GC-O-MS法對(duì)比3種紅棗白蘭地的揮發(fā)性成分

夏亞男，遲超逸，郭 潔，王 頡*，康紅紅

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，河北保定 071001）

中國(guó)歷來(lái)有著無(wú)酒不成席的說(shuō)法，酒文化已成為了我國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分，尤其是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民消費(fèi)水平的提高，不僅酒的品牌種類與產(chǎn)量與日俱增，而且消費(fèi)者對(duì)其品質(zhì)的要求也越來(lái)越高[1]。紅棗白蘭地是以紅棗為原料，經(jīng)過(guò)砸棗、發(fā)酵、蒸餾而成的高酒精度的蒸餾酒，在民間已經(jīng)有幾千年的歷史，俗稱“棗杠子”。棗杠子酒風(fēng)味獨(dú)特、棗香濃郁、酒香怡人，保留了紅棗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，很容易被人體全面吸收，是一種典型的保健酒[2]。酒的風(fēng)味是其最重要的性能指標(biāo)，也是人們品嘗的重點(diǎn)，而風(fēng)味的決定因素主要是酒中各種芳香成分的種類和配伍，其與酒的質(zhì)量有著密切的關(guān)系[3-4]。

分析酒中的揮發(fā)性成分，需要對(duì)酒中的香氣物質(zhì)進(jìn)行萃取前處理。目前，國(guó)內(nèi)外香氣成分的提取方法主要包括液-液萃取法、蒸餾萃取法、靜態(tài)頂空提取法、動(dòng)態(tài)頂空提取法、超臨界流體萃取法等。但這些方法都存在一定的缺陷，如液-液萃取法需要大量有機(jī)溶劑，浪費(fèi)時(shí)間，且易導(dǎo)致目標(biāo)物質(zhì)的變化或損失；靜態(tài)頂空法的缺陷是樣品產(chǎn)生過(guò)大的蒸汽體積，影響色譜柱的分離效能，而且會(huì)導(dǎo)致一些半揮發(fā)和難揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)無(wú)法檢測(cè)[5]。頂空固相微萃取（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）作為一種新型的萃取技術(shù)，具有操作時(shí)間短、樣品用量少，操作快速、靈活、便攜，重現(xiàn)性好、精度高、檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn)，因此，自問(wèn)世以后，已成為一種受人矚目的樣品預(yù)處理技術(shù)[6]，并在酒類風(fēng)味成分分析中得到了快速應(yīng)用。

白蘭地的香味組成極其復(fù)雜，但并不是所有的揮發(fā)物都對(duì)其香味有貢獻(xiàn)[7]。有些氣味很強(qiáng)成分因含量很低而不能被氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）檢測(cè)到。氣相色譜-嗅聞（gas chromatographyolfactometry，GC-O）技術(shù)正是解決這些問(wèn)題的理想方法，其是一種把儀器分析和感官分析結(jié)合在一起研究酒類和食品香氣的新型研究方法，其中人的鼻子起到了檢測(cè)器的作用[8]。應(yīng)用香氣稀釋法和時(shí)間強(qiáng)度法可以確定酒中的特征風(fēng)味物質(zhì)。

目前關(guān)于紅棗白蘭地?fù)]發(fā)性成分的研究進(jìn)展還很緩慢。李丹等[9]采用液-液萃取法對(duì)金絲小棗酒的香氣進(jìn)行了研究，鑒定出35種化合物，以醇類最多。張文葉等[10]采用同時(shí)蒸餾萃取研究了超高壓處理對(duì)干紅棗酒香氣成分的影響，鑒定出53種化合物，高級(jí)醇類、有機(jī)酸類、酯類和醛酮類物質(zhì)經(jīng)超高壓處理后含量均有變化。采用氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）聯(lián)用技術(shù)分析紅棗白蘭地的主體香氣成分在國(guó)內(nèi)外報(bào)道中幾乎空白。

因此，本研究應(yīng)用氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，采用頂空固相微萃取進(jìn)樣方式，對(duì)金相府、行唐和董三這3種市售的紅棗白蘭地中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行了比較，以期找出紅棗白蘭地的主體香氣成分和決定不同品牌紅棗白蘭地差異的主要揮發(fā)性成分。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒樣：A#河北行唐酒業(yè)2012年產(chǎn)紅棗白蘭地；B#河北金相府酒業(yè)2012年產(chǎn)紅棗白蘭地；C#河北保定阜平縣董三棗酒加工廠2012年產(chǎn)紅棗白蘭地（乙醇體積分?jǐn)?shù)50%）。

正構(gòu)烷烴（C8～C22）；內(nèi)標(biāo)物：3-辛醇（99%）：美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭、固相微萃取裝置：美國(guó)Supelco公司；7890A-7000B型氣質(zhì)聯(lián)機(jī)：美國(guó)Agilent公司；Sniffer9000型嗅聞儀：瑞士Brechbuhler公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取條件

分別取紅棗白蘭地7.5mL（乙醇體積分?jǐn)?shù)10%）放于15mL鉗口瓶中，加入1.0g NaCl，在電子恒溫水鍋中加熱40℃平衡6min 后，插入固相微萃取纖維頭，40℃吸附40min后，然后立即將萃取纖維在GC進(jìn)樣口解析6min用于GC-MS分析，重復(fù)2次。

1.3.2 GC-O-MS分析條件

GC條件：DB-Wax（30m×0.25mm×0.25μm）色譜柱，不分流進(jìn)樣；柱溫：50℃保持2min，以3℃/min的升溫速度升至80℃，再以5℃/min的升溫速度升至230℃，保持6min。載氣為He，流量為1mL/min，進(jìn)樣口溫度為230℃，檢測(cè)器溫度為230℃。

質(zhì)譜條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70eV，離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃。溶劑延遲時(shí)間3min，質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍45～650m/z。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)方法

需要至少3個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的感官評(píng)價(jià)員，嗅聞的同時(shí)需記錄所聞到化合物的保留時(shí)間、氣味強(qiáng)度以及對(duì)其氣味特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿枋觥馕兜膹?qiáng)度通過(guò)感官評(píng)價(jià)得分來(lái)顯示，感官評(píng)價(jià)共分為5個(gè)等級(jí)：0表示沒(méi)有，1表示非常弱，2表示弱，3為中等，4為強(qiáng)，5為非常強(qiáng)。當(dāng)3個(gè)評(píng)價(jià)員中至少有2個(gè)得出相同的結(jié)論，評(píng)價(jià)方可算作有效。

1.3.4 定性和定量分析

GC-MS定性：MS檢測(cè)峰采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）2005譜庫(kù)（取匹配度70%以上）。

未知化合物的鑒定主要通過(guò)以下3 種方法：①GC-MS定性：MS檢測(cè)峰采用NIST2005譜庫(kù)（取匹配度70%以上）；②計(jì)算未知化合物的化學(xué)保留指數(shù)（retention index，RI），與文獻(xiàn)中報(bào)道（www.odour.org.uk 數(shù)據(jù)庫(kù)）的結(jié)果相比較，確定未知化合物；③將感官評(píng)價(jià)員對(duì)所聞到氣味的氣味描述與文獻(xiàn)[11-12]中的描述相比較，以確定未知化合物。

定量：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析，計(jì)算紅棗白蘭地中各揮發(fā)性成分的相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種樣品揮發(fā)性成分檢測(cè)

圖1～圖3是通過(guò)頂空固相微萃取所得到的樣品的揮發(fā)性成分的總離子流圖。各揮發(fā)性化合物的種類、相對(duì)含量及其感官評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 行唐白蘭地?fù)]發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatiles in Xingtang jujube brandy

圖2 金相府白蘭地?fù)]發(fā)性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatiles in Jinxiangfu jujube brandy

圖3 董家白蘭地?fù)]發(fā)性成分的總離子流圖Fig.3 Total ion current chromatogram of volatiles in Dongjia jujube brandy

表1 3種樣品的揮發(fā)性成分及感官評(píng)價(jià)等級(jí)Table 1 Volatiles and sensory evaluation grades in 3 samples

續(xù)表

續(xù)表

從表1和圖1～圖3可知，3種樣品的揮發(fā)性成分主要包括酯類、萜類、芳香化合物，不同來(lái)源的紅棗白蘭地中的揮發(fā)性成分組成差異較大。3種紅棗白蘭地樣品中共鑒定出香氣成分76種，A#行唐酒業(yè)、C#董家酒業(yè)測(cè)得揮發(fā)性物質(zhì)最多，為48種，B#金相府酒業(yè)為39種。這3種酒揮發(fā)性物質(zhì)的總峰面積A#行唐酒業(yè)最高，B#金相府酒業(yè)其次，C#董家酒業(yè)最低。因此，從揮發(fā)性物質(zhì)的數(shù)量和總峰面積考慮，A#行唐酒業(yè)的香氣成分比較全面。

2.2 3種樣品揮發(fā)性成分比較

3種紅棗白蘭地香氣成分含量及數(shù)量的比較見(jiàn)圖4。

圖4 3種紅棗白蘭地香氣成分含量(A)及數(shù)量(B)的比較Fig.4 Comparison of volatiles content (A) and number (B) in 3 jujube brandy samples

酯類是白蘭地?fù)]發(fā)性組分中最主要的組成成分。A#行唐酒業(yè)香氣成分中酯類物質(zhì)百分含量為92.9%，B#金相府酒業(yè)含酯類稍少，為73.5%，C#董家酒業(yè)含酯類87.4%。3種紅棗白蘭地樣品中共鑒定出酯類物質(zhì)36種，其中，3種酒共有酯類20種，A#行唐紅棗白蘭地有酯類4種，分別為丁酸-3-甲基-丁酯、己酸-3-十四酯、戊酸-2-乙基-己酯和十一酸乙酯；B#金相府紅棗白蘭地有酯類3種，分別為己酸丁酯、4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸甲酯和10-甲基-十一碳酸甲酯；C#董家紅棗白蘭地有酯類3種，分別為3-己烯酸乙酯、乙酸-7-甲基-十四酯和4-辛烯酸乙酯。在這些酯類化合物中，乙酯類化合物占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，除丙酸乙酯、十三碳酸乙酯、十五碳酸乙酯外，從乙酸乙酯到十六碳酸乙酯在這3種酒中均可檢測(cè)到，這可能與高濃度乙醇有關(guān)。

醇類、酸類化合物也是白蘭地?fù)]發(fā)性成分的重要組成部分，但此次實(shí)驗(yàn)僅鑒定出醇類化合物5種，酸類化合物4種，可能與紅棗原料的特殊性或?qū)嶒?yàn)測(cè)定方法不夠完善有關(guān)。其中，C#董家紅棗白蘭地含醇類物質(zhì)最多，包括2-十六醇、2-甲基l-4-（2，6，6-三甲基-環(huán)己烯基）丁-2-烯-1-醇、2-亞甲基-膽甾烷-3-醇等4種，酸類化合物僅含5，8，11，14-二十四酸1種；A#行唐紅棗白蘭地含2-亞甲基-膽甾烷-3-醇和3，7，11-三甲基-1-十二醇2種醇和2-甲基-2-戊烯酸、2-羥基-十四碳酸2種酸，B#金相府紅棗白蘭地僅含有2-十六醇和月桂酸。

本次實(shí)驗(yàn)共鑒定出芳香化合物20種，其中萘類化合物較多。3種酒含量差異很大，B#金相府紅棗白蘭地含有芳香化合物11種，包括鄰二甲苯、苯乙烯、五甲基-苯、1-甲基-萘等，A#行唐、C#董家紅棗白蘭地均含4種。萜類化合物在本次試驗(yàn)中也有檢出，A#行唐、C#董家紅棗白蘭地均含萜類化合物5種，包括檸檬烯、β-杜松烯、π-二去氫菖蒲烯等，B#金相府紅棗白蘭地僅含有羅勒烯。醛酮化合物僅檢出2種，烷烴類、內(nèi)酯類化合物等均未檢測(cè)到。

2.3 3種樣品氣味活性成分檢測(cè)

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)GC-O共鑒定出揮發(fā)性物質(zhì)30種，其中酯類化合物最多，鑒定出18種，大多呈水果香、花香味；醇類3種：乙醇（酒精味），2-亞甲基-膽甾烷-3-醇（苦/酸）；萜類3種：羅勒烯（青草味），檸檬烯（甜味），π-二去氫菖蒲烯（清新）；醛酮2種：苯甲醛（苦杏仁），1，1-二乙氧基-2-丙酮（蘑菇味）；酸類2種：2-羥基-十四碳酸（酸臭），月桂酸（油膩味）；芳香化合物1種：2，3，6-三甲基-萘（甜，花香）；1，1-二乙氧基-戊烷（紙張味）。

在鑒定的30種物質(zhì)中，評(píng)分較高的是酯類，大多賦予水果香、花香的香氣，其次是呈花香、清新的醇類和主要呈青草味、甜味的萜類化合物。在呈味物質(zhì)中，月桂酸乙酯（27.10min）、苯丙酸乙酯（27.55min）、十四碳酸乙酯（32.73min）均賦予白蘭地紅棗的香味，構(gòu)成紅棗白蘭地的最獨(dú)特風(fēng)味。

綜合3種酒的氣味感官評(píng)分，紅棗白蘭地的氣味活性成分主要是：乙酸乙酯（桔子香）、丁酸乙酯（蘋(píng)果香、水果香）、3-甲基-丁酸乙酯（蘋(píng)果香）、己酸乙酯（窖香）、1，1-二乙氧基-2-丙酮（蘑菇味）、壬酸乙酯（酒心巧克力）、月桂酸甲酯（黃瓜，甜，蜂蜜）、月桂酸乙酯（甜，紅棗味）、苯丙酸乙酯（甜，紅棗味）。

3 結(jié)論

目前，氣質(zhì)聯(lián)用是研究食品等物質(zhì)中揮發(fā)性成分較為普遍的方法，但并不是所有的揮發(fā)性成分都具有氣味活性，采用氣質(zhì)方法無(wú)法有效鑒別出食品中關(guān)鍵的氣味活性成分，從而無(wú)法了解各化合物對(duì)食品氣味的貢獻(xiàn)程度[13-15]。本實(shí)驗(yàn)采用氣質(zhì)聯(lián)用與嗅聞儀結(jié)合的方法，分析了3種紅棗白蘭地的氣味活性成分，共鑒別出30種氣味活性成分，包括酯類、醇類、醛酮類和萜類化合物。結(jié)果表明酯類是形成紅棗白蘭地的氣味活性的最主要成分，其中，月桂酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四碳酸乙酯賦予白蘭地紅棗的香味，形成此酒的特色。綜上所述，從酒的組成和氣味評(píng)分考慮，A#行唐酒業(yè)的香氣成分比較全面。

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