气相色谱-氢火焰离子化检测器法测定白酒中50种风味物质

朱 明，殷 红，靳喜庆，郑晓卫，姬红晶，郝赛楠，丁子元，陈晓园*

（1.中粮酒业有限公司，北京 100005；2.中粮营养健康研究院有限公司，北京 102209；3.营养健康与食品安全北京市重点实验室，北京 102209；4.中粮生物科技（北京）有限公司，北京 102209）

白酒是中国传统蒸馏酒，在酒中具有悠久的历史，它是以粮食为主要原料通过蒸煮、糖化、发酵、蒸馏而制成的，具有以酯类、醇类为主体的复合香味，是世界六大蒸馏酒之一，至今为止中国白酒已有十二种不同香型[1-3]。白酒的主要成分是乙醇和水，占白酒总量的98%，其余2%含量的微量物质主要是一些酯、酸、醇，同时还含有醛类、芳香族化合物、酚类等[3-5]。这些微量风味物质是酒体的呈香呈味物质，影响着白酒不同的口感和风味，决定了不同香型白酒的风格和质量[6-8]。

白酒中风味物质的物理性质，包括极性、沸点、挥发性等都不相同，目前白酒中已发现约1 874种挥发性风味物质，其中醇、酸、酯、醛的含量最高，约占总检测成分的90%[9-10]，目前白酒中风味成分的挥发性物质分析方法主要有气相色谱-火焰离子化检测器（gas chromatography-flame ionization detector，GC-FID）法、气相色谱-火焰光度检测器（gas chromatography-flame photometric detector，GC-FPD）法、气相色谱-嗅闻-质谱（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）法、气相色谱-质谱（gaschromatography-mass spectrometry，GC-MS）法等[11-13]，GC-FPD针对含硫和磷的化合物信号响应较高，GC-O-MS和GC-MS可针对低含量的化合物进行检测，但仪器价格较为昂贵，其中GC-FID法因其对碳氢化合物有较好的响应及稳定的信号，且操作简单，成本较低，适用于测定白酒样品中含量较高的风味物质，因此广泛应用于白酒行业风味检测和分析[14]。风味物质的含量是白酒品质管控关键指标之一，因此白酒企业具有对多种风味物质进行快速准确地定量分析的迫切需求。刘莎等[15]利用气相色谱同时测定白酒中风味物质，张雅琪等[16]利用毛细管气相色谱法同时检测白酒中31种微量成分，但目前研究多集中在醇和酯类物质分析[17-18]，对于异丁醛、正丙醛等醛类物质及高沸点酸类物质尚鲜有进行测定。因此，本研究拟建立气相火焰离子化检测器法，以标准品比对进行定性，内标（叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸）法定量，同时分离测定白酒中50种挥发性风味醇、酸、酯、醛含量，旨在为白酒生产过程中的质量控制提供方法支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白酒（馥郁香型50度白酒）：酒鬼酒股份有限公司；叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸（纯度均为99%）：德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司；乙醛、正丙醛、异丁醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙缩醛、甲醇、异戊醛、2,3-丁二酮、丁酸乙酯、2-丁醇、正丙醇、乙酸丁酯、异丁醇、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、2-戊醇、正丁醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、己酸乙酯、正戊醇、3-羟基-2丁酮、庚酸乙酯、乳酸乙酯、正己醇、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸异戊酯、糠醛、乙酸、苯甲醛、丙酸、异丁酸、2,3-丁二醇、丙二醇、丁酸、癸酸乙酯、糠醇、苯乙酸乙酯、异戊酸、戊酸、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、己酸、β-苯乙醇、庚酸、辛酸、正壬酸、油酸乙酯标准品（纯度均≥98%）：上海安谱实验科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

Agilent 7890B气相色谱仪（配氢火焰离子化检测器（FID）、CP-WAX57CB色谱柱（50 m×0.25 mm×0.20 μm））：美国Agilent 公司；ME204分析天平（感量为0.1 mg）：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液的配制

乙醇溶液（50%vol）：量取50 mL乙醇，用水定容至100 mL，混匀。

内标溶液（2%）配制：在50 mL容量瓶中加入一定量的50%vol乙醇溶液，依次分别加入1 mL叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸内标，并称质量（精确至0.001 g），用50%vol乙醇溶液定容至刻度，混匀备用。各内标定量测定组分见表1。

表1 不同内标物质测定的不同组分Table 1 Different components determined by different internal standard substances

50种风味物质标准品溶液：准确称取各风味物质标准品2 g于10 mL容量瓶中，用50%vol乙醇溶液定容，配制成质量浓度约为200 g/L母液。准确分别吸取一定体积母液，按表1浓度配制3个组分混合标液，用50%vol乙醇溶液定容。准确分别吸取2 mL 3个组分混合标液于10 mL容量瓶中，用体积分数为50%乙醇溶液定容，配制成标准溶液中间液。准确分别移取0.25 mL、0.50 mL、1.25 mL、2.50 mL、5.00 mL的标准中间液于10 mL容量瓶中，准确吸取0.1 mL内标溶液（2%），用50%vol乙醇溶液定容，依次配制成系列标准溶液。

1.3.2 样品的前处理

准确吸取待测白酒样品5 mL，加0.1 mL内标溶液（2%），混匀，经0.45 μm的有机滤膜过滤后供气相色谱仪测定。

1.3.3 气相色谱条件

CP-WAX57CB色谱柱（50 m×0.25 mm×0.20 μm），色谱柱温度：初温35 ℃，保持1 min，以3.0 ℃/min升至70 ℃，然后以3.5 ℃/min升至180 ℃，再以15 ℃/min升至210 ℃，保持5～15 min；检测器温度250 ℃；进样口温度250 ℃；载气为高纯氮气（N2）（纯度99.999 9%），流量1.0 mL/min；进样量1.0 μL；分流比20∶1。

1.3.4 定性定量方法

根据50种风味物质标准品在色谱图上的保留时间对白酒中的风味物质进行定性分析，同时以标液浓度与样品峰面积的比值，根据标准曲线得到试样中各物质的浓度。风味物质含量计算参考文献[18]的计算方法，校正因子（f值）计算按公式如下：

式中：f为各物质的相对校正因子；A1为内标物的峰面积；A2为被测组分标样的峰面积；C1为内标物的质量浓度，mg/L；C2为被测组分标样的质量浓度，mg/L。

样品中各物质含量计算公式如下：

式中：X为样品中各物质的质量浓度，mg/L；A3为样品中被测组分的峰面积；A4为添加于样品中的内标物的峰面积；C4为添加于样品中的内标物的质量浓度，mg/L。

1.3.5 方法学考察

（1）标准曲线的绘制与检出限

将配制好的标准溶液按最佳色谱条件进样分析，以标准溶液各组分质量浓度与内标物质量浓度的比值（x）为横坐标，各组分峰面积与内标物质峰面积比值（y）为纵坐标，绘制标准曲线。

检出限参照GB/T 5009.1—2003《食品卫生检验方法理化部分总则》[19]的方法。将50种风味物质标准工作液，按方法1.3.3进行气相色谱分析，以3倍信噪比（S/N）计算出检出限（limit of detection，LOD）。

（2）加标样品回收率试验和精密度试验

回收率和精密度试验参照GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范食品理化检测》[20]方法。

精密度试验：称取同一份白酒样品6份，依照1.3.2前处理方法及1.3.3仪器方法对其风味物质进行测定，测定各化合物峰面积，计算结果相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）。

加标样品的回收率试验：根据白酒中各种化合物含量高低，分别准确称取高和低两种质量浓度的50种标准物质于100 mL容量瓶中，用白酒样品定容。

1.3.6 统计分析

利用仪器自带的ChemStation软件用于查看色谱图、绘制标准曲线，利用Excel 2016处理数据。

2 结果与分析

2.1 定性分析结果

按照1.3.3色谱条件下，对标准溶液进性测定，用标准物质对照保留时间定性，得到白酒中50种风味物质的色谱图见图1。由图1可知，白酒样品中乙醛、正丙醛、异丁醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙缩醛、甲醇、异戊醛、2,3-丁二酮、丁酸乙酯、2-丁醇、正丙醇、乙酸丁酯、异丁醇、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、2-戊醇、正丁醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、己酸乙酯、正戊醇、3-羟基-2丁酮、庚酸乙酯、乳酸乙酯、正己醇、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸异戊酯、糠醛、乙酸、苯甲醛、丙酸、异丁酸、2,3-丁二醇、丙二醇、丁酸、癸酸乙酯、糠醇、苯乙酸乙酯、异戊酸、戊酸、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、己酸、β-苯乙醇、庚酸、辛酸、正壬酸、油酸乙酯等50种成分均能检出，该检测方法灵敏度高，检测组分都实现基线分离和自动积分，并且分析时间较短，约50 min，并且操作简便，快速准确。

图1 白酒中50种风味物质混合标准品气相色谱图Fig.1 Gas chromatogram of mixed standard of 50 flavor compounds in Baijiu

2.2 标准曲线绘制

将配制的白酒50种风味物质标准溶液用内标法在上述色谱条件下进样，分别测定其与内标溶液的峰面积比，以标准溶液中各物质与正丁醇的质量比（x）为横坐标，标准溶液与内标溶液的峰面积比（y）为纵坐标绘制标准曲线。标准曲线回归方程、相关系数（R2）、标准物质保留时间和检出限结果见表2。白酒样品中50种风味物质的平均加标回收率和精密度试验结果见表3。

表2 50种风味物质标准曲线回归方程、相关系数、保留时间和检出限Table 2 Standard curve,regression equation,correlation coefficient,retention time and detection limit of 50 flavor substances

续表

由表2可知，50种风味物质标准品的保留时间为5.475～50.597 min，相关系数R2均＞0.995，检出限在0.34～25.62 mg/L之间，满足白酒中风味物质分析方法要求。对于乙醛、乙酸乙酯和甲醇等沸点较低的风味物质检出限较低，与文献中报道GC-FID法测定22种白酒风味物质检出限0.1～1.5 mg/L一致[15]，但保留时间较后的高沸点物质如苯乙酸乙酯、月桂酸乙酯、庚酸和辛酸检出限较高。

由表3可知，白酒样品中50种风味物质平均加标回收率在90.06%～106.30%之间，精密度试验结果RSD在0.05%～4.89%之间，结果表明，该检测方法精密度及准确性良好，基本可以满足对日常酒样风味组分分析。其中极性较强有机酸（如庚酸和辛酸）精密度较低（RSD＞3.0%），可能由于极性较强且沸点较高，容易被衬管吸附，从而导致结果重现性较差[21-25]。

表3 样品中50种风味物质的平均加标回收率和精密度试验Table 3 Average recovery rates and precision tests of 50 flavor substances in Baijiu samples

续表

3 结论

本研究利用GC-FID法同时测定了白酒中50种风味物质，建立了一个快速、稳定、灵敏的可有效分离检测白酒中50种风味物质含量的分析检测方法。该方法使分离物的保留时间在5.475～50.597 min之间，50种风味物质在各自质量浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数R2均＞0.995，样品平均加标回收率在90.06%～106.30%之间，精密度试验结果RSD在0.05%～4.89%之间，最低检出限在0.34～25.62 mg/L之间。该方法简单，精密度及准确度良好，后期可利用该方法对不同质量级别白酒样品的风味物质进行检测，并利用统计学手段建立风味化学与感官分级之间的对应关系与模型，建立科学的白酒质量分级体系。