酱香型白酒中有机酸的分析

李先贵，陈剑波，王 莉，汪地强，雷良波

（贵州茅台酒股份有限公司，贵州仁怀564501）

白酒风味物质中，除了极少量的无机化合物之外，绝大部分是有机化合物，均具有挥发性等特点，并且都具有呈香呈味的特定基团，它们种类繁多，含量微小，但这些风味物质却是构成白酒典型特征的物质基础，它们以一定的比例共存于酒体中，互相配合、补充、村托和制约，发挥各自的特点，形成不同香型和不同风格的白酒。有机酸就是白酒中一类非常重要的微量成分，尽管其含量不高,但它们却具有明显的呈味作用，是白酒后味的重要组分，对白酒的后味贡献较大，同时，有机酸也是酯类呈香物质的前体成分，所以有“有酸就有酯”的说法，可见，酸类物质在白酒中所发挥的作用是十分重要的。白酒中各种有机酸种类及含量的变化,将直接影响到白酒的质量。

酱香型白酒中有机酸无论是种类,还是含量都要明显高于其他香型的白酒(董酒除外)。所以,本文将在以前研究的基础上，首先确立白酒中有机酸的有效提取方法,再运用气相色谱和质谱，对A、B、C、D等几种较为典型的酱香型白酒中的有机酸进行定性与定量分析。通过对它们的分析和研究，尽可能在以前的基础上有所突破，定性出更多种类的有机酸，并且更为精确地对其进行定量，这对酱香型白酒的质量控制和提高具有一定的指导意义和价值。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

酒样：4种不同品质的53%vol酱香型白酒，分别标记为A、B、C、D。

试剂及耗材：二氯甲烷(分析纯,重蒸)，重庆川江化学试剂厂；硫酸(分析纯)，上海国药集团；氢氧化钠(分析纯)，成都金山化学试剂有限公司；无水硫酸钠(分析纯)，成都化学试剂厂；有机酸标样，乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、壬酸、癸酸、十二酸、十四酸、苯甲酸、苯乙酸(色谱纯)，西南化工所；无水乙醇(分析纯)，重庆川江化学试剂厂。

仪器设备：Agilent5973气相色谱-质谱联用仪，安捷伦公司；旋转蒸发仪，德国BUCHI公司；电子天平，奥豪斯国际贸易上海有限公司；氮吹仪(Organomation Associates,Jnc)；高速离心机，北京医用离心机厂；电热恒温水浴锅，北京长源实验设备厂；溶剂重蒸装置。

1.2 实验方法

1.2.1 实验原理

白酒中成分复杂，其他成分的存在特别是种类复杂、含量较大的酯类会影响到有机酸的定性，因此首先需要提取白酒中的有机酸使其与其他成分分离，从而能够对有机酸进行准确的定性。白酒中的有机酸通常具有一定的电离度，例如乙酸的pKa值(电离常数)为4.76，丁酸的pKa值为4.82，因此应用酸碱中和成盐的原理可以将酒中的有机酸转变为相应的盐后与其他有机成分分离，再对分离出的盐进行酸化后使其还原为相应的有机酸，之后通过适当的萃取、浓缩步骤使样品中的有机酸富集。

有机酸的极性较强，因此选用的溶剂需要有一定的极性，根据实验室的现有条件选用二氯甲烷作为萃取溶剂，在本流程中共分为两轮萃取，第一轮萃取主要是将包括有机酸在内的有机成分萃取至有机相中，第二轮萃取是将经过成盐过程后又被酸化游离出的有机酸反萃至有机相中。将合并的反萃液在40℃真空旋转蒸发浓缩至约2 mL，转移浓缩液至2 mL进样瓶中再氮吹浓缩至0.25 mL。

1.2.2 条件参数选择

1.2.2.1 最佳pH值的选择

本试验中使用的提取原理是将酒样中的有机酸中和成盐后再酸化游离后提取，因此最初中和有机酸的pH值就直接关系到酒样中的有机酸是否充分被中和为盐从而被分离提取。为了选择合适的pH值，试验设计分别调节pH值至8、9、10、11，提取B酒样中有机酸并对主要有机酸的色谱峰面积进行比较。

从试验数据比较结果可看出,乙酸至壬酸在提取pH值为10时，含量最高，pH值为11时，大部分低碳酸的含量不再升高；癸酸以上脂肪酸及芳香酸的含量大多在pH值为11时最高，这说明对于相对较易电离的低碳脂肪酸pH值为10时已基本能够中和成盐，对于相对较难电离的高碳脂肪酸则需要较多的OH-中和成盐，考虑到pH值为10时壬酸以下脂肪酸提取较为充分，高碳脂肪酸的提取与pH值为11时相差不大，同时由于过高的pH值可能会促使酯水解而增大提取误差，因此选用pH值10为最适pH值。

1.2.2.2 气质联用仪分离鉴定条件

色谱条件：色谱柱为HP-FFAP毛细管柱(30 mm×0.25mm×0.25μm)，恒流模式，柱流量(He)1.5mL/min，不分流进样，进样口温度230℃。

质谱条件：离子源温度230℃，四极杆温度150℃，接口温度280℃，EI源70 cV，scan方式扫描,质量范围30～500 amu，溶剂延迟9 min。

2 结果与讨论

2.1 样品中有机酸提取效率的考察

为了考察实验方法是否对酒样中有机酸做到有效提取，选用13种有机酸标样配制成300 mg/L混合标样，应用与酒样提取相同的流程处理混合标样,分析结果与直接进样结果比较计算相应的有机酸回收率。

本试验提取方法对乙酸至己酸的较低碳数脂肪酸的提取回收率较低，可能是在实验中需要用水洗涤，这些酸的水溶性相对较强，从而在操作中损失；对于庚酸以上的脂肪酸，本实验方法对其回收率在70%～120%之间，满足国际通用规则规定对于混合标样的回收率在70%～120%之间。因此本试验建立的提取方法流程能够满足有机酸定性的要求，但如果进行定量对C6以下脂肪酸将会增大误差，因此在后面的有机酸定量中会充分考虑。

2.2 几种酱香型白酒中有机酸的定性分析结果

2.2.1 本试验对酒样A中有机酸定性分析结果与文献数据的对比

本试验对酒样A中有机酸进行了分析，共分离鉴定了31种有机酸，其中包括22种C2至C18的直链饱和脂肪酸及其支链饱和脂肪酸,5种不饱和脂肪酸及3种芳香酸，1种含氧脂肪酸。

文献所述的23种有机酸包括17种C2至C18的直链饱和脂肪酸及其支链饱和脂防酸，3种不饱和脂肪酸，3种芳香酸。与文献数据相比，本实验对酒样A中有机酸的定性种类多出8种，主要包括2种不饱和脂肪酸，1种含氧脂肪酸和5种支链饱和脂肪酸。

2.2.2 酒样A、B、C、D 4种酱香型白酒中有机酸定性分析结果的比较

在4种酱香型白酒中，酸的种类基本一致，但在各种有机酸的含量上存在差异,主要差别在乙酸、丁酸、己酸等含量较高的酸上，酒样C的乙酸含量较高,酒样D、酒样B的丁酸、己酸含量相对较多，壬酸以上碳数的高沸点脂肪酸及芳香酸以酒样A最高，具体对4种酱香型白酒中各有机酸含量的比较见下一节定量部分。

通过上述建立的有机酸提取流程及气质联用定性方法,共定性了酒样A中31种有机酸，比文献数据多出8种，同时也对酒样B、酒样C、酒样D进行了分析,发现4种酱香型白酒在有机酸的种类上差异不大,其各自的差别集中体现在含量上。

2.3 几种酱香型白酒中有机酸的定量分析结果

2.3.1 直接定量低碳脂肪酸的校正结果

毛细管柱直接进样可分离乙酸、丙酸、丁酸、已酸等7种低碳数脂肪酸，使用内标法定量计算的各有机酸的响应因子。

2.3.2 C6以上脂肪酸定量校正结果

分别对庚酸、辛酸、苯甲酸、苯乙酸等8种有机酸5个系列浓度制定标准曲线，8种有机酸的线性回归方程具有良好的线性，相关系数都在0.97以上,说明其线性回归方程能够进行良好的定量。

2.3.3 4种酱香型白酒有机酸定量结果比较

对所分析的4种酱香型白酒有机酸进行定量分析，对其进行统计,酒样A、B、C、D所定量的有机酸的总含量分别为1710.36 mg/L、1410.5 mg/L 2261.21 mg/L、1795.74 mg/L。其中C2—C8的低碳脂肪酸含量分别为1684.74 mg/L、1387.77 mg/L、2241.81 mg/L、1773.82 mg/L；壬酸以上的高沸点脂肪酸及芳香酸含量分别为25.62 mg/L、22.73 mg/L、19.4 mg/L、21.92 mg/L，可以看出这几种酱香型白酒中有机酸的主要差别体现在乙酸、丁酸、已酸等含量较高的酸上。

从定量结果分析,酒样B的乙酸含量明显超过了其他的3种白酒。适量的乙酸能使白酒有爽口感,而含量过多则刺激性增强，就可能使酒体略显粗糙。乙酸的阈值为3.6 mg/L，含量越高，香味强度越大，所以,酒样C在呈味上是略显酸且带有刺激性。酒样B和酒样D的丁酸、已酸含量较大，丁酸、己酸阈值分别为3.4 mg/L和8.6 mg/L，含量越高，其香味强度也越大，丁酸呈汗臭味，己酸显脂肪臭且有刺激性，因而，在品评这两种酒时，丁酸和己酸味略微突出并有刺激性，与酒样A相比。在酒体协调、醇和方面稍有欠缺。

酒样A的高碳脂防酸和芳香酸的含量高于另外3种白酒。可能主要因为酒样A采用长期贮存的传统工艺，使酯在陶坛的特殊环境中逆向水解形成相应的高级酯防酸。这些高级脂肪酸可赋予酒体醇厚丰满的口感，所以，酒样A在口感上，与其他3种白酒相比，口味更为丰满柔顺,后味更加悠长，各成分之间的比例更为协调，风味风格更为突出。

3 结论

本研究以液-液萃取法，用二氯甲烷为萃取剂，提取了酒样A、B、C、D等4种典型酱香型白酒中的有机酸，并进行了定性及定量分析，得出如下结论：

(1)采用液-液萃取法提取白酒中的有机酸是确实可行、有效的。

(2)液液萃取有机酸的最佳pH值为10。

(3)共定性分析出31种有机酸，分别为乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、戊酸、3-甲基-2-丁烯酸、4-甲基戊酸、己酸、5-甲基己酸、2-甲基2-戊烯酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、3-甲氧基丁酸、苯甲酸、月桂酸、苯乙酸、苯丙酸、十四酸(异构体)、肉豆蔻酸、十五酸(异构体)、十五酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸。

(4)采用内标法、外标法和半定量法定量了25种有机酸，其结果是乙酸、丁酸、己酸含量差异较大，以酒样C的乙酸含量最高，酒样D、酒样B的丁酸、己酸含量相对较高，壬酸以上的高沸点脂肪酸及芳香酸以酒样A的含量为最高。