气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分

2019-09-18乔翠红仝佳平欧婷婷张生万

食品研究与开发 2019年18期

乔翠红，仝佳平，欧婷婷，张生万

（1.陆军勤务学院训练基地，湖北襄阳441000；2.山西大学生命科学学院，山西太原030006）

兼香型白酒又称复香型、混合型白酒，其风味成分是构成和影响其品质的重要因素，对兼香型白酒风味成分的分析，可为其感官风味评价及产品质量控制提供重要的理论依据。

目前，研究风味物质常用的技术主要有：气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）[1-2]、气相色谱-嗅闻（GC-olfactometry GC-O）[3]和电子鼻分析[4]等。其GC-MS 具有高分离能力和高灵敏检测结构信息的特点[5]，但其不能对所检测到的化合物进行气味归类。嗅闻仪类似于人的鼻子，对风味成分的研究起到了至关重要的作用，可以分析气流中的香味活性[6-7]。气相色谱-嗅闻-质谱（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）联用技术集分离、结构鉴定与活性成分识别等优点于一体，既能鉴定物质的结构，又能有效地鉴别食品中关键的气味活性成分，与气味活度值（odor activity value，OAV）结合分析，还可以了解样品中各化合物对整体气味的贡献程度[8]。这一技术现已应用于酒类[9-10]、肉类[11]以及饮料[12]等分析检测。但用GC-O-MS 联用分析兼香型白酒风味成分的工作未见报道。

本研究通过GC-O-MS 联用技术对兼香型白酒风味成分进行分析，并结合气相色谱-三内标法测定每种化合物在酒中的含量，同时根据气味活度值确定兼香型白酒的主要微量组分及特征风味物质对酒体风味的贡献。其结果为兼香型白酒特征风味及质控提供了一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

兼香型白酒（45%vol）：某酒业有限公司；C7～C40正构烷烃：上海安谱科学仪器有限公司；叔戊醇、乙酸正戊酯：天津市光复精细化工研究所；2-乙基丁酸：美国Acros Organics 公司；所用试剂均为色谱纯。

内标溶液的配制：称取0.035 8 g 叔戊醇、0.049 1 g乙酸正戊酯和0.025 7 g 2-乙基丁酸加入42%乙醇定容至10 mL，摇匀即为内标溶液。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C 气相色谱-质谱联用仪：美国Agilent 公司；ODP3 嗅闻仪：德国 Gerstel 公司；GC-2010气相色谱仪：日本岛津公司；10 μL 微量进样器：上海安亭微量进样器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 GC-O-MS 分析条件

气相色谱条件：进样口温度250 ℃；分流比10∶1（体积比）；载气He，流速1.3 mL/min；进样量1 μL，Rtx-Wax 色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温条件：初温 40 ℃保持 4 min，6 ℃/min 升至 60 ℃保持4 min，3 ℃/min 升至 103 ℃保持 1 min，3 ℃/min 升至160 ℃，10 ℃/min 升至 200 ℃保持 2 min，再以 8 ℃/min升至230 ℃保持5 min。

质谱条件：电子电离源（elector ionization，EI）；电子电离能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；质量扫描范围 m/z 29～500；质谱库为 NIST 05；扫描模式为全扫描。

嗅闻方法：ODP3 嗅闻仪的传输线温度250 ℃，补充气为N2，接口温度为200 ℃。

1.3.2 GC 分析条件

气相色谱条件：除使用氢火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID），温度为 250 ℃外，其它条件同1.3.1 节的气相色谱条件。

1.3.3 定性与定量分析方法

1.3.3.1 定性分析方法

按1.3.1 节的分析条件对兼香型白酒进行测定。定性分析通过对质谱解析与标准质谱库（NIST 05）进行对照，并在相同色谱条件下，通过对C7～C40正构烷烃的色谱扫描，按文献[13]方法计算得到各化合物的保留指数（retention index，RI）值，并与相应文献值对照，同时，经评价员嗅闻描述的化合物香味特征与文献报道结果对比，验证质谱解析结果。

1.3.3.2 定量分析

准确吸取1.1 节配好的内标溶液0.1 mL 置于10 mL 的容量瓶中，用被测样品定容，利用内标法将风味组分分为3 段[14]，即按出峰顺序，乙酸之前的醇类组分为第一组，以叔戊醇为内标计算；乙酸之前除乳酸乙酯的其他组分为第二组，以乙酸正戊酯为内标计算；乙酸之后的组分为第三组，以2-乙基丁酸为内标计算。通过比较待测组分与内标物峰面积的比值，算出每一种组分的含量，计算公式如下：

式中：xi为组分含量，μg/L；ms为内标化合物浓度，μg/L；Ai为化合物的色谱峰面积；As为内标物色谱峰面积；fi为欲测组分对内标物的质量校正因子。

1.3.4 香气成分的评价

1.3.4.1 气味活度值的计算

根据内标法对兼香型白酒香气成分进行的定量分析结果和各化合物在46%vol 酒精-水溶液中的嗅觉阈值，按下式计算OAV[15]。

式中：C 是根据内标法计算出的该化合物的质量浓度，μg/L；OT 是该化合物在46%vol 酒精-水溶液中的嗅觉阈值，μg/L。

1.3.4.2 香气强度

由3 位有丰富经验并经过训练的感官评价人员在嗅闻仪检测口记录得到风味成分的保留时间、香味特征和强度，强度分为 0、1、2、3、4 共 5 个等级，根据 0 表示无、1 表示微弱、2 表示中等、3 表示较明显、4 表示非常明显来打分，并尽可能地对所感觉到的香味进行描述，与文献报道的化合物香气特征进行对比。

2 结果与分析

2.1 兼香型白酒风味成分分析

按1.3.1 节GC-O-MS 分析条件进行兼香型白酒的风味成分结构鉴定，其总离子流色谱图如图1 所示，并在1.3.2 节的色谱条件下，按1.3.3 节方法进行定性定量分析，其结果见表1。

图1 兼香型白酒风味成分总离子流色谱图Fig.1 The total ion chromatogram of flavor components in compound flavor liquor

表1 直接进样分析兼香型白酒风味成分结果Table 1 Direct injection analytic results of flavor components in compound flavor liquor

续表1 直接进样分析兼香型白酒风味成分结果Continue table 1 Direct injection analytic results of flavor components in compound flavor liquor

从图1 和表1 可知，从该兼香型白酒中共分离得到55 种化合物，其中鉴定结构的有54 种，占兼香型白酒总风味成分的98.18%，其中酯类、醛酮类、酸类和醇类含量较高，是兼香型白酒的主要风味组分。酯类（14 种）占总量的53.60%，其中己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯含量较高，四者合计占总酯含量的91.18%，是酯类的主要组成部分；醛酮类（8 种）占总量的18.09%，其中乙醛、乙缩醛、2-戊酮含量较高，三者合计占总醛酮类含量的79.60%，是醛酮类的主要组成部分；酸类（11 种）占总量的17.34%，其中乙酸和己酸含量较高，二者合计占总酸含量的84.53%，是酸类的主要组成部分；醇类（18 种）占总量的9.67%，其中3-甲基丁醇和2-丁醇含量较高，两者合计占总醇含量的47.85%，是醇类的主要组成部分；烃类化合物种类少、含量低，占总量的1.09%，是酒中的重要协调成分。这些风味成分中含量在500 000 μg/L 以上的有8 种，分别是乙醛、乙酸乙酯、乙缩醛、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸。

2.2 兼香型白酒特征香气成分分析

按1.3.4 节试验方法对兼香型白酒香气强度和气味活度值进行了分析，其结果见图2 和表2。

图2 兼香型白酒主要香气分布雷达图Fig.2 The radar diagram of compound flavor liquor main aroma

表2 兼香型白酒香气成分闻香特点及OAV 值Table 2 The aroma characters and OAV of the compound flavor liquor

由图2 和表2 可知，通过嗅闻确定的香味物质有16 种，包括酯类、酸类、醇类和酮类。酯类化合物（7 种）为主要香气成分，其OAV 值较大，主要呈水果香，对兼香型白酒的呈香具有较大贡献[31]，其中乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯含量较高，且香气强度均在2.0 以上，是兼香型白酒的主体香气成分，具有清香怡人的果香味。尤其己酸乙酯的OAV 值最大且含量较高，具有特殊的窖香味，对兼香型白酒香气贡献最大，是此酒的骨架香气成分。酸类主要影响白酒的口感和后味，起到呈香、助香，减少刺激和缓冲平衡的作用[14]，而该酒以己酸和乙酸为主。己酸略有酸臭味，入口有刺激感；乙酸具有醋香味，可以减弱己酸等难挥发性酸带来的臭味，改善酒体的口感，使酒有爽快感。醇类多呈水果香和花香，包括正丁醇和苯乙醇，是兼香型白酒的醇甜和助香剂的重要来源，也是酯类的前驱物质[32]，具有花香味的正丁醇，其OAV 值大于1，可以减弱难挥发性酸所带来的不愉快气味。酮类可以使酒的香气透发飘逸[33]，3-羟基-2-丁酮呈淡淡的奶香味，使兼香型白酒的整体香气更加怡人、舒适。