基于全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)醬香型白酒風(fēng)味成分的研究

洪澤淳，熊含鴻，李 南，陳思敏，劉瑩瑩，梁旭霞

（廣東省食品檢驗(yàn)所，廣東廣州510410）

中國(guó)白酒因其自然環(huán)境、微生物群系、釀造原料及釀造工藝的不同，產(chǎn)品種類繁多，風(fēng)味不一[1-3]。從化學(xué)成分來(lái)說(shuō)，白酒的主要成分是水和乙醇，占總量的98%～99%，而溶于其中的一些呈香、呈味的微量成分則占1%～2%，但正是這些微量成分在各自白酒中的不同含量和比例，決定了白酒的香型和風(fēng)格[4-5]。白酒中微量成分構(gòu)成復(fù)雜、種類多樣，主要分為酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、縮醛類、吡嗪類、呋喃類、芳香族和其他化合物等[1，5-8]。白酒中這些微量化合物的傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要是通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)進(jìn)行分析，而對(duì)于白酒這類風(fēng)味成分復(fù)雜的基質(zhì)，一維GC-MS的靈敏度和分辨能力均無(wú)法滿足分析要求[8-9]。

全二維氣相色譜與飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用（GC×GC-TOFMS）是近年發(fā)展起來(lái)的一種高分辨率、高靈敏度、高峰容量的分離鑒定技術(shù)，能夠有效地解決一維GC-MS的靈敏度低、分辨能力不足的問(wèn)題[10-11]。2007年，季克良等[12]首次將GC×GC-TOFMS引入白酒風(fēng)味化合物分析領(lǐng)域，在醬香型白酒中分離出873種化合物，在濃香型白酒中鑒定出342種化合物，在清香型白酒中鑒定出178種化合物，極大豐富了中國(guó)白酒的微量成分的種類。目前，GC×GCTOFMS技術(shù)已成為白酒微量成分鑒定分析的重要手段[13-16]。本試驗(yàn)以廣州某酒廠醬香系列3種白酒為原料，采用全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜法(GC×GC-TOFMS)對(duì)風(fēng)味成分進(jìn)行分離鑒定，為評(píng)價(jià)白酒品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

樣品：廣州某白酒廠生產(chǎn)的醬香型白酒，編號(hào)依次為JX1、JX2、JX3。

儀器設(shè)備：全二維氣相色譜系統(tǒng)，由氣相色譜儀7890B(Agilent Technologies,Wilmington,DE,USA)和冷噴調(diào)制器KT-2001(Zoex Corp.,Lincoln,NE,USA)組成；飛行時(shí)間質(zhì)譜儀PegasusⅢ型(Leco Corporation,St.Joseph,MI,USA)。

試劑：乙醚、正戊烷、無(wú)水硫酸鈉、氯化鈉均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

液液萃取法：量取40 mL白酒酒樣于燒杯中，加入2.0 g NaCl攪拌至充分溶解，將液體轉(zhuǎn)移至250 mL的分液漏斗中，用10 mL飽和食鹽水洗滌燒杯2次并轉(zhuǎn)入分液漏斗，用乙醚∶正戊烷(2∶1)溶液分4次(40 mL、30 mL、20 mL、20 mL)進(jìn)行萃取，合并醚烷萃取液。萃取液用50 mL飽和食鹽水洗滌2次，再用50 mL超純水洗滌2次，合并有機(jī)相并用無(wú)水硫酸鈉干燥12 h后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至0.5 mL。

1.2.2 儀器分析條件

GC×GC-TOFMS條件：柱1，DL-WAX（J&W Scientific，60 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱2，DB-1701（J&W Scientific,1.2 m×0.1 mm×0.4 μm），兩根色譜柱以串聯(lián)方式連接。

進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣：He；柱前壓：600 kPa，恒壓模式；分流比：1∶30；調(diào)制周期：4 s；程序升溫條件：50℃（0 min）-2℃/min-200℃(35 min)；進(jìn)樣量：0.5 μL；采集頻率：50 Hz；采集范圍：35～500 u；離子源溫度(EI)：220℃；檢測(cè)器電壓：1.50 kV；電離能量：70 eV；傳輸線溫度：230℃[17-18]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

全二維數(shù)據(jù)處理采用Leco公司的軟件，自動(dòng)識(shí)別信噪比大于800的峰，一次可識(shí)別峰的個(gè)數(shù)為10000；譜圖庫(kù)為NIST/EPA/NIH Version 2.0。所有的定性結(jié)果自動(dòng)生成“峰表”。運(yùn)用Microsoft Excel對(duì)所得“峰表”數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，去除檢測(cè)結(jié)果中的重復(fù)信息和柱流失物質(zhì)，得出最終結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒樣中的風(fēng)味成分總體分析

目前，白酒風(fēng)味化合物還沒(méi)有真正的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于白酒風(fēng)味化合物的鑒定是通過(guò)TOFMS軟件的自動(dòng)峰識(shí)別（Peak Find）功能，并結(jié)合色譜圖檢索數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的。醬香型白酒的四大營(yíng)養(yǎng)成分是醇類、醛類、酸類和酯類，采用GC×GC-TOFMS法分別對(duì)3種酒樣中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，所得到的三維圖譜如圖1所示。酒樣中的風(fēng)味物質(zhì)的有效峰數(shù)量及各類組分的總體情況見(jiàn)表1。

圖1 3個(gè)酒樣微量成分總體的GC×GC-TOFMS分離三維譜圖

表1 GC×GC-TOFMS鑒定出3個(gè)酒樣中的風(fēng)味物質(zhì)的有效峰數(shù)量及各類組分總體情況

由表1可知，3個(gè)酒樣風(fēng)味物質(zhì)種類豐富，共檢測(cè)到的有效峰（即風(fēng)味成分）組分?jǐn)?shù)酒樣JX1、JX2、JX3分別為737種、783種、794種，3個(gè)酒樣都有超過(guò)700個(gè)匹配度較高的化合物被識(shí)別。與季克良等[12]對(duì)典型香型代表白酒檢測(cè)的結(jié)果比較可知，廣州某酒廠該類醬香型白酒風(fēng)味成分的種類略低于經(jīng)典的醬香型白酒——茅臺(tái)酒（873種），但遠(yuǎn)比濃香型白酒（342種）、清香型白酒（178種）豐富。此外，該系列醬香型白酒各組分化合物除醇類物質(zhì)種類稍比茅臺(tái)酒多外，酯類、酸類、酮類、醛類、含氮類等成分種類均少于茅臺(tái)酒，但明顯多于濃香型、清香型白酒，且該系列白酒醬香型整體風(fēng)味突出，具有醬香型白酒應(yīng)有的風(fēng)格特點(diǎn)。該系列3種醬香型白酒具有如下共同特征：（1）酯類物質(zhì)和醇類物質(zhì)種類豐富，均達(dá)100種以上；（2）含硫類物質(zhì)種類數(shù)均最少；（3）酸類物質(zhì)、酮類物質(zhì)、醛類物質(zhì)、含氮類物質(zhì)種類均在100種以下。

2.2 酯類化合物分析

廣州某醬香型白酒中的主要化合物見(jiàn)表2。表2中列出了部分酯類物質(zhì)。醬香型白酒入口綿甜爽凈，風(fēng)格獨(dú)特，其中以酯類為主體的復(fù)合香味起著關(guān)鍵作用，酯類化合物種類很多，其含量的不同，決定了酒體的香氣濃郁度。3個(gè)酒樣中酯類物質(zhì)種類最豐富的是JX3（175種），其中，乙酯類化合物最為突出，達(dá)13種，主要為C1—C9、C13和C16的同系的飽和直鏈脂肪酸乙酯。在這些酯類物質(zhì)中，乙酸乙酯呈鳳梨香味，是醬香型白酒中的重要構(gòu)成部分；己酸乙酯呈果香、花香和甜味；丁酸乙酯在濃度低時(shí)呈鳳梨香味，濃度高時(shí)呈腐臭味；戊酸乙酯呈蘋(píng)果香味，具有促進(jìn)香氣幽雅的作用；辛酸乙酯、庚酸乙酯均呈水果香味。

2.3 酸類物質(zhì)

白酒中的酸類物質(zhì)源于微生物的發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)酸，是中國(guó)白酒風(fēng)味物質(zhì)中的重要成分，也是影響酒體口感和后味的主要因素。酸含量過(guò)低會(huì)造成酒味淡、后味短，適量的酸可對(duì)酒起緩沖作用，并在貯存過(guò)程中能緩慢地形成酯。醬香型白酒中有機(jī)酸的含量一般較高，主要以乙酸、乳酸、己酸和丁酸為主。表2中列出了部分酸類物質(zhì)，3個(gè)酒樣中酸類物質(zhì)種類最豐富的是JX3（59種），其中，一元直鏈飽和脂肪酸種類最多，達(dá)14種；不飽和脂肪酸有3種，其中亞油酸、亞麻酸是人體必需脂肪酸，對(duì)人體健康有著重要的生理作用。亞油酸有“血管清道夫”的美譽(yù)，具有降低血中膽固醇水平、防治動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病的保健效果。α-亞麻酸是構(gòu)成細(xì)胞膜和生物酶的基礎(chǔ)物質(zhì)，具有增強(qiáng)智力，增強(qiáng)免疫力，保護(hù)視力，降低血脂，預(yù)防和治療癌癥、心腦血管病、糖尿病、炎癥以及減緩人體衰老等功能[19]。

2.4 醇類物質(zhì)

醇類是白酒中助香的主要物質(zhì)，也是形成酯類的前體物質(zhì)。醬香型白酒中醇類化合物含量高。高級(jí)醇比濃香型白酒高1倍以上，它們可以增加酒體的甜度和醇厚感，但含量過(guò)高，則會(huì)給酒體帶來(lái)苦澀感，并引起上頭。正丙醇是醬香型白酒的特征性指標(biāo)，其含量普遍較高，它是形成醬香型白酒爽口的關(guān)鍵因素[20]。此外，正戊醇、庚醇、正辛醇、仲辛醇呈水果香味，2，3-丁二醇是主要的甜味物質(zhì)；β-苯乙醇呈玫瑰香味，關(guān)系到酒體香氣的幽雅。表2中列出了部分醇類物質(zhì)，3個(gè)酒樣中醇類物質(zhì)種類最豐富的是JX3（59種），主要為同系的飽和直鏈一元醇和二元醇，其他飽和支鏈醇、芳香醇和不飽和醇。

表2 GC×GC-TOFMS鑒定出廣州醬香型白酒中的主要化合物

2.5 醛、酮類化合物

表2中列出了部分醛、酮類物質(zhì)，3個(gè)酒樣中醛類物質(zhì)種類最豐富的是JX3（32種），酮類物質(zhì)種類最豐富的是JX2（36種）。醛類物質(zhì)具有愉快的青草味，也是構(gòu)成白酒香味成分的重要風(fēng)味物質(zhì)。乙醛主要給白酒帶來(lái)苦、辣的感官；在貯存過(guò)程中，乙醛會(huì)與乙醇發(fā)生縮合，生成乙縮醛，給予酒體清香柔和感，是白酒老熟的重要標(biāo)志之一。此外，異戊醛氣味似醬油味，有蘋(píng)果香；糠醛氣味似杏仁香，有焦香，是構(gòu)成醬香型酒焦香的成分[20]。酮類物質(zhì)在白酒中的含量非常低，其香氣綿柔細(xì)膩，能帶給酒體愉快的香氣。

2.6 含氮類、含硫類化合物

表2中列出了部分含氮類、含硫類物質(zhì)，3個(gè)酒樣中含氮類物質(zhì)種類最豐富的是JX2（60種），其中，吡啶類、吡嗪類、胺類、酯類含氮類衍生物為主要含氮化合物，肼、噻唑、氨基酸、銨、醇、酮、醛、腈、苯等含氮類衍生物也均被鑒定出。含氮類化合物也是構(gòu)成白酒的重要香味成分之一，能夠給酒體帶來(lái)幽雅細(xì)膩的感官。鑒定出的2-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪和2,3,5,6-四甲基吡嗪等3種吡嗪類含氮類化合物，具有愉快的焙烤香、堅(jiān)果香[21]。同時(shí)，吡嗪類化合物也被認(rèn)為是人體健康功能性成分，能調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、擴(kuò)張血管，對(duì)預(yù)防心血管疾病具有一定的作用[22]。含硫類化合物種類相對(duì)較少，3個(gè)酒樣中種類最豐富的是JX3（24種）。

3 結(jié)論

全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用法因峰容量大、靈敏度高、分別率高的優(yōu)越性能，對(duì)于組分復(fù)雜的試樣具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可更全面、更準(zhǔn)確地對(duì)中國(guó)白酒的特征成分進(jìn)行分析，為白酒的風(fēng)味形成機(jī)理以及品質(zhì)控制研究提供理論依據(jù)。本研究應(yīng)用GC×GC-TOFMS技術(shù)首次分析了廣州醬香型白酒的風(fēng)味成分，該系列白酒中富含700多種風(fēng)味成分，包含酯類、酸類、醇類、酮類、醛類、含氮類和含硫類等化合物，賦予了其醬香型白酒特有的風(fēng)味和風(fēng)格，同時(shí)也為酒體載入了多種有益于人體健康的功能性組分。在3種廣州醬香型白酒中，JX3的風(fēng)味成分種類最為豐富，尤其是酯類、酸類、醇類化合物種類具有明顯優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于每種風(fēng)味物質(zhì)的香氣協(xié)同作用方面未作深入研究，需要進(jìn)一步研究完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵長(zhǎng)軍,李剛,李亮國(guó),等.白酒香型與香味成分探究[J].釀酒科技,2005(8)：92-93.

[2]趙爽,楊春霞,廖永紅,等.白酒風(fēng)味化合物及其風(fēng)味微生物研究進(jìn)展[J].釀酒科技,2012(3)：85-88.

[3]張國(guó)強(qiáng),陶銳.試論白酒風(fēng)味的成因[J].釀酒,2008,35(3)：6-13.

[4]徐成勇,郭波,周蓮,等.白酒香味成分研究進(jìn)展[J].釀酒科技,2002(3)：38-40.

[5]辛磊.白酒微量成分與酒體風(fēng)格特征關(guān)系的探討[J].食品與機(jī)械,2004,20(2)：49-50.

[6]王忠彥,尹昌樹(shù),郭杰.微量成分——影響白酒風(fēng)格質(zhì)量的關(guān)鍵因素[J].釀酒科技,2000(1)：90-91.

[7]湯道文,謝玉球,朱法余,等.白酒中的微量成分及與白酒風(fēng)味技術(shù)發(fā)展的關(guān)系[J].釀酒科技,2010(5)：78-81.

[8]黃艷梅,盧建春,李安軍.采用氣相色譜-質(zhì)譜分析古井貢酒中的風(fēng)味物質(zhì)[J].釀酒科技,2006(7)：91-94.

[9]陸久瑞,胡國(guó)棟.氣相色譜法分析白酒的揮發(fā)性含硫化合物[J].釀酒科技,1994(1)：23-25.

[10]郭琨.全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析重餾分油中芳烴組成[J].色譜,2012,30(02)：128-134.

[11]DUGO G,FRANCHINA F A,SCANDINARO M R,et al..Elucidation of the volatile composition of Marsala wines by using comprehensive two-dimensional gas chromatography[J].Food chemistry,2014,142(3)：262-268.

[12]季克良,郭坤亮,朱書(shū)奎,等.全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜用于白酒微量成分的分析[J].釀酒科技,2007(3)：100-102.

[13]李俊,王震,郭曉關(guān),等.基于全二維氣相飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用法分析貴州醬香型白酒揮發(fā)性風(fēng)味成分[J].釀酒科技,2006(12)：102-106.

[14]周慶伍,李安軍,湯有宏.基于全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)古井貢酒風(fēng)味成分的剖析研究[J].釀酒,2016,43(2)：75-81.

[15]徐占成,陳勇,莫?jiǎng)P,等.劍南春酒中萜烯類生理活性物質(zhì)的GC×GC-TOFMS研究[J].釀酒科技,2009(9)：48-49.

[16]許和強(qiáng),熊含鴻,花振新.全二維氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜用于露酒微量成分的分析[J].釀酒,2015,43(4)：56-58.

[17]ZHU S,LU X,QIU Y,et al.Determination of retention indices in constant inlet pressure mode and conversion among different column temperature conditions in comprehensive two-dimensional gas chromatography[J].Journal of chromatography A,2007,1150(1/2)：28-36.

[18]ZHU S,LU X,JI K,et al.Characterization of flavor compounds in Chinese liquor Moutai by comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry[J].Analytica chimica acta,2007,579(2)：340-348.

[19]徐占成,唐清蘭.談中國(guó)名酒劍南春中多不飽和脂肪酸的健康功能[J].釀酒,2007,34(3)：9.

[20]李東,胥春平,嚴(yán)志勇,等.四川醬酒風(fēng)味成分與風(fēng)格的探討[J].釀酒,2016,43(1)：39-42.

[21]汪玲玲.醬香型白酒微量成分及大曲香氣物質(zhì)研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué),2013.

[22]周慶伍,徐祥浩,湯有宏,等.基于全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜分析技術(shù)同時(shí)測(cè)定白酒中10種吡嗪類物質(zhì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(26)：354-355.