不同固相微萃取萃取頭在濃香型白酒風(fēng)味分析的對比研究

陳 喬，李俁珠，趙佳迪

（宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644000）

白酒為世界六大蒸餾酒之一，距今約有上千年的歷史。濃香型白酒是以糧食為主要原料，以大曲作為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)蒸煮、糖化、固態(tài)發(fā)酵、蒸餾而制成，其“綿甜醇厚、風(fēng)味獨(dú)特”的特點(diǎn)深受廣大消費(fèi)者的喜愛。濃香型白酒作為我國傳統(tǒng)飲食文化的重要載體，已成為人類生活中不可或缺的一部分，然而濃香型白酒中的風(fēng)味物質(zhì)可直接影響其感官品質(zhì)，因此對濃香型白酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究尤為重要。

固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一種分析揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的樣品前處理技術(shù)。頂空固相微萃?。℉ead Space Solid Phase Microextraction，HSSPME）屬于固相微萃取方法的一種，主要是將萃取頭置于樣品上方，對樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行富集處理，再結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）對已富集的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行解析，從而實(shí)現(xiàn)對樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的定性和定量分析。該方法具有簡單高效、分析準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各類酒精飲品中。

然而已有研究表明，不同的萃取頭對樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的富集效果存在差異，因此本研究采用PEG、PA、PDMS/DVB、CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS 等5 種不同材質(zhì)的萃取頭，使用HSSPME-GC-MS 方法對濃香型白酒中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行鑒定，并分析這5 種萃取頭SPME 結(jié)果的差異，以進(jìn)一步了解濃香型白酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成，為濃香型白酒的品質(zhì)分析提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：濃香型白酒（酒精度68%vol），宜賓五糧液股份有限公司。

試劑及耗材：C7～C30 的正烷烴標(biāo)準(zhǔn)品（GC，美國Sigma-Aldrich 公司）；NaCl（AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

儀器設(shè)備：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀7890B-5977B（Agilent，美國）；氣相毛細(xì)柱VF-WAXms（60 m×0.32 mm×0.25 μm，Agilent，美國）；60 μm PEG、85 μm Polyacrylate（PA）、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、30/50 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取頭、固相微萃取手柄（Supelco，美國）；RET control-visc 型磁力加熱攪拌器（IKA，德國）；Milli-Q型超純水儀（Millipore，美國）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

向裝有磁力攪拌子的10 mL 進(jìn)樣瓶中依次加入900 μL 飽和食鹽水、100 μL 濃香型白酒，密封后置于磁力加熱攪拌器上，在250 r/min 的轉(zhuǎn)速下50 ℃恒溫水浴15 min，然后插入已老化的萃取頭吸附萃取45 min，最后將萃取頭插入GC 進(jìn)樣口中解析3 min。

1.2.2 氣相色譜條件

進(jìn)樣口溫度230 ℃，載氣為高純氦氣（He，＞99.999%），流速2 mL/min，分流比5∶1；色譜柱升溫程序：40 ℃保持5 min，以4 ℃/min 的速度升溫至230 ℃，保持5 min。

1.2.3 質(zhì)譜條件

電子電離源(Electron ionization,El)，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；接口溫度250 ℃；掃描模式：全掃描；質(zhì)量掃描范圍：35～350 m/z。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

通過相同GC 升溫程序下的C7～C30 正構(gòu)烷烴保留時間計(jì)算測得化合物的保留指數(shù)（Rentention index，RI），并通過Mass Hunter 軟件將所得GC-MS 譜圖數(shù)據(jù)與美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)譜庫（national institute of standards and technology，NIST）進(jìn)行對比，通過RI 和數(shù)據(jù)庫同時定性；通過峰面積歸一法計(jì)算各物質(zhì)的相對含量，最后通過Excel 進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析及表格制作，origin 8.0 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同萃取頭的萃取結(jié)果對比

采用不同萃取頭對濃香型白酒進(jìn)行了分析，包括3 種復(fù)合萃取頭CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS、PDMS/DVB 以及兩種單涂層萃取頭Polyacrylate 和PEG，5 種萃取頭所測得總離子流色譜圖如圖1 所示。5 種萃取頭的峰面積總和從大到小為：CAR/PDMS（1.67×10）、DVB/CAR/PDMS（1.33×10）、PDMS/DVB（1.14×10）、PA（1.13×10）和PEG（0.46×10）。可見，采用復(fù)合萃取頭所得到的物質(zhì)豐度和峰形優(yōu)于單涂層萃取頭，這是因?yàn)閺?fù)合涂層同時具備了各涂層的優(yōu)點(diǎn)，對不同極性的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)均有一定吸附作用。

圖1 5種不同萃取頭的總離子流色譜圖

不同萃取頭SPME 共檢測出61 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中酯類35 種、醇類9 種、酸類5 種、縮醛類4種、醛類3種、呋喃類2種、酮類2種、酚類1種，共檢出55 種相同的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，表明不同萃取頭對濃香型白酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取能力有一定的差異。5種不同萃取頭所萃取的濃香型白酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量如圖2（a）所示，CAR/PDMS、PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS、PA 以及PEG 萃取頭分別檢出了61 種、61 種、60 種、61 種、56 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。除PEG萃取頭外，其余萃取頭所測得的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)數(shù)量均相差不大，且PEG對縮醛類物質(zhì)萃取效率明顯低于其他類型萃取頭。

不同萃取頭檢出濃香型白酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量如圖2（b）所示，可知5 種萃取頭中相對含量最高的均為酯類，其次為酸類、醇類以及呋喃類，醛類、縮醛類、酮類和酚類的相對含量較低，結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的濃香型白酒風(fēng)味特征相一致。其中，單涂層PEG 萃取頭檢測到34 種酯（53.28%）、5 種酸（31.96%）、9 種醇（10.81%）、2 種呋喃（2.91%），其余幾類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量均不超過1%，共計(jì)1.03%；單涂層PA 萃取頭檢測到35 種酯（59.96 %）、5 種酸（27.93 %）、9 種醇（9.25%）、2 種呋喃（1.66%），其余物質(zhì)總相對含量為1.21 %；PDMS/DVB 萃取頭檢測到35 種酯（76.60 %）、5 種酸（14.32 %）、9 種醇（6.26 %）、2 種呋喃（1.15 %），其余物質(zhì)總相對含量為1.67 %；CAR/PDMS 萃取頭檢測到35 種酯（64.27 %）、5 種酸（13.91%）、9 種醇（6.86%）、2 種呋喃（11.33%），3 種醛類（2.49%），其余物質(zhì)總相對含量為1.14%；DVB/CAR/PDMS 萃取頭檢測到35 種酯（73.34%）、5 種酸（12.97 %）、9 種醇（4.05 %）、2 種呋喃（7.03%），3 種醛類（1.60%），其余物質(zhì)總相對含量為1.01%。

圖2 不同萃取頭所測風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量（a）以及相對含量柱狀圖（b）

2.2 濃香型白酒中的風(fēng)味物質(zhì)

2.2.1 酯類

表1 不同萃取頭對濃香型白酒中揮發(fā)性酯類物質(zhì)萃取效果 (%)

濃香型白酒中共檢測到35 種酯類風(fēng)味物質(zhì)，酯類化合物為種類最多的化合物。5種萃取頭檢測到含量相對最高的酯類化合物為己酸乙酯。DVB/CAR/PDMS 萃取頭對己酸乙酯吸附能力最強(qiáng)，PEG萃取頭對己酸乙酯吸附能力最差。己酸乙酯為濃香型白酒的主體香產(chǎn)物，主要由發(fā)酵過程和陳釀過程中己酸與乙醇相互反應(yīng)產(chǎn)生。此外，乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、白氨酸乙酯、苯乙酸乙酯等酯類化合物含量相對較高，這些酯類化合物對于濃香型白酒的風(fēng)味起到了一定的貢獻(xiàn)作用，如乙酸乙酯和丁酸乙酯呈菠蘿香、辛酸乙酯呈水果香、苯乙酸乙酯呈花香。這些物質(zhì)都賦予濃香型白酒特殊的香氣，可能是濃香型白酒獨(dú)特風(fēng)味的重要來源。

2.2.2 醇類

不同萃取頭共檢測到9 種醇類物質(zhì)，含量較高的分別為異戊醇和2，6-二甲基-4-庚醇，主要是由酵母細(xì)胞在發(fā)酵過程中代謝產(chǎn)生的，一般呈清香和果香味。其中PEG 和PA 萃取頭對醇類化合物的吸附能力較強(qiáng)，但對酯類化合物吸附能力較弱，可能是由于PEG和PA萃取頭涂層材料單一，對吸附物質(zhì)具有極端的偏向性與專一性。而多相萃取頭具有廣泛的靈敏性，可用于濃香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的定性與定量分析。

表2 不同萃取頭對濃香型白酒中揮發(fā)性醇類物質(zhì)萃取效果 （%）

2.2.3 酸類

酸類化合物對白酒口感具有較大貢獻(xiàn)，可使酒體口感細(xì)膩、綿柔。5 種萃取頭對酸類化合物的萃取結(jié)果如表3 所示，濃香型白酒中的酸類化合物整體含量較高，不同萃取頭均檢出5 種酸類化合物，分別為乙酸、丁酸、戊酸、己酸和辛酸，其中己酸相對含量最高（11.36%～28.32%）。不同萃取頭對酸類化合物的萃取量有較大差異，PEG 和PA 萃取頭對酸類的萃取效果明顯優(yōu)于CAR/PDMS、PDMS/DVB和DVB/CAR/PDMS萃取頭。

表3 不同萃取頭對濃香型白酒中揮發(fā)性酸類物質(zhì)萃取效果 （%）

2.2.4 其他風(fēng)味化合物

除以上3 類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)以外，濃香型白酒中還檢出了呋喃類、醛類等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果如表4 所示，5 種萃取頭均檢出了2 種呋喃類化合物，分別為糠醛和糠基乙醚，且總相對含量較高（1.15 %～11.33 %）。這類物質(zhì)具有類似焦糖、奶油、堅(jiān)果的香氣，是白酒發(fā)酵和陳釀過程中老熟的標(biāo)志。5 種萃取頭檢出的醛酮類、縮醛類和酚類化合物含量均較低，分別為醛類（0.49 %～2.49 % ）、縮 醛 類（0.08 %～0.97 % ）、酚 類（0.13 %～.35 %）以及酮類（0.05 %～0.11 %）。這些物質(zhì)在白酒中的相對含量較低，但具有較低的揮發(fā)性閾值，亦可賦予白酒獨(dú)特的風(fēng)味，俗稱“量小香大”。比如，具有可可香的2-甲基丁醛，強(qiáng)烈清香的異戊醛，以及花香味的苯甲醛等。此外，研究發(fā)現(xiàn)PEG 和PA 萃取頭對酚類更為敏感，對呋喃類和醛類萃取效果較差，而CAR/PDMS 和DVB/CAR/PDMS 萃取頭對呋喃類、醛及縮醛類均有較高的提取效率。

表4 不同萃取頭對濃香型白酒中其他類風(fēng)味物質(zhì)萃取效果 （%）

3 結(jié)論

本研究比較了CAR/PDMS、PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS、PA 以及PEG 等5 種不同萃取頭分析濃香型白酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異性。結(jié)果顯示，共檢測到61 種揮發(fā)性成分，其中酯類35 種、醇類9 種、酸類5 種、縮醛類4 種、醛類3 種、呋喃類2種、酮類2 種、酚類1種。采用不同萃取頭檢測出的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對含量有較大差異?？傮w上，復(fù)合涂層萃取頭在檢出物數(shù)量、總相對含量方面均優(yōu)于單涂層的萃取頭。因此，綜合使用不同種萃取頭，可全面解析濃香型白酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的構(gòu)成，為建立濃香白酒相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供參考。