全二維氣相色譜飛行時間質譜在酒類分析中的應用綜述

◎ 周 茜，周勝銀，王 紅，朱寬正，彭 瑾，魯西亞，劉 力，周 蓉，王 喆，劉源才

（1.湖北省產品質量監督檢驗研究院，湖北 武漢 430060；

2. 湖北省質監局機關后勤服務中心，湖北 武漢 430060；

3.勁牌有限公司中藥保健食品質量與安全湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435000）

酒是社交禮儀和人們生活中不可缺少的重要組成部分。幾乎所有酒的主體部分都是乙醇和水，占到98%～99%，剩下1%～2%的微量元素屬于呈香成分，包括酯類、醇類、酸類、酚類及羰基化合物等物質。微量元素的含量、相互間的量比是賦予酒體口感和香型的關鍵所在，對確定酒品質的差異至關重要[1]。氣相色譜、氣質聯用、液相色譜等分析技術在酒類的微量物質的分離分析中發揮了重要的作用。然而，以傳統一維色譜作分離基礎的分析技術存在峰容量不足的缺陷，使得質譜定性非常困難，遠遠不能滿足研究酒中上千種微量成分的需要。

近年來，全二維氣相色譜與飛行時間質譜聯用（GC×GC-TOFMS）因具有高分辨率、高靈敏度、高峰容量等優點，引起了人們的廣泛關注。它將兩根分離機理不同而又相互獨立的色譜柱串聯，一維柱分離后的每一個餾分經調制器聚集以脈沖方式進入二維色譜柱進一步分離，通過溫度和色譜柱極性的變化實現分離，能夠有效解決一維氣質靈敏度低、分辨能力不足等問題[2-3]。目前，該技術已被廣泛用于分析成分復雜的樣品，如石油[4]、環境[5-6]、酒[7]等。本文將對全二維氣相色譜飛行時間質譜在酒類分析中的應用進行綜述。

1 國內研究進展

白酒傳承于中國，沉淀于歷史，是中華民族特有的傳統食品。近年來，國內學者利用GC×GC/TOFMS對國內各種香型的白酒的風味成分進行了分析。2006年，季克良等[8]在國際上首次采用GC×GC/TOFMS對蒸餾白酒成分進行剖析，建立了包括樣品前處理在內的一整套白酒檢測分析技術，此項技術使得茅臺酒中可檢測成分由2004年從GC/MS檢測到的231種增加到873種。同樣的方法檢測出白蘭地440個峰，威士忌264個峰。2007年，季克良等[9]使用GC×GCTOFMS比較了主要傳統香型白酒的微量成分。在相同條件下，分別在醬香、濃香和清香型白酒中檢測出873、342和178種化合物，證實了茅臺酒是世界微量成分最豐富的蒸餾白酒。

2009年，徐占成等[10]采用GC×GC-TOFMS全面分析了劍南春酒體中的1 700多種物質成分，發現劍南春中含有近百種萜烯類化合物，其中又以金合歡烯、古蕓烯、香橙烯、香檸檬烯、雪松烯、蛇床烯、羅漢柏烯、欖烯和杜松烯等倍半萜居多，這類化合物普遍存在于植物體中，是具有較強香氣和特殊功效的生理活性物質。2012年，徐占成等[11]將攪拌吸附萃取和GC×GC/TOFMS結合使用，對劍南春酒中的香味成分進行詳細的研究。試驗過程中共檢測到1 800多個色譜峰，能夠可靠鑒定成分的有1 227種微量物質，此次研究成果極大地提高了白酒中微量成分的檢測種類和數量。該課題組還全面剖析了劍南春酒體中有益于體健康的成分，作者應用液液萃取法從酒液中將微量香味物質萃取出來，然后應用正相色譜分離技術，將香味化合物按極性分離濃縮，再運用GC×GC-TOFMS和HPLC進行分析檢測。研究結果顯示，劍南春酒體中含有洛伐他汀、當歸內酯、ω-3脂肪酸、四甲基吡嗪（川芎嗪）、酚類化合物等100余種功能性成分[12]。

李俊等[13]利用頂空固相微萃?。℉S-SPME）與GC×GC/TOFMS結合的方法，對2012年份、2013年份貴州傳統工藝醬香型白酒生產的不同輪次基酒進行了檢測分析。通過對比分析發現，不同輪次酒的揮發性風味物質差異明顯，為醬香型白酒勾兌和酒品質相關性研究提供方法基礎。

陳雙等[14]采用頂空固相微萃取結合GC×GCTOFMS在景芝芝麻香型白酒中檢測到1 029個色譜峰，進一步采用多級鑒定策略確認了可信度較高的揮發性化合物340種。在芝麻香型白酒中鑒定出的揮發性組分主要包括酯類130種，醇類26種，有機酸類15種，醛、酮、縮醛類88種，含氮化合物16種，呋喃類20種，含硫化合物25種，萜烯類14種，其他類6種。其中，首次鑒定出揮發性含硫化合物11種和萜烯類化合物12種。周慶伍等[15]利用類似方法全面分析了古井貢酒中的風味成分。結果顯示，在古井貢酒中鑒定出包含醇類、酸類、酯類、醛酮類以及健康功能成分在內的揮發性風味成分800余種，正是在這些物質的共同作用下，才賦予了古井貢酒集風味、口感、健康于一體的完美品質。許和強等[16]用GC×GC/TOFMS對我國幾種典型性露酒中微量成分進行了分析。在相同條件下，露酒1分出512個峰，露酒2分出686個峰，露酒3分出615個峰。其中包括酯類、醇類、酸類、醛酮類、N類、S類和萜烯類等。定性分析了多種有利于人體健康的氨基酸類、酮類、萜烯類等物質。

洪澤淳等[17]采用GC×GC-TOFMS對廣州某醬香系列白酒中微量成分進行檢測分析，從該系列3個酒樣中鑒定到有效風味化合物分別為737種、783種、794種，包含酯類、酸類、醇類、酮類、醛類、含氮類和含硫類等化合物，賦予了其醬香型白酒特有的滋味和風格，同時也為酒體載入了不飽和脂肪酸、吡嗪類化合物等多種對人體健康有益的生物活性成分。

除了上述定性研究之外，GC×GC-TOFMS還可用于酒中風味物質的定量測定。周慶伍等[18]利用GC×GC-TOFMS結合液液萃取同時檢測白酒中10種吡嗪類物質。實驗結果表明，所有物質的標準曲線線性相關系數R2均大于0.99，相對標準偏差RSD在3.1%～11.3%，加標回收率在79%～96%，滿足白酒中吡嗪類痕量物質的定量要求。

2 國外研究進展

國外研究者也嘗試用GC×GC-TOFMS分析其他酒體的風味成分。Weldegergis等[19]以碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（CAR/PDMS）為吸附劑，采用HS-SPME模式萃取葡萄酒中的揮發性成分，并用GC×GC-TOFMS對提取的九種葡萄酒中的揮發性成分進行了鑒定。通過此方法，共鑒別出206種化合物，包括酯類、醇類、醛類、酮類、酸類、內酯類、呋喃類和縮醛類。這些化合物中，既有9種酒共有的成分，也包含這些酒中的獨特組分。作者將SPE與GC×GC-TOFMS結合，分離出276種揮發性成分。相較HS-SPME，SPE對萜烯類、揮發性酚及內酯類有更好的提取效果[20]。

Robinson等[21]采用類似方法，也在酒中檢測出350種化合物，包括單萜類、萜烯類、倍半萜烯類和烷基甲氧基吡嗪類等。Perestrelo等[22]利用HS-SPMEGC×GC-TOFMS分析馬德拉酒的年份標志物，發現通過對馬德拉酒中的縮醛、呋喃、揮發性分類物質等（如二乙氧基甲烷、1,1-二乙氧基乙烷等）進行PCA分類，可有效區分出3、5、7年等不同年份的馬德拉酒。

Welke等[23]利用 HS-SPME-GC×GC-TOFMS，定性分析出334種巴西梅洛酒中的揮發性組分，包括94種酯、80種醇、29種酮、29種酸、23種醛、23種萜烯、16種內酯、14種呋喃、9種含硫化合物、7種酚類化合物、5種吡咯、3種C13-降異戊二烯衍生物和2種吡喃。通過比較梅洛酒與其他品牌酒的圖譜差別，作者發現，梅洛酒中的十二酸乙酯、正己醇、壬酸乙酯、癸酸乙酯、脫氫-2-甲基-3（2H）噻吩酮、3-甲基丁酸、十四酸乙酯、辛酸甲酯、1,4-丁二醇和6-甲基-1-辛醇是其特征成分。作者還利用HS-SPME-GC×GC-TOFMS結合PCA計算，建立了5種酒的判別模型，建立了食品或飲料中揮發性成分與原材料、材料來源地、生產過程等環節有關[24]。

3 結語

全二維色譜大大擴展了一維色譜的分離能力，為復雜體系分析開辟了新途徑?？梢灶A見，GC×GC將會在復雜體系的分析中占據重要地位。

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