气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分

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食品研究与开发
F ood Research And Development
圆园19年9月第40卷第18期
DOI :10.12161/j.issn.1005-6521.2019.18.028
作者简介:乔翠红(1988—),女(汉),讲师,硕士,研究方向:食品化学,食品安全,军队饮食保障。

*通信作者:张生万(1955—),男(汉),教授,本科,研究方向:食品化学,应用波谱学,化学计量学。

气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒
风味成分
乔翠红1,仝佳平1,欧婷婷1,张生万2,
*
(1.陆军勤务学院训练基地,湖北襄阳441000;2.山西大学生命科学学院,山西太原030006)

要:采用直接进样法,通过气相色谱-嗅闻-质谱联用(gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry ,GC-O-
MS )技术,对兼香型白酒风味成分进行质谱、保留指数和嗅闻3种方法的定性分析,利用气相色谱-三内标法测定每种化合物在酒中的含量,并结合气味活度值和香气强度值评价其主要成分对总体风味的贡献。

结果表明:经气相色谱-嗅闻-质谱联用分析,共检出55种化合物,其中鉴定结构的有54种,占兼香型白酒总风味成分的98.18%;气味活度值及香气强度值分析表明,乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸为兼香型白酒的主体香气成分。

关键词:气相色谱-嗅闻-质谱联用技术;直接进样;气相色谱-三内标法;兼香型白酒;风味成分
Analysis of Flavor Components in Compound Flavor Liquor by Gas Chromatography-Olfactometry-Mass Spectrometry
QIAO Cui-hong 1,TONG Jia-ping 1,OU Ting-ting 1,ZHANG Sheng-wan 2,*
(1.Training Base ,Army Service Academy ,Xiangyang 441000,Hubei ,China ;2.College of Life Sciences ,Shanxi University ,Taiyuan 030006,Shanxi ,China )Abstract :Flavor components of compound flavor liquor were analyzed by direct injection method and gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry (GC-O-MS ).The qualitative analysis of the flavor components
were analyzed respectively by mass spectrum ,retention index and olfactometry ,combining gas chromatography-three internal standard methods for the quantitative analysis.The main ingredients contributing to the overall
flavor were evaluated through odor activity value (OAV )and aroma intensity.The results showed that through the analysis of direct injection method and GC-O-MS ,a total of 55compounds were isolated ,of which the structure of 54was identified ,accounting for 98.18%of the total flavor components in compound flavor liquor.
Evaluation of OAV and aroma intensity values indicated that ethyl acetate ,ethyl butyrate ,ethyl valerate ,ethyl hexanoate ,ethyl heptanoate ,ethyl octanoate ,acetic acid ,butyric acid ,valeric acid ,hexanic acid ,heptanoic acid ,octanoic acid were the main flavor components.
Key words :gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry (GC-O-MS );direct injection ;gas chro -matography-three internal standard methods ;compound flavor liquor ;flavor components
引文格式:
乔翠红,仝佳平,欧婷婷,等.气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分[J].食品研究与开发,2019,40(18):160-165
QIAO Cuihong ,TONG Jiaping ,OU Tingting ,et al.Analysis of Flavor Components in Compound Flavor Liquor by Gas Chro -matography-Olfactometry-Mass Spectrometry[J].Food Research and Development ,2019,40(18):160-165
检测分析
160
兼香型白酒又称复香型、混合型白酒,其风味成分是构成和影响其品质的重要因素,对兼香型白酒风味成分的分析,可为其感官风味评价及产品质量控制提供重要的理论依据。

目前,研究风味物质常用的技术主要有:气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)[1-2]、气相色谱-嗅闻(GC-olfactometry GC-O)[3]和电子鼻分析[4]等。

其GC-MS具有高分离能力和高灵敏检测结构信息的特点[5],但其不能对所检测到的化合物进行气味归类。

嗅闻仪类似于人的鼻子,对风味成分的研究起到了至关重要的作用,可以分析气流中的香味活性[6-7]。

气相色谱-嗅闻-质谱(gas chromatog-raphy-olfactometry-mass spectrometry,GC-O-MS)联用技术集分离、结构鉴定与活性成分识别等优点于一体,既能鉴定物质的结构,又能有效地鉴别食品中关键的气味活性成分,与气味活度值(odor activity value, OAV)结合分析,还可以了解样品中各化合物对整体气味的贡献程度[8]。

这一技术现已应用于酒类[9-10]、肉类[11]以及饮料[12]等分析检测。

但用GC-O-MS联用分析兼香型白酒风味成分的工作未见报道。

本研究通过GC-O-MS联用技术对兼香型白酒风味成分进行分析,并结合气相色谱-三内标法测定每种化合物在酒中的含量,同时根据气味活度值确定兼香型白酒的主要微量组分及特征风味物质对酒体风味的贡献。

其结果为兼香型白酒特征风味及质控提供了一定的理论依据。

1材料与方法
1.1材料与试剂
兼香型白酒(45%vol):某酒业有限公司;C7~C40正构烷烃:上海安谱科学仪器有限公司;叔戊醇、乙酸正戊酯:天津市光复精细化工研究所;2-乙基丁酸:美国Acros Organics公司;所用试剂均为色谱纯。

内标溶液的配制:称取0.0358g叔戊醇、0.0491g 乙酸正戊酯和0.0257g2-乙基丁酸加入42%乙醇定容至10mL,摇匀即为内标溶液。

1.2仪器与设备
7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪:美国Agi-lent公司;ODP3嗅闻仪:德国Gerstel公司;GC-2010气相色谱仪:日本岛津公司;10μL微量进样器:上海安亭微量进样器厂。

1.3试验方法
1.3.1GC-O-MS分析条件
气相色谱条件:进样口温度250℃;分流比10∶1(体积比);载气He,流速1.3mL/min;进样量1μL, Rtx-Wax色谱柱(30m×0.25mm,0.25μm);程序升温条件:初温40℃保持4min,6℃/min升至60℃保持4min,3℃/min升至103℃保持1min,3℃/min升至160℃,10℃/min升至200℃保持2min,再以8℃/min 升至230℃保持5min。

质谱条件:电子电离源(elector ionization,EI);电子电离能量70eV;离子源温度230℃;四极杆温度150℃;质量扫描范围m/z29~500;质谱库为NIST05;扫描模式为全扫描。

嗅闻方法:ODP3嗅闻仪的传输线温度250℃,补充气为N2,接口温度为200℃。

1.3.2GC分析条件
气相色谱条件:除使用氢火焰离子化检测器(flame ionization detector,FID),温度为250℃外,其它条件同1.3.1节的气相色谱条件。

1.3.3定性与定量分析方法
1.3.3.1定性分析方法
按1.3.1节的分析条件对兼香型白酒进行测定。

定性分析通过对质谱解析与标准质谱库(NIST05)进行对照,并在相同色谱条件下,通过对C7~C40正构烷烃的色谱扫描,按文献[13]方法计算得到各化合物的保留指数(retention index,RI)值,并与相应文献值对照,同时,经评价员嗅闻描述的化合物香味特征与文献报道结果对比,验证质谱解析结果。

1.3.3.2定量分析
准确吸取1.1节配好的内标溶液0.1mL置于10mL的容量瓶中,用被测样品定容,利用内标法将风味组分分为3段[14],即按出峰顺序,乙酸之前的醇类组分为第一组,以叔戊醇为内标计算;乙酸之前除乳酸乙酯的其他组分为第二组,以乙酸正戊酯为内标计算;乙酸之后的组分为第三组,以2-乙基丁酸为内标计算。

通过比较待测组分与内标物峰面积的比值,算出每一种组分的含量,计算公式如下:
x i=f i A i A
s
m s
式中:x i为组分含量,μg/L;m s为内标化合物浓度,μg/L;A i为化合物的色谱峰面积;A s为内标物色谱峰面积;f i为欲测组分对内标物的质量校正因子。

1.3.4香气成分的评价
1.3.4.1气味活度值的计算
根据内标法对兼香型白酒香气成分进行的定量分析结果和各化合物在46%vol酒精-水溶液中的嗅觉阈值,按下式计算OAV[15]。

乔翠红,等:气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分
检测分析161
OAV =C /OT
式中:C 是根据内标法计算出的该化合物的质量浓度,μg/L ;OT 是该化合物在46%vol 酒精-水溶液中的嗅觉阈值,μg/L 。

1.3.4.2香气强度
由3位有丰富经验并经过训练的感官评价人员在
嗅闻仪检测口记录得到风味成分的保留时间、香味特征和强度,强度分为0、1、2、3、4共5个等级,根据0表示无、1表示微弱、2表示中等、3表示较明显、4表示非
常明显来打分,并尽可能地对所感觉到的香味进行描述,与文献报道的化合物香气特征进行对比。

2
结果与分析
2.1兼香型白酒风味成分分析
按1.3.1节GC-O-MS 分析条件进行兼香型白酒
的风味成分结构鉴定,其总离子流色谱图如图1所示,并在1.3.2节的色谱条件下,按1.3.3节方法进行定性定量分析,其结果见表1。

403836343230282624222018161412108642
50
时间/min
101520
25303540乙醇峰
图1兼香型白酒风味成分总离子流色谱图
Fig.1The total ion chromatogram of flavor components in compound flavor liquor
序号保留时间/min
保留指数化合物匹配度含量/(μg/L )鉴定方式计算值/文献值1
1.552
637/661[16]乙醛90807222.46MS ,RI 2
2.230
802/817[17]
丙酮89134614.78MS ,RI 3 2.334810/807[18]甲酸乙酯8221797.48MS ,RI 4 2.658837二乙氧基甲烷836359.90
MS
5 3.131875/892[19]
乙酸乙酯91763459.07MS ,RI ,odour
6 3.210882
乙缩醛78653651.34MS 7 3.659909
异戊醛
81147648.20MS 8 5.4099832-戊酮72225527.28MS 9
6.7231030
2-丁醇
83148546.33MS 10
6.8861036/1039[20]
丁酸乙酯94755383.26MS ,RI ,odour 117.0951043/1041[20]丙醇90125631.61MS ,RI 127.291049
2-甲基丁酸乙酯726623.19MS 137.71
1063/1060[21]3-甲基丁酸乙酯9025977.84MS ,RI 147.952
1071/1068[22]1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷
90
121724.98MS ,RI 159.0081104/1119[23]2-甲基丙醇9331136.54
MS ,RI 169.830
1121/1139[20]
戊酸乙酯
95198940.77MS ,RI ,odour
17
10.338
11313-甲基-2-丁醇
74122218.86MS 18
10.454
-
--
9642.64-
表1直接进样分析兼香型白酒风味成分结果
Table 1Direct injection analytic results of flavor components in compound flavor liquor
545乔翠红,等:气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分
检测分析
162
注:-表示结构未确定。

序号保留时间/min
保留指数化合物匹配度含量/(μg/L )鉴定方式计算值/文献值1911.5561157/1152[23]
正丁醇90111549.45MS ,RI ,odour
2012.3671174N ,N-甲基尿素
707586.84
MS 2112.51111772-乙烯氧基乙醇74
39238.41MS
2213.6701201
1-甲氧基-2-丙醇
773930.25MS 23
13.846
1204亚硫酸二甲基酯7812995.69MS 2414.3421214/1208
[24]
3-甲基丁醇90393502.59MS ,RI
25
14.753
1221/1223[22]
己酸乙酯952276456.60MS ,RI ,odour 26
16.337
1252/1250[20]戊醇838628.91MS ,RI 2717.5831276
2-丁基呋喃785954.16MS
2817.7541279/1288[20]3-羟基-2-丁酮86124377.27MS ,RI ,odour 2918.9861303
己酸丙酯8819119.45MS 3019.7371318/1331[25]庚酸乙酯94131418.80MS ,RI ,odour 3120.5731335/1359
[18]
乳酸乙酯781927936.93MS ,RI 3221.1521347/1352[23]己醇8358896.71MS ,RI 3323.31213902-甲基-2-戊醇702426.67MS 3424.5261415/1434[26]辛酸乙酯93134607.51MS ,RI ,odour 3525.1371428/1452[27]
乙酸911022189.82MS ,RI ,odour 3625.6101437/1456[19]
糠醛9724898.71MS ,RI 3728.1761490/1501[19]苯甲醛72697.54MS ,RI 3829.2491513/1540[28]丙酸
955897.37MS ,RI 3929.5091519/1543
[20]
2,3-丁二醇8673277.89MS ,RI 4029.66515222-羟基-4-甲基戊酸
903336.04MS 4130.6151542异丁酸86
2033.13MS 4231.6851565
1,2-丙二醇
902307.45MS 4333.1421597/1635[25]丁酸87131097.96
MS ,RI ,odour 4434.5351629/1647[18]
糠醇952133.52MS ,RI 45
34.902
1638
异戊酸877043.12MS 46
35.277
1646/1655
[18]
丁二酸二乙酯
83896.81MS ,RI ,odour 4737.5521699/1753[26]戊酸9024063.41MS ,RI ,odour 4839.3311744/1785[22]苯乙酸乙酯
801061.97MS ,RI 4941.5791800/1851[25]
己酸83694470.08MS ,RI ,odour 5043.7911858/1917
[20]
苯乙醇762790.80MS ,RI ,odour 5145.3441900/1953[27]庚酸872956.95MS ,RI ,odour 5248.1542098/2061[24]
辛酸
782927.11MS ,RI ,odour
5350.02622932-羟基-2-甲基丙二酸
72134853.09MS 5452.4032415甘油834811.39MS 55
52.536
2422
木糖醇701797.04MS 续表1直接进样分析兼香型白酒风味成分结果
Continue table 1Direct injection analytic results of flavor components in compound flavor liquor
从图1和表1可知,从该兼香型白酒中共分离得到55种化合物,其中鉴定结构的有54种,占兼香型白酒总风味成分的98.18%,其中酯类、醛酮类、酸类和醇类含量较高,是兼香型白酒的主要风味组分。

酯类(14种)占总量的53.60%,其中己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯含量较高,四者合计占总酯含量的91.18%,是酯类的主要组成部分;醛酮类(8种)占总量的18.09%,其中乙醛、乙缩醛、2-戊酮含量较高,
三者合计占总醛酮类含量的79.60%,是醛酮类的主要组成部分;酸类(11种)占总量的17.34%,其中乙酸和己酸含量较高,二者合计占总酸含量的84.53%,是酸类的主要组成部分;醇类(18种)占总量的9.67%,其中3-甲基丁醇和2-丁醇含量较高,两者合计占总醇含量的47.85%,是醇类的主要组成部分;烃类化合物种类少、含量低,占总量的1.09%,是酒中的重要协调成分。

这些风味成分中含量在500000μg/L 以上的
乔翠红,等:气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分
检测分析
163
香型白酒的呈香具有较大贡献[31],其中乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯含量较高,且香气强度均在2.0以上,是兼香型白酒的主体香气成分,具有清香怡人的果香味。

尤其己酸乙酯的OAV 值最大且含量较高,具有特殊的窖香味,对兼香型白酒香气贡献最大,是此酒的骨架香气成分。

酸类主要影响白酒的口感和后味,起到呈香、助香,减少刺激和缓冲平衡的作用[14],而该酒以己酸和乙酸为主。

己酸略有酸臭味,入口有刺激感;
乙酸具有醋香味,可以减弱己酸等难挥发性酸带来的臭味,改善酒体的口感,使酒有爽快感。

醇类多呈水果香和花香,包括正丁醇和苯乙醇,是兼香型白酒的醇甜和助香剂的重要来源,也是酯类的前驱物质[32],具有花香味的正丁醇,其OAV 值大于1,可以减弱难挥发性酸所带来的不愉快气味。

酮类可以使酒的香气透发飘逸[33],3-羟基-2-丁酮呈淡淡的奶香味,使兼香型白酒的整体香气更加怡人、舒适。

有8种,分别是乙醛、乙酸乙酯、乙缩醛、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸。

2.2兼香型白酒特征香气成分分析
按1.3.4节试验方法对兼香型白酒香气强度和气
味活度值进行了分析,其结果见图2和表2。

由图2和表2可知,通过嗅闻确定的香味物质有16种,包括酯类、酸类、醇类和酮类。

酯类化合物(7种)
为主要香气成分,其OAV 值较大,主要呈水果香,对兼
其他
酸味花香果香味
丁酸
苯乙醇
正丁醇丁二酸二乙酯辛酸乙酯庚酸乙酯
戊酸乙酯
丁酸乙酯
戊酸
己酸
庚酸
辛酸
3-甲基丁醇
己酸乙酯3-羟基-2-丁酮乙酸
乙酸乙酯
图2兼香型白酒主要香气分布雷达图
Fig.2The radar diagram of compound flavor liquor main aroma
名称味道香气强度
含量/(μg/L )阈值/(μg/L )OAV 乙酸乙酯甜香,水果香3763459.0732551.6[29]
23.45
丁酸乙酯水果香,苹果香 2.3755383.2681.5[29]9268.51戊酸乙酯菠萝香,水果香
2198940.7726.78[29]7428.71
正丁醇花香味 1.3111549.452733.35[29]40.81己酸乙酯窖香味42276456.6055.33[29]41143.263-羟基-2-丁酮奶香
1
124377.27--庚酸乙酯水果香 1.3131418.8013153.17[29]
9.99辛酸乙酯
水果香1134607.5112.87[29]
10459.01乙酸醋香味 3.31022189.82--丁酸酸臭味 2.3131097.96964.64[29]
135.90丁二酸二乙酯
水果香 3.3896.81--
戊酸汗臭味 2.324063.41389.11[29]61.84己酸汗臭味3694470.082517.16[29]275.89
苯乙醇玫瑰香12790.8010000[30]0.28庚酸臭味32956.9513821.32[29]0.21辛酸酸败、汗臭、酸味
2.32927.11
2701.23[29]
1.08
表2兼香型白酒香气成分闻香特点及OAV 值
Table 2The aroma characters and OAV of the compound flavor liquor
注:-表示气味阈值未查到,OAV 不能确定。

乔翠红,等:气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分
检测分析
164
3结论
通过GC-O-MS对该兼香型白酒风味成分进行了分析,共检出55种化合物,鉴定结构的有54种,占兼香型白酒总风味成分的98.18%。

含量高于500000μg/L 的有乙醛、乙酸乙酯、乙缩醛、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸。

这些化合物构成了兼香型白酒风味的主要成分。

经OAV结合香气强度值对该兼香型白酒香气成分的分析,测定该兼香型白酒的主体香气成分为:乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、正丁醇、己酸乙酯、3-羟基-2-丁酮、庚酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁酸、丁二酸二乙酯、戊酸、己酸、苯乙醇、庚酸、辛酸。

该结果对全面认识兼香型白酒的典型风味特征具有重要意义。

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收稿日期:2018-11-16
乔翠红,等:气相色谱-嗅闻-质谱联用分析兼香型白酒风味成分
检测分析165。

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