氣相色譜質譜聯用法測定白酒中4類風味物質

徐志飛 吳宇伉 蔣瑜宏 周 閏

(無錫市疾病預防控制中心，江蘇 無錫 214023)

白酒復雜酒體體系中的某些微量成分不僅影響其風味、口感、品質，還有益于健康，探究白酒中微量成分對白酒品質和風味的影響是近年來白酒領域研究的熱點[1-3]。

影響白酒風味的微量物質主要包括酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、酚類、縮醛類等[4-6]。在白酒生產過程中，酸類通過酶催化與乙醇反應形成酯[7]。而酯化是一種可逆的化學反應，在白酒發酵后期以及貯存過程中，酯類又會分解成醇和酸，對白酒風味的形成起決定性作用[8]。醇類、酸類、醛類作為白酒風味的骨架成分，各類微量物質的不同造成不同香型白酒中風味物質的差異，研究白酒中各種風味物質對于提高白酒風味品質具有重要意義[9-11]。

現有白酒中風味物質分析檢測的方法主要有氣相色譜(GC)法[12-13]、氣相色譜—質譜聯用(GC-MS)法[14-15]、全二維氣相色譜—飛行時間質譜(GC×GCTOFMS)[5]、氣相色譜—嗅聞(GC-O)法[16]和電子鼻[17]等。GC法的靈敏度較低，特異性不高，只憑保留時間難以對復雜化合物中微量組分做出可靠的定性鑒定；GC×GC/TOFMS可對白酒中上百種成分進行定性分析，但普及度不高，暫且無法作為白酒分析的常規技術手段進行推廣。GC-MS法靈敏度高、特異性強，應用范圍較廣，適用于常規的日常檢測工作。目前白酒風味物質最常用的預處理方法有：直接進樣(DI)、固相微萃取(SPME)、液液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)、超臨界流體萃取(SFE)[18-19]、同時蒸餾萃取(SDE)[20]等。LLE方法樣品及萃取劑用量大、選擇性差、對低沸點揮發性成分存在一定的損失；SPE方法所需萃取柱的成本較高、需要進行反復的試驗優化、樣品吸附量少、耗時長；傳統的SPME具有萃取量不足和吸附競爭等缺點[13,21]。DI法操作簡單、分析快速、可避免有機溶劑的污染和微量成分的損失，故研究擬建立直接進樣聯合GC-MS的方法測定白酒中風味物質，運用該方法測定市售3種不同香型白酒中的4類風味物質，探究不同香型白酒風味成分組成規律與差異，以期為白酒風味物質的進一步研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白酒(清香型、濃香型、醬香型各2份)：市售；

無水乙醇：純度≥99.8%，上海安譜實驗科技股份有限公司；

乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇：純度≥99.0%，天津市康科德科技有限公司；

乙酸、丁酸、戊酸、己酸：純度≥99.5%，德國Dr. Ehrenstorfer公司；

壬醛、癸醛：純度≥99.1%，上海安譜實驗科技股份有限公司；

AgilentFFAP、DB-1、DB-5、DB-624毛細管色譜柱(30 m×250 μm，0.25 μm)：安捷倫科技有限公司。

1.2 儀器與設備

氣相色譜—質譜聯用儀：Agilent 7890B-7000C型，美國安捷倫公司；

超純水系統：Milli-Q Reference型，美國Millipore公司；

電子天平：XS105DU型，梅特勒托利多科技(中國)有限公司；

渦旋混勻器：IKA KS260型，德國IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 標準溶液制備 稱取14種風味物質各500 mg分別置于10 mL容量瓶中，加乙醇溶液(60%)定容，配制成質量濃度為50.0 g/L的標準物質儲備液。分別移取一定量的單標儲備液配制酯類質量濃度為5 g/L，酸類質量濃度為2.5 g/L，醇類和醛類質量濃度為0.5 g/L的混合標準溶液，再逐級稀釋成標準曲線，使用前配制，混勻后上機測定。

1.3.2 樣品處理 采集市場上不同香型不同品牌的6個白酒樣品，移液器直接移取1 mL酒樣于進樣小瓶中，與標準曲線在相同色譜條件下直接進樣檢測，重復測定2次，以均值作為樣品結果進行計算。另取60%乙醇溶液做基質，分別添加3種不同濃度的標準溶液進行加標回收試驗的分析，每個加標水平重復6次。

1.3.3 色譜條件 進口樣溫度250 ℃，進樣量1 μL，分流比20∶1；載氣流量1.5 mL/min；FFAP色譜柱(30 m×250 μm，0.25 μm)；采用程序升溫模式：80 ℃(1 min)→10 ℃/min→180 ℃(1 min)→ 30 ℃/min→240 ℃(1 min)。

1.3.4 質譜條件 電子轟擊電離源(EI)，電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度250 ℃；選擇離子掃描(SIM)，參數如表1所示；溶劑延遲1.5 min。

1.3.5 數據處理 采用安捷倫Mass Hunter workstation軟件提取保留時間和色譜峰面積，每組試驗重復測定回收率和相對標準偏差，用Microsoft Office Excel 2017軟件進行數據處理。使用Origin 8.0繪圖。

2 結果與討論

2.1 色譜柱的選擇

用同一份白酒樣品分別使用不同極性的色譜柱(DB-1、DB-5、DB-624、FFAP)測試后發現，各待測物在非極性至中極性的柱子上雖能分離，但峰形較差，影響定量結果的準確性；而在FFAP柱上，各峰峰形尖銳，可獲得滿意的分離較果。故選用FFAP毛細管柱。14種目標物的定性離子、定量離子(見表1)色譜峰均獲得良好分離，其中丁酸乙酯與正丙醇保留時間相近，但兩種物質的定量離子不同，在定量計算中不受影響，標準色譜圖(質量濃度為1.0 g/L的標準溶液)如圖1所示。

表1 白酒中4類風味物質的SIM參數

1. 乙酸乙酯 2. 正丙醇 3. 丁酸乙酯 4. 異丁醇 5. 正丁醇 6. 異戊醇 7. 己酸乙酯 8. 乳酸乙酯 9. 壬醛 10. 乙酸 11. 癸醛 12. 丁酸 13. 戊酸 14. 己酸

2.2 分流比的選擇

選擇適當的分流比可改善峰形，特別是可顯著改善醇類的峰形。試驗設置分流比分別為1∶1，5∶1，10∶1，20∶1，30∶1，進樣后發現隨著分流比的增加，幾種待測物色譜峰拖尾現象明顯好轉，但分流比較大時，檢測器響應信號也變低(見圖2)，綜合考慮，選擇分流比為20∶1。

圖2 不同分流比下的色譜圖Figure 2 Chromatograms under different split ratios

2.3 方法學考察

2.3.1 線性方程、檢出限和定量限 根據實際樣品中目標物的可能濃度范圍，用乙醇溶液(60%)配制了不同濃度范圍的混合標準溶液，其中酯類0.005～5.0 g/L，酸類0.002 5～2.5 g/L，醇類和醛類0.000 5～0.5 g/L，14種化合物線性良好，相關系數R2均大于0.998 5。將最低點混合標準溶液逐級稀釋，取稀釋后的溶液注入儀器，進樣分析，選擇3倍信噪比(S/N)對應的濃度即為檢出限，10倍(S/N)對應的濃度即為定量限，根據結果可知，14種風味物質的檢出限為0.007～0.07 mg/L，定量限為0.02～0.20 mg/L。線性方程、檢出限和定量限詳見表2。

表2 白酒中4類風味物質的線性范圍、檢出限和定量限

2.3.2 準確度與精密度 在白酒的風味構成中以酯類含量最多，酸類及醇類其次，根據樣品的實際情況以60%乙醇溶液為基質進行低、中、高濃度水平的加標試驗，酯類加標質量濃度為0.10，0.50，1.0 g/L；醇類及醛類加標質量濃度為0.01，0.05，0.1 g/L；酸類加標質量濃度為0.05，0.25，0.50 g/L，每個濃度水平重復檢測6次。由表3可知，14種風味物質的加標回收率為87.8%～107.4%，相對標準偏差(RSDs)為2.0%～7.4%。GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中規定在重復性條件測定下4種酯類的精密度不超過5%，乙酸和己酸不超過10%，研究結果符合國家標準的規定，說明試驗測定結果準確，能滿足酒樣直接測定的需要。

表3 加標回收率和精密度

2.4 與已知方法比較

現有白酒中風味物質分析檢測方法研究見表4。GC作為白酒中風味物質常用的定量技術，適用于白酒中常規化合物的測定，而對于風味物質中微量成分則無法準確定性，在胡瑾等[22]的研究中，雖然測定了白酒中多達57種風味物質，但未進行酸類物質定量檢測。GC×GC/TOFMS可對白酒中上百種成分進行定性，但均未進行準確定量分析，且該類儀器的普及度遠不如常規的色譜分析。

表4 與已知的白酒中微量物質測定方法的比較

2.5 實際樣品檢測

研究采集江蘇無錫市場上3種最常見香型(醬香型、濃香型、清香型)6個不同品牌白酒樣品進行檢測，結果見表5。6個酒樣中4類風味物質均可檢測到，酯類相對含量在55.39%～75.41%，醇類相對含量在0.56%～9.23%，酸類相對含量在22.02%～37.67%，醛類相對含量在0.02%～0.07%。3種不同香型白酒中酯類、醇類和酸類物質占比較高，而醛類含量較低。酯類含量在不同香型白酒中差異較大，相較于濃香型和醬香型白酒，清香型酒樣中酯類和酸類的總量最低，醇類和醛類無明顯差異。

濃香型白酒中主要呈香物質為酯類和酸類，兩類物質占總數的97%左右，其中己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸貢獻最大，相對含量高達86%，己酸乙酯是其中占比最高的，其特殊的氣味，賦予濃香型白酒香味，成為影響濃香型白酒風味的主要化合物。清香型白酒中酯類物質為主要的呈香成分，占比為67%左右，但低于濃香型白酒中酯類的相對含量74%，其中乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸貢獻最大，相對含量高達70%左右，是清香型白酒的主要風味成分。2種醬香型白酒中酯類物質相對含量最高，但占比差異較大，其中樣品5酯類物質為55%，樣品6酯類含量為70%，因為“醬香”是由多種風味物質共同作用的結果，該結果與Liu等[20]的發現一致。白酒中的醇類不僅能呈香，而且能呈味，在6個酒樣的醇類物質中，異戊醇含量最高。白酒中的酸類物質能起協調風味的作用，也是形成酯的前體物質，其中乙酸和己酸的含量相對較高，與李俊剛等[15]的研究結果一致。

3 結論

該研究利用氣相色譜質譜技術分析了白酒中4類風味物質，建立了一個快速、穩定、靈敏的可有效分離4類風味物質并準確測定的方法。該方法分離效果好，可在15 min內完成白酒中4類風味物質的同時測定與定量分析，具有良好的線性關系，相關系數R2≥0.998 5，加標回收率在87.8%～107.4%，精密度在2.0%～7.4%，檢出限為0.007～0.070 mg/L。酒樣無需處理，直接進樣，一定程度上消除了操作條件等的變化所引起的誤差，測定結果干擾少，使白酒樣品的測定更加簡便，因此4類微量物質的實測結果即為最終報告結果。后期可嘗試將不同預處理方法有機結合，進一步開展更多風味成分的檢測分析。

表5 實際樣品的檢測結果