不同固相微萃取萃取头在浓香型白酒风味分析的对比研究

陈 乔，李俣珠，赵佳迪

（宜宾五粮液股份有限公司，四川宜宾 644000）

白酒为世界六大蒸馏酒之一，距今约有上千年的历史。浓香型白酒是以粮食为主要原料，以大曲作为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、固态发酵、蒸馏而制成，其“绵甜醇厚、风味独特”的特点深受广大消费者的喜爱。浓香型白酒作为我国传统饮食文化的重要载体，已成为人类生活中不可或缺的一部分，然而浓香型白酒中的风味物质可直接影响其感官品质，因此对浓香型白酒中挥发性风味物质的研究尤为重要。

固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）是20世纪90年代出现的一种分析挥发性风味物质的样品前处理技术。顶空固相微萃取（Head Space Solid Phase Microextraction，HSSPME）属于固相微萃取方法的一种，主要是将萃取头置于样品上方，对样品中的挥发性风味物质进行富集处理，再结合气相色谱-质谱联用仪（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）对已富集的风味物质进行解析，从而实现对样品中挥发性风味物质的定性和定量分析。该方法具有简单高效、分析准确、重现性好等优点，已广泛应用于各类酒精饮品中。

然而已有研究表明，不同的萃取头对样品中挥发性风味物质的富集效果存在差异，因此本研究采用PEG、PA、PDMS/DVB、CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS 等5 种不同材质的萃取头，使用HSSPME-GC-MS 方法对浓香型白酒中的挥发性风味物质进行鉴定，并分析这5 种萃取头SPME 结果的差异，以进一步了解浓香型白酒挥发性风味物质的组成，为浓香型白酒的品质分析提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

酒样：浓香型白酒（酒精度68%vol），宜宾五粮液股份有限公司。

试剂及耗材：C7～C30 的正烷烃标准品（GC，美国Sigma-Aldrich 公司）；NaCl（AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

仪器设备：气相色谱-质谱联用仪7890B-5977B（Agilent，美国）；气相毛细柱VF-WAXms（60 m×0.32 mm×0.25 μm，Agilent，美国）；60 μm PEG、85 μm Polyacrylate（PA）、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、30/50 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取头、固相微萃取手柄（Supelco，美国）；RET control-visc 型磁力加热搅拌器（IKA，德国）；Milli-Q型超纯水仪（Millipore，美国）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品前处理

向装有磁力搅拌子的10 mL 进样瓶中依次加入900 μL 饱和食盐水、100 μL 浓香型白酒，密封后置于磁力加热搅拌器上，在250 r/min 的转速下50 ℃恒温水浴15 min，然后插入已老化的萃取头吸附萃取45 min，最后将萃取头插入GC 进样口中解析3 min。

1.2.2 气相色谱条件

进样口温度230 ℃，载气为高纯氦气（He，＞99.999%），流速2 mL/min，分流比5∶1；色谱柱升温程序：40 ℃保持5 min，以4 ℃/min 的速度升温至230 ℃，保持5 min。

1.2.3 质谱条件

电子电离源(Electron ionization,El)，电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；接口温度250 ℃；扫描模式：全扫描；质量扫描范围：35～350 m/z。

1.2.4 数据处理

通过相同GC 升温程序下的C7～C30 正构烷烃保留时间计算测得化合物的保留指数（Rentention index，RI），并通过Mass Hunter 软件将所得GC-MS 谱图数据与美国国家标准技术研究院标准谱库（national institute of standards and technology，NIST）进行对比，通过RI 和数据库同时定性；通过峰面积归一法计算各物质的相对含量，最后通过Excel 进行结果统计分析及表格制作，origin 8.0 软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同萃取头的萃取结果对比

采用不同萃取头对浓香型白酒进行了分析，包括3 种复合萃取头CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS、PDMS/DVB 以及两种单涂层萃取头Polyacrylate 和PEG，5 种萃取头所测得总离子流色谱图如图1 所示。5 种萃取头的峰面积总和从大到小为：CAR/PDMS（1.67×10）、DVB/CAR/PDMS（1.33×10）、PDMS/DVB（1.14×10）、PA（1.13×10）和PEG（0.46×10）。可见，采用复合萃取头所得到的物质丰度和峰形优于单涂层萃取头，这是因为复合涂层同时具备了各涂层的优点，对不同极性的挥发性风味物质均有一定吸附作用。

图1 5种不同萃取头的总离子流色谱图

不同萃取头SPME 共检测出61 种挥发性风味物质，其中酯类35 种、醇类9 种、酸类5 种、缩醛类4种、醛类3种、呋喃类2种、酮类2种、酚类1种，共检出55 种相同的挥发性风味物质，表明不同萃取头对浓香型白酒挥发性风味物质的萃取能力有一定的差异。5种不同萃取头所萃取的浓香型白酒中挥发性风味物质的数量如图2（a）所示，CAR/PDMS、PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS、PA 以及PEG 萃取头分别检出了61 种、61 种、60 种、61 种、56 种挥发性风味物质。除PEG萃取头外，其余萃取头所测得的挥发性风味物质数量均相差不大，且PEG对缩醛类物质萃取效率明显低于其他类型萃取头。

不同萃取头检出浓香型白酒挥发性风味物质的相对含量如图2（b）所示，可知5 种萃取头中相对含量最高的均为酯类，其次为酸类、醇类以及呋喃类，醛类、缩醛类、酮类和酚类的相对含量较低，结果与文献报道的浓香型白酒风味特征相一致。其中，单涂层PEG 萃取头检测到34 种酯（53.28%）、5 种酸（31.96%）、9 种醇（10.81%）、2 种呋喃（2.91%），其余几类挥发性风味物质相对含量均不超过1%，共计1.03%；单涂层PA 萃取头检测到35 种酯（59.96 %）、5 种酸（27.93 %）、9 种醇（9.25%）、2 种呋喃（1.66%），其余物质总相对含量为1.21 %；PDMS/DVB 萃取头检测到35 种酯（76.60 %）、5 种酸（14.32 %）、9 种醇（6.26 %）、2 种呋喃（1.15 %），其余物质总相对含量为1.67 %；CAR/PDMS 萃取头检测到35 种酯（64.27 %）、5 种酸（13.91%）、9 种醇（6.86%）、2 种呋喃（11.33%），3 种醛类（2.49%），其余物质总相对含量为1.14%；DVB/CAR/PDMS 萃取头检测到35 种酯（73.34%）、5 种酸（12.97 %）、9 种醇（4.05 %）、2 种呋喃（7.03%），3 种醛类（1.60%），其余物质总相对含量为1.01%。

图2 不同萃取头所测风味物质的数量（a）以及相对含量柱状图（b）

2.2 浓香型白酒中的风味物质

2.2.1 酯类

表1 不同萃取头对浓香型白酒中挥发性酯类物质萃取效果 (%)

浓香型白酒中共检测到35 种酯类风味物质，酯类化合物为种类最多的化合物。5种萃取头检测到含量相对最高的酯类化合物为己酸乙酯。DVB/CAR/PDMS 萃取头对己酸乙酯吸附能力最强，PEG萃取头对己酸乙酯吸附能力最差。己酸乙酯为浓香型白酒的主体香产物，主要由发酵过程和陈酿过程中己酸与乙醇相互反应产生。此外，乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、白氨酸乙酯、苯乙酸乙酯等酯类化合物含量相对较高，这些酯类化合物对于浓香型白酒的风味起到了一定的贡献作用，如乙酸乙酯和丁酸乙酯呈菠萝香、辛酸乙酯呈水果香、苯乙酸乙酯呈花香。这些物质都赋予浓香型白酒特殊的香气，可能是浓香型白酒独特风味的重要来源。

2.2.2 醇类

不同萃取头共检测到9 种醇类物质，含量较高的分别为异戊醇和2，6-二甲基-4-庚醇，主要是由酵母细胞在发酵过程中代谢产生的，一般呈清香和果香味。其中PEG 和PA 萃取头对醇类化合物的吸附能力较强，但对酯类化合物吸附能力较弱，可能是由于PEG和PA萃取头涂层材料单一，对吸附物质具有极端的偏向性与专一性。而多相萃取头具有广泛的灵敏性，可用于浓香型白酒风味物质的定性与定量分析。

表2 不同萃取头对浓香型白酒中挥发性醇类物质萃取效果 （%）

2.2.3 酸类

酸类化合物对白酒口感具有较大贡献，可使酒体口感细腻、绵柔。5 种萃取头对酸类化合物的萃取结果如表3 所示，浓香型白酒中的酸类化合物整体含量较高，不同萃取头均检出5 种酸类化合物，分别为乙酸、丁酸、戊酸、己酸和辛酸，其中己酸相对含量最高（11.36%～28.32%）。不同萃取头对酸类化合物的萃取量有较大差异，PEG 和PA 萃取头对酸类的萃取效果明显优于CAR/PDMS、PDMS/DVB和DVB/CAR/PDMS萃取头。

表3 不同萃取头对浓香型白酒中挥发性酸类物质萃取效果 （%）

2.2.4 其他风味化合物

除以上3 类挥发性风味物质以外，浓香型白酒中还检出了呋喃类、醛类等挥发性风味物质，结果如表4 所示，5 种萃取头均检出了2 种呋喃类化合物，分别为糠醛和糠基乙醚，且总相对含量较高（1.15 %～11.33 %）。这类物质具有类似焦糖、奶油、坚果的香气，是白酒发酵和陈酿过程中老熟的标志。5 种萃取头检出的醛酮类、缩醛类和酚类化合物含量均较低，分别为醛类（0.49 %～2.49 % ）、缩 醛 类（0.08 %～0.97 % ）、酚 类（0.13 %～.35 %）以及酮类（0.05 %～0.11 %）。这些物质在白酒中的相对含量较低，但具有较低的挥发性阈值，亦可赋予白酒独特的风味，俗称“量小香大”。比如，具有可可香的2-甲基丁醛，强烈清香的异戊醛，以及花香味的苯甲醛等。此外，研究发现PEG 和PA 萃取头对酚类更为敏感，对呋喃类和醛类萃取效果较差，而CAR/PDMS 和DVB/CAR/PDMS 萃取头对呋喃类、醛及缩醛类均有较高的提取效率。

表4 不同萃取头对浓香型白酒中其他类风味物质萃取效果 （%）

3 结论

本研究比较了CAR/PDMS、PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS、PA 以及PEG 等5 种不同萃取头分析浓香型白酒中挥发性风味物质的差异性。结果显示，共检测到61 种挥发性成分，其中酯类35 种、醇类9 种、酸类5 种、缩醛类4 种、醛类3 种、呋喃类2种、酮类2 种、酚类1种。采用不同萃取头检测出的挥发性风味物质种类和相对含量有较大差异。总体上，复合涂层萃取头在检出物数量、总相对含量方面均优于单涂层的萃取头。因此，综合使用不同种萃取头，可全面解析浓香型白酒挥发性风味物质的构成，为建立浓香白酒相关质量标准提供参考。