液液萃取与固相微萃取二锅头香气成分的比较

杨春霞，廖永红，*，胡建华，胡佳音，谢建春

(1.北京工商大学食品学院/食品添加剂与配料北京市高等学校工程中心/食品风味化学北京市重点实验室，北京100048;2.北京顺鑫农业股份有限公司牛栏山酒厂，北京101301)

液液萃取与固相微萃取二锅头香气成分的比较

杨春霞1，廖永红1，*，胡建华2，胡佳音2，谢建春1

(1.北京工商大学食品学院/食品添加剂与配料北京市高等学校工程中心/食品风味化学北京市重点实验室，北京100048;2.北京顺鑫农业股份有限公司牛栏山酒厂，北京101301)

采用液液萃取和固相微萃取结合气相色谱－质谱联用技术对清香型牛栏山二锅头的香气成分进行了定性分析，共得到42种香气成分，主要包括酯类化合物17种，酸类化合物8种，醇类化合物7种，杂环类化合物5种、烷烃类化合物4种和醛类化合物1种。液液萃取主要呈香物质有3－甲基－1－丁醇、十六酸乙酯、2－羟基－丙酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯。固相微萃取主要呈香物质有3－甲基－1－丁醇、己酸乙酯、3－甲基－1－丁醇乙酸、辛酸乙酯和乙酸乙酯。液液萃取和固相微萃取对香气成分的分离效果存在较大差异，表明两种方法对白酒的定性分析有一定的互补性。

液液萃取，固相微萃取，清香型牛栏山二锅头，气相色谱－质谱联用仪

白酒是中国传统蒸馏酒，它是以谷物及薯类等富含淀粉的作物为原料，经过发酵蒸馏而成。中国白酒在饮料酒中，独具风格，与世界其他国家的酒相比，我国白酒具有特殊的不可比拟的口感和风味。二锅头是其中独具风格的一种中国白酒，二锅头的风味成分是构成二锅头香味和风格的重要物质，二锅头的香气成分由许多单体成分组成，根据这些香气成分的化学属性不同，可以将酒中的香气成分分为醇类化合物、醛类化合物、酸类化合物、酯类化合物、酮类化合物、内酯类化合物、硫化物类化合物、缩醛类化合物、吡嗪类化合物、呋喃类化合物、芳香族化合物以及其他化合物［1］。目前，国内对浓香型白酒中呈香化合物已经做了全面的分析，如范文来等人应用液液萃取、固相微萃取技术和气相色谱质谱联用技术研究了浓香型白酒，检测出多种香味物质［2－6］。但是国内对清香型二锅头的研究还较少，主要产香物质数据也较缺乏。目前，酒类香气成分的测定方法主要是先通过一定的萃取预处理手段将白酒中的香气成分萃取或浓缩出来，然后结合气相色谱－质谱联用仪(GC－MS)或者气相色谱－嗅觉探测(GC－O)进行分析。酒类香气成分的分离提取方法主要有直接取样、液液萃取、吹扫捕集、静态顶空、固相萃取、固相微萃取同位素稀释和搅拌棒萃取法［7］。其中液液萃取是比较传统的样品预处理过程，它是通过选择不同的溶剂针对性的提取香气成分，然后在低温、低压下蒸发浓缩香气成分。液液萃取提取出来的物质种类较多，可以将酒中的难挥发和不挥发物质提取出来，但是萃取时间较长，样品和溶剂需要量大［8］。固相微萃取是20世纪90年代以来出现的样品处理方法，它无需有机溶剂，快速高效，集采样、萃取、浓缩和进样于一体，它的主要原理是通过固相微萃取头从待分析基质中萃取被分析物，然后将固相微萃取针管插入气相色谱质谱仪的进样器中，热解析后进行分析检测［9］。本实验通过液液萃取(LLE)和固相微萃取技术(SPME)萃取清香型二锅头中的香气成分，并且利用气相色谱－质谱联用仪进行定性分析。然后比较两种萃取方法的差别，同时确定出两种萃取方法的主要产香物质。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

清香型牛栏山二锅头 原酒，北京牛栏山酒厂，酒精度为77°;乙醚、戊烷、氯化钠、无水硫酸钠 分析纯，北京化工厂。

RE－52AA旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;固相微萃取头(50/30μm DVB/CAR/PDMS)、固相微萃取手动进样器 美国Supelco公司;6890N－5973i气相色谱－质谱联用仪 配有EI离子源和NIST检索谱库，美国Agilent公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理方法

1.2.1.1 液液萃取 清香型牛栏山二锅头进行预处理、萃取、分离、浓缩，分成水溶性组分、中碱性组分和酸性组分，这三种组分分别记为A、B、C组分，进而用于GC－MS分析，具体萃取方法如图1所示。

液液萃取得到的 A、B、C组分用于 GC－MS分析。

1.2.1.2 固相微萃取法 用50/30μm DVB/CAR/ PDMS萃取头(Supelco，Inc.，Bellefonte，PA)对酒样中挥发性和半挥发性成分进行萃取。在17mL顶空瓶中加入15mL稀释后酒样和3g氯化钠，插入萃取头，50℃预热 5min，萃取吸附 45min，GC解吸 5min (250℃)，用于GC－MS分析。

1.2.2 分析条件

1.2.2.1 液液萃取GC－MS条件 色谱条件:色谱柱为DB－Wax毛细管柱(30m×0.25mm i.d.×0.25μm，J＆W Scientific);升温程序:50℃保持2min;以6℃/ min的速度升温至230℃，保持20min;进样口温度250℃，载气He，流速2mL/min;进样量1μL，不分流进样。

质谱条件:电子轰击(EI)电离源;电子能量为70eV;离子源温度为230℃;扫描范围为m/z 30～550。1.2.2.2 固相微萃取GC－MS条件 色谱条件:色谱柱为 DB－Wax毛细管柱(30m×0.25 mm i.d.× 0.25μm，J＆W Scientific);升温程序:50℃恒温2min，以4℃/min的速度升温至230℃，保持30min;进样口温度250℃，载气He，流速2mL/min。进样量1μL，不分流进样。

图1 液液萃取流程图Fig.1 Flow chart of liquid－liquid extraction

质谱条件:电子轰击(EI)电离源;电子能量为70eV;离子源温度为230℃;扫描范围为m/z 30～550。1.2.3 香气物质的定性分析 采用峰面积归一化法计算各组分相对含量，对相对含量0.1%以上的组分进行鉴定。各检出物质图谱进行NIST标准谱库检索，初步确定检测出的化合物。根据改进的Kovats法计算相对保留指数RI［9］，将正构烷烃混合标样进入GC－MS分离分析，利用得到的保留时间计算得出该物质的保留指数。再对照现有数据库和国内外文献［10－15］中该物质的保留指数来定性的确定该物质。

2 结果与分析

本实验采用液液萃取和固相微萃取技术结合GC－MS对清香型牛栏山二锅头酒中微量香味成分进行了定性分析研究，并且比较了两种方法得到的香气成分的种类和含量的差别。

2.1 液液萃取法

采用1.2.1.1液液萃取方法将酒样有针对性的进行分离提取，得到A、B和C组分。结合GC－MS分析检测表明，A组分检测出22个峰，主要出峰物质有3－甲基－1－丁醇、2－甲基－1－丙醇和乙酸乙酯，如图2所示;B组分检测出16个峰，主要出峰物质有3－甲基－1－丁醇、2－羟基丙酸乙酯和十六酸乙酯，如图3所示;C组分检测出29个峰，主要出峰物质有3－甲基－1－丁醇、2－羟基丙酸乙酯和十六酸乙酯，如图4所示。

由表1可知，综合液液萃取得到的A、B和C组分中的各香气成分，共分离得到25种香气成分，其中酯类化合物10种，醇类化合物6种，烷烃类化合物4种，酸类化合物4种和醛类化合物1种。主要得到的香气成分有3－甲基－1－丁醇、十六酸乙酯、2－羟基－丙酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯。由图2～图4可知，C组分检测得到的峰个数最多，而数据显示5种主要香气物质在A组分的相对含量最高，而C组分中5种香气物质相对含量最少，表明这5种香气物质较易溶解在水溶性组分中。五种主要香气物质在A、B、C组分中的相对含量比较，见图5。

图2 A组分液液萃取的总离子色谱图Fig.2 GC－MS total ions chromatogram of ingredient A extracted by LLE

图3 B组分液液萃取的总离子色谱图Fig.3 GC－MS total ions chromatogram of ingredient B extracted by LLE

图4 C组分液液萃取的总离子色谱图Fig.4 GC－MS total ions chromatogram of ingredient C extracted by LLE

2.2 固相微萃取法

采用1.2.1.2固相微萃取方法，选择50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头对清香型牛栏山二锅头选择性萃取，如图6所示，经GC－MS分析后共检测到36个峰，主要出峰物质有3－甲基－1－丁醇、己酸乙酯、3－甲基－1－丁醇乙酸、辛酸乙酯和乙酸乙酯。

排除溶剂峰和其他杂峰，并且结合表1数据，固相微萃取牛栏山二锅头酒共得到22种香气成分，其中，酯类化合物10种，酸类化合物5种，杂环类化合物5种和醇类化合物2种。

图5 5种主要成分液液萃取后在A，B，C组分中含量的比较Fig.5 Compare the relative content of five main components in ingredients A，B，C by LLE

图6 固相微萃取清香型二锅头中香气成分的总离子色谱图Fig.6 GC－MS total ions chromatogram of aroma compounds in mild aromatic Chinese liquor by SPME

2.3 两种方法萃取酒样中香气成分的比较

对比液液萃取和固相微萃取提取清香型牛栏山二锅头酒中香气物质，如图7和表1所示，液液萃取与固相微萃取虽然均可分离出二十多种香气物质，但是香气物质却相差较大，具有很好的互补性。液液萃取法未能得到杂环类化合物，而固相微萃取没有检测出烷烃类和醛类化合物，表明不同方法可以对某些特定的化合物进行选择性萃取。

图7 各香气物质种类在LLE和SPME中的种类数量比较Fig.7 Compare the quantity and variety of aroma compounds by LLE and SPME

此外，液液萃取和固相微萃取提取酒样得到的香气成分也有一些相似的地方，如表1所示，两种方法对酯类化合物、醇类化合物和酸类化合物都比较敏感，其含量也较大，还分离得到一些共有物质，有些还是主要产香物质，如3－甲基－1－丁醇、乙酸乙酯、2－羟基－丙酸乙酯和己酸。

3 结论

清香型牛栏山二锅头经液液萃取和固相微萃取前处理后，结合GC－MS分析共得到了42种香气成分，主要包括酯类化合物17种，酸类化合物8种，醇类化合物7种，杂环类化合物5种，烷烃类化合物4种和醛类化合物1种。单一采用液液萃取法可得到25种香气成分，采用固相微萃取法可得到22种香气成分，但是两种方法得到的香气物质却相差较大，对某些特征香气成分的分离效果也存在差异，表明两种前处理方法对白酒的定性分析有一定的互补性，两种方法结合可以更全面地分离出白酒中的香气成分。例如液液萃取能较好地分离出十六酸乙酯，固相微萃取能较好地分离出辛酸乙酯，因此，可以根据这两种方法萃取特征香气成分的敏感性和差异性来更好地控制白酒的酿酒工艺。

表1 固相微萃取和液液萃取清香型原酒后GC－MS结果比较Table 1 Compare GC－MS results of mild aromatic Chinese liquor by SPME and LLE

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Comparison of aroma compounds in erguotou liquor by liquid－liquid extraction and solid phase microextraction

YANG Chun－xia1，LIAO Yong－hong1，*，HU Jian－hua2，HU Jia－yin2，XIE Jian－chun1
(1.School of Food and Chemical Engineering/Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients/Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China; 2.Niulanshan Distillery，Beijing Shunxin Agriculture Co.，Ltd.，Beijing 101301，China)

Aroma compounds in mild aromatic Niulanshan erguotou liquor were identified by using liquid－liquid extraction and solid phase microextraction followed by gas chromatography－mass spectrometry.The total of 42 aroma compounds were identified，including 17 esters，8 acids，7 alcohols，5 heterocycle compounds，4 alkynes and 1 aldehyde compounds.In addition，3－methyl－1－butanol，hexadecanoic acid ethyl ester，2－hydroxy－propanoic acid ethyl ester，ethyl oleate and linoleic acid ethyl ester were the main aroma compounds which identified by liquid－liquid extraction，while 3－methyl－1－butanol，hexanoic acid ethyl ester，3－methyl－1－butanol acetate，octanoic acid ethyl ester and ethyl acetate were the main aroma compounds which were identified by gas chromatography－mass spectrometry.Compared the two extraction methods，there were many differences in aroma compounds between the two methods.Therefore，as two kinds of processing method of extracting liquor，liquid－liquid extraction and gas chromatography－mass spectrometry had well complementary.The experiment results lay a foundation for further study of volatile compounds in Chinese liquor.

liquid－liquid extraction(LLE);solid phase micro－extraction(SPME);mild aromatic Niulanshan erguotou liquor;gas chromatography－mass spectrometry(GC－MS)

TS207.3

A

1002－0306(2012)08－0068－05

2011－05－26 *通讯联系人

杨春霞(1986－)，女，硕士研究生，研究方向:食品生物技术。

国家“十二五”科技支撑计划项目课题(2011BAD23B01，2011BAC11B06)。