基于GC×GC/TOF MS對不同等級食用酒精揮發(fā)性成分的判別分析

李良好， 孟士皓， 景 思， 鄭福平,*， 李 凡， 李 義， 佟 毅,*

(1.北京工商大學(xué) 食品質(zhì)量與安全北京實驗室/中國輕工業(yè)酒類品質(zhì)與安全重點實驗室， 北京 100048；2. 中糧生化能源(肇東)有限公司， 黑龍江 綏化 152001；3. 吉林中糧生化有限公司 玉米深加工國家工程研究中心， 吉林 長春 130033)

食用酒精是以谷物、薯類、糖蜜或其他可食用農(nóng)作物為主要原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾精制而成的，供食品工業(yè)使用的含水酒精。GB 10343—2008規(guī)定，食用酒精可分為特級和優(yōu)級。從感官上區(qū)分，特級和優(yōu)級都具有乙醇固有的香氣且香氣純正，口味純凈，微甜。從理化指標(biāo)區(qū)分，特級酒精度(以乙醇計)不小于96.0%、氧化時間大于等于40 min、正丙醇質(zhì)量濃度小于等于2 mg/L、酸(以乙酸計)質(zhì)量濃度小于等于7 mg/L、酯(以乙酸乙酯計)質(zhì)量濃度小于等于10 mg/L；優(yōu)級酒精度不小于95.5%、氧化時間大于等于30 min、正丙醇質(zhì)量濃度小于15 mg/L、酸(以乙酸計)質(zhì)量濃度小于等于10 mg/L、酯(以乙酸乙酯計)質(zhì)量濃度小于等于18 mg/L。因此，按照國標(biāo)規(guī)定從感官品評上很難有效將優(yōu)級和特級食用酒精準(zhǔn)確區(qū)分。另外，由于食用酒精揮發(fā)性成分含量極低，而這些含量極低的揮發(fā)性成分又直接影響著食用酒精的口感及等級劃分[1]。所以對食用酒精中揮發(fā)性成分及其含量的檢測具有實際意義。目前國內(nèi)外對食用酒精的分析主要集中在食用酒精中甲醇、雜醇油、乙酸乙酯等少數(shù)化合物的定性和定量分析，對食用酒精的全分析研究較少，且沒有對不同等級食用酒精中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析研究。例如，李超等[2]應(yīng)用GC- MS定量研究了食用酒精中甲醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、正戊醇、異戊醇、仲戊醇和正己醇9種醇類化合物。華穎等[3]應(yīng)用GC- MS測定了食用酒精中的氨基甲酸乙酯。除此之外，多篇文獻(xiàn)也應(yīng)用儀器分析法對食用酒精中的甲醇和雜醇油等進(jìn)行研究[4-6]。

全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜(comprehensive two-dimensional gas chromatography/time of flight mass spectrometry, GC×GC/TOF MS)聯(lián)用儀因高分辨率、高靈敏度、高峰容量等優(yōu)點在白酒揮發(fā)性成分分析中廣泛應(yīng)用[7-9]。該技術(shù)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品保留時間和NIST譜庫定性，可高效分離并定性多種揮發(fā)性微量成分。因此，應(yīng)用全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對食用酒精中揮發(fā)性微量成分進(jìn)行定性定量將更加有效。固液法白酒是以液態(tài)法白酒或以谷物食用釀造酒精為基酒，利用固態(tài)發(fā)酵酒醅或特制香醅串蒸或浸蒸，或直接與固態(tài)法白酒按一定比例調(diào)配而成的具有本品固有風(fēng)格的白酒。由于調(diào)配時需加入食用酒精，因此加入食用酒精的質(zhì)量等級不同將會影響固- 液法白酒的最終產(chǎn)品質(zhì)量。李大和等[10]應(yīng)用普通級、優(yōu)級和特級三種不同等級食用酒精對固- 液法白酒生產(chǎn)進(jìn)行感官品評分析，結(jié)果表明食用酒精等級越高，勾調(diào)出的白酒品質(zhì)越好。然而對食用酒精等級區(qū)分的方法目前主要為感官評價法和儀器分析法[11-12]。感官評價法是依據(jù)品評師對酒精的外觀、氣味和口味作出評價進(jìn)行分類。但由于品評師存在個體差異，以及長時間品評產(chǎn)生嗅覺疲勞等對樣品等級評價造成系統(tǒng)誤差。因此，為了使不同等級食用酒精的區(qū)分更加科學(xué)直觀，利用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)結(jié)合多元統(tǒng)計分析對其進(jìn)行等級區(qū)分。主成分分析(principal component analysis，PCA)、偏最小二乘- 判別分析(partial least squares-discriminant analysis，PLS- DA)是目前應(yīng)用比較成熟的多元統(tǒng)計分析方法，也廣泛應(yīng)用于酒類飲品不同香型、不同產(chǎn)地的判別區(qū)分[13-14]。Song等[15]通過液- 液萃取結(jié)合GC×GC/TOF MS對四川盆地和長江淮河流域的濃香型白酒進(jìn)行檢測，采用PCA和PLS- DA將二者進(jìn)行有效區(qū)分和辨別，并采用層次聚類分析(hierarchical cluster analysis, HCA)對定量標(biāo)記物進(jìn)一步處理以進(jìn)行目標(biāo)分析，結(jié)果表明標(biāo)記物具有很大的辨別力并且能有效將不同區(qū)域濃香型白酒區(qū)分。董畫等[16]應(yīng)用PEN3型便攜式電子鼻結(jié)合PCA、線性判別分析(linear discriminant analysis, LDA)和方差分析(analysis of variance, ANOVA)等多元統(tǒng)計分析方法能有效地對哈達(dá)山純糧食酒和摻兌酒精的酒進(jìn)行鑒別區(qū)分。

本研究采用頂空固相微萃取(head space solid phase microextraction, HS- SPME)的前處理方法[17-18]，結(jié)合GC×GC/TOF MS對優(yōu)級、特級食用酒精中揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析，通過NIST14譜庫、標(biāo)準(zhǔn)品保留時間和保留指數(shù)對揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性分析，采用內(nèi)標(biāo)法定量。通過PCA、PLS- DA方法對兩種等級食用酒精差異物進(jìn)行分析，建立統(tǒng)計模型，可為不同等級食用酒精的客觀辨別提供數(shù)據(jù)參考和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國LECO公司[具體配置如下：Agilent 7890B型氣相色譜儀，美國Agilent公司；第二柱溫箱，四噴口液氮型調(diào)制器及Pegasus 4D型飛行時間質(zhì)譜儀，美國LECO公司，第一維柱為DB- WAX (30 m×0.25 mm×0.25 μm)，第二維柱為Rxi- 5sill(0.1 m×0.15 mm×0.25 μm)，兩根色譜柱以串聯(lián)方式連接]；ML204T型電子分析天平，梅特勒- 托利多儀器(上海)有限公司；武儀酒精計，威爾儀表有限公司；DF- 101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，予華儀器有限責(zé)任公司；VORTEX2型渦旋儀，德國IKA公司；10、100、200、1 000 μL移液槍，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；10 mL容量瓶，中科科儀有限公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭,德國Merck KGaA公司；固相微萃取手動進(jìn)樣器，美國Supelco公司。

1.2 材料與試劑

1.2.1實驗材料

優(yōu)級食用酒精編號YJ- 1、YJ- 2、YJ- 3，用酒精計測量酒精度(以乙醇計)為96.0%；特級食用酒精編號TJ- 4、TJ- 5、TJ- 6，用酒精計測量酒精度為97.5%。所有食用酒精樣品均由中糧生化能源(肇東)有限公司提供。

1.2.2實驗試劑

正丙醇、2-戊醇、異戊醇、正辛醇、正壬醇、苯乙醇、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙烯酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯、苯丙酸乙酯、乙酸、乙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛、丙酮、甲基庚烯酮、苯乙酮、乙縮醛、γ-丁內(nèi)酯、2,6-二叔丁基對甲苯酚、2-正戊基呋喃、正己烷、正辛烷、苯乙烯、1-乙基-2-甲基苯、1-甲基萘、(-)-檸檬烯、鄰二氯苯標(biāo)準(zhǔn)品，均為分析純；C7～C27正構(gòu)烷烴為色譜純；氯化鈉為分析純；試劑均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 食用酒精揮發(fā)性成分分析方法

1.3.1頂空固相微萃取方法

萃取條件參照課題組前期工作經(jīng)驗[8]，以YJ- 1樣品為例，取1.54 mL食用酒精樣品放入頂空進(jìn)樣瓶中，加入13.46 mL煮沸冷卻后的超純水，使所測食用酒精樣品稀釋至酒精度為10%。加入4.5 g氯化鈉至飽和，取質(zhì)量濃度為200 mg/L鄰二氯苯的乙醇溶液10 μL做為內(nèi)標(biāo)，加入磁力轉(zhuǎn)子。在45 ℃恒溫水浴下平衡20 min，萃取40 min。萃取結(jié)束后將其在250 ℃的進(jìn)樣口熱解析5 min，進(jìn)行GC×GC/TOF MS分析。每個樣品平行實驗3次。

1.3.2全二維氣相色譜及質(zhì)譜分析條件

全二維氣相色譜條件。載氣為He氣，純度99.999%，流速1 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；壓力30 psi(206.84 kPa)；手動進(jìn)樣；不分流。主柱溫箱升溫程序：初始溫度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升至120 ℃，以2 ℃/min升至150 ℃，以5 ℃/min升至230 ℃，保持10 min；第二柱溫箱升溫程序：高于主柱溫箱5 ℃。調(diào)制器溫度高于主柱溫箱15 ℃。調(diào)制周期7 s；冷吹時間1 s。

飛行時間質(zhì)譜條件。電子轟擊(EI)離子源，電子能量70 eV，離子源溫度250 ℃，傳輸線溫度250 ℃，檢測器電壓-1 400 V，質(zhì)量掃描區(qū)間范圍m/z45～350，TOF MS采集頻率100 Hz，離子源的燈絲在535～590 s時關(guān)閉。

1.3.3揮發(fā)性成分的定性和定量方法

GC×GC/TOF MS檢測的總離子流圖應(yīng)用其自帶的LECO Chroma TOF version 4D軟件處理數(shù)據(jù)，采用NIST 2014譜庫檢索，選取匹配度在700以上的化合物，計算保留指數(shù)(RI)并比較測定保留指數(shù)與文獻(xiàn)保留指數(shù)進(jìn)行初步定性，部分化合物進(jìn)一步通過標(biāo)準(zhǔn)品保留時間(S)準(zhǔn)確定性。

采用內(nèi)標(biāo)半定量法來計算化合物含量。以鄰二氯苯在總離子流圖中的峰面積為對照，通過目標(biāo)化合物與內(nèi)標(biāo)物的峰面積和含量對比，得到被檢測物質(zhì)的含量。根據(jù)公式(1)計算出揮發(fā)性成分的量。

(1)

式(1)中，mi為待測組分質(zhì)量濃度；Ai為化合物的峰面積；ms為內(nèi)標(biāo)化合物質(zhì)量濃度，mg/L；As為內(nèi)標(biāo)物峰面積；fi為待測組分對內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量校正因子，令其為1。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

每組實驗重復(fù)3次，如以YJ- 1- 1、YJ- 1- 2、YJ- 1- 3分別表示YJ- 1樣品的3次平行實驗結(jié)果，其他組編號與其相似。所有數(shù)據(jù)重復(fù)測量3次，計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件對食用酒精樣本均值、標(biāo)準(zhǔn)差及顯著性進(jìn)行分析。應(yīng)用SIMCA 14.1軟件對優(yōu)級和特級食用酒精中主要揮發(fā)性化合物的含量差異進(jìn)行主成分和偏最小二乘法判別分析，根據(jù)變量投影重要性(variable important for the projection，VIP)值判斷2種等級食用酒精中主要差異性化合物。

2 結(jié)果與討論

2.1 食用酒精揮發(fā)性成分分析結(jié)果

通過HS- SPME結(jié)合GC×GC/TOF MS對6種食用酒精樣品中的揮發(fā)性成分進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果見表1。

結(jié)果顯示，6個食用酒精樣品中共檢測出60種化合物，其中醇類6種，酯類14種，酸類1種，醛類9種、酮類6種，縮醛類1種，內(nèi)酯類1種，酚類1種，呋喃類1種，脂肪烴類4種，芳香烴類15種和萜烯類1種。采用保留指數(shù)的定性方法在6個酒樣中共定性出化合物48種，其中，采用標(biāo)準(zhǔn)品保留時間對比的定性方法鑒定出化合物39種。

食用酒精樣品中共檢測到醇類化合物6種，除了1-壬醇和苯乙醇只在優(yōu)級酒精中檢出。其他所有醇類化合物均在兩種酒精中檢測到，且在優(yōu)級酒精中醇類化合物的平均濃度高于特級酒精的。其中，2-戊醇含量最高，其在優(yōu)級中質(zhì)量濃度為5.61 μg/L，在特級中質(zhì)量濃度為3.54 μg/L。

共檢出酯類化合物14種，其中，己酸乙酯含量最高，在優(yōu)級酒精和特級酒精中的平均質(zhì)量濃度為573.06 μg/L和381.74 μg/L；乙酸乙酯次之，在優(yōu)級酒精和特級酒精中的平均質(zhì)量濃度為116.36 μg/L，51.06 μg/L。且乙酸乙酯在優(yōu)級酒精中的平均含量是特級酒精的2.28倍，而己酸乙酯在優(yōu)級酒精中的平均含量是特級酒精的1.5倍。月桂酸乙酯、苯甲酸乙酯和苯丙酸乙酯在特級酒精中均未檢出。除此之外，丙烯酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯的平均濃度在優(yōu)級酒精中高于特級酒精，甲酸乙酯、辛酸乙酯和壬酸乙酯在兩種等級酒精中的含量相差不多。值得注意的是，癸酸乙酯和鄰苯二甲酸二丁酯的平均濃度則在特級酒精中高于優(yōu)級酒精，且癸酸乙酯在特級酒精中的平均濃度是優(yōu)級酒精的2.5倍。

醛類化合物共9種，所有醛類化合物在兩種等級酒精中均檢出。其中，乙醛含量最高，在優(yōu)級酒精和特級酒精中的平均質(zhì)量濃度分別為170.76 μg/L和172.29 μg/L。壬醛含量次之，在兩種酒精中的平均質(zhì)量濃度分別為152.70 μg/L和80.96 μg/L。苯甲醛在優(yōu)級酒精中的平均濃度是特級酒精的2.7倍，其他醛類化合物含量在優(yōu)級酒精中略高于特級酒精。

酮類化合物共6種，除了2-戊酮只在優(yōu)級酒精中檢出，其他化合物在兩種等級酒精中均檢出。丙酮在優(yōu)級酒精中的平均濃度高于特級酒精，苯乙酮、3-十一酮、甲基庚烯酮和3-十三酮的含量在兩種等級酒精中大致相等。

脂肪烴類化合物4種，所有脂肪烴類化合物在兩種等級酒精中均檢出。其中，2,4,6-三甲基辛烷含量最高，且在優(yōu)級酒精和特級酒精中的平均質(zhì)量濃度分別為59.52 μg/L和83.95 μg/L；在特級酒精中濃度明顯高于優(yōu)級酒精。

芳香烴類化合物15種，1-甲基-2-異丙基苯只在優(yōu)級酒精中檢出，而1-甲基茚滿只在優(yōu)級酒精中檢出，其他所有芳香烴類化合物在兩種等級酒精中均檢出。其中，苯乙烯含量最高，在優(yōu)級酒精和特級酒精中的平均質(zhì)量濃度分別為60.96 μg/L和19.85 μg/L。4-乙基甲苯和順-β-甲基苯乙烯兩種化合物在特級酒精中平均濃度高于優(yōu)級酒精，1,2-二甲苯和1,2,4,5-四甲苯化合物在兩種等級酒精中含量相差不多，其他所有芳香烴類化合物含量在優(yōu)級酒精中都高于特級酒精。

在兩種酒精中共檢測到1種縮醛類化合物為乙縮醛，1種酸類化合物為乙酸，1種內(nèi)酯類化合物γ-丁內(nèi)酯，1種酚類化合物2,6-二叔丁基對甲苯酚，1種呋喃類化合物2-正戊基呋喃，1種萜烯類化合物(-)-檸檬烯。其中，乙酸只在優(yōu)級酒精中檢出，2-正戊基呋喃化合物在特級酒精中平均濃度高于優(yōu)級酒精，其他類化合物在兩種等級酒精中均檢出且含量在優(yōu)級酒精中都高于特級酒精。

因此，除了乙醛、甲基庚烯酮、3-十三酮、2-正戊基呋喃、正辛烷、2,4,6-三甲基辛烷、3-甲基十三烷、4-乙基甲苯、順-β-甲基苯乙烯、1,2-二甲苯和1,2,4,5-四甲苯化合物含量在特級酒精中略高于優(yōu)級酒精外，其他大多數(shù)化合物在優(yōu)級酒精中的含量是高于在特級酒精中的。對于同一種化合物在優(yōu)級酒精中的含量高于在特級酒精中的主要原因是生產(chǎn)工藝中操作流程的差異造成的。食用酒精生產(chǎn)工藝主要有五塔和七塔差壓蒸餾，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，最新生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到八塔差壓蒸餾。而該研究中特級酒精和優(yōu)級酒精生產(chǎn)的主要差別在于生產(chǎn)工藝的控制操作上。特級酒精在回流塔、水洗塔、甲醇塔和精餾塔上的重復(fù)操作次數(shù)相比優(yōu)級酒精更多，因此生產(chǎn)出的化合物在特級酒精中的種類和含量相比優(yōu)級酒精中的也相對較少。同時實驗所得的結(jié)果與GB 10343—2008《食用酒精》中規(guī)定的相符合，即特級酒精中存留的化合物種類和含量要小于優(yōu)級酒精中的。

2.2 食用酒精等級判別模型的建立

2.2.1PCA辨別模型的建立

PCA是無監(jiān)督模式下進(jìn)行的探索性分析，在模型建立之前對不同樣本初步的判斷是否存在差異[19]。對不同等級食用酒精初步判別結(jié)果見圖1，通過PCA得分圖可以看出2種等級的酒精在第一主成分上是能明顯區(qū)分的。并且前2個主成分對應(yīng)特征值累計貢獻(xiàn)率為51.3%，說明主成分分析能較好地分析判斷不同等級酒精中揮發(fā)性化合物含量的大部分信息。實驗樣本數(shù)據(jù)從圖2 Hotelling T2分布圖可以得出所有樣本數(shù)均在95%的置信區(qū)間內(nèi)沒有明顯異常值，說明實驗樣本數(shù)據(jù)都在正常值范圍內(nèi)。

YJ為優(yōu)級食用酒精樣品；TJ為特級食用酒精樣品。圖1 優(yōu)級和特級食用酒精的PCA判別Fig.1 PCA discrimination of superior and super grade edible alcohol

圖2 優(yōu)級和特級食用酒精的Hotelling T2分布Fig.2 Hotelling T2 value range plot of superior and super grade edible alcohol

2.2.2PLS-DA辨別模型的建立

PLS- DA為有監(jiān)督性分析，通過對變量空間的投影旋轉(zhuǎn)找出類別判別的潛在變量，可有效避免主成分分析中代表樣本類別的方向與方差最大方向不一致的情況[20]，能按照預(yù)先定義的分類最大化組間的差異，并可減少組內(nèi)差異，進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)中的信息，量化特征化合物造成組分差異的程度。PLS- DA判別模型以從研究結(jié)果中篩選的49個揮發(fā)性化合物含量為X變量，以不同等級酒精樣品為Y變量進(jìn)行PLS- DA回歸模型建立，分析結(jié)果見圖3。從PLS- DA得分圖中可以看出，兩種不同等級的酒精被明顯區(qū)分。因變量擬合指數(shù)(R2Y)為0.966，模型預(yù)測精度(Q2)為0.934，這說明該模型對分析不同等級酒精的化合物含量特征具有較好的穩(wěn)定性和預(yù)測能力。

YJ為優(yōu)級食用酒精樣品；TJ為特級食用酒精樣品。圖3 優(yōu)級和特級食用酒精的PLS- DA判別Fig.3 PLS- DA discrimination of superior and super grade edible alcohol

2.3 不同等級食用酒精中主要差異化合物

PLS- DA因子載荷圖是反應(yīng)每一個變量在得分圖上的貢獻(xiàn)。一般認(rèn)為，分布越密集的自變量對不同等級酒精中化合物含量區(qū)分影響越??；反之，離密集區(qū)越遠(yuǎn)的自變量且接近因變量的變量對區(qū)分不同等級酒精中化合物含量影響越大[21]。圖4、圖5中數(shù)字編號為表1中的化合物序號。并且圖4中，X的顏色表示不同化合物變量，Y的顏色代表兩種等級酒精。對2種等級食用酒精做因子載荷圖分析，結(jié)果如圖4，乙縮醛(編號為37)、丁酸乙酯(編號為10)、2,6-二叔丁基對甲苯酚(編號為39)、苯乙烯(編號為46)、己酸乙酯(編號為12)、戊酸乙酯(編號為11)和庚酸乙酯(編號為13)共7個化合物組分含量相關(guān)且與優(yōu)級酒精類別較接近，可以作為優(yōu)級酒精的特征揮發(fā)性組分；異戊醇(編號為3)、癸酸乙酯(編號為16)和乙醛(編號為22)共3個化合物組分含量顯著相關(guān)并與特級酒精類別較接近，故可以作為特級酒精的特征組分。

X為食用酒精中揮發(fā)性化合物；Y為2種等級食用酒精類別，YJ為優(yōu)級食用酒精，TJ為特級食用酒精；圖中化合物編號同表1。圖4 優(yōu)級和特級食用酒精揮發(fā)性成分的PLS- DA載荷Fig.4 Loading plot of PLS- DA of volatile components of superior and super grade edible alcohol

為了幫助選擇貢獻(xiàn)較大的差異組分，變量投影重要性(variable important for the projection，VIP)值被作為多維模型差異元素選擇的指標(biāo)。一般情況下認(rèn)為，VIP值大于1的組分即為多維模型的貢獻(xiàn)變量。VIP值大于1.5的組分可被標(biāo)記為極顯著的貢獻(xiàn)變量[22]。為了從兩種等級酒精中選擇貢獻(xiàn)較大的差異組分，對兩種等級酒精做了變量投影重要性排序，結(jié)果如圖5所示，VIP值大于1的化合物組分共23種，分別為乙縮醛(編號為37)、丁酸乙酯(編號為10)、2,6-二叔丁基對甲苯酚(編號為39)、戊酸乙酯(編號為11)、癸酸乙酯(編號為16)、苯乙烯(編號為46)、庚酸乙酯(編號為13)、乙酸乙酯(編號為8)、己酸乙酯(編號為12)、乙酸(編號為21)、正辛烷(編號為42)、苯甲酸乙酯(編號為18)、丙醇(編號為1)、1-甲基萘(編號為54)、壬醛(編號為28)、正己烷(編號為41)、苯甲醛(編號為30)、1,2,3,4-四氫萘(編號為49)、正丙苯(編號為47)、順-β-甲基苯乙烯(編號為53)、(-)-檸檬烯(編號為60)、γ-丁內(nèi)酯(編號為38)、己醛(編號為25)。其中VIP值大于1.5的化合物組分共4種，分別為乙縮醛(編號為37)、丁酸乙酯(編號為10)、2,6-二叔丁基對甲苯酚(編號為39)和戊酸乙酯(編號為11)。其中，特級食用酒精中的癸酸乙酯、正辛烷、順-β-甲基苯乙烯含量顯著高于優(yōu)級食用酒精；優(yōu)級食用酒精中乙縮醛、丁酸乙酯、2,6-二叔丁基對甲苯酚、戊酸乙酯、苯乙烯、庚酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸、苯甲酸乙酯、丙醇、1-甲基萘、壬醛、正己烷、苯甲醛、1,2,3,4-四氫萘、正丙基苯、(-)-檸檬烯、γ-丁內(nèi)酯、己醛含量顯著高于特級食用酒精。這些化合物組分即為造成不同等級食用酒精差異的主要標(biāo)志性化合物。而兩種等級食用酒精揮發(fā)性成分相對含量差異最大的乙縮醛、丁酸乙酯、2,6-二叔丁基對甲苯酚和戊酸乙酯4種化合物是PLS- DA模型區(qū)分不同等級食用酒精的顯著標(biāo)志性化合物。

化合物編號同表1。圖5 優(yōu)級和特級食用酒精揮發(fā)性成分的PLS- DA變量投影重要性排序Fig.5 Projection importance ranking of PLS- DA variables for volatile components of superior and super grade edible alcohol

表1 優(yōu)級和特級食用酒精中揮發(fā)性化合物

續(xù)表1

3 結(jié) 論

食用酒精中揮發(fā)性成分含量極低，而這些微量的揮發(fā)性化合物很難用一般的質(zhì)譜檢測出。因此，本研究采用頂空固相微萃取的前處理方法，結(jié)合全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對兩種等級食用酒精中揮發(fā)性化合物進(jìn)行定性定量分析。結(jié)果共檢測出60種揮發(fā)性化合物，其中，醇類6種，酯類14種，酸類1種，醛類9種，酮類6種，縮醛類1種，內(nèi)酯類1種，酚類1種，呋喃類1種，脂肪烴類4種，芳香烴類15種，萜烯類1種。之后以不同等級食用酒精中揮發(fā)性成分為變量，采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘- 判別分析(PLS- DA)等多元統(tǒng)計學(xué)方法建立了食用酒精等級判別模型，找出了兩種等級食用酒精的主要差異化合物。其中，PCA辨別模型的前兩個主成分貢獻(xiàn)率為51.3%，說明模型具有較好的食用酒精等級區(qū)分能力；PLS- DA辨別模型的因變量擬合指數(shù)為0.966，模型預(yù)測精度為0.934，說明模型具有較好的穩(wěn)定性和預(yù)測能力?；谧兞客队爸匾苑治觯瑥膬煞N等級食用酒精定量出的揮發(fā)性化合物中判別出23種可區(qū)分優(yōu)級、特級食用酒精的主要差異化合物。其中，特級食用酒精中的癸酸乙酯、正辛烷、順-β-甲基苯乙烯含量顯著高于優(yōu)級食用酒精；優(yōu)級食用酒精中乙縮醛、丁酸乙酯、2,6-二叔丁基對甲苯酚、戊酸乙酯、苯乙烯、庚酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸、苯甲酸乙酯、丙醇、1-甲基萘、壬醛、正己烷、苯甲醛、1,2,3,4-四氫萘、正丙基苯、(-)-檸檬烯、γ-丁內(nèi)酯、己醛含量顯著高于特級食用酒精。這些化合物組分即為造成不同等級食用酒精差異的主要標(biāo)志性化合物。而兩種等級食用酒精揮發(fā)性成分相對含量差異最大的乙縮醛、丁酸乙酯、2,6-二叔丁基對甲苯酚和戊酸乙酯4種化合物是PLS- DA模型區(qū)分不同等級食用酒精的顯著標(biāo)志性化合物。因此，應(yīng)用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)結(jié)合多元統(tǒng)計分析對食用酒精進(jìn)行等級區(qū)分是行之有效的方法，希望此研究結(jié)果可為不同等級食用酒精的客觀辨別提供數(shù)據(jù)參考和理論支撐。