氣相色譜-嗅聞-質譜聯用分析兼香型白酒風味成分

喬翠紅，仝佳平，歐婷婷，張生萬

（1.陸軍勤務學院訓練基地，湖北襄陽441000；2.山西大學生命科學學院，山西太原030006）

兼香型白酒又稱復香型、混合型白酒，其風味成分是構成和影響其品質的重要因素，對兼香型白酒風味成分的分析，可為其感官風味評價及產品質量控制提供重要的理論依據。

目前，研究風味物質常用的技術主要有：氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）[1-2]、氣相色譜-嗅聞（GC-olfactometry GC-O）[3]和電子鼻分析[4]等。其GC-MS 具有高分離能力和高靈敏檢測結構信息的特點[5]，但其不能對所檢測到的化合物進行氣味歸類。嗅聞儀類似于人的鼻子，對風味成分的研究起到了至關重要的作用，可以分析氣流中的香味活性[6-7]。氣相色譜-嗅聞-質譜（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）聯用技術集分離、結構鑒定與活性成分識別等優點于一體，既能鑒定物質的結構，又能有效地鑒別食品中關鍵的氣味活性成分，與氣味活度值（odor activity value，OAV）結合分析，還可以了解樣品中各化合物對整體氣味的貢獻程度[8]。這一技術現已應用于酒類[9-10]、肉類[11]以及飲料[12]等分析檢測。但用GC-O-MS 聯用分析兼香型白酒風味成分的工作未見報道。

本研究通過GC-O-MS 聯用技術對兼香型白酒風味成分進行分析，并結合氣相色譜-三內標法測定每種化合物在酒中的含量，同時根據氣味活度值確定兼香型白酒的主要微量組分及特征風味物質對酒體風味的貢獻。其結果為兼香型白酒特征風味及質控提供了一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

兼香型白酒（45%vol）：某酒業有限公司；C7～C40正構烷烴：上海安譜科學儀器有限公司；叔戊醇、乙酸正戊酯：天津市光復精細化工研究所；2-乙基丁酸：美國Acros Organics 公司；所用試劑均為色譜純。

內標溶液的配制：稱取0.035 8 g 叔戊醇、0.049 1 g乙酸正戊酯和0.025 7 g 2-乙基丁酸加入42%乙醇定容至10 mL，搖勻即為內標溶液。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C 氣相色譜-質譜聯用儀：美國Agilent 公司；ODP3 嗅聞儀：德國 Gerstel 公司；GC-2010氣相色譜儀：日本島津公司；10 μL 微量進樣器：上海安亭微量進樣器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 GC-O-MS 分析條件

氣相色譜條件：進樣口溫度250 ℃；分流比10∶1（體積比）；載氣He，流速1.3 mL/min；進樣量1 μL，Rtx-Wax 色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升溫條件：初溫 40 ℃保持 4 min，6 ℃/min 升至 60 ℃保持4 min，3 ℃/min 升至 103 ℃保持 1 min，3 ℃/min 升至160 ℃，10 ℃/min 升至 200 ℃保持 2 min，再以 8 ℃/min升至230 ℃保持5 min。

質譜條件：電子電離源（elector ionization，EI）；電子電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質量掃描范圍 m/z 29～500；質譜庫為 NIST 05；掃描模式為全掃描。

嗅聞方法：ODP3 嗅聞儀的傳輸線溫度250 ℃，補充氣為N2，接口溫度為200 ℃。

1.3.2 GC 分析條件

氣相色譜條件：除使用氫火焰離子化檢測器（flame ionization detector，FID），溫度為 250 ℃外，其它條件同1.3.1 節的氣相色譜條件。

1.3.3 定性與定量分析方法

1.3.3.1 定性分析方法

按1.3.1 節的分析條件對兼香型白酒進行測定。定性分析通過對質譜解析與標準質譜庫（NIST 05）進行對照，并在相同色譜條件下，通過對C7～C40正構烷烴的色譜掃描，按文獻[13]方法計算得到各化合物的保留指數（retention index，RI）值，并與相應文獻值對照，同時，經評價員嗅聞描述的化合物香味特征與文獻報道結果對比，驗證質譜解析結果。

1.3.3.2 定量分析

準確吸取1.1 節配好的內標溶液0.1 mL 置于10 mL 的容量瓶中，用被測樣品定容，利用內標法將風味組分分為3 段[14]，即按出峰順序，乙酸之前的醇類組分為第一組，以叔戊醇為內標計算；乙酸之前除乳酸乙酯的其他組分為第二組，以乙酸正戊酯為內標計算；乙酸之后的組分為第三組，以2-乙基丁酸為內標計算。通過比較待測組分與內標物峰面積的比值，算出每一種組分的含量，計算公式如下：

式中：xi為組分含量，μg/L；ms為內標化合物濃度，μg/L；Ai為化合物的色譜峰面積；As為內標物色譜峰面積；fi為欲測組分對內標物的質量校正因子。

1.3.4 香氣成分的評價

1.3.4.1 氣味活度值的計算

根據內標法對兼香型白酒香氣成分進行的定量分析結果和各化合物在46%vol 酒精-水溶液中的嗅覺閾值，按下式計算OAV[15]。

式中：C 是根據內標法計算出的該化合物的質量濃度，μg/L；OT 是該化合物在46%vol 酒精-水溶液中的嗅覺閾值，μg/L。

1.3.4.2 香氣強度

由3 位有豐富經驗并經過訓練的感官評價人員在嗅聞儀檢測口記錄得到風味成分的保留時間、香味特征和強度，強度分為 0、1、2、3、4 共 5 個等級，根據 0 表示無、1 表示微弱、2 表示中等、3 表示較明顯、4 表示非常明顯來打分，并盡可能地對所感覺到的香味進行描述，與文獻報道的化合物香氣特征進行對比。

2 結果與分析

2.1 兼香型白酒風味成分分析

按1.3.1 節GC-O-MS 分析條件進行兼香型白酒的風味成分結構鑒定，其總離子流色譜圖如圖1 所示，并在1.3.2 節的色譜條件下，按1.3.3 節方法進行定性定量分析，其結果見表1。

圖1 兼香型白酒風味成分總離子流色譜圖Fig.1 The total ion chromatogram of flavor components in compound flavor liquor

表1 直接進樣分析兼香型白酒風味成分結果Table 1 Direct injection analytic results of flavor components in compound flavor liquor

續表1 直接進樣分析兼香型白酒風味成分結果Continue table 1 Direct injection analytic results of flavor components in compound flavor liquor

從圖1 和表1 可知，從該兼香型白酒中共分離得到55 種化合物，其中鑒定結構的有54 種，占兼香型白酒總風味成分的98.18%，其中酯類、醛酮類、酸類和醇類含量較高，是兼香型白酒的主要風味組分。酯類（14 種）占總量的53.60%，其中己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯含量較高，四者合計占總酯含量的91.18%，是酯類的主要組成部分；醛酮類（8 種）占總量的18.09%，其中乙醛、乙縮醛、2-戊酮含量較高，三者合計占總醛酮類含量的79.60%，是醛酮類的主要組成部分；酸類（11 種）占總量的17.34%，其中乙酸和己酸含量較高，二者合計占總酸含量的84.53%，是酸類的主要組成部分；醇類（18 種）占總量的9.67%，其中3-甲基丁醇和2-丁醇含量較高，兩者合計占總醇含量的47.85%，是醇類的主要組成部分；烴類化合物種類少、含量低，占總量的1.09%，是酒中的重要協調成分。這些風味成分中含量在500 000 μg/L 以上的有8 種，分別是乙醛、乙酸乙酯、乙縮醛、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸。

2.2 兼香型白酒特征香氣成分分析

按1.3.4 節試驗方法對兼香型白酒香氣強度和氣味活度值進行了分析，其結果見圖2 和表2。

圖2 兼香型白酒主要香氣分布雷達圖Fig.2 The radar diagram of compound flavor liquor main aroma

表2 兼香型白酒香氣成分聞香特點及OAV 值Table 2 The aroma characters and OAV of the compound flavor liquor

由圖2 和表2 可知，通過嗅聞確定的香味物質有16 種，包括酯類、酸類、醇類和酮類。酯類化合物（7 種）為主要香氣成分，其OAV 值較大，主要呈水果香，對兼香型白酒的呈香具有較大貢獻[31]，其中乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯含量較高，且香氣強度均在2.0 以上，是兼香型白酒的主體香氣成分，具有清香怡人的果香味。尤其己酸乙酯的OAV 值最大且含量較高，具有特殊的窖香味，對兼香型白酒香氣貢獻最大，是此酒的骨架香氣成分。酸類主要影響白酒的口感和后味，起到呈香、助香，減少刺激和緩沖平衡的作用[14]，而該酒以己酸和乙酸為主。己酸略有酸臭味，入口有刺激感；乙酸具有醋香味，可以減弱己酸等難揮發性酸帶來的臭味，改善酒體的口感，使酒有爽快感。醇類多呈水果香和花香，包括正丁醇和苯乙醇，是兼香型白酒的醇甜和助香劑的重要來源，也是酯類的前驅物質[32]，具有花香味的正丁醇，其OAV 值大于1，可以減弱難揮發性酸所帶來的不愉快氣味。酮類可以使酒的香氣透發飄逸[33]，3-羥基-2-丁酮呈淡淡的奶香味，使兼香型白酒的整體香氣更加怡人、舒適。

3 結論

通過GC-O-MS 對該兼香型白酒風味成分進行了分析，共檢出55 種化合物，鑒定結構的有54 種，占兼香型白酒總風味成分的98.18%。含量高于500 000 μg/L的有乙醛、乙酸乙酯、乙縮醛、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸。這些化合物構成了兼香型白酒風味的主要成分。

經OAV 結合香氣強度值對該兼香型白酒香氣成分的分析，測定該兼香型白酒的主體香氣成分為：乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、正丁醇、己酸乙酯、3-羥基-2-丁酮、庚酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁酸、丁二酸二乙酯、戊酸、己酸、苯乙醇、庚酸、辛酸。該結果對全面認識兼香型白酒的典型風味特征具有重要意義。