液-液萃取結合GC-MS法測定青稞酒中的香氣成分

吉生軍，韓鴻萍

（青海師范大學化學化工學院，青海 西寧 810008）

青稞酒是青藏高原地區(qū)特產的一種白酒，屬于清香型白酒[1-5]。青稞酒以富含支鏈淀粉的青稞作為主要的大曲原料[6-7]。白酒中已鑒定的香氣成分不少于300種，但其含量僅占約2%，這些微量成分雖然含量極少，但對白酒質量卻有極大影響，決定白酒的香氣和口味，構成白酒的不同香型和風格[8-12]。目前對青稞酒香氣成分研究極少，有些研究僅列出部分成分，其特征風味成分尚不明確，以至于青稞酒的生產僅憑經(jīng)驗而缺乏風味方面的理論指導[13-14]，難以確保酒質的穩(wěn)定性。因此，建立青稞酒的特征香氣成分檢測方法十分必要。

據(jù)文獻報道，顏振敏等[15]利用氣相色譜-質譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法檢測出四五老窖白酒樣品中的45種成分，其含量占香氣總量的99.98%。尚柯等[16]采用頂空固態(tài)微萃取法（head-space soild-phase microcxtractions，HS-SPME）結合GC-MS對醬香型白酒第三輪次堆積不同時間點、不同位置點酒醅揮發(fā)性風味物質進行檢測分析，共計檢測出揮發(fā)性風味物質32種?；酐惸鹊萚17]對老白干型原酒的微量成分和風格特點進行了分析。張衛(wèi)衛(wèi)等[18]對杜康不同級別基酒的11種風味物質進行分析與差異性研究。然而，這些檢測方法多數(shù)是分析單一類別的化合物，多個類別的香氣同時測定尚不多見。本文借助液-液萃取結合GC-MS法建立測定青稞酒中性質差異較大的6大類118種香氣成分的高通量分析方法。方法簡便快速，適用于青稞酒中香氣成分的快速篩查。進一步闡明青稞清香型白酒區(qū)別于以高粱為主的清香型白酒的差異化與獨特性，為定性確證青稞酒的微量風味成分研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

4種青稞酒樣品1、樣品2、樣品3、樣品4（酒精度42%vol～46%vol）：市售；0.22 μm 有機系微孔濾膜：安捷倫科技有限公司；甲醇、乙腈（色譜純）：德國默克化學制藥廠；氯化鈉（分析純）：天津市偉信醫(yī)療器械有限責任公司；載氣凈化裝置：美國Thermo triple filter公司。

1.2 儀器與設備

ISQTM LT氣相色譜-質譜聯(lián)用儀：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；MILLIPORE ULPHW-I超純水制備系統(tǒng)：密理博中國有限公司；WB2000旋轉濃縮儀：鄭州長城科工貿有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

量取20 mL（精確到0.01mL）青稞酒樣品于250 mL分液漏斗，加20 mL水、30 mL乙腈、6.0 g氯化鈉，充分振蕩，靜置15 min，取上清液；用20 mL乙腈重復提取下層溶液1次。合并兩次提取液于旋蒸瓶，45℃減壓濃縮近干，用甲醇溶液定容至5 mL，過0.22 μm有機系微孔濾膜。待儀器分析。

1.3.2 GC-MS分析條件

氣相色譜分析條件：載氣（高純氮氣，＞99.999%）；載氣流速為1.0 mL/min；進樣口溫度為200℃；進樣量為1.0 μL，不分流進樣；色譜柱升溫設置為初溫50℃，保持2 min，以10℃/min升至200℃，保持10 min。

串聯(lián)質譜分析條件：離子源溫度為200℃；連接桿溫度為250℃；電離方式為電噴霧電離；電子能量為70 eV；電子倍增器電壓為1 086 V；質量分析器為單級四極桿；質量掃描范圍為50 amu～400 amu。

2 結果與分析

用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀對4種酒樣進行檢測，結果見圖1～圖4。

目前,對谷物類作物平衡水分的研究比較多,也得出了大部分谷物類作物的平衡水分的數(shù)學方程,但研究與谷物類作物化學成分有甚大差別的植物和中藥材平衡水分的很少。因此，此實驗對金銀花的干燥、貯藏、加工有著重要的實際意義和理論價值。

圖1 樣品1的酒樣采集色譜圖Fig.1 Chromatogram of wine sample collection of sample 1

圖2 樣品2的酒樣采集色譜圖Fig.2 Chromatogram of wine sample collection of sample 2

圖3 樣品3的酒樣采集色譜圖Fig.3 Chromatogram of wine sample collection of sample 3

圖4 樣品4的酒樣采集色譜圖Fig.4 Chromatogram of wine sample collection of sample 4

青稞酒的香氣成分主要來源于青稞、青稞酒發(fā)酵過程中微生物所產生的代謝物質以及在貯存過程中轉化生成的物質[19-22]。通過氣相色譜-質譜儀分析，測出青稞酒樣品中的主要成分有酯類、醇類、酸類、醛類、雜環(huán)類、芳香類。4種青稞酒的化學成分分類統(tǒng)計結果見圖5。

圖5 4種青稞酒的化學成分分類統(tǒng)計結果Fig.5 Classification and statistical results of chemical components of four kinds of highland barley wine

由圖5可知，從各物質的種類數(shù)量分析，酯類成分最多。其中酯類52種、醇類25種、酸類13種、醛類3種、雜環(huán)類16種、芳香類9種。

2.1 酯類物質

酯類成分是青稞酒中最重要的香氣成分。青稞酒的酯類成分主要來源于3種途徑：在青稞和酒曲中自然存在、產酯酵母和發(fā)酵過程中細菌的生長和代謝產生、貯存中通過酯化反應形成酯類成分。通過比較統(tǒng)計4種青稞酒的酯類物質，發(fā)現(xiàn)在青稞酒中典型的酯類物質為正己酸乙酯、磷酸三乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸苯乙酯、4-乙氧基苯甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、十六酸乙酯、十六酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、十八碳酸甲酯，各典型物質質譜圖見圖6～圖15。其中，樣品1中含有酯類物質最多為33種，樣品3中含有酯類物質為30種，樣品2和樣品4中含有酯類物質均為26種。

圖6 正己酸乙酯的質譜圖Fig.6 Mass spectrum of ethyl hexanoate

圖7 磷酸三乙酯的質譜圖Fig.7 Mass spectrum of triethyl phosphate

圖8 丁二酸二乙酯的質譜圖Fig.8 Mass spectrum of diethyl succinate

圖9 乙酸苯乙酯的質譜圖Fig.9 Mass spectrum of phenylethyl acetate

圖10 4-乙氧基苯甲酸乙酯的質譜圖Fig.10 Mass spectrum of ethyl 4-ethoxybenzoate

圖11 鄰苯二甲酸二異丁酯的質譜圖Fig.11 Mass spectrum of diisobutyl phthalate

圖12 十六酸乙酯的質譜圖Fig.12 Mass spectrum of ethyl hexadecanoate

圖13 十六酸甲酯的質譜圖Fig.13 Mass spectrum of methyl hexadecate

圖15 十八碳酸甲酯的質譜圖Fig.15 Mass spectrum of octadecyl methyl carbonate

圖6中的正己酸乙酯具有強烈酒香風味，廣泛應用于制酒業(yè)。而圖7～圖15中的其他酯類均具有酯類所特有的香氣，使得酒樣的香氣更復雜，也更吸引人，但是酯類化合物過量可能會引起酒樣香氣的改變，影響感官，所以酯類化合物的含量還需適量。

2.2 醇類物質

醇類化合物是酒精發(fā)酵以及氨基酸轉化和降解的產物。高級醇是青稞酒中重要的芳香成分之一，也是一種呈香物質。在4種青稞酒樣品中，主要含3個碳以上的高級醇，以1-戊醇和苯乙醇為主。質譜圖見圖16～圖17。其中，樣品3中含有醇類物質最多為12種，樣品2和樣品4中含有醇類物質9種，樣品1中含有醇類物質為8種。

圖16 1-戊醇的質譜圖Fig.16 Mass spectrum of 1-pentanol

圖17 苯乙醇的質譜圖Fig.17 Mass spectrum of phenylethano

苯乙醇可以作為一種食用香料添加在食物里，其具有柔和愉快而持久的玫瑰香氣。高級醇有助于酒體香氣成分的形成，但含量過多會導致青稞酒產生澀味。因此，醇類應該適量才能使青稞酒的風味更好。

2.3 酸類物質

酸類成分同樣也是白酒的重要風味物質。酸的含量較少時，會使酒味寡淡；但酸的含量過大會導致酒味粗糙。在酒類呈香物質中，酸類成分的呈香性能不如酯類成分和醇類成分優(yōu)越，在酒體呈香中貢獻較小，通常要求揮發(fā)性酸的含量較低。其中，樣品3中的酸類物質最多為8種，樣品1和樣品4中的酸類物質次之，均為5種，樣品2中的酸類物質最少，為3種。酸類成分通常在發(fā)酵前期生成，在釀酒過程后期時，酸類成分也會和醇類成分相結合生成相關的酯，也會增加青稞酒的香氣。在4種青稞酒樣品中，較為典型的是精氨基琥珀酸，質譜圖見圖18。

圖18 精氨基琥珀酸的質譜圖Fig.18 Mass spectrum of sperminosuccinic acid

精氨基琥珀酸是一種氨基酸，屬于鳥氨酸循環(huán)的中間產物，由于它會直接提供酸性的口感，所以要求含量盡可能的少。

2.4 醛類物質

醛類物質有增強香氣、協(xié)調味覺、促進爽口的作用。在4種青稞酒樣品中檢測到醛類物質有2，4-二甲基苯甲醛、2，5-二甲基苯甲醛、1-O，3-O，4-O，5-O，6-O-五乙酰基-D-果糖二乙基二硫代縮醛。質譜圖見圖19～圖21。

圖19 2，4-二甲基苯甲醛的質譜圖Fig.19 Mass spectrum of 2，4-dimethylbenzaldehyde

圖20 2，5-二甲基苯甲醛的質譜圖Fig.20 Mass spectrum of 2，5-dimethylbenzaldehyde

圖21 1-O，3-O，4-O，5-O，6-O-五乙?；?D-果糖二乙基二硫代縮醛的質譜圖Fig.21 Mass spectrum of 1-O，3-O，4-O，5-O，6-opentaacetyl-d-fructose diethyldithiocal

醛類物質的香氣特征主要是水果香。醛類物質可與醇相互作用，協(xié)調青稞酒的香味，使之更為細膩。

圖19的2，4-二甲基苯甲醛帶有一種溫和的、甜的苦杏仁的味道，它會給酒樣帶來更豐富的口感。圖20和圖21的醛類物質也會給酒樣提供溫和的果香，使得酒的香氣更醇厚。

2.5 雜環(huán)類物質

4種青稞酒樣品中總共測得16種雜環(huán)類化合物。雜環(huán)類物質也是構成青稞酒香氣成分之一，能掩蓋酒體中令人不悅的味道，緩解一些低碳鏈的酯類成分、醇類成分、酸類成分等引起的強烈刺激的感官體驗，使青稞酒的口感更加醇厚。在所檢測的16種雜環(huán)化合物中較為典型的是β-D-乳糖，質譜圖見圖22。

圖22 β-D-乳糖的質譜圖Fig.22 β-Mass spectrum of D-lactose

圖22的β-D-乳糖可以作為細胞培養(yǎng)基的成分，它可以為微生物體的生長發(fā)育提供能量，可能來自于青稞等原料發(fā)酵過程中的代謝產物。

2.6 芳香類物質

芳香類化合物具有抗氧化作用。芳香類物質主要來源于單寧、木質素、香蘭素等原料，由酵母和細菌發(fā)酵產生。它們是形成優(yōu)雅醇厚風味的重要物質。在4種青稞酒中總共發(fā)現(xiàn)9種芳香類化合物，其中較為典型的是2，6-二異丙基萘，在4種青稞酒樣品中均可以檢測出，質譜圖見圖23。

圖23 2，6-二異丙基萘的質譜圖Fig.23 Mass spectrum of 2，6-diisopropylnaphthalene

圖23的2，6-二異丙基萘可用于環(huán)保型的殺蟲劑、植物生長調節(jié)劑和儲藏蔬菜的保鮮劑，是一種環(huán)保型的有機化工合成材料，可能來源于原料生長發(fā)育中的調節(jié)劑或者儲存過程中的保鮮劑。

3 結論

本文通過采用液-液萃取結合氣相色譜-質譜聯(lián)用儀對提取的化學成分進行分析檢測。從4種不同品種的青稞酒中檢測出酯類成分52種、醇類成分25種、酸類成分13種、醛類成分3種、雜環(huán)類成分16種、芳香類成分9種。這些化學成分的鑒定將有助于確認青稞酒的特色香味物質。為進一步深入探索青稞酒特征風味物質的形成途徑和機理，強化青稞酒的主體風味物質，奠定理論基礎。