浓香型酒粮香成分的研究(一)改.doc

浓香型白酒粮香成分的研究（一）粮食香气成分分析方法的研究 摘要：以顶空-固相微萃取法和同时蒸馏萃取法研究了酒用粮食中的挥发性香气成分。采用不同极性和不同膜厚的萃取头进行顶空固相微萃取，使用二氯甲烷、乙醚等作为有机溶剂进行同时蒸馏， 用GC/MS对萃取成分进行定性检测。实验结果认为，顶空-固相微萃取法的萃取头宜采用中等极性和中等膜厚的，同时蒸馏萃取法用二氯甲烷作为有机溶剂较合适，两种方法结合可以更全面地测定粮食香气。关键词：粮食香气，顶空-固相微萃取，同时蒸馏萃取 俗话说，“高梁产酒香、玉米产酒甜、大米产酒净、糯米产酒绵、小麦产酒糙”，这充分说明不同粮食品种对酒质的影响。浓香型酒是混蒸混烧工艺，也就是说蒸酒的同时把粮食蒸熟，在这个过程中粮食的香气成分随着乙醇一并进入酒中，成为浓香型酒香气成分的重要组成成分。资料显示，现在米饭香气成分的研究较多，小麦、玉米、高粱香气成分的研究相对较少，国内几乎没有报道。粮食蒸煮过程中产生大量香气成分，有醛、酮、酯、醇、酸及杂环化合物等，不同粮食，香气成分区别很大，同一种粮食的不同品种，香气成分也会有或多或少的区别。考虑到能够蒸入酒中的香气成分沸点都不高以及粮食香气成分的复杂性，本文选用了顶空-固相微萃取方法和同时蒸馏萃取法两种样品预处理方式对小麦的香气成分进行捕集，然后再结合气相色谱-质谱（GC/MS）进行定性鉴定分析，提出了较为合理的处理方法，并比较了之间的差异。1、实验仪器及试剂顶空-固相微萃取装置一套1，SUPELCO手动固相微萃取手柄两支，各种极性各种厚度的固相微萃取头各一支；同时蒸馏装置一套（见图1）；Agilent7890N-Agilent5975N 气-质联用仪；可调恒温水浴锅。二氯甲烷(分析纯)，乙醚（分析纯），正己烷（分析纯）。图1 同时蒸馏萃取器1 ,2. 导汽支管(Branch glass pipe) 3. 三通活塞(Three2way cock) 4. 储液管(Solvent reservoir)2样品处理方法2.1 顶空-固相微萃取法称取小麦50克（含水13-14%）装入250ml三角瓶中，再加入100ml蒸馏水，摇匀，用自制瓶塞塞好2，将固相微萃取萃取头轻轻插入瓶中，放入沸腾的恒温水浴锅中水浴萃取1.5小时，再将萃取头取出即时插入气-质联用仪进样口，解析5min。2.2同时蒸馏萃取法取200克小麦（含水13-14%）于1000ml的两口圆底烧瓶中，加入200ml水， 40水浴浸泡1小时后，将烧瓶接在SDE样品端。另取100ml有机溶剂于250ml圆底烧瓶中，接在SDE溶剂端。样品烧瓶从底部通入蒸汽，溶剂烧瓶水浴，保持二瓶沸腾，连续萃取1.5小时，于分液漏斗中除去有机溶剂中的水，用干燥氮气吹除多余的溶剂，浓缩至1ml，供GC/MS测定分析。2.3 气相色谱-质谱分析条件Agilent 30*0.25*0.25色谱柱；进样口温度：250；柱流速：恒流1.0ml/min;分流模式：不分流；接口温度：280；离子源温度：230；四极杆温度：150；数据采集模式：全扫描；质量扫描范围：20-550au.柱温程序升温：35（保持5min）以4/min升温至100（保持6min）再以5/min升温至220（保持30min）。3结果与讨论3.1顶空-固相微萃取法3.1.1不同极性萃取头萃取效果比较 实验采用了极性、非极性和中等极性的萃取头3对同一品种小麦香气成分进行了捕集，捕集到的挥发性物质的质谱总离子见图2、图3、图4。比较总离子图可以看出，中等极性萃取头捕集效果最好。因为相对于极性和非极性萃取头，中等极性的萃取头适用于挥发性的极性物质、醇类以及芳香类化合物等，与小麦香气成分相对接近。图2：非极性萃取头质谱总离子流图 图3： 中等极性萃取头质谱总离子流图 图4： 极性质萃取头谱总离子流图3.1.2不同膜厚萃取头萃取效果比较实验选用同是中等极性的85m、75m、50/30m三种不同膜厚度的萃取头进行比较，可以看出不同萃取膜厚度的萃取效果和使用寿命不同。就粮食香气成分而言，萃取膜越厚，富集的香气成分中高沸点物质越多，但使用寿命越短；萃取膜越薄，富集的香气成分越少，但使用寿命更长。由于萃取头价格较高，使用次数有限，而且蒸入酒当中的成分沸点不是很高，因此，兼顾各种因素，我们认为用75m厚度的萃取头更好。图6: 85m萃取头质谱总离子流图 图7: 75m萃取头质谱总离子流图 图8: 50/30萃取头质谱总离子流图3.2同时蒸馏萃取法不同溶剂萃取效果比较。3.2.1乙醚萃取情况乙醚作为溶剂，需要进行重蒸才可使用，实验处理过程较繁琐，且图谱出峰较少（如图8所示），部分物质是乙醚溶剂中的杂质，对结果影响较大。3.2.2 正己烷萃取情况谱图中峰较少，多数是小峰相似度低（如图9所示），且正己烷作为溶剂在氮吹浓缩时单靠吹氮气无法起到吹除溶剂的作用，需要适当的加温，萃取到得香气成分可能在这个过程中流失，因此正己烷也不是合适的溶剂。图8：乙醚同时蒸馏萃取小麦香气成分的质谱总离子流图 图9：正己烷同时蒸馏萃取小麦香气成分的质谱总离子流图3.2.3二氯甲烷萃取情况图10：二氯甲烷同时蒸馏萃取小麦香气成分的质谱总离子流图 图11：二氯甲烷溶剂空白的质谱总离子流图 以二氯甲烷作为溶剂，谱图出峰多，出峰大（如图10所示），相似度高，且空白溶剂中杂质较少（图11所示），不会对结果造成大的影响。二氯甲烷可以直接作为溶剂进行使用，不需要前处理，氮吹浓缩过程中也不需要加温，保证了萃取到的香气成分不会过多的损失，因此二氯甲烷是比较合适的溶剂。3.2.4三种溶剂萃取效果比较乙醚、正己烷是弱极性溶剂，对非极性和弱极性微量成分萃取效果更好。二氯甲烷是中等极性溶剂，萃取的极性微量成分更多。与乙醚、正己烷相比二氯甲烷的极性与酒中的乙醇极性更接近，萃取出来的微量成分也更接近于酒中，因此，选用二氯甲烷作萃取剂更合适。3.3两种方法捕集到的成分比较按选定的萃取头和溶剂，用固相微萃取法和同时蒸馏法对同一品种小麦进行处理，并对萃取到的物质进行定性分析。以小麦的定性数据比较两种方法的定性结果。见表1：类别顶空-固相微萃取法相似度同时蒸馏萃取法相似度类别顶空-固相微萃取法相似度同时蒸馏萃取法相似度烯烃类角鲨烯5-十九烯1，13-十四烯长叶烯99909695角鲨烯柠檬烯1，-1-二甲氧基甲烷2,2,4,6,6-五甲基庚烷3-甲烯基十三烷甲基乙基环戊烯烷3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯1-壬烯1-十八烯999596969785939098酸类月桂酸十五酸棕榈酸十八酸亚油酸十七酸己酸油酸壬酸十四酸99989695988989989697月桂酸十五酸棕榈酸999596合计49合计103醛类戊醛己醛辛醛2-庚烯醛壬醛2-辛烯醛糠醛2,4-庚二烯醛苯甲醛香草醛2-壬烯醛十四醛桃醛1，10-壬二醛2，4-十二烯醛十六醛95969890929690919999989089899595戊醛己醛辛醛2-庚烯醛壬醛2-辛烯醛糠醛2,4-庚二烯醛苯甲醛香草醛2,4-壬二烯醛十八醛15-十七烯醛2-甲硫基丙醛苯乙醛3,5-辛二烯醛2-壬醛2,6,10-三甲基-2,6,9,11-十二烯醛2-戊烯醛庚醛3-甲基-2-丁醛丙醛9998968598929999999995968589879899959688999999醇类正戊醇正己醇植物醇9-十四稀醇2-甲基十五醇9996959889正戊醇正己醇2-戊醇丁醇2-甲基-3-戊醇2-甲基丁醇3-甲基丁醇2-戊烯醇2-庚醇3-甲基-3-戊烯醇庚醇2-辛醇2-葵烯醇1-辛烯-2-醇辛醇苯乙醇2-丙醇丙醇2-甲基丙醇99989695969389879995949396989598969395949598合计16 22合计519酮类6,10,14-三甲基-2-十五酮2-十七酮植酮N-环乙基吡咯烷酮959896996,10,14-三甲基-2-十五酮甲基乙烯基酮2,3-丁二酮2-戊酮5-甲基-2-庚酮2,3-戊二酮2-戊酮2-甲基-1-戊烯-3-酮环戊酮2-庚酮2-辛烯酮2-辛酮2,3-辛二酮6-甲基-5-庚烯-2-酮2-壬烯-4-酮3,5-辛二烯酮3,5,5-三甲基-2-环己烯酮2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮6-甲基-3,5-二庚烯-2-酮6,10-二甲基-5,9-二烯十一酮6,10,14-三甲基-5,9,13-十五烯-2-酮989695929996988986969888879396948696978586苯类2-甲基萘苯乙烯1-甲基萘1,4,5-三甲基萘萘芴2,3-二甲基萘2,7-二甲基萘1，6-二甲基萘苯酚甲氧基苯甲氧基苯基肟苯腈4-乙基苯酚99959896988998998989959693942-甲基萘苯乙烯1-甲基萘1,4,5-三甲基萘萘芴苯乙基苯甲苯1,3-二甲基苯1,3,5-三甲基苯对甲基苯3-乙基苯酚苯乙醛薁2-甲氧基苯酚2,6-二甲基萘1,4-二甲基萘1,2-甲氧基-2-氯苯2,3,6-三甲基萘1,3-二甲基萘1,4,6-三甲基萘4-甲基联苯1,6,7-三甲基萘2,2-二甲基联苯1-甲基-4-甲苯基苯7-乙基-1,4-二甲基薁1,2,3-三甲基-4-丙烯基萘3,3-二甲基联苯1,1-二甲基-4-甲苯基苯1,2,3,4-四氢-9,10-二甲基蒽2,2,5,5-四甲基联苯4-甲苯基苯乙酮1,2,3,4-四甲基萘3,4-二甲基联苯2,4-二甲基-1-甲苯基苯1,4,5,8-四甲基萘2-甲基芴9,9-二甲基芴蒽二甲基蒽9989989795969998959693959298978988859680949693959691878887858693958982858998918180合计421呋喃类2-乙基呋喃2-戊基呋喃2-丙烯基呋喃5-戊基呋喃酮999898992-乙基呋喃2-戊基呋喃2-丙烯基呋喃5-戊基呋喃酮2,3-二氢-3-甲基呋喃2-n-丁基呋喃2-羟基呋喃5-乙基呋喃酮3,6-二甲基-环己烯呋喃5-丁基呋喃酮乙烯基呋喃二苯并呋喃999998999899969897959398合计412合计1441表1：两种方法对小麦的定性结果比较酯类黄葵内酯棕榈酸甲酯棕榈酸乙酯油酸乙酯己酸乙酯亚油酸甲酯亚油酸乙酯十四酸乙酯邻苯二甲酸二异丁酯邻苯二甲酸二辛酯十五酸乙酯棕榈油酸乙酯（鲨油酸乙酯）亚麻酸乙酯19-甲基-二十酸甲酯丙位辛内酯999896959996988989939899959693黄葵内酯棕榈酸甲酯棕榈酸乙酯油酸乙酯苯甲酸-2-乙基己酯乙酸丁酯丁酸乙酯辛酸乙酯丁内酯丁酸-1-甲基丙酯99999999989685969895其它吲哚4-乙烯基愈创木酚醋翁苯腈99999898吲哚4-乙烯基愈创木酚二甲基二硫化合物3-甲基噻吩吡嗪1,3-二嗪噻唑甲基二嗪3-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪苄腈苯并噻唑己酸酐3,5-二甲基咔唑2,3,-二氢苯并噻唑5,6,7-三甲氧基-1-茚酮油酸腈9999989596929894959592988989978590合计1510合计418固相微萃取法共检出76种物质，同时蒸馏法共检出155种物质。总体来说同时蒸馏法萃取出的香气成分比固相微萃取法要多，但固相微萃取法对酸、酯的萃取效果比同时蒸馏要好。其检出的酸有10种，它们相应的酯都是酒中可以见到的，而两种方法都检出了较高含量的黄葵内酯，它是一种具有强烈麝香气味的物质，可能是小麦香气的贡献者之一，另外棕榈酸乙酯和油酸乙酯也是酒中含有的。醛酮类化合物检出较多，两种方法都检出的戊醛、己醛、糠醛、香草醛和6,10,14-三甲基-2-十五酮等都会产生一定的气味，可能随着蒸馏进入酒当中，对风味的形成起到一定的作用。呋喃类的2-乙基呋喃是焙烤食品香气之一，2-戊基呋喃有类似大豆腥味4，可能对香气有所贡献。另外同时蒸馏法检出了大量的苯系化合物和杂环类化合物，固相微萃取虽然检出较少，但也有一些是同时蒸馏没有检出的，说明两种方法可以相互弥补。烯烃类和醇类也是同时蒸馏较多，其中苯乙醇具有玫瑰香气，是发酵生产的重要香味成分。本实验还检测出许多种烷烃类物质，由于烷烃类物质的香味阈值都较高，因其对小麦香味的形成直接贡献不是很大，所以在此不着重讨论。 3.4 两种方法的比较顶空-固相微萃取法操作简单，使用方便，没有污染，但萃取到的微量成分相对较少；同时蒸馏萃取法操作麻烦，有机溶剂污染环境，溶剂中含有杂质，可能影响实验结果，但萃取到得成分较多。两种方法各有优缺，我们应根据实验的具体目的选取合适的方法，测定酸、酯类化合物可以选用固相微萃取法，测定苯系化合物和杂环化合物等可选用同时蒸馏法，两种方法互相补充，才可以较全面的检出粮香中的成分。3.5 香气成分分析方法研究的意义结合白酒和大曲的常见的香味成分，我们可以看出上述在小麦中检出的很多微量成分与大曲和酒中的微量香味成分相似，如，棕榈酸、油酸、油酸乙酯、亚油酸、棕榈酸乙酯、香草醛、糠醛等，这说明了酿酒所用的原料中挥发或半挥发成分直接或间接在白酒酿造过程中起到一定的作用，原料的质量好坏和种类的多少是白酒香气浓郁与否的基础，使用不同的原料生产的白酒风味差异很大。因而目前我们多采用多粮型酿酒，一就是为了更多吸取各种粮食的微量成分；二就是为了让各种粮食之间的作用互补，有利于酿酒生产。 在大多数多粮型白酒生产和制曲生产企业中均使用小麦为原料，小麦原料品质的好坏对成品大曲、原料的出酒率和原酒的品质都有较大的影响。我们因此选用小麦为对象进行香味成分分析方法的研究，以此为基础再扩展到其它的粮食，从而在白酒行业中结合原料的香味成分来建立或完善有关酿酒原料的标准要求，进一步提高和稳定白酒风味质量。4 结论本文采用顶空-固相微萃取法和同时蒸馏法来测定小麦中