液液萃取與固相微萃取二鍋頭香氣成分的比較

楊春霞，廖永紅，*，胡建華，胡佳音，謝建春

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京市高等學(xué)校工程中心/食品風(fēng)味化學(xué)北京市重點實驗室，北京100048;2.北京順鑫農(nóng)業(yè)股份有限公司牛欄山酒廠，北京101301)

液液萃取與固相微萃取二鍋頭香氣成分的比較

楊春霞1，廖永紅1，*，胡建華2，胡佳音2，謝建春1

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京市高等學(xué)校工程中心/食品風(fēng)味化學(xué)北京市重點實驗室，北京100048;2.北京順鑫農(nóng)業(yè)股份有限公司牛欄山酒廠，北京101301)

采用液液萃取和固相微萃取結(jié)合氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對清香型牛欄山二鍋頭的香氣成分進(jìn)行了定性分析，共得到42種香氣成分，主要包括酯類化合物17種，酸類化合物8種，醇類化合物7種，雜環(huán)類化合物5種、烷烴類化合物4種和醛類化合物1種。液液萃取主要呈香物質(zhì)有3－甲基－1－丁醇、十六酸乙酯、2－羥基－丙酸乙酯、油酸乙酯和亞油酸乙酯。固相微萃取主要呈香物質(zhì)有3－甲基－1－丁醇、己酸乙酯、3－甲基－1－丁醇乙酸、辛酸乙酯和乙酸乙酯。液液萃取和固相微萃取對香氣成分的分離效果存在較大差異，表明兩種方法對白酒的定性分析有一定的互補(bǔ)性。

液液萃取，固相微萃取，清香型牛欄山二鍋頭，氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀

白酒是中國傳統(tǒng)蒸餾酒，它是以谷物及薯類等富含淀粉的作物為原料，經(jīng)過發(fā)酵蒸餾而成。中國白酒在飲料酒中，獨具風(fēng)格，與世界其他國家的酒相比，我國白酒具有特殊的不可比擬的口感和風(fēng)味。二鍋頭是其中獨具風(fēng)格的一種中國白酒，二鍋頭的風(fēng)味成分是構(gòu)成二鍋頭香味和風(fēng)格的重要物質(zhì)，二鍋頭的香氣成分由許多單體成分組成，根據(jù)這些香氣成分的化學(xué)屬性不同，可以將酒中的香氣成分分為醇類化合物、醛類化合物、酸類化合物、酯類化合物、酮類化合物、內(nèi)酯類化合物、硫化物類化合物、縮醛類化合物、吡嗪類化合物、呋喃類化合物、芳香族化合物以及其他化合物［1］。目前，國內(nèi)對濃香型白酒中呈香化合物已經(jīng)做了全面的分析，如范文來等人應(yīng)用液液萃取、固相微萃取技術(shù)和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)研究了濃香型白酒，檢測出多種香味物質(zhì)［2－6］。但是國內(nèi)對清香型二鍋頭的研究還較少，主要產(chǎn)香物質(zhì)數(shù)據(jù)也較缺乏。目前，酒類香氣成分的測定方法主要是先通過一定的萃取預(yù)處理手段將白酒中的香氣成分萃取或濃縮出來，然后結(jié)合氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC－MS)或者氣相色譜－嗅覺探測(GC－O)進(jìn)行分析。酒類香氣成分的分離提取方法主要有直接取樣、液液萃取、吹掃捕集、靜態(tài)頂空、固相萃取、固相微萃取同位素稀釋和攪拌棒萃取法［7］。其中液液萃取是比較傳統(tǒng)的樣品預(yù)處理過程，它是通過選擇不同的溶劑針對性的提取香氣成分，然后在低溫、低壓下蒸發(fā)濃縮香氣成分。液液萃取提取出來的物質(zhì)種類較多，可以將酒中的難揮發(fā)和不揮發(fā)物質(zhì)提取出來，但是萃取時間較長，樣品和溶劑需要量大［8］。固相微萃取是20世紀(jì)90年代以來出現(xiàn)的樣品處理方法，它無需有機(jī)溶劑，快速高效，集采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體，它的主要原理是通過固相微萃取頭從待分析基質(zhì)中萃取被分析物，然后將固相微萃取針管插入氣相色譜質(zhì)譜儀的進(jìn)樣器中，熱解析后進(jìn)行分析檢測［9］。本實驗通過液液萃取(LLE)和固相微萃取技術(shù)(SPME)萃取清香型二鍋頭中的香氣成分，并且利用氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定性分析。然后比較兩種萃取方法的差別，同時確定出兩種萃取方法的主要產(chǎn)香物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

清香型牛欄山二鍋頭 原酒，北京牛欄山酒廠，酒精度為77°;乙醚、戊烷、氯化鈉、無水硫酸鈉 分析純，北京化工廠。

RE－52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;固相微萃取頭(50/30μm DVB/CAR/PDMS)、固相微萃取手動進(jìn)樣器 美國Supelco公司;6890N－5973i氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀 配有EI離子源和NIST檢索譜庫，美國Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理方法

1.2.1.1 液液萃取 清香型牛欄山二鍋頭進(jìn)行預(yù)處理、萃取、分離、濃縮，分成水溶性組分、中堿性組分和酸性組分，這三種組分分別記為A、B、C組分，進(jìn)而用于GC－MS分析，具體萃取方法如圖1所示。

液液萃取得到的 A、B、C組分用于 GC－MS分析。

1.2.1.2 固相微萃取法 用50/30μm DVB/CAR/ PDMS萃取頭(Supelco，Inc.，Bellefonte，PA)對酒樣中揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分進(jìn)行萃取。在17mL頂空瓶中加入15mL稀釋后酒樣和3g氯化鈉，插入萃取頭，50℃預(yù)熱 5min，萃取吸附 45min，GC解吸 5min (250℃)，用于GC－MS分析。

1.2.2 分析條件

1.2.2.1 液液萃取GC－MS條件 色譜條件:色譜柱為DB－Wax毛細(xì)管柱(30m×0.25mm i.d.×0.25μm，J＆W Scientific);升溫程序:50℃保持2min;以6℃/ min的速度升溫至230℃，保持20min;進(jìn)樣口溫度250℃，載氣He，流速2mL/min;進(jìn)樣量1μL，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)電離源;電子能量為70eV;離子源溫度為230℃;掃描范圍為m/z 30～550。1.2.2.2 固相微萃取GC－MS條件 色譜條件:色譜柱為 DB－Wax毛細(xì)管柱(30m×0.25 mm i.d.× 0.25μm，J＆W Scientific);升溫程序:50℃恒溫2min，以4℃/min的速度升溫至230℃，保持30min;進(jìn)樣口溫度250℃，載氣He，流速2mL/min。進(jìn)樣量1μL，不分流進(jìn)樣。

圖1 液液萃取流程圖Fig.1 Flow chart of liquid－liquid extraction

質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)電離源;電子能量為70eV;離子源溫度為230℃;掃描范圍為m/z 30～550。1.2.3 香氣物質(zhì)的定性分析 采用峰面積歸一化法計算各組分相對含量，對相對含量0.1%以上的組分進(jìn)行鑒定。各檢出物質(zhì)圖譜進(jìn)行NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索，初步確定檢測出的化合物。根據(jù)改進(jìn)的Kovats法計算相對保留指數(shù)RI［9］，將正構(gòu)烷烴混合標(biāo)樣進(jìn)入GC－MS分離分析，利用得到的保留時間計算得出該物質(zhì)的保留指數(shù)。再對照現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫和國內(nèi)外文獻(xiàn)［10－15］中該物質(zhì)的保留指數(shù)來定性的確定該物質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

本實驗采用液液萃取和固相微萃取技術(shù)結(jié)合GC－MS對清香型牛欄山二鍋頭酒中微量香味成分進(jìn)行了定性分析研究，并且比較了兩種方法得到的香氣成分的種類和含量的差別。

2.1 液液萃取法

采用1.2.1.1液液萃取方法將酒樣有針對性的進(jìn)行分離提取，得到A、B和C組分。結(jié)合GC－MS分析檢測表明，A組分檢測出22個峰，主要出峰物質(zhì)有3－甲基－1－丁醇、2－甲基－1－丙醇和乙酸乙酯，如圖2所示;B組分檢測出16個峰，主要出峰物質(zhì)有3－甲基－1－丁醇、2－羥基丙酸乙酯和十六酸乙酯，如圖3所示;C組分檢測出29個峰，主要出峰物質(zhì)有3－甲基－1－丁醇、2－羥基丙酸乙酯和十六酸乙酯，如圖4所示。

由表1可知，綜合液液萃取得到的A、B和C組分中的各香氣成分，共分離得到25種香氣成分，其中酯類化合物10種，醇類化合物6種，烷烴類化合物4種，酸類化合物4種和醛類化合物1種。主要得到的香氣成分有3－甲基－1－丁醇、十六酸乙酯、2－羥基－丙酸乙酯、油酸乙酯和亞油酸乙酯。由圖2～圖4可知，C組分檢測得到的峰個數(shù)最多，而數(shù)據(jù)顯示5種主要香氣物質(zhì)在A組分的相對含量最高，而C組分中5種香氣物質(zhì)相對含量最少，表明這5種香氣物質(zhì)較易溶解在水溶性組分中。五種主要香氣物質(zhì)在A、B、C組分中的相對含量比較，見圖5。

圖2 A組分液液萃取的總離子色譜圖Fig.2 GC－MS total ions chromatogram of ingredient A extracted by LLE

圖3 B組分液液萃取的總離子色譜圖Fig.3 GC－MS total ions chromatogram of ingredient B extracted by LLE

圖4 C組分液液萃取的總離子色譜圖Fig.4 GC－MS total ions chromatogram of ingredient C extracted by LLE

2.2 固相微萃取法

采用1.2.1.2固相微萃取方法，選擇50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭對清香型牛欄山二鍋頭選擇性萃取，如圖6所示，經(jīng)GC－MS分析后共檢測到36個峰，主要出峰物質(zhì)有3－甲基－1－丁醇、己酸乙酯、3－甲基－1－丁醇乙酸、辛酸乙酯和乙酸乙酯。

排除溶劑峰和其他雜峰，并且結(jié)合表1數(shù)據(jù)，固相微萃取牛欄山二鍋頭酒共得到22種香氣成分，其中，酯類化合物10種，酸類化合物5種，雜環(huán)類化合物5種和醇類化合物2種。

圖5 5種主要成分液液萃取后在A，B，C組分中含量的比較Fig.5 Compare the relative content of five main components in ingredients A，B，C by LLE

圖6 固相微萃取清香型二鍋頭中香氣成分的總離子色譜圖Fig.6 GC－MS total ions chromatogram of aroma compounds in mild aromatic Chinese liquor by SPME

2.3 兩種方法萃取酒樣中香氣成分的比較

對比液液萃取和固相微萃取提取清香型牛欄山二鍋頭酒中香氣物質(zhì)，如圖7和表1所示，液液萃取與固相微萃取雖然均可分離出二十多種香氣物質(zhì)，但是香氣物質(zhì)卻相差較大，具有很好的互補(bǔ)性。液液萃取法未能得到雜環(huán)類化合物，而固相微萃取沒有檢測出烷烴類和醛類化合物，表明不同方法可以對某些特定的化合物進(jìn)行選擇性萃取。

圖7 各香氣物質(zhì)種類在LLE和SPME中的種類數(shù)量比較Fig.7 Compare the quantity and variety of aroma compounds by LLE and SPME

此外，液液萃取和固相微萃取提取酒樣得到的香氣成分也有一些相似的地方，如表1所示，兩種方法對酯類化合物、醇類化合物和酸類化合物都比較敏感，其含量也較大，還分離得到一些共有物質(zhì)，有些還是主要產(chǎn)香物質(zhì)，如3－甲基－1－丁醇、乙酸乙酯、2－羥基－丙酸乙酯和己酸。

3 結(jié)論

清香型牛欄山二鍋頭經(jīng)液液萃取和固相微萃取前處理后，結(jié)合GC－MS分析共得到了42種香氣成分，主要包括酯類化合物17種，酸類化合物8種，醇類化合物7種，雜環(huán)類化合物5種，烷烴類化合物4種和醛類化合物1種。單一采用液液萃取法可得到25種香氣成分，采用固相微萃取法可得到22種香氣成分，但是兩種方法得到的香氣物質(zhì)卻相差較大，對某些特征香氣成分的分離效果也存在差異，表明兩種前處理方法對白酒的定性分析有一定的互補(bǔ)性，兩種方法結(jié)合可以更全面地分離出白酒中的香氣成分。例如液液萃取能較好地分離出十六酸乙酯，固相微萃取能較好地分離出辛酸乙酯，因此，可以根據(jù)這兩種方法萃取特征香氣成分的敏感性和差異性來更好地控制白酒的釀酒工藝。

表1 固相微萃取和液液萃取清香型原酒后GC－MS結(jié)果比較Table 1 Compare GC－MS results of mild aromatic Chinese liquor by SPME and LLE

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Comparison of aroma compounds in erguotou liquor by liquid－liquid extraction and solid phase microextraction

YANG Chun－xia1，LIAO Yong－h(huán)ong1，*，HU Jian－h(huán)ua2，HU Jia－yin2，XIE Jian－chun1
(1.School of Food and Chemical Engineering/Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients/Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China; 2.Niulanshan Distillery，Beijing Shunxin Agriculture Co.，Ltd.，Beijing 101301，China)

Aroma compounds in mild aromatic Niulanshan erguotou liquor were identified by using liquid－liquid extraction and solid phase microextraction followed by gas chromatography－mass spectrometry.The total of 42 aroma compounds were identified，including 17 esters，8 acids，7 alcohols，5 heterocycle compounds，4 alkynes and 1 aldehyde compounds.In addition，3－methyl－1－butanol，hexadecanoic acid ethyl ester，2－h(huán)ydroxy－propanoic acid ethyl ester，ethyl oleate and linoleic acid ethyl ester were the main aroma compounds which identified by liquid－liquid extraction，while 3－methyl－1－butanol，hexanoic acid ethyl ester，3－methyl－1－butanol acetate，octanoic acid ethyl ester and ethyl acetate were the main aroma compounds which were identified by gas chromatography－mass spectrometry.Compared the two extraction methods，there were many differences in aroma compounds between the two methods.Therefore，as two kinds of processing method of extracting liquor，liquid－liquid extraction and gas chromatography－mass spectrometry had well complementary.The experiment results lay a foundation for further study of volatile compounds in Chinese liquor.

liquid－liquid extraction(LLE);solid phase micro－extraction(SPME);mild aromatic Niulanshan erguotou liquor;gas chromatography－mass spectrometry(GC－MS)

TS207.3

A

1002－0306(2012)08－0068－05

2011－05－26 *通訊聯(lián)系人

楊春霞(1986－)，女，碩士研究生，研究方向:食品生物技術(shù)。

國家“十二五”科技支撐計劃項目課題(2011BAD23B01，2011BAC11B06)。