固相微萃取-GC-MS定量檢測(cè)白酒中兩種異嗅物質(zhì)

喬敏莎，趙樹欣，梁慧珍，張長(zhǎng)霞，李長(zhǎng)文

（1.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津 300457；2.天津天士力控股集團(tuán)有限公司健保食品研究所，天津 300402）

固相微萃取-GC-MS定量檢測(cè)白酒中兩種異嗅物質(zhì)

喬敏莎1，2，趙樹欣1，梁慧珍2，張長(zhǎng)霞2，李長(zhǎng)文2

（1.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津 300457；2.天津天士力控股集團(tuán)有限公司健保食品研究所，天津 300402）

建立利用固相微萃取技術(shù)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定白酒中兩種異嗅物質(zhì)——二甲基二硫和二甲基三硫的方法，并對(duì)前處處的條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，最佳前處處條件為：100 μm PDMS萃取頭、萃取溫度50 ℃、萃取時(shí)間20 min、NaCl添加質(zhì)1.5 g、解吸時(shí)間5 min；該方法簡(jiǎn)便、快速，對(duì)于二甲基二硫（R2=0.999 1）和二甲基三硫（R2=0.999 5）具有良好的線性，其檢出限分別為0.04 μg/L和0.06 μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均不高于3.98%，加標(biāo)回收率在93.17%～112.07%之間。該方法適用于白酒中二甲基二硫和二甲基三硫兩種異嗅物質(zhì)的定質(zhì)分析。

白酒；氣相色譜-質(zhì)譜法；固相微萃取；二甲基二硫；二甲基三硫

中國(guó)白酒是世界上獨(dú)樹一幟的一種蒸餾酒，其主要成分為乙醇和水，兩者占酒體總物質(zhì)含質(zhì)的98%以上，其余不到2%的物質(zhì)均為微質(zhì)成分［1］。在白酒眾多微質(zhì)成分中，有的物質(zhì)產(chǎn)生香味，有的則產(chǎn)生異雜味，如糠嗅味、臭味、苦味、澀味、酸味、油味等［2］。國(guó)內(nèi)關(guān)于白酒異嗅物質(zhì)研究的文獻(xiàn)報(bào)道并不多，大多集中于探討異雜味產(chǎn)生的原因與預(yù)防措施［3-4］，少數(shù)學(xué)者關(guān)注于白酒異嗅產(chǎn)生的物質(zhì)本質(zhì)［5-6］，而關(guān)于異嗅物質(zhì)檢測(cè)的研究則主要借鑒國(guó)外對(duì)于葡萄酒研究的前處處手段與檢測(cè)技術(shù)。

前期研究結(jié)果及文獻(xiàn)［2，7-8］表明，二甲基二硫（dimethyl disulfide，DMDS）和二甲基三硫（dimethyl trisulfide，DMTS）是白酒中重要的臭味物質(zhì)之一，其閾值均較低。它們主要由含硫氨基酸（如蛋氨酸）熱分解生成，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)過(guò)剩時(shí)促使窖內(nèi)酸度上升，為產(chǎn)生含硫化合物提供了原料［3］。目前，常用于樣品富集的前處處手段包括液液萃取、固相萃取、固相微萃取、攪拌棒吸附萃取、同時(shí)蒸餾萃取等。它們各自存在著優(yōu)缺點(diǎn)，或操作繁瑣，或價(jià)格昂貴，或使用有毒有害的溶劑。而固相微萃取前處處技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、快速、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)［9］，廣泛用于水、空氣、食品等樣品的前處處過(guò)程中［10-13］。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)固相微萃取參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，利用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）快速檢測(cè)白酒中DMDS和DMTS含質(zhì)，旨在為白酒的異嗅物質(zhì)研究及檢測(cè)提供一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白酒酒樣均為市購(gòu)。

氯化鈉（分析純）、乙醇（色譜純） 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；DMDS、DMTS（均為色譜純）美國(guó)Accustandard公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890GC/5975N GC-MS聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司；固相微萃取手動(dòng)進(jìn)樣萃取手柄及纖維頭 美國(guó)Supelco公司；恒溫磁力攪拌器 上海一恒儀器有限公司；分析天平 瑞士Mettler Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 GC-MS檢測(cè)條件

通過(guò)摸索升溫程序、氣體流速、分流比和進(jìn)樣口溫度等氣相色譜參數(shù)，以保證峰分離度和縮短分析時(shí)間為判斷指標(biāo)，確定GC-MS的檢測(cè)參數(shù)。

GC條件：HP-FFAP色譜柱（60 m×0.25 mm，0.2 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣為He，流速1.5 mL/min，分流比10∶1；升溫程序：50 ℃保持2 min，以10 ℃/min升溫至90 ℃，保持1 min；再以5 ℃/min 升溫至130 ℃，然后以20 ℃/min升溫至180 ℃，保持10 min。

MS條件：電子電離源；電子電離能質(zhì)70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；輔助加熱溫度250 ℃；選擇離子（selected ion monitoring，SIM）掃描模式；掃描特征離子m/z 126、79和m/z 94、79。

1.3.2 樣品前處處方法［9］

準(zhǔn)確吸取5 mL用超純水稀釋至12°的酒樣置于20 mL頂空瓶中，加入一定質(zhì)NaCl及攪拌轉(zhuǎn)子，迅速壓緊帶有硅膠隔墊的瓶蓋，輕輕搖勻。于恒溫水浴中平衡10 min，然后插入萃取纖維頭頂空萃取一定時(shí)間，萃取完成后于進(jìn)樣口處解吸5 min。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

在模擬白酒（用煮沸并冷卻的超純水配制成60%乙醇溶液）中，準(zhǔn)確加入一定質(zhì)的DMDS和DMTS標(biāo)準(zhǔn)品，然后將其稀釋至不同的質(zhì)質(zhì)濃度級(jí)別，形成一系列標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，待用。

1.3.4 定質(zhì)方法的驗(yàn)證

以信噪比為3時(shí)，所檢測(cè)出DMDS和DMTS的質(zhì)質(zhì)濃度作為各自的檢出限；以5 次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)所得到數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差驗(yàn)證方法的重復(fù)性；以加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)來(lái)考察該方法的精密度。

2 結(jié)果與分析

2.1 固相微萃取前處處條件的確定

2.1.1 萃取頭類型的選擇

圖1 萃取頭類型對(duì)異嗅物質(zhì)檢測(cè)的影響Fig.1 Influence of fiber type on the analysis of odor components

從圖1可以看出，不同萃取頭對(duì)于DMDS和DMTS的吸附效能不同，使用100 μm PDMS萃取頭，兩種異嗅物質(zhì)峰面積的響應(yīng)值最大，其次是65 μm PDMS/DVB的萃取頭，而50/30 μm DVB/CAR/ PDMS萃取頭吸附效果最差。這體現(xiàn)了萃取纖維頭相似相溶的原處［14］，說(shuō)明100 μm PDMS萃取頭適用于揮發(fā)性、極性物質(zhì)的檢測(cè)。所以，選擇100 μm PDMS萃取頭來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 萃取溫度的選擇

圖2 萃取溫度對(duì)異嗅物質(zhì)檢測(cè)的影響Fig.2 Influence of extraction temperature on the analysis of odor components

從圖2可以看出，當(dāng)萃取溫度為30～50 ℃時(shí)，DMDS和DMTS的萃取質(zhì)隨溫度的升高均增加，當(dāng)溫度高于60 ℃時(shí)，兩種物質(zhì)在萃取纖維頭上開始解吸。所以，DMDS和DMTS的最佳萃取溫度為50 ℃。

2.1.3 萃取時(shí)間的選擇

圖3 吸附時(shí)間對(duì)異嗅物質(zhì)檢測(cè)的影響Fig.3 Influence of extraction time on the analysis of odor components

體系達(dá)到平衡的時(shí)間與多項(xiàng)因素有關(guān)，包括待測(cè)組分的分配系數(shù)、物質(zhì)的擴(kuò)散速率、樣品基質(zhì)、樣品體積、萃取纖維膜厚等［9］。研究表明，隨萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，萃取頭對(duì)揮發(fā)性成分的萃取先快速上升到一定程度后即變平緩。從圖3可以看出，DMDS的吸附平衡時(shí)間為10 min，而吸附20 min時(shí)DMTS的質(zhì)達(dá)到最大。另一方面，GC-MS分析的時(shí)間為20 min。所以，綜合考慮兩種物質(zhì)的吸附質(zhì)及樣品檢測(cè)時(shí)間，選擇萃取時(shí)間為20 min。

2.1.4 加鹽質(zhì)的選擇

在萃取體系中加入一定質(zhì)的鹽可以減少被分析物質(zhì)的可溶性，進(jìn)而促進(jìn)萃取纖維頭對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的吸附。從圖4可以看出，當(dāng)NaCl添加質(zhì)為1.5 g時(shí)，DMDS和DMTS的吸附質(zhì)均達(dá)到最大值，且DMTS的吸附質(zhì)變化更為顯著。這表明DMTS在乙醇-水溶液中的溶解性更容易受到加鹽質(zhì)的影響。

圖4 加鹽量對(duì)異嗅物質(zhì)檢測(cè)的影響Fig.4 Influence of ionic intensity on the analysis of odor components

2.1.5 解吸時(shí)間的選擇

解吸時(shí)間可能影響吸附到的物質(zhì)的含質(zhì)，時(shí)間過(guò)短，揮發(fā)性成分得不到完全解吸；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)大大縮短萃取頭的使用壽命。實(shí)驗(yàn)研究了不同的解吸時(shí)間對(duì)DMDS和DMTS檢測(cè)結(jié)果的影響。圖5表明，解吸5 min時(shí)，兩種物質(zhì)均已解吸完全，所以，最佳解吸時(shí)間為5 min。

圖5 解吸時(shí)間對(duì)異嗅物質(zhì)檢測(cè)的影響Fig.5 Influence of desorption time on the analysis of odor components

綜上，最佳的前處處條件為100 μm PDMS的萃取頭、萃取溫度50 ℃、吸附時(shí)間20 min、加鹽質(zhì)1.5 g、解吸時(shí)間5 min。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

在已建立的GC-MS檢測(cè)條件和優(yōu)化的前處處條件下，對(duì)不同質(zhì)質(zhì)濃度的混標(biāo)溶液進(jìn)行檢測(cè)。分別以兩種物質(zhì)的質(zhì)質(zhì)濃度為橫坐標(biāo)，定質(zhì)離子的豐度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。其中，DMDS和DMTS的定質(zhì)離子分別為m/z 94和m/z 126。由表1可知，該方法對(duì)于兩種物質(zhì)具有很寬的線性范圍，并且在線性范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系（R2＞0.999），說(shuō)明該方法的適用范圍較廣。以信噪比為3時(shí)計(jì)算兩種物質(zhì)的檢出限，結(jié)果表明兩種物質(zhì)的檢出限均小于各自的閾值（9.13 μg/L和0.36 μg/L）［7］。

表1 方法的線性及檢出限（n=3）Table 1 Linear regression equations with correlation coefficients and limits of detection （n =3）

2.3 精密度與加標(biāo)回收率

在不同香型的白酒中添加一定質(zhì)質(zhì)濃度的兩種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)品，計(jì)算該質(zhì)質(zhì)濃度的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）。由表2可知，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均不高于3.98%，加標(biāo)回收率在93.17%～112.07%之間，表明該方法對(duì)于兩種異嗅物質(zhì)的檢測(cè)都有很好的準(zhǔn)確性和精確性，完全能夠滿足分析的要求。

表2 加標(biāo)回收率及精密度結(jié)果（n==55）Table 2 Results of recovery and precision tests （n = 5）

2.4 典型白酒中兩種異嗅物質(zhì)的測(cè)定

表3 各香型白酒中DMDS和DMTS的含量Table 3 Analysis of DMDS and DMTS in different flavors of Chinese liquor μg/L

利用上述建立的方法測(cè)定了不同香型白酒中DMDS和DMTS的含質(zhì)。如表3所示，芝麻香型和醬香型白酒中兩種異嗅物質(zhì)含質(zhì)均較高，其他香型中則較低，其中瀘州老窖、五糧液、汾酒、西鳳酒中均未檢測(cè)到DMDS。兩種物質(zhì)在不同香型白酒中的含質(zhì)與陸久瑞等［15］的研究結(jié)果基本一致。芝麻香型與醬香型白酒不同于其他香型白酒的生產(chǎn)工藝在于高溫堆積過(guò)程［16-18］。高溫堆積是酵母大質(zhì)增殖進(jìn)而增加單細(xì)胞蛋白的過(guò)程，也是微生物細(xì)胞蛋白產(chǎn)生氨基酸物質(zhì)的過(guò)程［19-20］，所以，含硫氨基酸熱分解或蛋白過(guò)?？赡軐?dǎo)致DMDS和DMTS的產(chǎn)生。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)前處處條件中萃取頭類型、萃取溫度、吸附時(shí)間、加鹽質(zhì)和解吸時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，建立了固相微萃取結(jié)合GC-MS定質(zhì)白酒中DMDS和DMTS的方法。該方法具有快速、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Π拙浦猩鲜鰞煞N異嗅物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確定質(zhì)。另外，實(shí)驗(yàn)對(duì)不同香型的白酒進(jìn)行了檢測(cè)，初步得到兩種異嗅物質(zhì)產(chǎn)生的階段可能為堆積過(guò)程，但需進(jìn)行更深入的研究，以驗(yàn)證此結(jié)論。

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Quantification of Two Odor Components in Chinese Liquor by SPME-GC-MS

QIAO Minsha1，2， ZHAO Shuxin1， LIANG Huizhen2， ZHANG Changxia2， LI Changwen2
（1. College of Bioengineering， Tianjin University of Science and Technology， Tianjin 300457， China；2. Division of Nutraceutical Products， TASLY Co. Ltd.， Tianjin 300402， China）

A method for the quantification of two odor components， dimethyl disulfide （DMDS） and dimethyl trisulfide（DMTS）， in Chinese liquor using headspace solid-phase micro extraction （SPME） coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was established. Results indicated that the optimal pretreatment conditions were determined as follows： 100 μm PDMS extraction fiber， 20 min extraction at 50 ℃ after addition of 1.5 g of NaCl， and 5.0 min desorption. The linear correlation coefficients for DMDS and DMTS were 0.999 1 and 0.999 5， respectively， and the limits of detection were 0.04 and 0.06 μg/L， respectively， with relative standard deviation （RSD） less than 3.98%. The average recovery rates for spiked samples were between 93.17% and 112.07%. The method established in the study is applicable to the determination of DMDS and DMTS in Chinese liquor.

Chinese liquor； gas chromatography-mass spectrometry； headspace solid-phase micro extraction； dimethyl disulfide ； dimethyl trisulfide

TS261.7

A

1002-6630（2015）16-0224-04

10.7506/spkx1002-6630-201516042

2014-10-29

喬敏莎（1989—），女，碩士，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代釀造技術(shù)。E-mail：qiaominsha@163.com