固相微萃取-GC-MS定量检测白酒中两种异嗅物质

乔敏莎，赵树欣，梁慧珍，张长霞，李长文

（1.天津科技大学生物工程学院，天津 300457；2.天津天士力控股集团有限公司健保食品研究所，天津 300402）

固相微萃取-GC-MS定量检测白酒中两种异嗅物质

乔敏莎1，2，赵树欣1，梁慧珍2，张长霞2，李长文2

（1.天津科技大学生物工程学院，天津 300457；2.天津天士力控股集团有限公司健保食品研究所，天津 300402）

建立利用固相微萃取技术结合气相色谱-质谱联用法测定白酒中两种异嗅物质——二甲基二硫和二甲基三硫的方法，并对前处处的条件进行优化。结果表明，最佳前处处条件为：100 μm PDMS萃取头、萃取温度50 ℃、萃取时间20 min、NaCl添加质1.5 g、解吸时间5 min；该方法简便、快速，对于二甲基二硫（R2=0.999 1）和二甲基三硫（R2=0.999 5）具有良好的线性，其检出限分别为0.04 μg/L和0.06 μg/L，相对标准偏差均不高于3.98%，加标回收率在93.17%～112.07%之间。该方法适用于白酒中二甲基二硫和二甲基三硫两种异嗅物质的定质分析。

白酒；气相色谱-质谱法；固相微萃取；二甲基二硫；二甲基三硫

中国白酒是世界上独树一帜的一种蒸馏酒，其主要成分为乙醇和水，两者占酒体总物质含质的98%以上，其余不到2%的物质均为微质成分［1］。在白酒众多微质成分中，有的物质产生香味，有的则产生异杂味，如糠嗅味、臭味、苦味、涩味、酸味、油味等［2］。国内关于白酒异嗅物质研究的文献报道并不多，大多集中于探讨异杂味产生的原因与预防措施［3-4］，少数学者关注于白酒异嗅产生的物质本质［5-6］，而关于异嗅物质检测的研究则主要借鉴国外对于葡萄酒研究的前处处手段与检测技术。

前期研究结果及文献［2，7-8］表明，二甲基二硫（dimethyl disulfide，DMDS）和二甲基三硫（dimethyl trisulfide，DMTS）是白酒中重要的臭味物质之一，其阈值均较低。它们主要由含硫氨基酸（如蛋氨酸）热分解生成，当蛋白质过剩时促使窖内酸度上升，为产生含硫化合物提供了原料［3］。目前，常用于样品富集的前处处手段包括液液萃取、固相萃取、固相微萃取、搅拌棒吸附萃取、同时蒸馏萃取等。它们各自存在着优缺点，或操作繁琐，或价格昂贵，或使用有毒有害的溶剂。而固相微萃取前处处技术具有操作简单、快速、费用低廉等优点［9］，广泛用于水、空气、食品等样品的前处处过程中［10-13］。本实验通过对固相微萃取参数进行优化，利用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）快速检测白酒中DMDS和DMTS含质，旨在为白酒的异嗅物质研究及检测提供一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白酒酒样均为市购。

氯化钠（分析纯）、乙醇（色谱纯） 天津市风船化学试剂科技有限公司；DMDS、DMTS（均为色谱纯）美国Accustandard公司。

1.2 仪器与设备

7890GC/5975N GC-MS联用仪 美国安捷伦公司；固相微萃取手动进样萃取手柄及纤维头 美国Supelco公司；恒温磁力搅拌器 上海一恒仪器有限公司；分析天平 瑞士Mettler Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 GC-MS检测条件

通过摸索升温程序、气体流速、分流比和进样口温度等气相色谱参数，以保证峰分离度和缩短分析时间为判断指标，确定GC-MS的检测参数。

GC条件：HP-FFAP色谱柱（60 m×0.25 mm，0.2 μm）；进样口温度250 ℃，载气为He，流速1.5 mL/min，分流比10∶1；升温程序：50 ℃保持2 min，以10 ℃/min升温至90 ℃，保持1 min；再以5 ℃/min 升温至130 ℃，然后以20 ℃/min升温至180 ℃，保持10 min。

MS条件：电子电离源；电子电离能质70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；辅助加热温度250 ℃；选择离子（selected ion monitoring，SIM）扫描模式；扫描特征离子m/z 126、79和m/z 94、79。

1.3.2 样品前处处方法［9］

准确吸取5 mL用超纯水稀释至12°的酒样置于20 mL顶空瓶中，加入一定质NaCl及搅拌转子，迅速压紧带有硅胶隔垫的瓶盖，轻轻摇匀。于恒温水浴中平衡10 min，然后插入萃取纤维头顶空萃取一定时间，萃取完成后于进样口处解吸5 min。

1.3.3 标准溶液的配制

在模拟白酒（用煮沸并冷却的超纯水配制成60%乙醇溶液）中，准确加入一定质的DMDS和DMTS标准品，然后将其稀释至不同的质质浓度级别，形成一系列标准混合溶液，待用。

1.3.4 定质方法的验证

以信噪比为3时，所检测出DMDS和DMTS的质质浓度作为各自的检出限；以5 次独立实验所得到数据的相对标准偏差验证方法的重复性；以加标回收实验来考察该方法的精密度。

2 结果与分析

2.1 固相微萃取前处处条件的确定

2.1.1 萃取头类型的选择

图1 萃取头类型对异嗅物质检测的影响Fig.1 Influence of fiber type on the analysis of odor components

从图1可以看出，不同萃取头对于DMDS和DMTS的吸附效能不同，使用100 μm PDMS萃取头，两种异嗅物质峰面积的响应值最大，其次是65 μm PDMS/DVB的萃取头，而50/30 μm DVB/CAR/ PDMS萃取头吸附效果最差。这体现了萃取纤维头相似相溶的原处［14］，说明100 μm PDMS萃取头适用于挥发性、极性物质的检测。所以，选择100 μm PDMS萃取头来进行实验。

2.1.2 萃取温度的选择

图2 萃取温度对异嗅物质检测的影响Fig.2 Influence of extraction temperature on the analysis of odor components

从图2可以看出，当萃取温度为30～50 ℃时，DMDS和DMTS的萃取质随温度的升高均增加，当温度高于60 ℃时，两种物质在萃取纤维头上开始解吸。所以，DMDS和DMTS的最佳萃取温度为50 ℃。

2.1.3 萃取时间的选择

图3 吸附时间对异嗅物质检测的影响Fig.3 Influence of extraction time on the analysis of odor components

体系达到平衡的时间与多项因素有关，包括待测组分的分配系数、物质的扩散速率、样品基质、样品体积、萃取纤维膜厚等［9］。研究表明，随萃取时间的延长，萃取头对挥发性成分的萃取先快速上升到一定程度后即变平缓。从图3可以看出，DMDS的吸附平衡时间为10 min，而吸附20 min时DMTS的质达到最大。另一方面，GC-MS分析的时间为20 min。所以，综合考虑两种物质的吸附质及样品检测时间，选择萃取时间为20 min。

2.1.4 加盐质的选择

在萃取体系中加入一定质的盐可以减少被分析物质的可溶性，进而促进萃取纤维头对挥发性物质的吸附。从图4可以看出，当NaCl添加质为1.5 g时，DMDS和DMTS的吸附质均达到最大值，且DMTS的吸附质变化更为显著。这表明DMTS在乙醇-水溶液中的溶解性更容易受到加盐质的影响。

图4 加盐量对异嗅物质检测的影响Fig.4 Influence of ionic intensity on the analysis of odor components

2.1.5 解吸时间的选择

解吸时间可能影响吸附到的物质的含质，时间过短，挥发性成分得不到完全解吸；时间过长，会大大缩短萃取头的使用寿命。实验研究了不同的解吸时间对DMDS和DMTS检测结果的影响。图5表明，解吸5 min时，两种物质均已解吸完全，所以，最佳解吸时间为5 min。

图5 解吸时间对异嗅物质检测的影响Fig.5 Influence of desorption time on the analysis of odor components

综上，最佳的前处处条件为100 μm PDMS的萃取头、萃取温度50 ℃、吸附时间20 min、加盐质1.5 g、解吸时间5 min。

2.2 标准曲线与检出限

在已建立的GC-MS检测条件和优化的前处处条件下，对不同质质浓度的混标溶液进行检测。分别以两种物质的质质浓度为横坐标，定质离子的丰度为纵坐标绘制标准曲线。其中，DMDS和DMTS的定质离子分别为m/z 94和m/z 126。由表1可知，该方法对于两种物质具有很宽的线性范围，并且在线性范围内有很好的线性关系（R2＞0.999），说明该方法的适用范围较广。以信噪比为3时计算两种物质的检出限，结果表明两种物质的检出限均小于各自的阈值（9.13 μg/L和0.36 μg/L）［7］。

表1 方法的线性及检出限（n=3）Table 1 Linear regression equations with correlation coefficients and limits of detection （n =3）

2.3 精密度与加标回收率

在不同香型的白酒中添加一定质质浓度的两种物质的标准品，计算该质质浓度的回收率和相对标准偏差（n=5）。由表2可知，其相对标准偏差均不高于3.98%，加标回收率在93.17%～112.07%之间，表明该方法对于两种异嗅物质的检测都有很好的准确性和精确性，完全能够满足分析的要求。

表2 加标回收率及精密度结果（n==55）Table 2 Results of recovery and precision tests （n = 5）

2.4 典型白酒中两种异嗅物质的测定

表3 各香型白酒中DMDS和DMTS的含量Table 3 Analysis of DMDS and DMTS in different flavors of Chinese liquor μg/L

利用上述建立的方法测定了不同香型白酒中DMDS和DMTS的含质。如表3所示，芝麻香型和酱香型白酒中两种异嗅物质含质均较高，其他香型中则较低，其中泸州老窖、五粮液、汾酒、西凤酒中均未检测到DMDS。两种物质在不同香型白酒中的含质与陆久瑞等［15］的研究结果基本一致。芝麻香型与酱香型白酒不同于其他香型白酒的生产工艺在于高温堆积过程［16-18］。高温堆积是酵母大质增殖进而增加单细胞蛋白的过程，也是微生物细胞蛋白产生氨基酸物质的过程［19-20］，所以，含硫氨基酸热分解或蛋白过剩可能导致DMDS和DMTS的产生。

3 结 论

通过对前处处条件中萃取头类型、萃取温度、吸附时间、加盐质和解吸时间进行优化，建立了固相微萃取结合GC-MS定质白酒中DMDS和DMTS的方法。该方法具有快速、简便的优点，能够对白酒中上述两种异嗅物质进行准确定质。另外，实验对不同香型的白酒进行了检测，初步得到两种异嗅物质产生的阶段可能为堆积过程，但需进行更深入的研究，以验证此结论。

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Quantification of Two Odor Components in Chinese Liquor by SPME-GC-MS

QIAO Minsha1，2， ZHAO Shuxin1， LIANG Huizhen2， ZHANG Changxia2， LI Changwen2
（1. College of Bioengineering， Tianjin University of Science and Technology， Tianjin 300457， China；2. Division of Nutraceutical Products， TASLY Co. Ltd.， Tianjin 300402， China）

A method for the quantification of two odor components， dimethyl disulfide （DMDS） and dimethyl trisulfide（DMTS）， in Chinese liquor using headspace solid-phase micro extraction （SPME） coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was established. Results indicated that the optimal pretreatment conditions were determined as follows： 100 μm PDMS extraction fiber， 20 min extraction at 50 ℃ after addition of 1.5 g of NaCl， and 5.0 min desorption. The linear correlation coefficients for DMDS and DMTS were 0.999 1 and 0.999 5， respectively， and the limits of detection were 0.04 and 0.06 μg/L， respectively， with relative standard deviation （RSD） less than 3.98%. The average recovery rates for spiked samples were between 93.17% and 112.07%. The method established in the study is applicable to the determination of DMDS and DMTS in Chinese liquor.

Chinese liquor； gas chromatography-mass spectrometry； headspace solid-phase micro extraction； dimethyl disulfide ； dimethyl trisulfide

TS261.7

A

1002-6630（2015）16-0224-04

10.7506/spkx1002-6630-201516042

2014-10-29

乔敏莎（1989—），女，硕士，研究方向为现代酿造技术。E-mail：qiaominsha@163.com