两种极性萃取头对赊店老酒香气成分的分析及比较

程娇娇,颜振敏,周蒙,魏新军

（河南科技学院食品学院,河南新乡453003）

两种极性萃取头对赊店老酒香气成分的分析及比较

程娇娇,颜振敏,周蒙,魏新军

（河南科技学院食品学院,河南新乡453003）

选择两种极性萃取头,采用固相微萃取（SPME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术对赊店老酒中香气成分进行分析,旨在为其风味改善和质量控制提供依据.检测结果表明：赊店老酒中共检测出38种物质,其中27种酯类化合物、3种醇类化合物、2种酸类化合物、3种烷烃类化合物、2种醛类化合物和1种呋喃类化合物；通过对比65 μm PDMS/DVB和50 μm DVB/CAR/PDMS两种萃取头发现,65 μm PDMS/DVB对于酯类和烷烃类物质萃取效果较好.

固相微萃取；赊店老酒；香气成分

赊店老酒属浓香型曲酒,其酿制工艺由“酒祖”仪狄相传,后又经历代酿酒师的不断改进,形成了一整套的传统酿制工艺.由于白酒的风格特征和感官品质受香气成分的影响很大[1-2],因此评价名优白酒的质量,必须从剖析名优白酒的微量香味成分入手[3].迄今为止,已鉴定的白酒香气成分约300种,而它们的含量仅占白酒的1%左右[4],这些成分主要包括酯、酸、醇、羰基化合物、含硫化合物等.虽然它们在白酒中含量极微,但它们在恰当的配比下,使白酒具有优美的特殊芳香,各种酒的香气特征是它的香气成分的量的平衡表现[5].

固相微萃取（solid phase microextraction,SPME）是一种全新概念的样品预处理浓缩技术,它克服了传统提取方法的缺陷,与其他技术相比,具有简便、灵敏度高、重现性及线性好、样品处理时间短、分析样品用量少、无需有机溶剂和绿色环保等优点[6-7].GC/MS是目前白酒成分研究工作中应用较多且发展较成熟的技术.该技术具有高灵敏度、高分离效能、高选择性、快速分析等优点,在分离、检测和数据采集处理方面有着较高性能和出色表现,能够准确定性、精确定量[8].本试验是先通过固相微萃取把赊店老酒中的香气物质提取出来,再结合气相色谱-质谱联用技术对赊店老酒中的微量成分进行分析,确定它们的种类和数量,同时比较65 μmPDMS/DVB和50 μmDVB/CAR/PDMS两种萃取头在萃取化合物种类上的异同,旨在为赊店老酒的风味改善和质量控制提供参考依据.

1 材料与方法

1.1试验材料

赊店老酒（乙醇体积分数45%,赊店股份有限公司）；二氯甲烷（AR,天津市光复精细化工研究所）；无水Na2SO4（AR,天津市科密欧化学试剂有限公司）.

1.2 仪器与设备

Agilent 7890气相色谱和5977质谱仪（美国安捷伦科技有限公司）；TG-WAXMS色谱柱（30 m× 0.32 mm×0.25 μm,美国安捷伦科技有限公司）；65 μm PDMS/DVB和50 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头、固相微萃取手动进样器（美国Supelco公司）；PC-420D型磁力加热搅拌器（美国Corning公司）.

1.3试验方法

1.3.1 样品前处理萃取头首次使用前需在气相色谱进样口老化一段时间,老化温度视不同类型萃取头而异,一般为250～270℃,本试验采取250℃老化1 h.每次使用之前在上述温度下老化10 min,确保脱去其可能吸附的挥发性成分.老化后的萃取头在GC/MS上检测,略有极少量的萃取头固有杂质峰（硅氧烷类化合物）出现,在样品质谱检索时去除,不计入最终结果[9].

取6 mL酒样置于装有磁力搅拌子的15 mL锥形瓶中,密封,置于50℃加热装置下,550 r/min搅拌15 min后,在酒样的上方插入老化后的萃取头,纤维头置于距离酒样表面1～2 cm的上方空间,萃取40 min后将该萃取头在GC进样口于230℃下解析3 min.

1.3.2 色谱条件

载气：高纯氦气（＞99.999%）；载气净化装置Thermotriplefilter；载气流速1mL/min；进样口温度230℃；进样量1.0 μL,不分流.

色谱柱升温程序：初始温度40℃,保持2 min；以2℃/min升温到52℃,保持6 min；再以3℃/min升温到85℃,保持0 min；再以5℃/min升温到110℃,保持2 min；再以8℃/min升温到220℃,保持2 min.

1.3.3 质谱条件离子源温度230℃；连接杆温度150℃；电子能量70 eV；电离方式EI；电子倍增器电压1 086 V；质量扫描范围50～400 amu；扫描方式Scan.

2 结果与分析

2.1 色谱条件优化

为了使测得的色谱图中各峰之间有较好的分离,试验通过不断改变升温程序来对色谱分离条件进行优化,从而找到最优的升温程序.优化过程如表1.

表1 色谱柱程序升温条件Tab.1 Temperature programmed conditions ofchromatographic column

经过3次程序升温优化,发现第3次升温程序下所得色谱峰分离效果优于其他两种方案,且杂峰相对较少,因此后续试验中选用第3次程序升温条件.

2.2 SPME萃取条件的优化

2.2.1 萃取温度的选择温度是直接影响分配系数的重要因素,升高温度可以促进挥发性化合物到达萃取纤维表面,然而SPME表面吸附过程一般为放热反应,低温适合于反应进行,因此在使用SPME方法检测时应根据所测样品的性质确定最适萃取温度,一般萃取温度为40～80℃.本试验在综合分析江伟等[10]、王水亮[11]研究的基础上,选择在40、50、60℃下比较萃取效果.

在搅拌样品15 min后,分别在40、50、60℃加热装置下萃取40 min,取出手柄,直接插入进样口,解析3 min后进行分析.不同萃取温度下所得成分种类见表2.

表2 不同萃取温度下所得成分Tab.2 Table ofthe composition at different extraction temperatures

温度对萃取具有双重效应,升高温度有利于香气物质在酒中的扩散并缩短达到平衡的时间,但同时也会使萃取头对香气成分的吸附量减少,影响SPME的灵敏度[12].由表2可知,当温度为50℃时,检测出来的成分种类最多,因此将50℃作为萃取的最佳温度.

2.2.2 萃取时间的选择不同的待测物达到动态平衡的时间长短,取决于待测物本身的性质和萃取纤维的种类等因素,挥发性强的化合物在较短时间内即可达到分配平衡,而挥发性弱的化合物则需要相对较长的时间.本试验在饶静等[13]、江伟等[10]研究方法的基础上,选择搅拌样品15 min后,在50℃下分别萃取20、30、40 min,取出手柄,直接进样分析,解析3 min.结果表明,萃取40 min时,萃取效果最佳.所得香气成分见表3.

表3 不同萃取时间下所得成分Tab.3 Table ofthe composition under different extraction time

2.3 萃取分析结果

综合上述试验结果,呈香物质的最佳萃取温度为50℃,搅拌速率为550 r/min,萃取时间为40 min.此外,本试验在参考江伟等[10]、朱潘炜等[12]研究方法的基础上,选择搅拌15 min,解析3 min,分别用65 μm PDMS/DVB和50μmDVB/CAR/PDMS两种萃取头对酒样进行分析,按面积归一化法测定各成分的相对含量. 2.3.1两种萃取头萃取所得成分总离子流色谱图65 μm PDMS/DVB和50 μm DVB/CAR/PDMS两种萃取头对酒样进行分析,所得离子流图分别见图1、图2.

图2 50 μm DVB/CAR/PDMS总离子流色谱图Fig.2 The total ion chromatogramof50 μmPDMS/DVB

图1 65 μm PDMS/DVB总离子流色谱图Fig.1 The total ion chromatogramof65 μmPDMS/DVB

2.3.2 两种萃取头萃取所得成分65 μm PDMS/DVB和50 μm DVB/CAR/PDMS两种萃取头对酒样进行分析,所得成分见表4.

表4 65 μm PDMS/DVB和50 μm DVB/CAR/PDMS两种萃取头萃取所得成分Tab.4 The extraction composition table of65 μmPDMS/DVBand 50 μmDVB/CAR/PDMS

由表4可知,65 μmPDMS/DVB萃取头分析出35种物质,包括26种酯类物质、3种醇类物质、1种醛类物质、3种烷烃类物质和2种酸类.其中,己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯和乙酸乙酯相对含量较高,所占比例分别为75.64%、6.63%、5.61%、1.98%、1.86%和1.09%.50 μmDVB/CAR/PDMS萃取分析出26种物质,包括19种酯类物质、3种醇类物质、2种醛类物质、1种酸类物质和1种呋喃类物质.其中,己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯和庚酸乙酯相对含量较高,所占比例分别为76.51%、7.74%、3.99%、3.95%、2.19%、和1.72%.

2.3.3 两种萃取方法比较由表4可知,两种萃取头共检测出38种化合物,其中酯类27种,烷烃类3种,醛类2种,醇类3种,酸类2种,呋喃类1种；两种萃取头萃取的相同化合物有22种,其中酯类18种,醛类1种,醇类3种,酸类1种.但各萃取头也分别萃取出不同物质,65 μmPDMS/DVB萃取头萃取出酯类有26种,其中有7种在50 μm DVB/CAR/PDMS萃取头中未检测出,证明65 μm PDMS/DVB萃取头对己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、2-羟基丙酸乙酯等7种酯类萃取效果较好；同时,65 μm PDMS/DVB萃取头萃取出烷烃类3种,50 μmDVB/CAR/PDMS萃取头未检出,证明65 μm PDMS/DVB萃取头对于烷烃类物质比50 μmDVB/CAR/PDMS萃取效果好.

3 结论

通过固相微萃取与气质联用技术相结合,对赊店老酒中微量成分进行了研究分析,得出赊店酒中含有38种香气化合物,包括27种酯类化合物,3种烷烃类化合物,2种醛类化合物,3种醇类化合物,2种酸类化合物和1种呋喃类化合物.将两种萃取头萃取效果进行比较,发现两者表现出较明显的差异：若对赊店酒中微量成分进行综合探索,则选用两种萃取头相结合的效果较好；若就一种萃取头来讲,无论是在化合物的种类、数量,还是酒样中微量成分的相对含量上,65 μmPDMS/DVB萃取头都表现出了较好的萃取效果,尤其对酯类有较强的萃取能力.

[1]汤道文,谢玉树,朱发余,等.白酒中的微量成分及与白酒风味技术发展的关系[J].酿酒科技,2010（5）：78-81.

[2]熊子书.试论白酒中香味成分与风味的特征[J].酿酒科技,1998（3）：72-75.

[3]ZHU S K,LU X,JI K L,et al.Characterization of flavor compounds in Chinese liquor Moutai by comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry[J].Analytica Chimica Acta,2007,597（2）：340-348.

[4]金佩璋.气相色谱分析与白酒香味及感官品评的关系研究[J].酿酒,2005,32（4）：87-89.

[5]任红波.白酒中香味物质的顶空-气相色谱/质谱联用分析[J].酿酒科技,2008,35（5）：50-51.

[6]DEMYTTENAERE J C,DAGHER C,SANDRA P,et al.Flavour analysis of Greek white by solid-phase microextractioncapillary gas chromatography-mass spectrometry[J].Journal ofChromatographyA,2003,985（1/2）：233-246.

[7]钱松,薛惠茹.白酒风味化学[M].北京：中国轻工业出版社,1997.

[8]盛龙生,苏焕华,郭丹滨.色谱质谱联用技术[M].北京：化学工业出版社,2006：1-8.

[9]衣宇佳,田怀香,郑小平,等.同时蒸馏萃取和固相微萃取法提取国产干酪中风味物质[J].食品与机械,2008,24（2）：65-69.

[10]江伟,兰玉倩,黄毅,等.固相微萃取与气相色谱法-质谱联用法对不同酒龄黄酒的微量风味分析与应用[J].食品与发酵工业,2011,37（2）：144-149.

[11]王水亮.固相微萃取技术用于牛奶中有机氯类农药残留的检测[J].福建分析测试,2012,21（6）：29-32.

[12]朱潘炜,舒洁,刘东红,等.黄酒中挥发性和半挥发性成分检测固相微萃取条件的优化[J].生物技术进展,2011（5）：352-356.

[13]饶静,周钧,周伟,等.固相微萃取-气质色谱法分析一种新型发酵酒的特征风味组分[J].酿酒,2010,37（5）：37-41.

（责任编辑：邓天福）

Analysis and comparison of the aromatic substances in Shedian Liquor by two kinds of polar extraction

CHENG Jiaojiao,YAN Zhenmin,ZHOU Meng,WEI Xinjun
（School ofFood Science,Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China）

Selectingtwokindsofpolarityextractionhead,solid-phasemicroextraction（SPME）andgas chromatography coupled with mass spectrometry（GC-MS）were used for the qualitative determination of aromatic substances in Shedian Liquor samples,The result showed that,Shedian wine by GC-MS identified 38 kinds of aromatic substances,including 27 esters,3 alcohols,2 acids,3 alkane,2 aldehyde and 1 furans.And 65 μm PDMS/DVB extraction is better for esters than 50μmDVB/CAR/PDMS.

solid-phase microextraction（SPME）；Shedian Liquor；aromatic substances

TS262.3

A

1008-7516（2017）01-0031-06

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.01.007

2016-11-28

河南省科技厅科技攻关项目（142102310266）

程娇娇（1993―）,女,河南开封人,硕士研究生.

魏新军（1964―）,男,河南新乡人,教授.主要从事食品质量安全与检测研究.