搅拌棒吸附法与固相微萃取提取葡萄酒香气成分比较

张 莉，王瑞庆

（上饶师范学院生命科学学院，江西上饶334001）

香气是葡萄酒质量的一个重要的感官指标[1]。葡萄酒芳香物质的种类、含量、感觉阈值及其之间的相互作用决定着葡萄酒的感官质量,决定着葡萄酒的风味和典型性[2]。气相色谱质谱联用技术（GCMS）是分析鉴定葡萄酒香气成分的重要手段[3]。为了获得最优的分析结果，提取方法的研究对香气分析是至关重要的[4]。目前常用的香气提取方法主要有吹扫捕集法、液液萃取法、固相萃取法、固相微萃取法以及搅拌棒吸附萃取技术等[5-7]。固相微萃取法因具有灵敏度高、无污染、易操作等优势，目前在葡萄酒中某些或某类化合物的分析前处理应用较多[8-9]。近年来新出现的搅拌棒吸附提取原理类似于固相微萃取，但因涂层含量远高于SPME萃取头，理论上提取效率更高[10]。在葡萄酒分析中,搅拌棒吸附萃取已应用于香气、瓶塞污染物三氯苯甲醚及农残等的检测[11-13]。

本试验分别采用固相微萃取和搅拌棒吸附萃取法提取葡萄酒中的香气成分，并进行了对比研究，旨在为后期相关研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验酒样：干白葡萄酒，2010年采摘，小容器酿造法酿造。

药品试剂：氯化钠，分析纯2-辛醇(96%)，购自Fluka公司。

1.2 实验方法

1.2.1 固相微萃取进样法与提取条件

固相微萃取头为100 μm PDMS，先在GC进样口250℃老化30 min。在装有磁力搅拌子的样品瓶中加入2.0 g NaCl和10 mL酒样，平衡10 min，插入固相微萃取纤维，室温（25℃）下吸附60 min，然后立即将萃取纤维在GC进样口解析2 min用GCMS分析。

1.2.2 搅拌棒吸附萃取方法与提取条件

10 mL葡萄酒样品放入样品瓶内，加入2 g NaCl，TISTER磁力搅拌转子置于样品瓶内，25℃室温下进行萃取，转子转速900 r/min，萃取时间60 min。萃取结束后取出搅拌棒，用蒸馏水冲洗直至搅拌棒无残留样品，然后用滤纸将水分吸干，最后放入热解析玻璃管进行脱附。

热脱附条件：TD350热解析仪，美国PE公司；以He为载气，脱附流速设为45 mL/min，加热阀温度设为245℃，脱附管温度为270℃，脱附15 min。传输线温度为255℃。冷阱捕集温度设为-30℃，以40℃/min升至255℃(二级解吸冷阱温度)。出口分流比为3∶1，进样He流速为1 mL/min。

1.2.3 香气成分的GC-MS分析条件

GC-MS型号：美国赛默飞公司Trace DSQ。

色谱（GC）条件：色谱柱J&W DB-WAX石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25µm)；升温程序：40℃保持3 min，以4℃/min升至160℃，再以7℃/min升至230℃，保持8 min；连接杆温度设为230℃；以高纯氦气为载气，流速设为1 mL/min。质谱（MS）条件：全扫描，范围为33～450 amu，每秒扫描1次。以EI+为电离源，离子源温度设为230℃，电子能量设为70 eV。

2 结果与分析

2.1 总离子流图（图1）

图1 两种提取方法提取葡萄酒香气成分的总离子流图

按上述分析条件对香气成分进行GC-MS分析，图1A、图1B分别是SBSE法和SPME法的总离子流图，将各色谱峰对应的质谱图进行人工解析及计算机检索(质谱数据库Nist Wiley)，确定其化学成分，用峰面积归一化法测定各成分的质量分数，结果见表1。从NIST02谱库检索结果可知，两种提取方法确定的葡萄酒香气的主要成分均为酯类、醇类和酸类，但是SPME法提取的酸类化合物含量高于醇类，而SBSE法则相反。在出峰时间内，所出物质峰个数SBSE法（图1A）明显多于SPME法（图1B），香气成分的组成比例有很大差异。SBSE法提取葡萄酒样品，共鉴定出53种香气化合物，主要包括4种醇（4.74%）、27种酯（54.00%）、12种酸（39.50%），以及2种萜烯类化合物、3种苯环类化合物、5种酮类化合物；而SPME法提取葡萄酒共鉴定出28种香气化合物，主要包括7种醇（22.70%）、13种酯（65.90%）、6种酸类化合物（10.53%）以及2种醛类化合物。SBSE法提取葡萄酒获得的香气化合物相对含量排在前十位的是辛酸乙酯、癸酸、辛酸、己酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸3-甲基丁酯、丁二酸二乙酯、棕榈酸、十二烷酸（月桂酸）、9-癸烯酸。SPME法提取葡萄酒获得的香气化合物相对含量排在前十位的是辛酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、癸酸乙烯酯、乙酸3-甲基丁酯、苯乙醇、辛酸、己酸、1-己醇、乙酸己酯，其中只有3种化合物与SBSE法相同。

2.2 酯类化合物的比较与分析（表1）

由表1可知，从酯的种类上看，采用SBSE法从葡萄酒样品中获得的酯类化合物是SPME法的两倍以上，SBSE法有27种酯，而SPME法只获得了13种。但是从总酯的相对含量上看，SPME法提取的酯类化合物占总检出物的相对含量（65.90%）要略高于SBSE法（53.96%）；此外，两种提取法获得相同的结果，即酯类化合物是检测酒样中含量最高的一类化合物。表1中前11种化合物是SBSE法和SPME法所共有的，总相对含量分别为34.19%和65.26%；月桂酸乙酯和2-羟基丙酸乙酯只在SPME提取法中检测到，而有15种酯类化合物只在SBSE提取法中检测到。从各种酯的相对百分含量可知，无论是SBSE提取法还是SPME提取法均以辛酸乙酯含量最高，SBSE法提取的癸酸乙酯和己酸乙酯含量也较高，但SPME法却没有检测到这两种化合物。

2.3 醇类化合物的比较与分析（表2）

由表2可知，从醇的种类上看，采用SPME法从葡萄酒样品中获得了7种醇，而SBSE法只获得了4种，SPME法比SBSE法多获得了3种醇，即（E）-3-己烯-1-醇、（Z）-3-己烯-1-醇和2,3-丁二醇。从总相对含量上分析，SPME法提取的醇类化合物占总检出物的22.70%，明显高于SBSE法提取的4.74%。从各种醇的相对百分含量可知，3-甲基-1-丁醇、苯乙醇和己醇是两种提取法获得的含量较高的3种醇类化合物，而其他醇类化合物含量非常低。

表1 SBSE和SPME提取方法分析葡萄酒中酯类化合物比较

表2 SBSE和SPME提取方法分析葡萄酒中醇类化合物比较

表3 SBSE和SPME提取方法分析葡萄酒中酸类化合物比较

2.4 酸类化合物的比较与分析（表3）

由表3可知，从酸的种类上看，采用SPME法检测到了6种酸，而SBSE法检测到了12种，是SPME法的2倍。有4种酸是两种提取法共同检出的，它们是己酸、辛酸、壬酸和癸酸；易挥发的酸，如乙酸和丁酸只在SPME法中检测到；而不易挥发的酸，十四烷酸、棕榈酸等只在SBSE法中检测到。从总相对含量上分析，SBSE法提取的醇类化合物占总检出物的39.50%，是SBSE法（10.53%）的近4倍。从各种酸的相对百分含量可知，癸酸和辛酸是SBSE法检测到的含量较高的两种化合物，其次是月桂酸、棕榈酸、9-癸烯酸和己酸，但是月桂酸、棕榈酸、9-癸烯酸在SPME法中未检测到；SPME法检测到的含量较高的酸类分别是辛酸、己酸和癸酸，其他3种酸含量非常低。

2.5 其他化合物的比较与分析（表4）

由表4可知，两种提取法检测到的化合物中，除醇、酸、酯外的化合物很少，SBSE提取法只有1.76%，SPME提取法只有0.87%，但它们对葡萄酒的贡献却是不可忽略的，例如只在SPME提取法中检测到的3-呋喃甲醛和甲醛，以及只在SBSE法下提取到α-大马士酮及酮类化合物等。

3 结论

与固相微萃取法（SPME）相比，搅拌棒吸附萃取法（SBSE）操作更简便，且搅拌棒比固相微萃取头更耐用；在本实验中比固相微萃取法（SPME）更灵敏，提取效率更高：SBSE法从本实验样品中提取到了53种香气成分，而SPME法只提取到了28种。因此搅拌棒吸附萃取法葡萄酒香气成分分析方面具有很大的应用前景。

表4 SBSE和SPME提取方法分析葡萄酒中其他类化合物比较

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