固相微萃取-气质联用法分析黄酒中挥发性成分

田翔 乔治军

摘要    采用顶空固相微萃取与气质法分离、分析延安糜子酒和绍兴糯米酒2种黄酒中的多种易挥发性成分。结果表明，从延安糜子酒中共分离得到46种挥发性化合物，其中醇类、酯类、烃类、酚类、醛酮类的相对含量分别为39.292%、23.556%、7.366%、1.888%、4.214%;从绍兴糯米酒中共分离得到27种挥发性化合物，其中醇类、酯类、烃类、酚类、醛酮类的相对含量分别为43.600%、24.904%、1.437%、0.888%、19.316%。2种黄酒中共鉴定出挥发性成分62种，共有的挥发性成分有11种，在挥发性组成上相似，醇类含量最高，酯类次之，两者相对含量占鉴定得到物质总量的50%以上。该试验从黄酒中分析出不同种类的挥发性物质，为研究黄酒中挥发性物质组成提供了数据，也为黄酒感官评价方法奠定了坚实的基础。

关键词    顶空固相微萃取（HS-SPME）;气相色谱-质谱（GC-MS）;黄酒;挥发性成分

中图分类号    O657.63;TS262.4        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）16-0191-04                    开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Volatile compounds of two yellow wines（Yan′an rice wine and Shaoxing rice wine） were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） coupled with headspace solid phase microextraction（HS-SPME）.The results showed that in the Yan′an rice wine，there were 46 kinds of volatile compounds and the relative contents of alcohols，esters，hydrocarbons，phenols，aldehydes and ketones were 39.292%，23.556%，7.366%，1.888%，4.214%，respectively.A total of 27 volatile compounds were isolated from Shaoxing rice wine，and the relative contents of alcohols，esters，hydrocarbons，phenols，aldehydes and ketones were 43.600%，24.904%，1.437%，0.888%，19.316%，respectively.A total of 62 volatile compounds were identified from the two yellow rice wine.There were 11 kinds of volatile compounds in the two yellow rice wine，which were similar in aroma composition.Among them，the content of alcohols was the highest，and then the content of esters，and the relative contents of them were more than half of the total substance identified.This experiment analyzed different kinds of volatile substances from yellow rice wine，which provided data for the study of volatile substances in yellow rice wine and laid a solid foundation for the sensory evaluation method of yellow rice wine.

Key words    headspace solid phase microextraction（HS-SPME）;gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）;yellow rice wine;volatile compound

黄酒是中国的民族特产，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒，其口感温和，香气醇厚，有“液体蛋糕”之称。黄酒通常以稻米、黍米、小麦等谷物作为主要原料，利用酒曲等作为发酵剂，通过浸泡、蒸煮、加酒曲、糖化、发酵、压榨、过滤、煎酒、贮存等工艺酿制而成的低度酒[1-2]。黄酒营养丰富，不仅含有糖类、多种氨基酸和维生素，还有醇类、酸类、酯类和酚类等风味物质[3-5]，其营养价值和保健功能已经受到越来越多消费者的重视和认可。独特的口感和香气作为黄酒的一个重要品质属性，是衡量黄酒质量的重要因素之一。黄酒中挥发性物质不仅种类繁多，还存在累加以及抑制等相互作用[6-7]，研究其微量组分含量时需先提取富集。因此，选擇合适的研究分析方法来鉴别特征风味物质的组成，对黄酒的研制和生产具有重要意义。黄酒的挥发性成分主要来源于其原料在酒曲中的微生物和酶发酵过程中的生物化学变化。酒类挥发性成分的提取方法较为成熟，如液液萃取、蒸馏萃取、顶空法、固相萃取和固相微萃取等是常见的预处理技术[8-9]。王洪燕等[10]通过不同的温度、时间及顶空固相微萃取器等酒样富集条件，探索黄酒中的挥发性成分组成。刘  浩等[11]采取顶空固相微萃取技术测定黄酒中挥发性物质，并对这些成分进行系统的分析。罗  涛等[12]利用顶空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱-质谱（GC-MS）联用分析技术，检测不同地区黄酒中的挥发性和半挥发性微量成分。此外，顶空固相微萃取技术在白酒[13]、葡萄酒[14]、果酒[15]、竹叶青酒[16]等样品中挥发性成分分析中应用较广，但目前关于糜子黄酒与糯米黄酒挥发性成分分析的相关报道较少。其中，将固相微萃取法（Solid-Phase Micro-extraction，SPME）与顶空法（Head Space，HS）结合所建立的顶空固相微萃取技术联合提取、萃取、富集于一体，具有环境友好、简单有效、重现性好等优点，已成为酒类挥发性成分分析中最主流的技术之一。

本文采用顶空固相微萃取前处理技术，结合气质联仪，分析糜子黄酒与糯米黄酒中的挥发性物质，为糜子黄酒与糯米黄酒挥发性物质检测提供理论依据，期望通过改善其生产工艺达到完善黄酒的食味特性和感官质量评价体系、提升黄酒风味质量的目的，满足不同的消费群体，促进黄酒行业的多样性发展[17]。

1    材料与方法

1.1    试验材料

1.1.1    样品选择。供试黄酒选择延安糜子黄酒、绍兴糯米黄酒。

1.1.2    试剂及仪器。NaCl（分析纯），天津市光复科技发展有限公司生产;50/30 μm聚二乙烯苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxne，DVB/CAR/PDMS）固相微萃取头及萃取手柄，美国Supelco公司生产;7890A-N5975气相色谱/质谱联用仪及20 mL顶空瓶，美国Agilent公司生产。

1.2    试验方法

1.2.1    顶空固相微萃取方法。在20 mL顶空瓶中加入2.0 g NaCl和9.0 mL黄酒样品，立即用带有硅橡胶隔垫的瓶盖密封，超声1 min后置于温度为60 ℃的水浴锅中，保持30 min;再将已老化处理过的50/30 μm DVB/CAR /PDMS固相微萃取头插入顶空瓶中，其末端不接触黄酒样品，在温度60 ℃下继续保持30 min，再将富集完成的固相微萃取头取出，迅速插入气相色谱仪进样口，于250 ℃解吸6 min，进样完成，同时启动仪器采集信号。

1.2.2    气相色谱-质谱分析。气相条件：色谱柱为HP-5柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美国Agilent公司生产;升温程序：初始温度35 ℃，以3.5 ℃/min升至230 ℃，保持10 min;载气He，流速1.0 mL/min，不分流进样，进样口温度250 ℃。

质谱条件：电子电离源（electron ionization，EI），离子源温度230 ℃，电子电离能量70 eV，四级杆温度150 ℃，质量扫描范围的荷质比（m/e）22～500。

1.2.3    定性分析。通过色谱积分图和质谱解析同时参考NIST08aL质谱数据库检索结果及相关化合物的保留指数、分析匹配度对黄酒中的挥发性化合物进行定性分析。采用峰面积归一化法计算各成分的相对含量[18-19]。

2    结果与分析

2.1    延安糜子黄酒挥发性成分分析

在上述1.2.3试验条件下，对延安糜子黄酒进行单因素分析，可得GC-MS总离子流图，详见图1，随后对其中每个峰进行NIST08库检索，并与标准峰进行比对，以确定延安糜子黄酒中的物质成分。结果显示，共检出46种物质[20]，详见表1。

2.2    绍兴糯米黄酒挥发性成分分析

根据上述延安糜子黄酒挥发性成分分析的方法，对绍兴糯米黄酒进行分析，其挥发性组成成分和GC - MS总离子流图分别如表2、图2所示。可以看出，从绍兴糯米黄酒中共计检测出27种物质。

2.3    延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒的挥发性成分组成

在延安糜子黄酒中，共鉴定出挥发性成分46种。按物质类别相对含量由高到低排列依次为醇类（39.292%）、酯类（23.556%）、酚类（1.888%）、醛酮类（4.214%）、烃类（7.366%）、其他類（0.388%）。其中，醇类与酯类是糜子黄酒主要的挥发性成分类别，共占总挥发成分的62.848%。含量较高的前3种分别为苯乙醇（38.011%）、丁二酸二乙酯（8.693%）、γ-丁内酯（3.145%），为糜子黄酒的主要香气成分。对于绍兴糯米黄酒，共鉴定出27种挥发性成分，与延安糜子黄酒类似，醇类（43.60%）和酯类（24.904%）是最主要的挥发性成分，其后依次为醛酮类（19.316%）、其他类（2.404%）、烃类（1.437%）、酚类（0.888%）。其中，含量较高的前3种分别为苯乙醇（43.224%）、苯甲醛（17.853%）、丁二酸二乙酯（15.837%），共占76.914%，构成绍兴糯米黄酒重要的挥发性成分[21]。黄酒中挥发性组分主要来自采用的原料和生产工艺，组成成分中醇类和酯类物质成为影响黄酒品质的主要因素，决定着黄酒的独特风味。

2.4    延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒中醇类化合物

醇类化合物是由糖代谢或者氨基酸脱氢脱羧作用产生，醇类物质所表现的感官刺激首先是嗅觉，其次是味觉。在延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒的挥发性成分中醇类物质的含量均最高，共检测到4种醇类物质，其中延安糜子酒中有3种，绍兴糯米酒中有2种，共同存在的有1种，即苯乙醇。苯乙醇是所有挥发性成分中含量最高的物质，具有淡雅、甜润的香气，给人以愉悦的感觉，但当其含量超过一定值时，饮用后易醉。因此，将苯乙醇的含量控制在一定范围内对黄酒的品质尤为重要。此外，2种黄酒中还含有可改善酒体风味作用的2-乙基己醇、1H-茚醇、类似葡萄酒气味的2-丁醇[22]。

2.5    延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒挥发性成分中的酯类化合物

酵母发酵与陈酿过程是酯类化合物形成的主要途径，后者即醇类的酯化，大多数酯类具有花香或水果香。从测试结果可知，延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒中的酯类物质含量仅次于醇类物质，分别为23.556%和24.904%。其中，丁二酸二乙酯呈现愉悦的葡萄香气和淡雅的酒香，在2种黄酒的酯类物质中含量均为最高;此外，还含有淡淡香味的γ-丁内酯、有水果香味的辛酸乙酯、有浓烈而甜的蜂蜜香气的苯乙酸乙酯、有椰子香气的正戊基丁内酯（椰子醛）等[23]。

2.6    延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒挥发性成分中的烃类物质和酚类化合物

烃类化合物共检测到22种，其中延安糜子酒19种、绍兴糯米黄酒5种，共同存在的有2种。烷烃类化合物一般气味微弱。酚类物质共检测出2种，说明这2种类型的黄酒可能存在一定的抗氧化活性[24]。

2.7    延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒挥发性成分中的醛酮类化合物

醛酮类物质是发酵后期产生，具有特殊的香气，能使酒体香气更加浓郁。2种黄酒中共检测到醛酮类物质有8种，其中延安糜子黄酒含7种，绍兴糯米酒含2种，共同存在的物质是具有苦杏仁及坚果香的苯甲醛。绍兴糯米黄酒中含有呈蜜糖香气的α-亚乙基-苯乙醛;延安糜子黄酒中含有甜香、柑橘香的癸醛和有杏仁、樱桃香味的苯乙醛等多种香味物质，其中反式肉桂醛不仅有特殊的肉桂芳香，还具有杀菌消毒、脂肪分解、抗病毒和抗癌等功能[25-27]。

3    结论与讨论

3.1    结论

本研究使用顶空固相微萃取结合气质联用技术对延安糜子黄酒与绍兴糯米黄酒的香气成分进行鉴定，共鉴定得到香气成分62种。从延安糜子黄酒中检测到的化合物共有46种，包括醇类化合物3种、酯类化合物15种、烃类化合物19种、酚类化合物1种、醛酮类化合物7种等;绍兴糯米黄酒27种，包括醇类化合物2种、酯类化合物15种、烃类化合物5种、酚类化合物1种、醛酮类化合物2种等;2种黄酒共有的挥发性成分有11种。其中，醇类和酯类是2种黄酒中最主要的香气成分。由于原料及发酵工艺不同，其相对含量存在差异，苯乙醇是2种黄酒中气味成分特征类成分，贡献最大。

3.2    讨论

黄酒的各种香气成分的含量、感官阈值以及相互作用决定其最终的香气特征，风味组分的鉴定还需要有人体嗅觉感官分析的参与。黄酒中风味物质强度的量化研究历来是黄酒评价的努力方向，本研究对黄酒中最重要的风味物质醇酯的分析，为黄酒风味物质的进一步研究奠定了一定基础。

黄酒中的挥发性风味成分是酒体的重要成分之一，其中曲香主要来源于原料、酒曲自身的风味;酒香主要来自于发酵过程中的微生物特别是酵母代谢的过程;陈香来自于陈酿阶段形成的风味物质。黄酒中的风味物质由多种微量成分组合而成，包括醇、酯、烃、酚及醛酮类化合物，其中醇类化合物是主要香气成分，酯类化合物成分较为复杂，酵母发酵与陈酿过程是酯类化合物形成的主要途径，大多数酯类具有花香或水果。对构成黄酒风味主体的酸类物质，尤其是对有机酸和脂肪酸的研究也是黄酒风味物质研究的重要方面，有机酸和脂肪酸种类和数量决定着黄酒的品质和保质期，须进一步分析探讨。本课题较为全面地了解了糜子及糯米黄酒风味成分以及气味特征，对黄酒产品开发、黄酒风味评价及其营养品质具有重要意义。

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