UPLC-MS/MS法同时测定白酒中21种氨基酸的含量

张 季，杨 沙，罗玉航，侯 睿，马新雨，朱小兰*

（1.遵义市产品质量检验检测院，贵州 遵义 563099；2.中国农业大学 四川现代农业产业研究院，四川 成都 611430；3.安捷伦科技（中国）有限公司成都分公司，四川 成都 610213）

“高温制曲、高温堆积发酵、高温馏酒”的工艺特点造就了酱香型白酒“酱香突出、幽雅细腻、柔绵醇厚、回味悠长”的独特风味[1]。经其特殊工艺制成的大曲含有丰富的微生物及酶类，酿酒原料中蛋白质的酶降解、发酵过程中微生物的代谢产物和发酵完毕后微生物细胞的自溶是氨基酸生成的重要途径[2]。白酒中的氨基酸既是微生物生长所需的重要营养物质，又是白酒中风味化合物的重要前体，与高级醇和酯类的生成密切相关[3]，其本身可以呈现的风味如酸、鲜、甜、苦等还会对白酒的风味及口感产生重要影响[4]，YIN H等[5]研究表明，可以通过添加氨基酸来修饰芳香化合物。此外，氨基酸等非挥发性的含氮化合物还具有抗菌、抗肿瘤、抗氧化和降血压等功能[4]。张庄英等[2]研究表明，酱香型白酒所含氨基酸种类最多；张巧玲等[3]建立非成对数据比较分析判别模型实现了对酱香型白酒大曲类别的有效判别；柳习月等[6]利用蛋白组学揭示了苯丙氨酸代谢对酱香大曲风味的影响，研究表明，氨基酸的种类及含量对酱香型白酒的风味特征具有重要影响。

氨基酸的检测主要有薄层色谱法（thin layer chromatography，TLC）[7-8]、液相色谱法（liquid chromatography，LC）[9-10]、液质联用法（liquid chromatograph-mass spectrometer，LC-MS）[11-12]、气相色谱法（gas chromatography，GC）[13]、气质联用法（gaschromatography-massspectrometer，GC-MS）[14-16]；非色谱分离方法有毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）法[17-18]。检测方法包括质谱（mass spectrometer，MS）和分光光度检测器，如紫外（ultraviolet，UV）[19-20]、可见光（visible spectrophotometry，VIS）和荧光检测（fluorescence detector，FLD）[21-22]。但由于其具有衍生物不稳定、反应条件繁琐、操作时间长等问题，不利于氨基酸的快速分析[23]。目前，氨基酸检测涉及标准主要有GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》[24]、GB/T 30987—2020《植物中游离氨基酸的测定》[25]、QB/T 4356—2012《黄酒中游离氨基酸的测定高效液相色谱法》[26]等，但没有白酒中氨基酸的分析标准，原因在于白酒中氨基酸的含量较低。已有相关研究方法利用液相色谱串联质谱法实现对紫薯[27]、疟疾生物样品[28]等的氨基酸快速检测，但针对白酒的报道较少。

本研究采用超高效液相色谱-串联三重四级杆质谱（ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS）仪，建立了白酒中21种氨基酸含量的快速测定方法，并对其方法学进行考察。旨在为实现白酒中氨基酸快速检测，适用于白酒样品的快速分析。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

40份白酒样品（清香型白酒2份，浓香型白酒19份，酱香型白酒19份）：市售。

甲醇、乙腈（均为质谱纯）：美国杰帝贝柯公司；甲酸（质谱纯）：安捷伦科技有限公司；甲酸铵和氨基酸标准品（纯度＞98%）：成都克洛玛生物科技有限公司；正己烷、无水硫酸钠（均为分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

1290II-6470B超高效液相色谱串联三重四级杆质谱仪：安捷伦科技有限公司；ALC-210.4型电子天平：德国赛多利斯公司；KQ-500超声仪：昆山市超声仪器有限公司；Lab Dancer涡旋器：德国艾卡集团；Mini Spin Plus离心机：德国艾本德公司。

1.3 方法

1.3.1 白酒样品预处理

取1.0 mL白酒样品于1.5 mL离心管，12 000 r/min离心5 min，取上清液直接用于仪器分析。

1.3.2 标准溶液的配制

标准品储备溶液的制备：每种氨基酸各称取10 mg，加入体积分数60%的甲醇溶液10 mL，常温条件下超声溶解30 min，得到质量浓度为1.0 mg/mL储备液。

混合标准溶液：每种氨基酸储备液各取100 μL至15 mL离心管，加入体积分数70%的甲醇溶液至10 mL，得到质量浓度为10 μg/mL的混合标准工作溶液。取混合标准工作溶液用体积分数70%的甲醇溶液依次稀释，得到质量浓度分别为10 ng/mL、20 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL、500 ng/mL、1 000 ng/mL的溶液，用于制作标准曲线。

1.3.3 白酒样品中氨基酸含量分析

（1）色谱条件

Agilent InfinityLabPoroshell 120 HILIC-Z色谱柱（2.1×100 mm，2.7 μm），柱温40 ℃，流动相A为20 mmol/L甲酸铵-水溶液（pH=3）；B为20 mmol/L水相甲酸铵（pH=3），溶于乙腈∶水（9∶1，V/V）溶液，进样量0.5 μL，柱温30 ℃，流速0.4 mL/min，梯度洗脱程序：0～11.5 min，100%B；11.5～11.6 min，70%～40%B；11.6～15 min，40%B。

（2）质谱条件

电喷雾离子（electrospray ionization，ESI+）源，多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）模式，干燥气温度330 ℃，气体流速13.0 L/min，雾化器35 psi，鞘气温度390 ℃，鞘气流速12 L/min，毛细管电压1 500 V，喷嘴电压0 V，定性离子、定量离子见表1。

表1 氨基酸的定性离子和定量离子Table 1 Qualitative and quantitative ions of amino acids

2 结果与分析

2.1 色谱分析

氨基酸标准品的总离子流图见图1。由图1可知，21种氨基酸可在15 min内检出，具有良好的分离能力及峰形。

图1 氨基酸标准品的总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of amino acid standards

2.2 方法学考察

2.2.1 氨基酸的标准曲线回归方程、线性范围、相关系数、检出限及定量限

以质量浓度为横坐标，响应值为纵坐标，绘制标准曲线，获得标准曲线回归方程，计算检出限（limit of detection，LOD）及定量限（limit of quantitation，LOQ），结果见表2。由表2可知，除赖氨酸外，所有化合物的线性相关系数R2均＞0.995。21种氨基酸的检出限范围为0.1～8.0 ng/mL，定量限范围为0.2～20.0 ng/mL。

表2 氨基酸的线性回归方程、线性范围、检出限及定量限Table 2 Linear regression equation, linear range, detection limit and quantitation limit of amino acids

2.2.2 精密度试验

平行配制5份质量浓度为100 ng/mL的溶液，每份进样1次，测定氨基酸的峰面积，并分别计算保留时间和峰面积结果的相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）。结果见表3。

表3 精密度试验结果Table 3 Results of precision experiments

由表3可知，21种氨基酸的保留时间RSD范围为0.00～0.29%，峰面积RSD范围为1.54%～10.33%，根据GB/T27404—2008《实验室质量控制规范食品理化检测》中精密度规定，被测组分含量为100 μg/kg时，相对标准偏差＜15%，故本试验精密度良好。

2.2.3 加标回收率试验

取某一酒样，分别加入50 ng/mL、100 ng/mL和500 ng/mL氨基酸标准品溶液，同一样品平行测定3次，其结果见表4。

表4 加标回收率试验结果Table 4 Results of adding standard recovery experiments

由表4可知，21种氨基酸标准品添加量为50 ng/mL、100 ng/mL时，平均回收率为80.76%～119.28%，标准品添加量为500 ng/mL时，平均回收率为93.55%～127.43%，根据GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范食品理化检测》中回收率中规定，被测组分含量为1～100 μg/kg时，回收率范围为90%～110%，被测组分含量＞100 μg/kg时，回收率范围为95%～105%，除个别氨基酸回收率略微偏离外，整体回收率较为满意。

2.3 样品测定

对40个白酒样品的氨基酸含量进行测定，结果见图2A。由图2A可知，清香型白酒、浓香型白酒和酱香型白酒的氨基酸总含量分别为15.62～37.29 ng/mL、44.53～377.33 ng/mL和135.38～5 461.19 ng/mL，整体来说酱香型白酒中氨基酸含量比较高，含量最高的为贵州茅台镇的一个样品，氨基酸总量为5 500 ng/mL。对所有的氨基酸含量求平均值，结果见图2B。由图2B可知，亮氨酸和丙氨酸的含量相对较高，含量分别为6.99～237.35 ng/mL和8.64～150.13 ng/mL。同样香型的白酒中氨基酸的含量差异也很大，例如同是酱香型白酒，亮氨酸和丙氨酸的含量分别为48.92～1 159.09 ng/mL和15.85～786.83 ng/mL，最低和最高含量的差异为23.7和49.6倍。这表明白酒工艺的一致性还有待提升，需要一些先进的技术手段还保证产品稳定性，从而保证白酒的品质。

图2 不同香型白酒中氨基酸总含量（A）及其在不同白酒样品中的平均含量（B）Fig.2 Total content of amino acids in different flavor Baijiu (A) and their average content in different Baijiu samples (B)

3 结论

本研究通过液相色谱串联三重四级杆质谱仪建立白酒中21种氨基酸含量的分析方法，能够有效地对目标化合物进行分离，在质量浓度为10～1000 ng/mL的范围内线性关系良好，相关系数R2均＞0.99，在质量浓度为100 ng/mL时，保留时间RSD和峰面积RSD分别为0～0.29%和1.54%～10.33%，检出限和定量限范围分为0.1～8.0 ng/mL和0.2～20 ng/mL，当添加浓度分别为50 ng/mL、100 ng/mL和500 ng/mL时，加标回收率为80.76%～127.43%，该方法快速、准确、重现性好，可实现白酒中未衍生化氨基酸的痕量分析，可用于白酒中氨基酸含量的准确测定。通过对不同香型白酒进行分析，结果表明，酱香型白酒中氨基酸的含量高于浓香型白酒，而清香型白酒几乎不含氨基酸，该研究为白酒中高沸点风味物质分析技术的建立提供了参考。