固相微萃取-气质色谱法分析一种新型发酵酒的特征风味组分

第37卷第6期2010年11月酿LIQUOR酒MAKINGV01_37NO6NOV。2010文章编号10028110201006003805固相微萃取一气质色谱法分析一种新型发酵酒的特征风味组分饶静。，周钧，周伟，尹建军，宋全厚1,21中国食晶发酵工业研究院，北京，100027；2国家食品质量监督检验中心，北京，100027摘要利用建立的HSSPME结合GCMS方法对产自黑龙江的一种新型发酵酒进行分析测定，共定性出33种香气组分，并对其中的26种进行了定量。这些结果时令后分析研究不挥发物含量高的发酵型酒类风味组分提供了有效手段。关键词固相微萃取；GCMS；特征风味组分；新型发酵酒中图分类号TS262；TS2073；TS2012文献标识码A固相微萃取技术是在固相萃取SPE的基础上结合顶空分析HEADSPACE建立起来的一种新的样品预处理方法。因其操作时间短、样品量小、无需萃取溶剂、适于分析挥发性与非挥发性物质、重现好等优点，使得样品前处理技术及分析操作更简单省时，目前SPME结合GCMS已被广泛的运用于酒类风味物质的分析中。本文的研究对象是产自黑龙江的一种新型的发酵酒，其主要以高粱、小米、玉米、糯米等粮食为原料，采用完全发酵艺酿造而成。也正由于这一特点，该酒基质相较于白酒要复杂收稿日期20100610作者简介饶静1984一，女，硕士，从事白酒特征风味物质的剖析研究工作，尤其在多变量统计分析方面见长，合作发表研究论文数篇。许多，其中除了易挥发的醇、醛、酸、酯类物质之外，还含有大量的糖、蛋白质等大分子物质。本研究采用顶空固相微萃取结合气相色谱一质谱联用方法对其中的风味物质进行测定，以消除基质的干扰。利用建立的HSSPME结合GCMS方法对四种样品进行分析测定，共定性出33种香气组分，并定量出其中的26种。1材料与方法11材料由黑龙江省某公司提供的新型发酵酒共四种成品酒。HP一5890气相色谱仪，美国安捷伦公司；QP2010型气相色谱一质谱联用仪，日本岛津公司；固相微萃取装置，美国SUPELCO公司，配有85MPA萃取头和100MPDMS萃堡60罐50翼403O2010O10152O1159O553寸LI于F，新产原酒贮存3个月口3髓5口L0口15一20口埘比细菌曲用量图4细菌曲用量酿酒实验10以上增加细菌曲比例，效果增加不明显，考虑到细菌曲成本较高，以10的用曲比例为宜。通过使用新的细菌曲使芝麻香型白酒优级品率提高20左右，使酒体更加醇甜丰满优雅，效果显著。3结论本试验选育了新的适合芝麻香型白酒生产的5株嗜热芽孢杆菌。经过三年的技术研发和生产实践试验，所研制细菌曲I8菌种遗传性状稳定，不易发生突变，培养工艺稳定，麸曲质量好，能很好的提高芝麻香型白酒产品质量，产品菌种、工艺均已成熟。研究了高温细菌曲培养工艺，采用添加适量豆粕，保证培养基合理的碳氮比，采用高温接种高温培养，确保了培养菌数，并促进美拉德反应进行，提高芝麻香香味成份及其香味成份前驱物含量。试验确定10的最佳细菌曲使用比例，通过使用细菌曲，提高产品优级品率20左右，增加产品醇厚、优雅度，使芝麻香型白酒优级品率得到较大提高。参考文献】1沈怡方，等_白酒生产技术全书M中国轻工业出版社，20072】庄名扬再论美拉德反应产物与中国白酒的香和味J】酿酒科技，20050534053高传强美拉德反应产物对芝麻香典型风格形成的影响J】酿酒科技，201015356第六期饶静，等固相微萃取一气质色谱法分析一种新型发酵酒的特征风味组分2010取头。定量用26种香味组分标准品，美国SIGMA公司；内标化合物叔戊醇TERTIARYAMYLALCOHO1、乙酸正戊酯NAMYLACETATE、2一乙基正丁酸2ETHYLBUTYRICACID，美国SIGMA公司；所用试剂均为分析纯，水为蒸馏水。12实验方法121顶空一固相微萃取方法取LML样品于15ML顶空瓶中，用蒸馏水稀释十倍，用3G无机盐饱和，旋紧瓶盖涡旋3MIN，于50C水浴下保温45MIN，进样气相色谱，解析7MIN。122仪器方法气相色谱条件毛细管色谱柱为CPW57CB50M025MM02N1，起始柱温40，保持1MIN，以4MIN的速率升温至7WC，保持LMIN，然后以8MIN的速率升至1002后再以15MIN升至200，保持25MIN。进样口温度230CC，检测器温度240。质谱条件EI电离源，电子能量70EV，离子源温度230C，全扫描模式，质量扫描范嗣50500AMU，对采集到的质谱结果利用NIST谱库进行检索定性。123定量分析方法利用内标法对样品中26种香味物质进行定量。考虑到萃取头对不同类物质的吸附效率有所不同，实验选择了三种内标叔戊醇、乙酸正戊酯和2一乙基正丁酸对不同类的化合物分别进行定量，以提高测定结果的准确性。2结果与讨论21SPME萃取效果的单因素实验固相微萃取吸附效率的影响因素主要包括萃取头涂层、萃取时间、萃取温度、加盐量和解析时间等。根据预实验的结果，选择样品酒中具有代表性的香气成分异丁醇、正戊醇、正己醇、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸、丁酸和己酸共9种芳香物质，通过优化SPME萃取条件，确定最佳的提取方法，对其主要香气成分进行吸附萃取实验。211萃取头的选择整个固相微萃取装置中，最关键的是萃取头的选择。首先，应对我们所萃取的物质有较强的吸附，即“亲和系数”最大；其次，萃取头的热稳定性要好，因为吸附的待测物质是通过色谱仪的气化室高温解析出来的1L。目前酒类分析中使用较多的涂层是非极性的聚二甲基硅氧烷PDMS和极性的聚丙烯酸酯PA。本研究选用85MPA和100MPDMS两种萃取头作比较实验，9个组分使用不同萃取头的响应值见表1。尽管后者是国外研究人员作酒类分析的常用类型，但它对有机酸的萃取效果较差，考虑到我们的目标是醇、醛、酸、酯的全部分析，因此选用85MPA萃取头为本研究的工具，并通过采用顶空取样方式延长萃取头的使用寿命。表1采用不同萃取头各组分的响应值比较组分名称85MPA100MPDMS组分名称85MPA100MPDM异丁醇444322己酸乙酯81889239正戊醇170205乙酸538217正己醇467389丁酸1112635乙酸乙酯572593己酸48812513丁酸乙取时间的选择顶空同相微萃取是一种在平衡状态下测定被分析物的方法21。在萃取的初始阶段，分析组分很容易且很快富集到纤维固定相中，随着时间的延长，吸附的速度越来越慢，接近平衡状态时即使时间延长对富集也没有意义了。本实验通过萃取效率一时间曲线确定最佳的萃取时间点。时间MIN时间MIN异丁醇正戊醇正己醇十乙酸乙酯丁酸乙酯己酸乙酯乙酸_丁酸己酸时间MIN图1不同萃取时间下部分香昧组分的萃取效率A、B、C选用85MPA萃取头，在030GML加盐量，吸附温度50的条件下，选取15MIN、30MIN、45MIN和60MIN四个时间点对萃取时问进行优化。从图1可以看出随着萃取时间的延长，各组分含量不断上升，但是当萃取时间超过45MIN后，异丁醇、正戊醇、正己醇的萃取量呈下降趋势。这是因为随着时间的延长，吸附在萃取头上的易挥发物质得到解析的缘故。同样，乙酸和丁酸在30MIN吸附量达到最高值后呈下降趋势。当I55453525150L。432O第六期15良酒2010挥发性成分接近亚平衡状态时，如果样品在相同的条件下萃取，也可以对被分析物进行较准确的测定。综合三类组分的萃取效率变化情况，认为该样品吸附时间为45MIN可以达到最佳的萃取效果。213萃取温度的选择温度对萃取具有双重效应。升高温度有利于香气物质在酒中的扩散并缩短平衡时间，但同时也会使萃取头对香气成分的吸附量减少，影响SPME的灵敏度，所以合适的萃取温度对实验分析也至关重要。选用85LLMPA萃取头，在030GML加盐量，吸附时间45MIN的条件下，选择五个梯度的水浴温度对样品的萃取温度进行优化。从图2可以看出升高温度可以增强香气成分的萃取效果，但是当温度超过50时对正己醇、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯5种香气物质的萃取效率呈下降趋势；丁酸是在40条件下达到最大萃取效果后再呈下降趋势；异丁醇和正戊醇的萃取效率一直随着温度的提高呈上升趋势，60C时吸附效果最好。考虑到温度太高可能会使酒中香气物质发生化学变化，所以将5O作为萃取的最佳温度。异丁醇_|I_正戊醇十正己醇一乙酸乙酯丁酸乙酯己酸乙酯35405O6O70乙峻一R酸己酸温度C图2不同萃取温度下部分香味组分的萃取效率A、B、C214无机盐浓度的选择减少被分析物在水溶液的可溶性，能使更多的挥发性物质挥发至溶液的顶窄，吸附到纤维头，从而降低该方法的检测限，提高香气物质的响应值。在溶液中加入强电解质无机盐NACI，溶液的粒子强度增加，使有机分析物的非极性相对增强并使其在水溶液巾的溶解度下降，萃取量得到增加。但同时NACL的力1入会影响基质粘度，降低分析物的扩散速度，产生盐的负效应，所以需要对NAC1加入量进行优化31。在85INPA萃取头，吸附温度50，吸附时间45MIN的条件下，向每10ML样品溶液中分别加入0G、1G、2G、3G、4G的L古J体NAC1，充分搅拌后按以上条件进行吸附处理并进样。图3中NAC1的质量浓度对正戊醇、丁酸的萃取效率影响不明显，对其它醇类、酯类和酸类的影响较大，各种物质的变化规律先上升后下降。不加入NAC1时丁酸达到吸附最大效果，加入1G010GMLJ时丁酸乙酯的吸附量达到最大，加入量是3GF030GML时乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸、己酸和异丁醇5种香气成分达到最高值加入量为4G040GML时只有正己醇的吸附效率最高，其它香气物质呈下降趋势。实验结果说明不同物质的挥发性对NACI的用量存在着差异，所以最后确定的NAC1加入餐为3G030GM1。4Z32100】234051015口正戊醇正己醇异丁醇R1己酸乙酯_丁酸乙酯乙酸乙酯口己酸_丁酸乙酸0246810图3不同加盐量下部分香味物质的萃取效率A、B、C215解析时间的选择654321O第六期饶静，等固相微萃取一气质色谱法分析一种新型发酵酒的特征风味组分2010SPME脱附条件对于分析结果有重要的影响，解析时间过短，待测物不能从萃取头上充分解析下来而导致残留；解析时间过长，则进样口的高温会大大缩短萃取头的使用寿命。在50水浴、萃取时问为45MIN、加盐量为3G的条件下研究解析效率与解析时间的关系，选取的时间点为3MIN、5RAIN、7RAIN和9MIN。由图4可见，改变解析时间对乙酸乙酯、异丁醇和正戊醇的萃取效率影响不大；丁酸乙酯、己酸乙酯、正己醇以及丁酸在7MIN时解析相对完全；延长时间至9RAIN，乙酸和己酸的萃取效率略有增加。考虑到解析时间过长会影响萃取头的寿命，故选择7MIN为最佳解析时间。墨藿，530246口正己醇0正戊醇_异丁醇厘9苔黠753口已酸乙酯丁酸乙酯乙酸乙酯口已酸丁酸_乙酸O5LOL5图4不同解析时间下部分香昧物质的萃取效率A、B、C22各香气组分的定性、定量分析221各香气组分的定性分析表2通过GCMS鉴定出的香气组分表第六期两良酒2010采用上述优化后的顶空固相微萃取条件，利用气相色谱一质谱联用方法对样品酒中的主要香气成分进行了测定，图5为样品香气组分的总离子流图，在通过NIST谱库进行检索，从中定性出33种香气成分，其保留时间、名称、分子式、分子量以及匹配度见表2。本实验定性出的33种香气成分中，酯类物质14种，占香气种类总数的424；酸类物质9种，占香气种类总数的273；醇类物质7种，占香气种类总数的212；醛类物质1种，占香气种类总数的30；其他2种。222各香气组分的定量分析表3各组分定量重复性的测定结果N6组分名称含量RAGLRSD组分名称含量MGLRSD乙酸乙酯366576乙酸366110丁酸乙酯100468糠醛6012异丁醇23245丙酸11821乙酸异戊酯59O5癸酸乙酯3508戊酸乙酯20919丁酸255222一甲基丁醇553102戊酸98053一甲基丁醇567124苯乙酸乙酯0000己酸乙酯3686162己酸94365正戊醇7781018一苯乙醇19230庚酸乙酯23333庚酸5208乳酸乙酯6028卜四酸乙酯O403正己醇56258辛酸0903辛酸乙酯0501月桂酸乙酯0504利用三种内标测定26种易挥发组分的校正因子，并对样品进行了6次重复测定，各组分定量重复性的测定结果如表3所示。从表3的数据中可以发现，21种组分的RSD值均在10以下，说明相对于大部分组分，该方法含量测定的准确度较高，剩余5个组分定量的重现性稍差，但RSD值仍控制在20以内。其中2一甲基戊醇和3一甲基戊醇FI于本身出峰非常接近，不能够完全分离，从而造成测定结果的不稳定性。己酸乙酯的定量偏差最大，RSD值达到162，分析原因可能是由于其较高的含量而导致。由于本实验测定的组分其含量单位均为MGL，少数组分存在的定量结果上的偏差是可以接受的。通过建立的HSSPMEGC方法，对4种样品酒进行了各组分的含量测定。根据酒中风味物质的定义，即其含量超过所有香气成分总量1的组分，对成品酒中所测定的组分进行分析。其中含量最高的是乙酸乙酯和己酸乙酯，其相对百分含量分别为279和267；其次是丁酸乙酯73，己酸64，正戊醇59，正己醇39，2一甲基丁醇33和3一甲基丁醇33；另外，丁酸18，戊酸乙酯16和异丁醇14对该样品酒独特风味的形成也起到了定的作用。3结论本文利用顶空同相微萃取技术并结合气质联用，建立了一套适合该样品酒中香味组分的定性、定量分析方法，主要研究结果如下31通过条件优化，确定了HSSPME的最适条件为在15MI装有磁力搅拌器的顶空瓶中加入10ML样品以及9OML蒸馏水，萃取头类型选择85MPA，添加无机盐3G，于50水浴下保温45RAIN，进样气相色谱，解析7MIN。32利用建立的HSSPME结合GCMS方法对四种样品进行研究测定，共定性出33种香气组分，包括酯类物质L4种、酸类物质9种、醇类物质7种、醛类物质1种、其他2种，并定量其中的26种组分。【参考文献】1瑚国栋，张晓磊顶空固相微萃取一气相色谱，质谱分析啤酒微量香味组分的研究LJL_食品与发酵工业，2004，214F2于静，李景明，吴继红，等顶空固相微萃取法SPME在红葡萄酒香气成分测定中的应用研究FJ1_中外葡萄与葡萄酒，2006，3493IT方，陈维敏，张岱，等固相微萃取在发酵酒香气检测上的应用JJ_中外葡萄与葡萄酒，2005，35659ANALYSISOFAROMACOMPOUNDSANDNUTRIENTSINANEWTYPEOFFERMENTEDCHINESELIQUORRAOJING，ZHOUJUN，ZHOUWEI，YINJIANJUN，SONGQUANHOU1CHINANATIONALRES