溶剂辅助风味蒸发法与顶空-固相微萃取法结合分析白酒酒醅中挥发性风味成分

宫俐莉，李安军，孙金沅,3*，李贺贺,3，孙啸涛,3，黄明泉,3，郑福平,3，孙宝国,3

1(北京工商大学，北京市食品风味化学重点实验室，北京，100048)2(安徽古井贡酒股份有限公司，安徽 亳州，236000)3(北京食品营养与人类健康高精尖创新中心，北京，100048)



溶剂辅助风味蒸发法与顶空-固相微萃取法结合分析白酒酒醅中挥发性风味成分

宫俐莉1，李安军2，孙金沅1,3*，李贺贺1,3，孙啸涛1,3，黄明泉1,3，郑福平1,3，孙宝国1,3

1(北京工商大学，北京市食品风味化学重点实验室，北京，100048)2(安徽古井贡酒股份有限公司，安徽 亳州，236000)3(北京食品营养与人类健康高精尖创新中心，北京，100048)

采用溶剂辅助风味蒸发法(solvent-assisted flavor evaporation，SAFE)与顶空-固相微萃取法(headspace solid-phase microextraction，HS-SPME)两种萃取方法，利用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography- mass spectrometry，GC-MS)结合保留指数、标准品比对，对古井酒醅中的挥发性风味成分进行分析。共鉴定出120种挥发性化合物，包括酯类66种、醇类13种、醛酮类9种、缩醛类1种、脂肪酸类15种、醚酚类6种、含苯环类3种、烯烃类4种及其他类化合物3种。SAFE法和HS-SPME法萃取出的挥发性风味成分有一定差异，HS-SPME法对于酯类物质萃取效果较好，SAFE法对于醇类、脂肪酸类物质萃取效果更佳，两者互补分析获得了较全面的分析结果。

溶剂辅助风味蒸发；顶空-固相微萃取；酒醅；气质联用；挥发性风味成分

中国白酒以纯粮或粮谷为原料，采用天然微生物自然接种制曲、固态糖化发酵、固态甑桶蒸馏、陶坛储存等工艺流程酿造，是我国的国酒[1]。酒醅在发酵过程中产生的风味物质，与成品白酒的风味密切相关，因此也是众多研究人员关注的对象。目前国内对于酒醅的研究，主要集中在酿酒微生物的探索[2-3]、酒醅的理化因素[4-6]等方面，而对于酒醅中挥发性物质的研究相对较少，范文来等[8]于2008年应用顶空-固相微萃取技术测定发酵浓香型酒醅的微量成分，判定酒醅中重要的挥发性化合物是己酸乙酯、己酸、辛酸乙酯等。赵爽等[9]于2013年对顶空-固相微萃取技术萃取酒醅微量挥发性成分的条件进行了优化，在整个酒醅的发酵过程中共检出105种微量挥发性成分，得到发酵过程中微量挥发性物质种类的个数和相对含量随时间的变化规律。与酒醅相比较而言，对于成品白酒挥发性风味成分的研究开展的更早也更为充分，目前已有直接进样法、固相萃取法、固相微萃取法、液液萃取法、搅拌棒吸附萃取法、同时蒸馏萃取法、顶空进样法、热脱附法、超临界二氧化碳萃取法等多种前处理方法被用于白酒的相关分析研究工作中[10]。

溶剂辅助风味蒸发法(solvent-assisted flavor evaporation,SAFE)是在高真空条件下，利用水或其他有机溶剂辅助挥发性风味物质快速蒸发，从而分离难挥发、非挥发组分，是一种相对温和的挥发性成分提取方式，且一般被认为提取的香味更接近真实样品[10]。顶空-固相微萃取法(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)是目前国际上比较流行的检测微量挥发性成分的方法，属于非溶剂型选择性萃取法，且样品用量较少[10]。两种方法各有优点，但SAFE法操作较复杂，而HS-SPME法操作虽较简单，但是被萃取物质的成分组成不一定与顶空组成一致，且萃取效果会受到较多因素的影响，如萃取头、萃取时间、萃取温度等。

目前采用SAFE法对白酒酒醅中挥发性风味成分进行分析的工作尚未见文献报道。本实验采用SAFE法与HS-SPME法结合(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)对酒醅中挥发性风味成分进行分析，一方面考察SAFE方法分析酒醅中挥发性成分的可行性，另一方面通过不同方法的对比与互补，较为全面地分析古井酒醅中的挥发性风味成分，以期为酒醅风味和白酒风味的相关分析提供数据支持。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

酒醅样品(由古井贡酒酒厂提供)。

二氯甲烷(分析纯，重蒸处理)、无水硫酸钠(分析纯，120 ℃烘箱中烘烤5 h，干燥器中冷却备用)，国药集团化学试剂有限公司；C6-C30的正构烷烃(色谱纯)，质量分数≥99.0%，美国Sigma Aldrich公司；液氮，质量分数99.99%，北京锐志汉兴有限公司；标准品：2-辛醇(内标)、乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、壬酸乙酯、油酸乙酯、2,3-丁二醇、乙酸、己酸、辛酸、丁酸、乳酸、苯甲醛、苯乙醛、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚，质量分数均为99.99%，美国Sigma Aldrich公司。

1.2仪器与设备

溶剂辅助风味蒸发装置(定制加工，图1)，北京肯堡博美玻璃仪器厂；XDS5复合分子涡轮泵，英国Edwards公司；SPME 萃取手柄、65 μm PDMS/DVB萃取头，美国Supelco公司；N-EVAP111 12位干浴氮吹仪，美国Organomation Associates公司；7890B-5973i气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司。

1.3方法

1.3.1SAFE法提取酒醅挥发性风味成分

参考相关文献[5]，选择酒体感官最优的中层醅10 g，粉碎机粉碎后装入圆底烧瓶，加入30 mL重蒸二氯甲烷，于20℃恒温水浴中搅拌萃取1h，倾倒出萃取液，重复该步骤3次，收集萃取液90 mL。加入6 g无水硫酸钠于冰箱中4 ℃静置12 h除水，过滤得澄清黄色液体。

SAFE装置循环水浴温度及恒温水槽均设置为20 ℃，在冷阱中加入液氮，开启分子涡轮泵，待系统的真空度达到1×10-6MPa时，缓慢打开滴液漏斗旋塞，控制样品液的流速，使其缓慢、均匀地滴入蒸馏瓶中，萃取约40 min。室温下，待重蒸二氯甲烷提取液自然融化以后，再加入6 g无水硫酸钠除水，于冰箱中4 ℃静置12 h后旋转蒸发至5 mL，氮吹至0.5 mL备用。为确保实验的准确性，相同条件下进行3次平行实验。

图1　SAFE装置示意图[11]Fig.1　Schematic diagram of SAFE

1.3.2HS-SPME法提取酒醅挥发性风味成分

参考赵爽等[9]相关研究中确定的最优条件，称取10 g酒醅于20 mL顶空瓶中，将其置于60 ℃恒温水浴中平衡30 min，固相微萃取40 min后迅速插入气质联机进样口中解析5 min。为确保实验的准确性，相同条件下进行3次平行实验。

1.3.3气相色谱-质谱(GC-MS)条件

气相色谱(GC)条件：采用DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气为He，流速为1 mL/min；色谱柱升温程序为：起始柱温35 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升到100 ℃，保持3 min，然后以5 ℃/min升到150 ℃，最后以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min；进样口温度250 ℃，不分流进样，进样量1 μL。

质谱(MS)条件：电子电离(electron ionization，EI)源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描模式全扫描，质量扫描范围m/z25～350，调谐文件为标准调谐。

1.3.4挥发性风味成分的定性定量

定性：数据处理由GC-MSD化学工作站完成，化合物经检索与NIST 11谱库相匹配，列出匹配度大于80的结果，进一步与标准品比对，再通过C6-C30正构烷烃的GC保留时间计算保留指数，参考其文献值，得出定性结果。

RI测定方法：在色谱条件相同的情况下，以一系列正构烷烃(C6-C30)作为标准进行GC-MS分析，并根据公式(1)计算待测物i的保留指数(tn

(1)

式中：RI，保留指数；n，碳原子数；tn，碳原子数为n的正构烷烃的保留时间；tn+1，碳原子数为n+1的正构烷烃的保留时间；ti，样品i的保留时间。

定量：根据化合物的峰面积，通过面积归一化法确定挥发性成分的相对百分含量。

1.3.5两种方法检出限、定量限、回收率的比较

根据定性结果，取一定量1.1中标准品，用无水乙醇配制成单标，混合成混标，将标准溶液逐级稀释后采用1.3所述两种方法进行GC-MS分析，作检出限、定量限、回收率实验。当信噪比大于3时视该质量浓度为检出限，信噪比大于10时视该质量浓度为定量限。

2　结果与分析

表1　酒醅挥发性风味成分的GC-MS 鉴定结果

续表1

序号CAS中文名称分子式相对含量/%保留指数SAFESPME计算值文献值[11-15]匹配度信噪比检测SAFESPME定性方法46041114-00-5十五酸乙酯Pentadecanoicacid,ethylesterC17H34O20.010.36209221429917.5245.3MS,RI,S47002050-23-9辛二酸二乙酯DiethylsuberateC12H22O4—0.032102222090—35.7MS,RI,S48000539-90-2丁酸异丁酯IsobutylbutyrateC8H16O22.39—213822308411.5—MS,RI,S49000628-97-7十六酸乙酯Hexadecanoicacid,ethylesterC18H36O20.5610.91224322489813.11157.8MS,RI,S50054546-22-49-十六碳烯酸乙酯Ethyl9-hexadecenoateC18H34O20.020.55226422749334.443.5MS,RI,S51000103-48-02-甲基丙酸苯乙酯Benzylcarbinyl2-methylpropanoateC12H16O25.02—232723308914.0—MS,RI,S52084682-19-92-甲氧基乙酸苯乙酯Aceticacid,2-methoxy-,2-phenylethylesterC11H14O30.03—2340—8220.1—MS53014010-23-2十七酸乙酯Heptadecanoicacid,ethylesterC19H38O2—0.182347235082—12.4MS,RI,S54000104-61-0γ-壬内酯gamma-NonanolactoneC9H16O20.05—203521348211.8—MS,RI,S55001070-34-4丁二酸单乙酯EthylhydrogensuccinateC6H10O40.910.08238723898933.012.5MS,RI,S56000939-54-82-溴乙基苯甲酸酯2-BromoethylbenzoateC9H9BrO20.07—239524408730.2—MS,RI,S57000111-61-5十八酸乙酯Octadecanoicacid,ethylesterC20H40O20.05—244424558418.3—MS,RI,S58000111-62-6油酸乙酯EthylOleateC20H38O20.112.16246724759968.7419.2MS,RI,S59000105-79-3己酸异丁酯IsobutylhexanoateC10H20O21.35—248524908118.6—MS,RI,S60000544-35-4亚油酸乙酯LinoleicacidethylesterC20H36O20.190.09250725239834.6126.6MS,RI,S61000112-63-0(顺,顺)-9,12-十八烷二烯酸甲酯9,12-Octadecadienoicacid(Z,Z)-,methylesterC19H34O2—3.202519253987—56.4MS,RI,S62000706-14-9γ-癸内酯gamma-DecalactoneC10H18O23.090.12203520408217.516.9MS,RI,S63001191-41-9亚麻酸乙酯linolenicacid,ethylesterC20H34O2—0.112588261299—16.6MS,RI,S64000617-05-04-羟基-3-甲氧基苯甲酸乙酯Ethyl4-hydroxy-3-methoxy-benzoateC10H12O41.31—264526899416.4—MS,RI,S65061292-90-84-羟基-3-甲氧基苯丙酸乙酯Ethyl-.beta.-(4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)-propionateC12H16O40.18—2820—959.2—MS66—草酸-2-甲基苯基十二酯Oxalicacid,decyl2-methylphenylester—0.32—2889—9018.1—MS总量49.9383.63醇类1000078-83-12-甲基丙醇1-Propanol,2-methyl-C4H10O0.55—108311009020.6—MS,RI,S2000071-36-3丁醇1-ButanolC4H10O0.01—113611458614.6—MS,RI,S3000137-32-62-甲基丁醇1-Butanol,2-methyl-C5H12O0.11—119911678013.2—MS,RI,S4000123-51-33-甲基丁醇1-Butanol,3-methyl-C5H12O2.562.651201120383186.064.5MS,RI,S5000111-35-33-甲氧基丙醇1-Propanol,3-ethoxy-C5H12O20.04—135013758327.7—MS,RI,S6000513-85-92,3-丁二醇2,3-ButanediolC4H10O23.860.61153615388694.016.8MS,RI,S7000111-87-5辛醇1-OctanolC8H18O—0.031548158986—15.5MS,RI,S8000057-55-61,2-丙二醇1,2-PropanediolC3H8O20.15—159016008245.4—MS,RI,S9000098-00-0糠醇FurfurylalcoholC5H6O20.12—166017219513.4—MS,RI,S10000505-10-23-甲硫基丙醇3-MethylthiopropanolC4H10OS0.13—171117158378.6—MS,RI,S11000100-51-6苯甲醇BenzylalcoholC7H8O0.02—187318899417.6—MS,RI,S12000060-12-8苯乙醇PhenethylalcoholC8H10O1.101.51190719109316.435.6MS,RI,S13000598-75-43-甲基-2-丁醇3-Methyl-2-butanolC5H12O0.2—221022208312.2—MS,RI,S总量8.854.80醛、酮类1035900-26-64-甲基-5-壬酮4-Methyl-5-nonanoneC10H20O0.04—169516988618.0—MS,RI,S2025044-01-32-甲基-1-戊烯-3-酮2-Methyl-1-penten-3-oneC6H10O0.02—171518018210.3—MS,RI,S3001653-31-22-十三酮3-TridecanoneC13H28O0.03—201120148814.2—MS,RI,S4000599-04-2二氢-3-羟基-4,4-二甲基-2(3H)-呋喃酮2(3H)-Furanone,dihydro-3-hydroxy-4,4-dimethyl-C6H10O30.11—204120429014.5—MS,RI,S5000502-69-26,10,14-三甲基-2-十五酮6,10,14-Trimethylpentadecane-2-oneC18H36O—0.042118223191—4.8MS,RI,S6002345-28-02-十五酮2-PentadecanoneC15H30O—0.032242230082—4.1MS,RI,S7000100-52-7苯甲醛BenzaldehydeC7H6O0.020.52150015029612.510.7MS,RI,S8004411-89-62-苯基巴豆醛Benzeneacetaldehyde,.alpha.-ethylidene-C10H10O—0.041830190793—14.1MS,RI,S9000122-78-1苯乙醛BenzeneacetaldehydeC8H8O0.690.03201821008617.011.5MS,RI,S

续表1

序号CAS中文名称分子式相对含量/%保留指数SAFESPME计算值文献值[11-15]匹配度信噪比检测SAFESPME定性方法总量0.890.66缩醛1000774-48-1苯甲醛缩二乙醇BenzaldehydediethylacetalC11H16O2—0.151281129680—13.1MS,RI,S总量00.15脂肪酸类1000064-19-7乙酸AceticacidC2H4O28.902.03144714359054.111.9MS,RI,S2000079-09-4丙酸PropionicacidC3H6O20.06—152315309030.1—MS,RI,S3000107-92-6丁酸ButyricacidC4H8O25.64—1601162290137.9—MS,RI,S4000109-52-4戊酸PentanoicacidC5H10O20.04—172117338320.3—MS,RI,S5000142-62-1己酸HexanoicacidC6H12O26.480.461837184183164.434.8MS,RI,S6000111-14-8庚酸HeptanoicacidC7H14O20.580.55183818458529.826.5MS,RI,S7000503-74-23-甲基丁酸3-MethylbutanoicacidC5H10O20.02—184118488310.2—MS,RI,S8000124-07-2辛酸OctanoicacidC8H16O24.050.25205520609326.210.0MS,RI,S9000334-48-5癸酸DecanoicacidC10H20O2—0.102269231093—12.6MS,RI,S10000065-85-0苯甲酸BenzoicacidC7H6O23.37—243325018329.8—MS,RI,S11000088-14-22-呋喃甲酸Furan-2-carboxylicacidC5H4O30.04—245115628012.7—MS,RI,S12000103-82-2苯乙酸PhenylaceticacidC8H8O20.04—257026218017.3—MS,RI,S13000544-63-8十四酸TetradecanoicacidC14H28O2—0.132686276899—13.8MS,RI,S14000057-10-3十六酸HexadecanoicacidC16H32O22.020.30289829149914.611.7MS,RI,S15000057-11-4十八酸OctadecanoicacidC18H36O22.33—290029109012.9—MS,RI,S总量33.573.83醚、酚类1000140-67-0草蒿脑EstragoleC10H12O—0.051656174293—7.1MS,RI,S2000104-46-1茴香脑cis-AnetholC10H12O—0.031822192293—9.2MS,RI,S3000093-51-64-甲基愈创木酚4-MethylguaiacolC8H10O20.241.43195519599511.089.8MS,RI,S4002785-89-94-乙基愈创木酚4-EthylguaiacolC9H12O20.181.29202720339121.384.9MS,RI,S5000106-44-54-甲基苯酚4-MethylphenolC7H8O0.070.17208120879110.941.4MS,RI,S6000123-07-94-乙基苯酚4-ethylphenolC8H10O0.370.10217521789121.913.7MS,RI,S总量0.863.06含苯环类1000535-77-31-甲基-3-苯1-methyl-3-isopropylbenzeneC10H14—0.071461152180—4.8MS,RI,S2000095-73-82,4-二氯甲苯2,4-DichlorotolueneC7H6Cl2—0.061483148995—6.3MS,RI,S3000096-76-42,4-二叔丁基苯酚2,4-Di-tert-butylphenolC14H22O0.02—227923079515.3—MS,RI,S总量0.020.13烯烃类1000502-61-4α-法尼烯α-FarneseneC15H240.021.84173317368310.430.8MS,RI,S2000138-86-3柠檬烯LimoneneC10H160.011.27173617809911.727.6MS,RI,S3000087-44-5石竹烯l-CaryophylleneC15H24—0.121562169881—15.2MS,RI,S4021964-49-81,13-十四碳二烯1,13-TetradecadieneC14H26—0.091754183291—6.2MS,RI,S总量0.033.32其他类1000091-20-3萘NaphthaleneC10H8—0.171722182394—8.6MS,RI,S2000090-12-01-甲基萘1-MethylnaphthaleneC11H10—0.101844185891—5.3MS,RI,S3001072-83-92-乙酰基吡咯2-AcetylpyrroleC6H7NO1.44—195820019151.8—MS,RI,S总量1.440.27

注：MS为质谱检测结果，RI为保留指数，S为标准品比对。“—”表示无或未检出。

SAFE法和HS-SPME法共检测出120种挥发性风味物质，结果见表1，在检测出物质的种类、相对百分含量上均有明显差别，结果见图2、图3。

2.1两种方法检出限、定量限、回收率比较

基于定性结果，从两种方法均检测到的物质中选取浓香型白酒四大酯四大酸、相对百分含量相差较大(10倍以上)、对风味有重要贡献[31]的代表性化合物共20种，进行两种方法检出限、定量限、回收率的测定。结果如表2所示，两种方法的回收率都在80%～120%之间，表明两种方法用于萃取酒醅中挥发性风味化合物均可行。

图2　SAFE 法与HS-SPME法萃取酒醅挥发性风味成分种类比较Fig.2　Comparison of different kinds of volatile compounds extracted from fermented grains by SAFE and HS-SPME

对于酯类物质而言，本实验选取的代表性酯类物质采用两种方法的检出限和定量限除部分物质较相近外，HS-SPME方法均稍低于SAFE方法，且结合表1中信噪比检测数值，对于大部分酯类而言，HS-SPME法信噪比数值更大。这进一步说明该实验中选择的65μmPDMS/DVB萃取头对酯类物质有很好的吸附效果，在重点对酒醅中酯类物质进行研究时，采用此萃取头进行HS-SPME提取是更为适宜的方法。对于醇类、酸类物质而言，SAFE方法更优。且从定量的角度考量，SAFE方法整体而言较HS-SPME方法能更好的还原酒醅中挥发性风味物质的真实情况，更适合进行定量分析。

图3　SAFE 法与HS-SPME法萃取酒醅挥发性风味成分相对百分含量比较Fig.3　Comparison of different relative contents of volatile compounds extracted from fermented grains by SAFE and HS-SPME

名称相对含量/%回收率/%检出限/(mg·L-1)定量限/(mg·L-1)SAFEHS-SPMESAFEHS-SPMESAFEHS-SPMESAFEHS-SPME乙酸乙酯5.050.2390.6195.760.0040.0020.010.1己酸乙酯10.9219.2797.23109.310.020.0040.040.02乳酸乙酯10.27.2191.00110.230.010.010.040.04丁酸乙酯0.430.0990.1096.870.0040.0020.020.006辛酸乙酯2.216.5102.12110.880.020.0060.040.001癸酸乙酯0.2312.2798.58107.450.0040.0020.010.004苯乙酸乙酯0.060.63103.86109.650.0020.0010.010.01苯丙酸乙酯0.010.2593.5599.760.0020.0020.020.01壬酸乙酯0.020.7590.91105.350.020.020.040.01油酸乙酯0.112.1688.3592.340.0020.0040.020.012,3-丁二醇3.860.61101.75101.630.10.20.40.4乙酸8.92.03102.8496.901224丁酸5.64—110.89100.810.4112戊酸0.04—88.5290.320.00040.0020.0040.01己酸6.480.46102.0992.860.010.040.20.4辛酸4.050.25104.2382.671224苯甲醛0.020.52104.29102.060.00010.0020.00020.002苯乙醛0.690.0392.1883.320.0020.0020.0114-甲基愈创木酚0.241.4395.87101.870.00040.0010.00060.0024-乙基愈创木酚0.181.2994.99102.600.00020.0010.00040.002

注：“—”表示未检出。

2.2酯类

酯类化合物经SAFE法检测出49种，经HS-SPME法检测出48种，两种方法均检测到31种。虽然这两种方法在萃取物质种类的数量上没有太大差别，然而就峰面积百分比而言，HS-SPME法检测到的酯类物质相比较其他种类物质而言含量较高(图3)，可能是因为本实验所采用的萃取头对酯类组分的萃取效果较好。

酯类化合物是浓香型白酒固态发酵酒醅中最重要的微量香味成分[17]，实验结果显示其总峰面积百分比最大。通常而言，白酒中酯类物质主要来源有二：一是由酒醅蒸馏出酒时一定温度下脂肪酸和醇类发生酯化反应得来[18]，例如酒醅中大多数脂肪酸乙酯类物质；二是由产酯酵母代谢产生[19]。产酯酵母具有较强的酯合成能力，能代谢产生大量的酯类物质，如乙酸乙酯等，赋予大曲酒浓郁的芬芳[20]。通过两种方法均检测到且相对百分含量较高的物质中，己酸乙酯(水果香)、乳酸乙酯(果香、花香)、辛酸乙酯(烤面包香)及丁二酸二乙酯(清淡而舒适的葡萄香[8])这些物质主要为酒醅提供了水果香的香气骨架，对形成浓香型白酒的典型风格起着关键作用[21]。其中相对百分含量最高的己酸乙酯已被判定为浓香型白酒中的特征香气化合物，浓香型白酒的国家标准中对白酒香气的描述就是以己酸乙酯为主体的复合香气。而相对百分含量次高的乳酸乙酯有研究表明，其对不同香型白酒的香气特征无显著影响，因此不被认为是浓香型白酒的特征香气化合物[22]。

此外，由HS-SPME法检测得到相对百分含量较高的还有癸酸乙酯(玫瑰花香)，十二酸乙酯(甜香)、十四酸乙酯(甜香)、十六酸乙酯(果香)等直链饱和高级脂肪酸乙酯[19]。检测到的亚油酸乙酯具有抗癌、增强机体免疫力、促进生长发育等功能[9]，这可为解读适量饮酒的保健作用提供一定的理论依据。

2.3醇类

醇类化合物共检测到13种，其中HS-SPME法萃取出4种，SAFE法萃取出12种挥发性化合物且相对总峰面积大，两种方法共同检测出的化合物仅有3种。由此也可表明，SAFE法对酒醅中醇类化合物的萃取效果更优。

醇类化合物也是一类重要的呈香化合物，在浓香型白酒中占有重要地位。白酒中的醇类物质主要来源于发酵过程中微生物对原料中的糖和氨基酸等成分的代谢，在酒体中起助香的作用，也是形成香味物质的前驱体[20]。两种方法均萃取出的物质中，相对百分含量较高的是3-甲基丁醇、2,3-丁二醇和苯乙醇，分别具有一定的清新果香、奶香和浓玫瑰花香[23]。苯乙醇虽然不是浓香型白酒的特征香气化合物，但其富有特点的玫瑰花香，是米香型等小曲酒中的特征性风味成分，在酱香型白酒中相对含量也较高[24]。此外，由SAFE法还检测到一些高级醇，如：2-甲基丙醇、丁醇、1,2-丙二醇、苯甲醇、糠醇等，这些物质的相对百分含量均较低(0.1%左右)，有研究表明少量的高级醇可赋予酒体特殊的香味，并且起到衬托酯香的作用，使香气更完满[25]。

2.4醛、酮类

酒醅中共检测到9种醛酮类物质，包括3种醛类和6种酮类。经由SAFE法得到苯甲醛、苯乙醛，经HS-SPME法除了这两种醛外还得到2-苯基巴豆醛，萃取效果较相似。酮类化合物SAFE法萃取出4种，HS-SPME法萃取出2种，未发现有共同萃取的物质。综合来看，若要对醛酮类物质有较全面的分析，建议采用至少两种方法补充结合。

白酒中的醛酮类化合物来源较广泛，醇的氧化、酮酸脱羧及氨基酸脱氨、脱羧等反应均可产生相应的醛和酮[20]。不饱和醛可能源自谷物原料中的亚油酸和亚麻酸，这两种物质先经脂氧合酶氧化产生氢过氧化物，而后进一步分解形成不饱和醛[26]。检测到的2-苯基巴豆醛就是含有不饱和醛基的风味物质，香气强度较弱，呈现花香和甜香，在汾酒和宝丰酒中曾见报道[27]。醛、酮类物质在浓香型白酒酒醅中的种类和相对百分含量均较少，在酱香酒中含量更丰富，主要原因在于两种不同香型白酒的工艺存在较大差别：酱香型糖化、发酵缓慢，且微生物发酵环境复杂，需氧、厌氧交替[20]。

两种萃取方法均萃取到的物质中相对百分含量较高的苯甲醛(0.52%)、苯乙醛(0.69%)具有浓郁的烤香、玫瑰花香。仅有苯甲醛缩二乙醇这一种缩醛被检测到，它具有较强烈的水果香，有研究者认为缩醛类物质一方面可降低酒中酸类物质的含量，另一方面可降低醛类物质产生的尖刺风味，使酒体香气协调均匀[22]。

2.5脂肪酸类

酒醅中共有15种脂肪酸类化合物被检测到，两种方法均检测到5种，分别是：乙酸、己酸、庚酸、辛酸、十六酸，均为直链酸。其中HS-SPME法得到7种，SAFE法检测得到13种且总峰面积百分比达到33.57%，再次表明SAFE法对于脂肪酸类物质萃取效果更好。

脂肪酸对白酒口感有重要影响，适量的酸可对酒起缓冲作用，并在贮存过程中缓慢地形成香脂。同时，酸类物质对酒的甜度也有影响，过酸使“回甜”减小[25]。微生物在发酵过程中，首先产酸，酸与醇在酯化酶的作用下产酯生香，因此酸类化合物除了本身可作为酒体风味物质外，还是白酒中酯的重要来源[28]。古井酒醅中的乙酸经由SAFE法检测到相对百分含量高达8.90%，具有强烈的醋味；己酸(6.48%)也是浓香型白酒中的重要酸，不仅作为合成己酸乙酯的前体物质，还对酒体有呈味助香的作用，是产生窖香的主要成分之一[21]。

适量的酸类物质存在，有利于酒体的复合香气产生和酒质的综合提高[17]。十六酸(棕榈酸)、十八酸(硬脂酸)由于它们本身沸点较高，挥发性太低，不能通过HS-SPME方法检测到，仅可由SAFE方法检测出来，再次体现了利用两种方法互补结合分析的优势。

2.6醚、酚类

经由两种方法检测得到醚、酚类化合物共6种，其中醚类2种，全部通过HS-SPME方法萃取得到，酚类4种，两种方法均可测得，萃取效果较相似。

茴香脑具有一定的甘草香和辛香，4-乙基愈创木酚具有发酵香气，略带甜味，在国外蒸馏酒中被视为酒体品味和质量的重要香味成分之一[17]；此外，4-甲基愈创木酚具有预防疾病、抗衰老，促进人体健康的作用[21]。愈创木酚是非常重要的风味物质，其对于酒的香气、口味和稳定性等具有重要作用[29]。其他较为重要的酚类化合物还有4-甲基苯酚和4-乙基苯酚。醚、酚类物质虽然相对百分含量不高，但因其呈香阈值低[31]，所以仍是影响酒醅香气的重要因素。这类物质的存在使酒醅的香气层次更为丰富。

2.7含苯环、烯烃、其他类

经SAFE方法，萃取得到相对百分含量较高的物质有α-法尼烯、柠檬烯和2-乙酰基吡咯，其中2-乙酰基吡咯具有一定的烘烤香、坚果香气[9]。经HS-SPME法还得到了一些其他类物质，这类组分大部分阈值较高[31]，对于酒醅风味的直接贡献相对较小。

3　结论

(1)本实验采用溶剂辅助风味蒸发法(SAFE)与顶空-固相微萃取法(HS-SPME)从酒醅中提取挥发性风味组分，经气质联机(GC-MS)分析并结合保留指数、标准品比对，共鉴定出120种挥发性化合物，包括酯类66种、醇类13种、醛酮类9种、缩醛类1种、脂肪酸类15种、醚酚类6种、含苯环类3种、烯烃类4种及其他类化合物3种。经SAFE共鉴定出88种，经HS-SPME共鉴定出80种，两种方法均鉴定出47种挥发性风味化合物。

(2)SAFE法鉴定出的挥发性化合物中，相对百分含量最多的是酯类(49.94%)，其次是脂肪酸类(33.57%)，再次是醇类(8.65%)；HS-SPME法鉴定出的挥发性化合物中，相对百分含量最多的是酯类(83.62%)，其次是醇类(4.80%)和脂肪酸类(3.83%)。两种萃取方法得到的挥发性化合物相对百分含量差异较大。

(3)SAFE法与HS-SPME法测定结果的差异主要体现在醇类、酯类和脂肪酸类化合物上。两种方法都可用于酒醅中挥发性风味物质的萃取，但在方法的回收率、检出限和定量限上均有差异。SAFE法能在种类数量上更多的提取出醇类、脂肪酸类物质，且检出限、定量限基本低于HS-SPME法；而HS-SPME法萃取酒醅中酯类物质的检出限、定量限相对稍低，就本实验所选取的萃取头而言能萃取出相对大量的酯类物质。该结论也与徐岩等[32]研究者采用两种方法研究苹果汁风味成分的结果较一致。二者对酒醅挥发性化合物的萃取有较好的互补性，相互结合能够较为全面的萃取出酒醅中重要的挥发性风味成分。

[1]孙啸涛,张锋国,董蔚,等.芝麻香白酒中3-甲硫基丙醇的GC-FPD分析[J].食品科学技术学报,2014,33(5):27-34.

[2]乔宗伟,张文学,张丽莺,等.浓香型白酒发酵过程中酒醅的微生物区系分析[J].酿酒,2005,32(1):18-22.

[3]赵东,乔宗伟,彭志云.浓香型白酒发酵过程中酒醅微生物区系及其生态因子演变研究[J].酿酒科技,2007(7):37-39.

[4]周新虎,陈翔,杨勇,等.浓香型白酒窖内参数变化规律及相关性研究:理化参数[J].酿酒科技,2012(4):39-43.

[5]甄攀.不同深度汾酒酒醅酿酒特性研究[J].酿酒,2013，40(5):43-47.

[6]杨月轮,崔海灏,崔靖靖,等.十里香窖池不同季节糟醅理化参数变化规律的探究[J].酿酒,2015,42(2):71-73.

[8]范文来,徐岩.应用HS-SPME技术测定固态发酵浓香型酒醅微量成分[J].酿酒,2008,35(5):94-98.

[9]赵爽,张毅斌,张弦,等.酒醅微量挥发性成分的HS-SPME和GC-MS分析[J].食品科学,2013,34(4):118-124.

[10]孙宝国,吴继红,黄明泉,等.白酒风味化学研究进展[J].中国食品学报,2015,16(9):1-8.

[11]MO X,XU Y,FAN W.Characterization of aroma compounds in Chinese rice wine Qu by solvent-assisted flavor evaporation and headspace solid-phase microextraction[J].J Agric Food Chem,2010,58(4):2 462-2 469.

[12]ENGEL W,BAHR W,SCHIEBERLE P.Solvent assisted flavour evaporation: a new and versatile technique for the careful and direct isolation of aroma compounds from complex food matrices[J].European Food Research and Technology,1999,209:237-241.

[13]HAVEMOSE M S,JUSTESEN P,BREDIE W L P,et al.Measurement of volatile oxidation products from milk using solvent-assisted flavour evaporation and solid phase microextraction[J].International Dairy Journal,2007,17(7):746-752.

[14]OSORIO C,ALARCON M,MORENO C,et al.Characterization of odoractive volatiles in champa (campomanesia lineatifolia R. & P.)[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry,2006,54(2):509-516．

[15]FROHLICH O,DUQUE C,SCHREIER P.Volatile constituents of curuba (Passifloramollissima) fruit[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry,1989,37(2):421-425.

[16]SUMITANI H,SUEKANE S,NAKATANI A,et al.Changes in compositionof volatile compounds in high pressure treated peach[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry,1994,42(3):785-790.

[17]ZHAO Y,XU Y,LI J,et al.Profile of volatile compounds in 11 brandies by headspace solid-phase micro-extraction followed by gas chromatography-mass spectrometry[J].Journal of Food Science,2009,74(2):c90-c99.

[18]胡沂淮,蔡楠,戴源,等.浓香型白酒堆积发酵酒醅挥发性成分分析[J].酿酒科技,2014(3):93-96.

[19]向双全,张志刚.浓香型白酒固态发酵工艺各生产要素间的关系[J].酿酒科技,2016(1):56-59.

[20]华南理工大学,无锡轻工业学院.酒精与白酒工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1990: 64.

[21]信春晖,许玲,董乔娟,等.酿酒微生物对酒体质量及风格的影响[J].酿酒,2016,43(2):38-47.

[22]李贺贺,柳金龙,梁金辉,等.2种古井贡酒中挥发性成分的研究[J].食品科学技术学报,2016,35(1):55-65.

[23]于单.中国不同香型白酒香气物质的鉴定研究[D].上海:上海应用技术学院,2015.

[24]孙宝国,刘玉平.食用香料手册[M].北京:中国石化出版社, 2004:344.

[25]尚柯,韩兴林,潘学森,等.酱香型白酒高温堆积过程相关理化参数变化情况的初步分析[J].酿酒科技,2015(10):1-4.

[26]周庆伍,李安军,汤有宏,等.基于全二维气相色谱-飞行时间质谱对古井贡酒风味成分的剖析研究[J].酿酒,2016,43(2):75-81.

[27]POISSON L,SCHIEBERLE P.Characterization of the most odor-active compounds in an American bourbon whisky by application of the aroma extract dilution analysis[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(14):5 813-5 819.

[28]高文俊.青稞酒重要风味成分及其酒醅中香气物质研究[D].无锡:江南大学,2014.

[29]郎召伟,陆震鸣,龚劲松,等.泸型酒蒸馏前后酒醅中挥发性物质的差异性分析[J].食品与发酵工业,2015,41(7):34-37.

[30]朱燕,范文来,徐岩,等.应用DI-SPME和GC-MS分析白酒中游离挥发性酚类化合物[J].食品与发酵工业,2010,36(10):141-143.

[31]范文来,徐岩.白酒79个风味化合物嗅觉阈值测定[J].酿酒,2011,38(4):80-84.

[32]XU Y,FAN W,QIAN M C.Characterization of aroma compounds in apple cider using solvent-assisted flavor evaporation and headspace solid-phase microextraction[J].J Agric Food Chem,2007,55(8): 3 051-3 057.

Analysis on volatile flavor compounds of fermented grains by SAFE and HS-SPME coupled with GC-MS

GONG Li-li1,LI An-jun2,SUN Jin-yuan1,3*,LI He-he1,3,SUN Xiao-tao1,3,HUANG Ming-quan1,3,ZHENG Fu-ping1,3,SUN Bao-guo1,3

1(Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)2(Gujing Group Co., Ltd., Bozhou 236000, Anhui)3(Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health, Beijing 100048, China)

Volatile flavor compounds of fermented grains were extracted by solvent-assisted flavor evaporation (SAFE) and headspace solid-phase micro-extraction (HS-SPME) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) based on RI and standards comparison. A total of 120 kinds of volatile compounds were identified, including 66 kinds of esters, 13 kinds of alcohols, 9 kinds of aldehydes and ketones, 1 kind of acetal, 15 kinds of fatty acids, 3 kinds of ethers, 6 kinds of ethers and phenols, 3 kinds of heterocyclics, 4 kinds of olefins and 3 kinds of others. There were differences in the volatile flavor compounds extracted by SAFE and HS-SPME. HS-SPME was preferred for extraction of esters while SAFE was transferred for extraction of fatty acids and alcohols. More comprehensive results were obtained through combination analysis of results from these two methods.

solvent-assisted flavor evaporation (SAFE);headspace solid-phase microextraction (HS-SPME);fermented grains;gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS);volatile flavor compounds

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201609030

硕士研究生(孙金沅教授为通讯作者，E-mail：sunjinyuan@btbu.edu.cn)。

国家自然科学基金青年科学基金项目(31301466)；北京市教委科技计划重点项目(KZ201410011015)

2016-05-31，改回日期：2016-07-07