液液萃取結合氣-質聯機分析景芝白干酒中的揮發性成分

吳繼紅，黃明泉，孫寶國，鄭福平，孫金沅

（1.北京工商大學 北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048；2.北京工商大學 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048）

液液萃取結合氣-質聯機分析景芝白干酒中的揮發性成分

吳繼紅，黃明泉*，孫寶國，鄭福平，孫金沅

（1.北京工商大學 北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048；2.北京工商大學 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048）

采用不同的溶劑，通過液液萃取法結合氣-質聯機對景芝白干酒中的香氣成分進行分析，并通過NIST 11譜庫檢索和保留指數進行了鑒定。結果表明，不同種類和極性的有機溶劑，其萃取出來的成分也不相同。采用正戊烷作為萃取劑，共發現30 種物質，采用乙醚作為萃取劑，共發現29 種物質，采用二氯甲烷作為萃取劑，共發現35 種物質。3 種溶劑一共萃取出65 種物質，其中醇類化合物9 種、酯類化合物19 種、酸類化合物11 種、烴類化合物14 種、芳香族化合物3 種、呋喃類化合物3 種、醛類化合物3種、酮類化合物1 種、含氮化合物1 種、含硫化合物1 種。

液液萃取；有機溶劑；景芝白干酒；香氣成分；氣相色譜-質譜法

中國白酒已有幾千年的歷史，是中華民族的傳統食品，也是中華文明的象征。改革開放以來，中國的白酒得到了快速的發展，其生產工藝有了較大的改善和提高[1-2]。白酒的成分極其復雜，除了含有約98%～99%的水和乙醇以外，還有約1%～2%的其他成分[3]，同時也正是這微量的其他成分決定了酒的香型和品質。氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯機技術作為一種先進的分離檢測技術，在白酒的香氣成分分析中發揮著重要的作用[4]。從20世紀60年代原輕工業部在貴州茅臺酒廠和山西汾酒酒廠的科學試點工作開始[5]，越來越多的人投入到中國白酒香氣成分的研究這個課題中去。

景芝白干酒作為山東白酒的典型，其香型特點非常特殊。1957年，白酒專家首次在景芝白干酒中發現芝麻香“因子”，從1965年起人們開始對芝麻香型白酒進行探索。在20世紀80—90年代，山東一輕廳科研所、山東大學實驗中心、輕工業部食品發酵所等相關人員分別采用分餾法及直接進樣法對景芝白干酒的揮發性成分進行了研究探討[6]。景芝白干酒的典型性研究終于取得了決定性的勝利，以芝麻香著稱的景芝白干，的確是獨立成型的一類白酒。

液液萃取作為一種常用的技術[7-10]在分離提取研究中被廣泛采用。該實驗選取了3 種溶劑，即正戊烷、二氯甲烷和乙醚分別對白酒中的香氣成分進行萃取，然后采用GC-MS對萃取物進行分析檢測。本實驗主要目的是探究合適的有機溶劑對景芝白干酒進行萃取，并為其香氣成分的剖析做好鋪墊，為進一步地改善白酒工藝提供依據[11]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

景芝白干酒（質量等級：優級；酒精度：49%）山東景芝酒廠；二氯甲烷、乙醚、戊烷（均為分析純）國藥集團化學試劑有限公司；C6～C30正構烷烴（色譜純） 北京化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

RE-52AA 旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；SL-N Electronic Balance電子天平 上海民橋精密科學儀器有限公司；7890N-5975c氣相色譜-質譜聯用儀、10 μL微量進樣器 美國安捷倫公司；N-Evap系列氮吹儀上海思伯明儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 液液萃取

取40 mL景芝白干酒樣，用90 mL重蒸的正戊烷平均分3 次萃取。合并萃取液于250 mL的燒瓶中，加入60 g無水硫酸鈉，封口后置于-20 ℃的冰箱內過夜。之后過濾得到濾液，濾液經過減壓旋轉蒸發后除去大部分溶劑。氮吹濃縮至500 μL，待GC-MS分析。

按照上述方法，分別再用等量的重蒸的乙醚、二氯甲烷萃取，最終得到氮吹濃縮后的樣品500 μL，待GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS條件

1.3.2.1 氣相色譜條件

色譜柱：FFAP毛細管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：He（99.999%）；恒流：柱流速1.0 mL/min；分流比：50∶1；進樣量：1 μL；進樣口溫度：250 ℃；升溫程序：初溫35 ℃，以10 ℃/min升至50 ℃，保持20 min；以1 ℃/min升至70 ℃，保持10 min，再以3 ℃/min升至250 ℃，保持5 min[12]；

1.3.2.2 質譜條件

EI源；電子能量70 eV；離子源230 ℃；四極桿溫度150 ℃；傳輸管線溫度：250 ℃；溶劑延遲時間3.0 min；掃描模式full scan；掃描質量范圍m/z 29～450。

1.3.3 定性分析

經過NIST 11譜庫檢索，并結合正構烷烴的保留指數、參考文獻[11]及相關網站等共同進行定性。保留指數計算公式：

式中：RI為保留指數；n+1和n分別為未知物流出前后正構烷烴碳原子數，tn+1和tn分別為相應正構烷烴的保留時間；ta為未知物在氣相色譜中的保留時間（tn＜ta＜tn+1）；a為未知物峰[13]。

2 結果與分析

圖1 正戊烷萃取結合GC-MS分析景芝白干白酒揮發性成分總離子流圖Fig.1 GC-MS TIC of volatile compounds in Jingzhi Baigan liquor extracted with n-pentane

圖2 乙醚萃取結合GC-MS分析景芝白干白酒揮發性成分總離子流圖Fig.2 GC-MS TIC of volatile compounds in Jingzhi Baigan liquor extracted with ethyl ether

圖3 二氯甲烷萃取結合GC-MS分析景芝白干白酒揮發性成分總離子流圖Fig.3 GC-MS TIC of volatile compounds in Jingzhi Baigab liquor extracted with dichloromethane

分別用戊烷、乙醚和二氯甲烷為溶劑，依次采用液液萃取法對景芝白干白酒的揮發成分進行了萃取、濃縮，用GC-MS進行了分析，并采用譜庫檢索，保留指數等對照等手段進行定性分析。相應的總離子流圖如圖1～3所示，分析鑒定結果如表1所示。

表1 3 種溶劑萃取結合GC-MS分析景芝白干白酒揮發性成分Table 1 Volatile compounds of Jingzhi Baigan liquor extracted with different organic solvents

續表1

由表1可以看出，采用經過NIST 11譜庫檢索和正構烷烴保留指數鑒定后，采用戊烷、乙醚和二氯甲烷作為萃取劑，共發現65 種物質，其中醇類化合物9 種、酯類化合物19 種、酸類化合物11 種、烴類化合物14 種、芳香族化合物3 種、呋喃類化合物3 種、醛類化合物3 種、酮類化合物1 種、含氮化合物1 種、含硫化合物1 種。

同時還可以看出，不同溶劑由于極性的不同，所萃取出的成分也不一樣。采用正戊烷作為萃取劑，共發現30 種物質，其中醇類4 種、酯類12 種、酸類3 種、醛類1 種、烴類9 種、含硫化合物1 種。采用乙醚作為萃取劑，共發現29 種物質，其中醇類7 種、酯類7 種、酸類5 種、芳香族化合物1 種、醛類2 種、烴類4 種、呋喃類化合物2 種、含氮化合物1 種。采用二氯甲烷作為萃取劑，共發現35 種物質，其中醇類6 種、酯類10 種、酸類9 種、芳香族化合物3 種、醛酮類2 種、烴類2 種、呋喃類化合物3 種。可見，萃取溶劑極性越大，所分析出的極性成分也就越多，非極性成分越少。所以為準確地全面分析白酒的揮發性香成分，不同極性的萃取溶劑相結合是比較好的方法。按照相似相溶原理，正戊烷萃取應該獲得更多的烷烴類物質，而在本研究中大部分烷烴的行為也是如此。但對于諸如十九烷、二十烷、二十二烷、二十四烷等個別未發現烷烴，經多次萃取及分析，可以看出白酒中這些物質的含量較低且正戊烷對它們的萃取率較低。即使是一樣的溶劑，對不同鏈長及鏈結構的烷烴萃取效率是不同的，相似相溶在一些長鏈烷烴萃取中不一定是總是有效[23-25]。在20世紀90年代，胡國棟[23]對不同年份的特級景芝白干酒的香味組分進行了研究：采用PEG20M交聯柱直接進樣分析白酒，獲得了67個組分峰，對其中的14 種醇類、7 種羰基化合物、8 種有機酸、1 種縮醛、l 種吡嗪化合物進行了定量分析；隨后又采用動態頂空進樣分析白酒的微量揮發性組分，共檢出了74 種化合物，包含有41 種酸、10 種醇、7 種醛、5 種酮類、10 種縮醛類及1 種芳烴（甲基萘）；同時也對含氮化合物進行了測定，共檢測出36 種化合物，其中吡嗪類化合物有29 種。但上述實驗僅報道了該酒中檢測出的7 種呋喃類化合物和含量較高的幾種酯類，它們分別是糠醛、糠醇、2-乙氧基-5-甲基呋喃、2-戊基呋喃、2-乙酰基呋喃、5-甲基-乙-糠醛和2-乙酰基-5-甲基呋喃、乙酸乙酯、丙酸乙酯和丁二酸二乙酯等，其他成分未具體報道。本實驗檢測到的呋喃類化合物僅有3 種，少于上述文獻報道，但卻檢測出19 種相對含量較高的酯類化合物，其中18 種化合物是首次報道，包括13 種酯類化合物（丁酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、癸酸乙酯、絲氨酸甲酯、十二烷酸乙酯、壬酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四烷酸乙酯、棕櫚酸乙酯、十六烷酸乙酯、9,12-十八碳二烯酸乙酯、9,12-十八烷酸乙酯），3 種芳香族化合物（甲酚、2-甲氧基-4-乙基苯酚、4-乙基苯酚）、1種含氮化合物（四氫噻唑）和1 種含硫化合物（2-丙硫醇）。由于本實驗僅選取了優級景芝白干酒為待測樣品，該酒樣的檔次及批次相對單一，且該酒價格低廉，主要面向低消費人群，所以該酒中的香味成分相對特級景芝白干酒偏少。

3 結 論

采用不同的溶劑，通過液液萃取法結合GC-MS對景芝白干酒中的香氣成分進行分析，并通過NIST 11譜庫檢索和保留指數進行了鑒定。結果表明，不同種類和極性的有機溶劑，其萃取出來的成分也不相同。采用正戊烷作為萃取劑，共發現30 種物質，采用乙醚作為萃取劑，共發現29 種物質，采用二氯甲烷作為萃取劑，共發現35 種物質。3 種溶劑一共萃取出65 種物質，其中醇類化合物9 種、酯類化合物19 種、酸類化合物11 種、烴類化合物14 種、芳香族化合物3 種、呋喃類化合物3 種、醛類化合物 3種、酮類化合物1 種、含氮化合物1 種、含硫化合物1 種。由檢出的化合物可知，酯類化合物、醇類和酸類化合物種類較多，這與景芝白干酒本身的成分及微生物的代謝有關。另外，醛酮類、酚類化合物及含硫化合物可能是由于景芝白干酒中的成分在一定條件下發生各種反應而生成的[6]。

采用不同極性的溶劑，經過GC-MS分離鑒定后得到的物質有很大的不同。上述3 種萃取劑的極性大小不同，其提取出的化合物的種類和數目也不相同。有機溶劑的極性越接近白酒中的揮發性化合物的極性，萃取效果也就越好。這對之后采用液液萃取法提取白酒中的香氣成分時如何選取萃取劑有一定的指導作用，在以后的實驗中可以采取多種溶劑進行萃取，并可以結合固相微萃取等方法對白酒中的香味化合物進行分析，以便保證盡量多的風味化合物被萃取出來，為進一步確定白酒中香氣物質提供一定的價值。

[1] 賴高淮. 新型白酒勾調技術與生產工藝[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2003: 5-10.

[2] 肖東光. 白酒生產技術全書[M]. 北京: 化學工業出版社, 2005: 4-10.

[3] 湯道文, 謝玉球, 朱法余. 白酒中的微量成分及與白酒風味技術發展的關系[J]. 釀酒科技, 2010(5): 78-81.

[4] 胡國棟. 氣相色譜法在白酒分析中的應用現狀與回顧[J]. 食品與發酵工業, 2003, 29(10) : 65-69.

[5] 徐巖, 范文來, 王海燕. 風味分析定向中國白酒技術研究的進展[J].釀酒科技, 2010(11): 73-78.

[6] 熊子書. 景芝白干的芝麻香[J]. 中國酒, 2002(5): 17.

[7] 范文來, 徐巖, 楊廷棟, 等. 應用液液萃取與分餾技術定性綿柔型藍色經典微量揮發性成分[J]. 釀酒, 2012, 39(1): 21-29.

[8] 丁云連, 范文來, 徐巖, 等. 老白干香型白酒香氣成分分析[J]. 釀酒, 2008, 35(4): 109-113.

[9] 楊春霞, 廖永紅, 胡建華, 等. 液液萃取與固相微萃取二鍋頭香氣成分的比較[J]. 食品工業科技, 2012, 33(8): 68-74.

[10] 范文來, 徐巖. 應用液液萃取結合正相色譜技術鑒定汾酒與郎酒揮發性成分: 上[J]. 釀酒科技, 2013(2): 17-26.

[11] 劉玉平. 中國白酒揮發性成分研究進展[J]. 食品科學, 2010, 31(21): 437-441.

[12] 張媛媛, 孫金沅. 扳倒井芝麻香型白酒中含硫風味成分的分析[J].中國食品學報, 2012, 12(12): 173-179.

[13] 謝建春. 現代香味分析技術及應用[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2008: 17-18.

[14] FAN Wenlai, QIAN M C. Identification of aroma compounds in Chinese ‘Yanghe Daqu’ liquorby normal phase chromatography fractionation followed by gas chromatography/olfactometry[J]. Flavour and Fragrance Journal, 2006, 21(2): 333-342.

[15] CHA Y J, KIM H, CADWALLADER K R. Aroma-active compounds in Kimchi during fermentation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1998, 46(5): 1944-1953.

[16] DIMITRIOS K, STEPHEN J, DONALD S. Comparison of the volatile compositions and flavour properties of cantaloupe, Galia and honeydew muskmelons[J]. Food Chemistry, 2006, 46(5): 95-102.

[17] FERRARI G, LABLANQUIE O, CANTAQREL R, et al. Determination of key odorant compounds in freshly distilled cognac using GC-O,GC-MS and sensory evaluation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(18): 5670-5676.

[18] VERZERA A, ZIINO M, CONDURSO C, et al. Solid-phase microextraction and ga s chromatography-mass spectrometry for rapid characterisation of semi-hard chees ses[J]. Analytical Bioanal Chemisitry, 2004, 380: 930-936.

[19] SHIMODA M, SHIBAMOTO T. Isolation and identification of headspace volatiles from brewed coffee with an on-column GC/MS methord[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1990, 38(3): 802-804.

[20] MITS UYA S, HIROKO S, HIDEKI S, et al. Comparison of the odor concentrates by SDE and adsorptive c olumn method from green tea infusion[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1995, 43(6): 1616-1620.

[21] PENG C T. Prediction of retention indics V. Influence of electronic effects and column polarity on retention index[J]. Journal of Chromatography, 200, 903(1/2): 117-143.

[22] ZHAO Yuping, LI Jiming, XU Yan, et al. Characterization of aroma compounds of four brandiesby aroma extract dilution analysis[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2009, 60: 269-276.

[23] 胡國棟. 景芝白干特征香味成分的研究[J]. 釀酒, 1992, 19(1): 83-88.

[24] 王海平, 于振法. 景芝白乾酒的典型性: ‘芝麻 香’研究工作的回顧與展望[J]. 釀酒, 1992, 19(4): 61-70.

[25] 石麗明, 劉美美, 王曉華. 加速溶劑萃取提取土壤中正構烷烴的方法研究[J]. 巖礦測試, 2010, 29( 2): 104-108.

Analysis of Volatile Compounds in Jingzhi Baigan Liquor by Liquid-liquid Extraction (LLE) and Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)

WU Ji-hong, HUANG Ming-quan*, SUN Bao-guo, ZHENG Fu-ping, SUN Jin-yuan
(1. Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China; 2. Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Volatile compounds of Jingzhi Baigan liquor were analyzed by liquid-liquid extraction and gas chromatographymass spectrometry and identified by mass spectral library searching and comparison of retention indexes. Different compounds were extracted by using different kinds of organic solvents with various polarities. The results showed that 30 compounds were identified in n-pentane extract compared to 29 compounds in ethyl ether extract and 35 compounds in dichloromethane extract. In total, 65 compounds were extracted with three organic solvents including 9 alcohols, 19 esters, 11 acids, 14 alkanes, 3 aromatics, 3 furans, 3 aldehydes, 1ketones, 1 nitrogenous compound and 1 sulfocompound.

liquid-liquid extraction; organic solvent; Jingzhi Baigan liquor; flavor compounds; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630（2014）08-0072-04

10.7506/spkx1002-6630-201408013

2013-07-18

國家自然科學基金青年科學基金項目（31301466）；2012年北京市新世紀百千萬人才工程培養經費資助項目；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2011BAD23B01）

吳繼紅（1989—），女，碩士研究生，研究方向為香精香料的分析與應用。E-mail：wujihong12@126.com

*通信作者：黃明泉（1977—），男，副教授，博士研究生，研究方向為香料香精。E-mail：hmqsir@163.com