蒙古王酒風(fēng)味成分的G C-O-M S聯(lián)用分析

喬翠紅，歐婷婷，周銳麗，仝佳平，張生萬(wàn)

(1.陸軍勤務(wù)學(xué)院訓(xùn)練基地，湖北武漢 430035；2.山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原 030006)

蒙古王酒產(chǎn)于水質(zhì)優(yōu)良、土地肥沃，素有“內(nèi)蒙古糧倉(cāng)”美稱的科爾沁草原，有著深厚的草原文化與蒙古文化底蘊(yùn)，其窖香濃郁、入口綿甜、諸味協(xié)調(diào)、余味悠長(zhǎng)的品質(zhì)，深受消費(fèi)者的青睞。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)蒙古王酒的研究較少，僅國(guó)內(nèi)的陳繼平[1]對(duì)蒙古王酒的目標(biāo)市場(chǎng)戰(zhàn)略進(jìn)行了研究，而對(duì)決定其品質(zhì)的風(fēng)味成分的研究至今未見(jiàn)報(bào)道。

氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜(gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry,GC-O-MS)聯(lián)用技術(shù)集分離、結(jié)構(gòu)鑒定與風(fēng)味成分識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)于一體，既能對(duì)復(fù)雜體系得到有效分離，又可鑒定其物質(zhì)結(jié)構(gòu)，還能有效地鑒別食品中關(guān)鍵的氣味活性成分，與氣味活度值(odor activity value,OAV)結(jié)合分析,還可以了解樣品中各化合物對(duì)食品氣味的貢獻(xiàn)程度。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于酒類(lèi)[2-3]、肉類(lèi)[4-5]、蔬菜[6]及香精[7]等易揮發(fā)成分分析。但用GC-O-MS聯(lián)用分析蒙古王酒風(fēng)味成分的研究未見(jiàn)報(bào)道。

本研究采用直接進(jìn)樣法，利用GC-O-MS聯(lián)用技術(shù)，對(duì)蒙古王酒風(fēng)味成分進(jìn)行了研究。經(jīng)GCMS分析，共檢出43種化合物，并經(jīng)MS、保留指數(shù)和嗅聞3種方法確定化合物結(jié)構(gòu)40種，占總風(fēng)味成分的93.02 %；同時(shí)利用GC-三內(nèi)標(biāo)法測(cè)定了各化合物的含量，并結(jié)合氣味活度值和直接強(qiáng)度法評(píng)價(jià)了其主要成分對(duì)總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、丁酸、異戊酸、戊酸、己酸、丙醇、正丁醇為蒙古王酒的特征香氣成分。該結(jié)果為研究蒙古王酒的風(fēng)味和品質(zhì)控制提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：蒙古王酒(52%vol)，市售。

試劑及耗材：叔戊醇、乙酸正戊酯，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；2-乙基丁酸，美國(guó)Acros Organics公司；C7～C40正構(gòu)烷烴，上海安譜科學(xué)儀器有限公司；所用試劑均為色譜純。

內(nèi)標(biāo)溶液的配制：稱取0.0513 g叔戊醇、0.054 g乙酸正戊酯和0.0303 g 2-乙基丁酸加入52%vol乙醇定容至10 mL，搖勻即為內(nèi)標(biāo)溶液。

儀器設(shè)備：7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent公司；GC-010氣相色譜儀，日本島津公司；10 μL微量進(jìn)樣器，上海安亭微量進(jìn)樣器廠；ODP3嗅聞儀，德國(guó)Gerstel公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 GC-O-MS分析條件

氣相色譜條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；分流比10∶1；載氣He，流速1.3 mL/min；進(jìn)樣量1 μL，Rtx-Wax色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)；程序升溫條件：初溫40 ℃保持4 min，6 ℃/min升至60 ℃保持4 min，3 ℃/min升至103 ℃保持1 min，之后3 ℃/min升至160 ℃，10 ℃/min升至200 ℃保持2 min，最后以8 ℃/min升至230 ℃保持5 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源(elector ionization,EI)；電子電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 29～500；質(zhì)譜庫(kù)為NIST 05；掃描模式為全掃描。

嗅聞方法：ODP3嗅聞儀的傳輸線溫度250 ℃，補(bǔ)充氣為N2，接口溫度為200 ℃。

1.2.2 GC分析條件

氣相色譜條件：除使用氫火焰離子化檢測(cè)器(flame ionization detector,FID)，溫度為250 ℃外，其他條件同1.2.1節(jié)氣相色譜條件。

1.2.3 定性與定量分析方法

1.2.3.1 定性分析方法

按1.2.1節(jié)分析條件對(duì)蒙古王酒進(jìn)行測(cè)定。定性分析通過(guò)對(duì)質(zhì)譜解析與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)(NIST 05)進(jìn)行對(duì)照，并在相同色譜條件下，通過(guò)對(duì)C7～C40正構(gòu)烷烴的色譜掃描，按文獻(xiàn)[8]方法計(jì)算得到各化合物的保留指數(shù)(retention index,RI)值，并與相應(yīng)文獻(xiàn)值對(duì)照。同時(shí)，經(jīng)嗅聞評(píng)價(jià)員描述的化合物香味特征與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證質(zhì)譜解析結(jié)果。

1.2.3.2 定量分析

準(zhǔn)確吸取1.1節(jié)配好的內(nèi)標(biāo)溶液0.1 mL置于10 mL的容量瓶中，用被測(cè)樣品定容，利用內(nèi)標(biāo)法將風(fēng)味組分分為三段[9]，即按出峰順序，乙酸之前的醇類(lèi)組分為第一組，以叔戊醇為內(nèi)標(biāo)計(jì)算；乙酸之前除乳酸乙酯的其他組分為第二組，以乙酸正戊酯為內(nèi)標(biāo)計(jì)算；乙酸之后的組分為第三組，以2-乙基丁酸為內(nèi)標(biāo)計(jì)算。通過(guò)比較待測(cè)組分與內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值，算出每一種組分的含量，計(jì)算公式如下：

其中：xi為組分含量；ms為內(nèi)標(biāo)化合物濃度；Ai為化合物的色譜峰面積；As為內(nèi)標(biāo)物色譜峰面積；fi為欲測(cè)組分（i）對(duì)內(nèi)標(biāo)物（s）的質(zhì)量校正因子。

1.2.4 GC-O分析中的OAV法和時(shí)間強(qiáng)度法

1.2.4.1 OAV法

根據(jù)內(nèi)標(biāo)法對(duì)蒙古王酒香氣成分進(jìn)行的定量分析結(jié)果和各化合物在46%vol酒精-水溶液中的嗅覺(jué)閾值，按下式計(jì)算OAV[10]。

OAV法按公式計(jì)算：OAV=C/OT

式中：C是根據(jù)內(nèi)標(biāo)法計(jì)算出的該化合物的質(zhì)量濃度，μg/L。

OT是該化合物在46%vol酒精-水溶液中的嗅覺(jué)閾值，μg/L。

1.2.4.2 時(shí)間強(qiáng)度法

由3名嗅聞評(píng)價(jià)員進(jìn)行嗅聞強(qiáng)度分析，嗅聞評(píng)價(jià)員嗅聞前經(jīng)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練，熟悉各種香味并掌握一定量術(shù)語(yǔ)描述香味與香氣特征。香氣強(qiáng)度記為0、1、2、3、4五個(gè)等級(jí)，每個(gè)樣品被3名評(píng)價(jià)員重復(fù)嗅聞2次（為了防止嗅覺(jué)疲勞，每次嗅聞?dòng)蓛擅u(píng)價(jià)員完成，1名評(píng)價(jià)員完成前25 min，另一名完成后25 min）。嗅聞時(shí)嗅聞評(píng)價(jià)員對(duì)相應(yīng)物質(zhì)的感官特征進(jìn)行描述，與文獻(xiàn)報(bào)道的化合物香氣特征進(jìn)行對(duì)比，并記錄保留時(shí)間香氣強(qiáng)度，“0”表示無(wú)，“1”表示微弱，“2”表示中等，“3”表示較明顯，“4”表示非常明顯。每個(gè)化合物的香氣強(qiáng)度為6次聞香結(jié)果的平均值。

本實(shí)驗(yàn)采用OAV法結(jié)合各香氣成分嗅聞強(qiáng)度確定蒙古王酒的特征香氣成分，即OAV值大于1且嗅聞強(qiáng)度大于1的化合物確定為蒙古王酒的特征香氣成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜分離條件的選擇

以所得色譜峰數(shù)、總峰面積和分離度為考察指標(biāo)，對(duì)影響色譜分離的色譜柱、程序升溫條件、分流比、載氣流速等主要因素進(jìn)行選擇。首先，在其他實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，分別在弱極性HP-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm)色譜柱和強(qiáng)極性Rtx-Wax(30 m×0.25 mm,0.25 μm)色譜柱上進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，Rtx-Wax色譜柱所得峰個(gè)數(shù)、總峰面積和分離度均優(yōu)于HP-5MS色譜柱。這一結(jié)果正好驗(yàn)證了白酒揮發(fā)性成分主要以酯類(lèi)、酸類(lèi)、醇類(lèi)、醛酮類(lèi)等物質(zhì)為主的事實(shí)[11]。根據(jù)相似相溶的原則，選擇了極性強(qiáng)、耐高溫的Rtx-Wax色譜柱。然后分別對(duì)分流比、載氣流速、程序升溫條件進(jìn)行選擇。分流比的選擇是以分流比為5∶1，10∶1，15∶1時(shí)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著分流比增加，色譜峰的分離度提高，但也會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低，一些含量低的物質(zhì)無(wú)法檢出，為保證較好的分離度且盡可能多的檢出物質(zhì)，故選擇分流比為10∶1。載氣流速的選擇以載氣流速為1.5 mL/min、1.3 mL/min、1.0 mL/min時(shí)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：載氣流速為1.5 mL/min時(shí)，色譜峰之間存在堆疊現(xiàn)象，載氣流速為1.0 mL/min時(shí)，色譜峰形變差，存在拖尾現(xiàn)象；載氣流速為1.3 mL/min時(shí)，色譜峰分離度和對(duì)稱性均較理想，因此選用載氣流速1.3 mL/min。最后對(duì)其程序升溫條件進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)升溫速率較快時(shí)，分離度不夠好，最后選定了初溫40 ℃保持4 min，6 ℃/min升至60 ℃保持4 min，3 ℃/min升至103 ℃保持1 min，之后3 ℃/min升至160 ℃，10 ℃/min升至200 ℃保持2 min，最后以8 ℃/min升至230 ℃保持5 min的程序升溫條件。

2.2 蒙古王酒風(fēng)味成分分析

按1.2.1節(jié)GC-O-MS分析條件對(duì)蒙古王酒的風(fēng)味成分進(jìn)行測(cè)定，其總離子流色譜圖如圖1所示，并在1.2.2節(jié)的色譜條件下，按1.2.3節(jié)方法進(jìn)行定性定量分析，其結(jié)果見(jiàn)表1。

從圖1和表1可知，從蒙古王酒中共分離得到43種化合物，其中確定結(jié)構(gòu)的有40種，占蒙古王酒總風(fēng)味成分的93.02 %，其中酯類(lèi)(13種) 是測(cè)得化合物中數(shù)量最多的一類(lèi)，均為乙酯，占總量的52.48%，這是由于酒中乙醇含量較高，在發(fā)酵和陳釀過(guò)程中生成大量乙酯類(lèi)化合物[18]，其中己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯含量依次減少，四大酯合計(jì)占總酯含量的97.89 %，是酯類(lèi)的主要組成部分；酸類(lèi)(10種)占總量的22.35%，是酯類(lèi)的前驅(qū)物質(zhì)，主要由發(fā)酵過(guò)程微生物與有機(jī)物發(fā)生生化反應(yīng)所產(chǎn)生[26-27]，其中乙酸、丁酸、己酸含量較高，合計(jì)占總酸含量的98.79%，是酸類(lèi)的主要組成部分；醇類(lèi)(8種)占總量的9.72%，是呈味助香劑的

主要來(lái)源，其中丙醇和2-丁醇含量較高，兩者合計(jì)占總醇含量的74.63%，是醇類(lèi)的主要組成部分，有研究表明，白酒中的高級(jí)醇如2-丁醇一般由發(fā)酵過(guò)程中氨基酸的降解和葡萄糖經(jīng)糖酵解的轉(zhuǎn)化而生成[28]；醛酮類(lèi)(7種)占總量的12.16%，其中乙醛、乙縮醛含量較高，合計(jì)占總?cè)┩?lèi)含量的91.06%，是醛酮類(lèi)的主要組成部分；烴類(lèi)化合物（2種）種類(lèi)少、含量低，占總量的1.55%，是酒中的重要協(xié)調(diào)成分。這些風(fēng)味成分中含量在500000 μg/L以上的有5種，分別是乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸。

表1 直接進(jìn)樣分析蒙古王酒風(fēng)味成分結(jié)果

2.3 蒙古王酒特征香氣成分分析

按1.2.4節(jié)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)蒙古王酒香氣強(qiáng)度和氣味活度值進(jìn)行了分析，其結(jié)果見(jiàn)圖2和表2。

由圖2和表2可知，通過(guò)嗅聞確定的香味物質(zhì)有23種，包括酯類(lèi)、酸類(lèi)、醇類(lèi)和醛酮類(lèi)。酯類(lèi)化合物（10種）為主要香氣成分，呈窖香、水果香、花香，除庚酸乙酯、壬酸乙酯和丁二酸二乙酯，其OAV值均較大，對(duì)蒙古王酒的典型風(fēng)格起著關(guān)鍵作用[31]。其中己酸乙酯OAV值最大且香氣強(qiáng)度最高，呈窖香，乳酸乙酯呈濃厚的水果香，香氣強(qiáng)度僅次于己酸乙酯，己酸乙酯和乳酸乙酯物質(zhì)對(duì)蒙古王酒香氣貢獻(xiàn)最大，是此酒的骨架香氣成分；乙酸乙酯、丁酸乙酯和戊酸乙酯含量較高，而辛酸乙酯、癸酸乙酯含量雖低、但閾值也低，所以，檢測(cè)到的5種化合物的OAV值和香氣強(qiáng)度在1以上，是蒙古王酒的主體香氣成分。酸類(lèi)化合物是白酒香氣的重要協(xié)調(diào)成分，適量的酸可對(duì)酒起緩沖作用，協(xié)調(diào)、烘托酒的主體香氣，起到呈香、助香、減少刺激和緩沖平衡的作用，還有利于酒體復(fù)合香氣的產(chǎn)生和酒質(zhì)的提高。蒙古王酒中乙酸的閾值未檢測(cè)到，庚酸和辛酸的OAV值小于1，丁酸、異戊酸、戊酸和己酸的OAV值和香氣強(qiáng)度均在1以上，是蒙古王酒的主體香氣成分。其中：丁酸、己酸呈奶酪臭味，異戊酸、戊酸呈脂肪臭，庚酸、辛酸呈汗臭味，入口有刺激感；乙酸具有醋香味，可以減弱丁酸、異戊酸、戊酸、己酸等難揮發(fā)性酸帶來(lái)的臭味，改善酒體的口感，賦予酒爽快感。另有研究報(bào)道，己酸對(duì)白酒中的奶酪香氣有貢獻(xiàn)[32]，也是產(chǎn)生窖香的主要成分之一[33]。醇類(lèi)是白酒的主要助香成分，同時(shí)也是香與味的過(guò)渡橋梁，起到協(xié)調(diào)作用，包括丙醇、正丁醇、異戊醇和苯乙醇，是蒙古王酒的醇甜和助香劑的重要來(lái)源，也是酯類(lèi)的前驅(qū)物質(zhì)，其中，異戊醇和苯乙醇因其含量較低，閾值大，OAV值小于1，而丙醇和正丁醇的OAV值和香氣強(qiáng)度均大于1，且均屬于飽和脂肪醇，可賦予蒙古王酒花香、醇香等氣味[34]，是蒙古王酒的主體香氣成分，另有研究認(rèn)為苯乙醇是玫瑰香葡萄酒的特征香氣成分[35]。醛酮類(lèi)賦予酒體水果、蜂蜜等愉快的香氣，3-羥基-2-丁酮呈淡淡的奶香味，豐富了蒙古王酒的香氣層次，糠醛呈甜香和杏仁香，依照OAV值分析，雖對(duì)蒙古王酒香氣的整體貢獻(xiàn)不大，但能使蒙古王酒的整體香氣更加愉悅。

3 結(jié)論

通過(guò)GC-O-MS對(duì)蒙古王酒風(fēng)味成分進(jìn)行了分析，共檢出43種化合物，確定結(jié)構(gòu)的有40種。含量高于500000 μg/L的有乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸，這些化合物構(gòu)成了蒙古王酒風(fēng)味的主要成分。

經(jīng)OAV法結(jié)合香氣強(qiáng)度值對(duì)蒙古王酒香氣成分的分析，測(cè)定蒙古王酒的特征主體香氣成分為：己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、丁酸、異戊酸、戊酸、己酸、丙醇、正丁醇，這些物質(zhì)相互協(xié)調(diào)，最終賦予蒙古王酒獨(dú)特的香氣和口感。

表2 蒙古王酒香氣成分聞香特點(diǎn)及OAV值