顶空固相微萃取与液液萃取竹叶青露酒中挥发性物质成分的比较

张默雷，王晓闻

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西晋中030801）

竹叶青酒是一种著名的中国传统露酒。其酿造是以山西汾酒为基酒，保留了竹叶的风味特色，通过添加紫檀、零香、广木香、陈皮、公丁香、砂仁、当归等十余种药材，浸提而成的一种露酒，该酒具有补益肝胃、活血补血、顺气消食、促进血液循环等功效[1]。酒体色泽金黄、透明略带绿色。竹叶青酒具有汾酒的醇香，同时还兼具中药的香气[2-4]。前期对于竹叶青酒的相关研究大多停留在竹叶青酒的保健功能上，对于挥发性物质的研究较为有限。

顶空固相微萃取法是将萃取头垂直置于待测样品上方的气相中，吸附挥发性组分[5]。该方法适用于微量挥发性物质聚集，可减少底物样品中的其他物质干扰，且便于操作。液液萃取法是利用相似相融原理用溶剂分离或提取液体混合物中组分的前处理方法[6-8]。范文来等利用顶空固相微萃取-气相色谱法从白酒中检测萜烯化合物[9]。袁仲等采用液液萃取法（liquidliquid extraction，LLE），应用气质联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技术分析国产食醋的香味物质[10]。萃取前处理与气质联用是近年来新兴的方法，适用于对挥发性物质检测的相关研究[11]。

本研究主要对比了固相微萃取法和液液萃取法两种不同的前处理方式，结合气质联用法对不同年份的竹叶青酒进行挥发性物质测定，通过对比检测物质的种类、含量等因素，从固相微萃取和液液萃取两种方法中筛选出最佳的前处理手段，用于进一步研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

山西省汾阳市杏花村汾酒厂生产的一年竹叶青酒（45度），五年竹叶青酒（38度）。

氯化钠、戊烷-乙醚混合萃取剂（1∶3，体积比）：分析纯，北京索莱宝科技有限公司。

ISQ TRACE 1300气相色谱质谱联用仪、色谱柱OM-5MS[30 m×0.25 mm（ID）×0.25 μm]、多功能样品前处理平台萃取装置及多功能自动进样器TriPlus RSH、2 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取头：美国赛默飞世尔科技公司；HH-W4恒温水浴锅：上海赫田科学仪器有限公司。

1.2 测定方法

1.2.1 顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）

取竹叶青酒样10 mL于顶空瓶，加入氯化钠5 g，封盖摇匀，在恒温水浴锅中加热，在一定温度下平衡15 min，再将已经活化好的萃取头插入前处理好的酒样瓶中，在25℃下萃取样品50 min，萃取完成后，萃取头于气相色谱进样口250℃解吸5 min，以上过程重复3次，再进行GC-MS分析[13-14]，质谱结果经NIST质谱库检索。

1.2.2 液液萃取

将15 mL待测酒样稀释到酒精度15%vol，取稀释后酒样于样品瓶中，加入氯化钠直至过饱和，取溶液加入45 mL戊烷-乙醚混合萃取剂，振荡萃取1 min静置，分层后吸取有机相再进行多级萃取，以此类推，反复3次，再进行GC-MS分析[15-17]，质谱结果经NIST质谱库检索。

1.3 GC-MS条件

色谱条件：载气He，进样口温度250℃，柱温采用程序升温，初始温度：40℃保持1 min，以4℃/min升至80℃，保留1 min，再以2℃/min升至170℃，保持1 min，最后以10℃/min升至260℃，保留5 min，不分流进样。质谱条件：质谱传输线280℃，离子源温度为280℃，扫描范围 45amu～550amu，电离方式为 EI源[12]。

1.4 样品分组

本试验将样品分为4组：HS-SPME前处理法的五年酒样标记为H5；LLE前处理法的五年酒样标记为L5；HS-SPME前处理法的一年酒样标记为H1；LLE前处理法的一年酒样标记为L1。

2 结果与分析

2.1 HS-SPME、LLE不同前处理五年竹叶青酒检测结果对比（H5、L5）

H5样品经GC-MS检测，竹叶青酒中挥发性香味物质的成分总离子流图见图1，对应物质的成分分析表见表1。

表1选取了顶空固相微萃取法前处理的五年竹叶青酒经GC-MS检测，通过NIST质谱库检索得出的29种物质。其中酯类11种，占总成分的27.05%；醇类6种，占总成分的41.53%；其他类合计12种，占总成分的31.42%（包括酮类3种，占总成分的1.31%；烷类3种，占总成分的5.3%；醛类2种，占总成分的0.31%，其他类4种，占总成分的24.5%）。

L5样品经GC-MS检测，竹叶青酒中挥发性香味物质的成分总离子流图见图2，对应物质的成分分析表见表2。

表2选取了液液萃取法前处理的五年竹叶青酒经GC-MS检测，通过NIST质谱库检索得出的18种物质。其中酯类8种，占总成分的25.88%；醇类4种，占总成分的41.03%，41.53%；其他类合计6种，占总成分的33.09%（包括酮类2种，占总成分的0.31%；烷类2种，占总成分的5.54%；其他类2种，占总成分的27.24%）。

图1 H5样品竹叶青酒挥发性成分总离子流图Fig.1 H5 total ion flow diagram of volatile components in bamboo leaf green wine

表1 H5样品竹叶青酒挥发性物质成分表Table 1 H5 composition of volatile substances in bamboo leaf green wine

图2 L5样品竹叶青酒挥发性成分总离子流图Fig.2 L5 total ion flow diagram of volatile components in bamboo leaf green wine

表2 L5样品竹叶青酒挥发性物质成分表Table 2 L5 composition of volatile substances in bamboo leaf green wine

2.2 HS-SPME、LLE不同前处理一年竹叶青酒的检测结果对比（H1、L1）

H1样品经GC-MS检测，竹叶青酒中挥发性香味物质的成分总离子流图见图3，对应物质的成分分析表见表3。

表3选取了顶空固相微萃取法前处理的一年竹叶青酒经GC-MS检测，通过NIST质谱库检索得出的28种物质。其中酯类13种，占总成分的27.29%；醇类4种，占总成分的40.98%；其他类合计11种，占总成分的31.73%（包括烯类6种，占总成分的4.65%；烷类2种，占总成分的5.59%；其他类3种，占总成分的21.49%）。

L1样品经GC-MS检测，竹叶青酒中挥发性香味物质的成分总离子流图见图4，对应物质的成分分析表见表4。

图3 H1样品竹叶青酒挥发性成分总离子流图Fig.3 H1 total ion flow diagram of volatile components in bamboo leaf green wine

表3 H1样品竹叶青酒挥发性物质成分表Table 3 H1 composition of volatile substances in bamboo leaf green wine

表4选取了液液萃取法前处理的一年竹叶青酒经GC-MS检测，通过NIST质谱库检索得出的15种物质。其中酯类6种，占总成分的23.33%；醇类3种，占总成分的40.91%；其他类合计6种，占总成分的35.76%（包括烯类3种，占总成分的3.53%；烷类1种，占总成分的5.43%；其他类2种，占总成分的26.8%）。

图4 L1样品竹叶青酒挥发性成分总离子流图Fig.4 L1 total ion flow diagram of volatile components in bamboo leaf green wine

表4 L1样品竹叶青酒挥发性物质成分表Table 4 L1 composition of volatile substances in bamboo leaf green wine

根据对比图谱及表1～表4显示：

H5被检测出的物质种类及数量多于L5，H1被检测出的物质种类及数量多于L1。

对比两种前处理方法，对于五年竹叶青酒样，HSSPME和LLE两种前处理方法共同检测出了乙酸乙酯、甲酸异戊酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、正己酸乙酯、庚酸乙酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、异戊醇、S-（-）-2-甲基-1-丁醇、正己醇、甲乙酮、二乙氧基甲烷、N-丁基硝酰胺、二乙氧基乙烷、4-羟基-2-丁酮等16种挥发性物质；经HS-SPME前处理的酒样，单独检测出了乙酸异戊酯、DL-白氨酸乙酯、乙酸龙脑酯、丙醇、正戊醇、2-茨醇、樟脑、正己醛、壬醛、乙酸铵、1，1-二乙氧基-3-甲基-丁烷、5-氨基颉草酸、S-（-）-柠檬烯等 13种挥发性物质；经LLE前处理的酒样，单独检测出了异丁醇、2-正戊基呋喃等2种挥发性物质。

对于一年竹叶青酒样，HS-SPME和LLE两种前处理方法共同检测出了乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丙酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯、甲酸异戊酯、丙醇、异戊醇、S-（-）-2-甲基-1-丁醇、萜品油烯、β-石竹烯、N-丁基硝酰胺、二乙氧基乙烷、丁醛二乙缩醛、S-（-）-柠檬烯15种挥发性物质；经HS-SPME前处理的酒样，单独检测出了正己酸乙酯、DL-白氨酸乙酯、庚酸乙酯、癸酸乙酯、左旋乙酸冰片酯、甲酸异丁酯、苯甲酸异戊酯、1，3-二氧杂烷-2-甲醇、蒎烯、月桂烯、左旋樟脑、α-律草烯、1，1-二乙氧基-3-甲基-丁烷13种挥发性物质；经LLE前处理的酒样，未单独检测出异于HS-SPME前处理酒样所检测出的物质。

3 结论与讨论

本试验采用顶空固相微萃取法、液液萃取法分别处理竹叶青酒样，不同的前处理方法是造成GC-MS检测结果出现差异的主要原因。GC-MS是测定挥发性物质的有效方法，而酒类样品属于水相样品[13-15]，对其进行前处理就成为了GC-MS检测物质种类和多少的关键。顶空固相微萃取法是利用固体吸附原理将液相中的目标物质吸附于其中，通过洗脱使得目标化合物富集[16-18]，提高了酒样中的化合物被GC-MS检测到的可能，更便于试验研究与检测。而传统的液液萃取法中目标化合物与萃取剂的互溶性各不相同，溶解在萃取剂中的物质含量很有限，相比顶空固相微萃取法所检测出的物质会有部分缺失[19-20]，因此在对比图谱和表1～表4后发现，一年竹叶青酒和五年竹叶青酒，经顶空固相微萃取法前处理后所检测出的物质数量与种类明显多于液液萃取法的处理检测结果。根据对比，五年竹叶青酒中检测出的挥发性物质总体上HSSPME比LLE多11种，酯类多3种，醇类多2种其他类多6种；HS-SPME和LLE前处理的酒样检测出共同拥有的物质有16种，而HS-SPME单独检测出独有的挥发性物质13种，LLE单独检测出独有的物质仅2种。一年竹叶青酒中检测出的挥发性物质总体上HS-SPME比LLE多13种，酯类多7种，醇类多3种其他类多5种；HS-SPME和LLE前处理的酒样检测出共同拥有的物质有15种，而HS-SPME单独检测出独有的挥发性物质13种，LLE单独检测出独有的物质为0种。

顶空固相微萃取法作为萃取液相样品的前处理方法，具有高效可靠、无毒无害、节省溶剂耗材等优势，易与GC-MS联用，检测挥发性有机物的效果较好，便于定量研究。对于同一种竹叶青酒样，顶空固相微萃取法处理后的酒样所检测出的挥发性物质种类和数量更多，并且可以检测出更多用液液萃取法前处理所不能呈现的挥发性物质。因此，在竹叶青酒GC-MS的检测试验中，样品的前处理更适合采用顶空固相微萃取法。