，包括單萜類(lèi)、萜烯類(lèi)、倍半萜烯類(lèi)和烷基甲氧基吡嗪類(lèi)等。Perestrelo等[22]利用HS-SPMEGC×GC-TOFMS分析馬德拉酒的年份標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)馬德拉酒中的縮醛、呋喃、揮發(fā)性分類(lèi)物質(zhì)等（如二乙氧基甲烷、1,1-二乙氧基乙烷等）進(jìn)行PCA分類(lèi)，可有效區(qū)分出3、5、7年等不同年份的馬德拉酒。

Welke等[23]利用 HS-SPME-GC×GC-TOFMS，定性分析出334種巴西梅洛酒中的揮發(fā)性組分，包括94種酯、80種醇、29種酮、29種酸、23種醛、23種萜烯、16種內(nèi)酯、14種呋喃、9種含硫化合物、7種酚類(lèi)化合物、5種吡咯、3種C13-降異戊二烯衍生物和2種吡喃。通過(guò)比較梅洛酒與其他品牌酒的圖譜差別，作者發(fā)現(xiàn)，梅洛酒中的十二酸乙酯、正己醇、壬酸乙酯、癸酸乙酯、脫氫-2-甲基-3（2H）噻吩酮、3-甲基丁酸、十四酸乙酯、辛酸甲酯、1,4-丁二醇和6-甲基-1-辛醇是其特征成分。作者還利用HS-SPME-GC×GC-TOFMS結(jié)合PCA計(jì)算，建立了5種酒的判別模型，建立了食品或飲料中揮發(fā)性成分與原材料、材料來(lái)源地、生產(chǎn)過(guò)程等環(huán)節(jié)有關(guān)[24]。

3 結(jié)語(yǔ)

全二維色譜大大擴(kuò)展了一維色譜的分離能力，為復(fù)雜體系分析開(kāi)辟了新途徑?？梢灶A(yù)見(jiàn)，GC×GC將會(huì)在復(fù)雜體系的分析中占據(jù)重要地位。

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