基于吹掃捕集-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析單糧型白酒風(fēng)味成分

雷 婷，葛中會(huì)，劉貝葉，刁明月，范文瑩，李歡歡

（1.湖北文理學(xué)院 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053；2.湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，湖北 襄陽(yáng) 441053）

白酒是中國(guó)特有的蒸餾酒，文化歷史悠久，因其口感豐富、愉悅身心等特點(diǎn)而穩(wěn)占消費(fèi)者市場(chǎng)[1-3]。白酒是以高粱、玉米、小麥等糧食谷物作為原料，經(jīng)過(guò)蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、陳釀、勾調(diào)等工藝釀造而成[4-5]。不同原料的營(yíng)養(yǎng)成分組成及含量存在差異，決定了其發(fā)酵后釀造的單糧型白酒具有各自的風(fēng)味特征[6-7]。白酒的風(fēng)味特征與其風(fēng)味成分息息相關(guān)，是影響白酒香氣、口感及飲后舒適度的關(guān)鍵因素。行內(nèi)普遍認(rèn)為高粱酒醇香、玉米酒清甜，這是由于高粱、玉米等原料的成分差異，使其在釀造過(guò)程產(chǎn)生的醇、醛、酮、酯等風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)及含量各有不同[8-10]。

目前，白酒風(fēng)味成分檢測(cè)技術(shù)主要有氣相色譜技術(shù)[11-13]、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)[14-18]、氣相色譜-嗅聞技術(shù)[19-22]、氣相色譜-離子遷移譜技術(shù)[23-24]等。由于白酒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)多樣、含量及性質(zhì)差異較大，為了獲取更加豐富全面的風(fēng)味成分信息，需要結(jié)合有效的前處理技術(shù)。吹掃捕集技術(shù)[25-28]是一種動(dòng)態(tài)頂空濃縮處理技術(shù)，具有揮發(fā)性成分捕集能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便無(wú)污染、易實(shí)現(xiàn)在線聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，適用于環(huán)境、食品及化妝品的揮發(fā)性成分分析。通過(guò)吹掃捕集技術(shù)將樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)在線捕獲富集，然后經(jīng)氣相色譜將其高效逐一分離，進(jìn)而利用質(zhì)譜分離的各揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢索定性及定量分析，能夠真實(shí)全面地反映樣品中揮發(fā)性成分的原始組成。

基于此，該研究利用吹掃捕集-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)，對(duì)高粱和玉米兩種原料分別釀造的單糧型白酒進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味成分分析，對(duì)比兩者在風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)及含量之間的差異，探索原料與其釀造白酒的特征風(fēng)味之間的關(guān)系，為白酒品質(zhì)控制及新型白酒研究提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高粱酒、玉米酒均選用產(chǎn)自湖北的高粱、玉米作為原料分別發(fā)酵釀造而得；氯化鈉（分析純），西隴科學(xué)股份有限公司提供；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水，由默克Milli-Q純水機(jī)制得。

1.2 儀器與設(shè)備

GCMS-TQ8040氣相色譜-三重四極桿?質(zhì)譜儀，島津企業(yè)管理（中國(guó)）有限公司產(chǎn)品；配備有HS-20型頂空進(jìn)樣器（內(nèi)置吹掃捕集模式）；AL204型電子分析天平，上海梅特勒-托利多有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 白酒樣品預(yù)處理

移取5 mL高粱酒/玉米酒樣品至20 mL頂空壓蓋瓶中，加入0.75 g食鹽用于調(diào)節(jié)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，壓蓋密封置于頂空自動(dòng)進(jìn)樣器中。

1.3.2 吹掃捕集條件

選擇HS-20頂空進(jìn)樣器的吹掃捕集模式：恒溫爐溫度60℃，樣品恒溫時(shí)間20 min，樣品瓶加壓時(shí)間2 min，樣品流路溫度150℃，傳輸線溫度230℃，加壓平衡時(shí)間0.1 min，捕集阱冷卻溫度-10℃，攪拌樣品瓶3導(dǎo)入時(shí)間0.5 min，捕集阱加熱溫度280℃，導(dǎo)入平衡時(shí)間0.1 min，干吹掃時(shí)間2 min，捕集阱待機(jī)時(shí)間25℃，進(jìn)樣時(shí)間1 min，進(jìn)樣針沖洗時(shí)間1 min，樣品瓶加壓用氣壓50 kPa，干吹掃氣壓50 kPa。

1.3.3 氣相色譜-質(zhì)譜條件

氣相色譜條件：色譜柱Rtx-5MS（膜厚0.25 μm×長(zhǎng)度30.0 m×內(nèi)徑0.25 mm），進(jìn)樣口溫度250℃，分流比5∶1，載氣He＞99.999%，流量控制方式：壓力100.0 kPa，總流量13.7 mL/min，柱流量1.78 mL/min，線速度48.1 cm/sec，吹掃流量3.0 mL/min，程序升溫：初始溫度為40℃，保持1 min；以1℃/min升高至50℃，保持1 min；以2℃/min升高至80℃，不保持；再以20℃/min升高至160℃，保持1 min?？偡治鰰r(shí)間為32.0 min。

質(zhì)譜條件：接口溫度250℃，離子源能量70 eV，離子源溫度230℃，溶劑延遲1 min，檢測(cè)電壓相對(duì)于調(diào)諧結(jié)果0.1 kV，檢測(cè)方式Q3SCAN，掃描范圍45~500 m/z。

1.3.4 定性定量分析

（2）農(nóng)戶(hù)直接支付制度。政府直接拿出部分資金對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)的農(nóng)戶(hù)進(jìn)行補(bǔ)貼，其目的在于縮減這些地區(qū)與其他種植較為便利地區(qū)的生產(chǎn)成本差異。

采集到的總離子流圖中各峰通過(guò)NIST14標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行物質(zhì)檢索定性，確定揮發(fā)性風(fēng)味成分；通過(guò)峰面積歸一化法計(jì)算各成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 白酒揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖

高粱酒和玉米酒樣品通過(guò)吹掃捕集-氣相色譜-質(zhì)譜方法檢測(cè)，獲得的揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖。

單糧型白酒揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖見(jiàn)圖1。

圖1 單糧型白酒揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖

由圖1可知，高粱酒和玉米酒均有豐富的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)峰檢出，但保留時(shí)間及峰面積存在差異，由此判斷其風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)及含量各有不同。

2.2 白酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢索定性定量分析

為了更清晰地了解高粱酒與玉米酒中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成及相對(duì)含量，將圖1中各峰通過(guò)NIST14標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行檢索定性，并通過(guò)峰面積歸一化法計(jì)算其相對(duì)含量。

單糧型白酒揮發(fā)性風(fēng)味成分結(jié)果分析見(jiàn)表1。

由表1可知，高粱酒和玉米酒的總離子流圖中共檢索出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)50種，其中醇類(lèi)9種、酯類(lèi)18種、醛類(lèi)10種、縮醛類(lèi)6種、其他酚類(lèi)及酮類(lèi)等7種。

表1 單糧型白酒揮發(fā)性風(fēng)味成分結(jié)果分析

高粱酒中共檢出揮發(fā)性風(fēng)味成分41種，其中醇類(lèi)8種、酯類(lèi)17種、醛類(lèi)7種、縮醛類(lèi)5種、其他類(lèi)4種，相對(duì)含量分別為2.49%，85.85%，6.71%，2.94%，2.01%。醇類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的正己醇相對(duì)含量最高（0.68%），其次為異戊醇（0.55%）；酯類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的乳酸乙酯相對(duì)含量最高（63.5%），其次為丁酸乙酯（7.25%），也是高粱酒中相對(duì)含量最高的2種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的糠醛相對(duì)含量最高（5.11%），其次為苯甲醛（0.67%）；縮醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的二乙基縮醛相對(duì)含量最高（1.77%），其次為異丁醛二乙基乙縮醛（0.87%）。

玉米酒中共檢索出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)33種，其中醇類(lèi)5種、酯類(lèi)11種、醛類(lèi)7種、縮醛類(lèi)6種、其他類(lèi)4種，相對(duì)含量分別為3.13%，49.77%，16.44%，17.89%，12.79%。醇類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的3-甲基-1-戊醇相對(duì)含量最高（1.20%），其次為α-松油醇（0.67%）；酯類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的乳酸乙酯相對(duì)含量最高（30.60%），也是玉米酒中相對(duì)含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其次為正己酸乙酯（6.85%）；醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的糠醛相對(duì)含量最高（6.82%），其次為正己醛（4.71%）；縮醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中的二乙基縮醛相對(duì)含量最高（12.96%），也是玉米酒中相對(duì)含量第二高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其次為異丁醛二乙基乙縮醛（3.53%）；其他類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)中2-正戊基呋喃相對(duì)含量最高（9.69%）。

高粱酒與玉米酒中揮發(fā)性風(fēng)味成分相對(duì)含量對(duì)比見(jiàn)圖2。

圖2 高粱酒與玉米酒中揮發(fā)性風(fēng)味成分相對(duì)含量對(duì)比

2.3 高粱酒和玉米酒揮發(fā)性風(fēng)味成分差異分析

2.3.1 共有揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

高粱酒和玉米酒共有24種相同揮發(fā)性風(fēng)味成分，其中醇類(lèi)4種、酯類(lèi)10種、醛類(lèi)4種、縮醛類(lèi)5種、其他類(lèi)1種。共有醇類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)主要為異戊醇、桉葉油醇、小茴香醇、α-松油醇等，醇類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)有助于酒體風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)、豐富白酒風(fēng)味層次；共有酯類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)為乳酸乙酯、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯等，是高粱酒和玉米酒中相對(duì)含量最高的物質(zhì)，能夠延長(zhǎng)白酒后味，呈現(xiàn)豐富水果香氣；共有醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)主要有糠醛、苯乙醛、壬醛等，可以增強(qiáng)白酒的辣味，其中傳統(tǒng)釀造工藝生產(chǎn)的白酒普遍含有一定量的糠醛風(fēng)味物質(zhì)；共有縮醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)主要有異丁醛二乙基乙縮醛、二乙基縮醛等，是由醇和醛通過(guò)縮合反應(yīng)產(chǎn)生的，可減輕白酒的辛辣感。

2.3.2 特有揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

高粱酒具有17種特有揮發(fā)性風(fēng)味成分，其中醇類(lèi)4種、酯類(lèi)7種、醛類(lèi)3種、其他類(lèi)3種；玉米酒具有9種特有揮發(fā)性風(fēng)味成分，其中醇類(lèi)1種、酯類(lèi)1種、醛類(lèi)3種、縮醛類(lèi)1種、其他類(lèi)3種。特有醇類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)為正己醇、3-甲基-1-戊醇、4-萜烯醇、苯乙醇、柏木烯醇；特有酯類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)為乙基異丁基碳酸酯、丁酸四氫糠酯、丁酸乙酯、異戊酸乙酯、膦酸-B-苯乙烯基酯、戊酸乙酯、異己酸乙酯、丁二酸二乙酯；特有醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)為正己醛、庚醛、苯甲醛、反-2-辛烯醛、2-十三(碳)烯醛、癸醛；特有縮醛類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)為3-乙氧基丙醛二乙基乙縮醛；特有其他類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)為2-甲氧基-4-甲基苯酚、3-乙基-5-甲基苯酚、3-異丙基苯酚、4-庚酮、3-甲基-4-庚酮、二甲基三硫醚。

高粱酒和玉米酒的揮發(fā)性風(fēng)味成分組成及含量差異，造成了各自獨(dú)特的風(fēng)味，通過(guò)對(duì)其揮發(fā)性風(fēng)味成分的檢測(cè)分析，可以為白酒釀造工藝的過(guò)程控制及產(chǎn)品研發(fā)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)論

研究對(duì)高粱和玉米兩種原料釀造的單糧型白酒進(jìn)行了揮發(fā)性風(fēng)味成分對(duì)比分析，采用吹掃捕集-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)對(duì)高粱酒和玉米酒的揮發(fā)性風(fēng)味成分的物質(zhì)組成及相對(duì)含量進(jìn)行分析檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，高粱酒、玉米酒中總共檢出50種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類(lèi)9種、酯類(lèi)18種、醛類(lèi)10種、縮醛類(lèi)6種、其他酚類(lèi)及酮類(lèi)等7種。高粱酒、玉米酒中分別含有41種，33種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其種類(lèi)及相對(duì)含量存在顯著性差異。高粱酒中醇類(lèi)8種、酯類(lèi)17種、醛類(lèi)7種、縮醛類(lèi)5種、其他類(lèi)4種；玉米酒中醇類(lèi)5種、酯類(lèi)11種、醛類(lèi)7種、縮醛類(lèi)6種、其他類(lèi)4種，其中共有揮發(fā)性風(fēng)味成分24種。高粱酒和玉米酒的特有揮發(fā)性風(fēng)味成分分別為17種和9種。根據(jù)對(duì)高粱酒和玉米酒中揮發(fā)性風(fēng)味成分對(duì)比分析，為研究原料對(duì)其釀造白酒風(fēng)味特征的影響、調(diào)控白酒生產(chǎn)工藝及品質(zhì)控制提供科學(xué)依據(jù)。