2种古井贡酒中挥发性成分的研究

李贺贺, 柳金龙, 梁金辉, 高江婧, 孙金沅,*,黄明泉, 郑福平, 孙宝国

(1.北京工商大学食品质量与安全北京实验室/北京市食品风味化学重点实验室,北京 100048; 2.安徽古井贡酒股份有限公司,安徽亳州 236000)



2种古井贡酒中挥发性成分的研究

李贺贺1, 柳金龙1, 梁金辉2, 高江婧2, 孙金沅1,*,黄明泉1, 郑福平1, 孙宝国1

(1.北京工商大学食品质量与安全北京实验室/北京市食品风味化学重点实验室,北京 100048; 2.安徽古井贡酒股份有限公司,安徽亳州 236000)

摘 要:采用不同溶剂,通过液液萃取法结合气相色谱-质谱联用技术分析古井贡酒中的挥发性成分,并通过标准品、NIST 11谱库检索和保留指数3种方法进行定性。结果表明:不同极性溶剂萃取出来的化合物不同,正戊烷与乙醚、二氯甲烷相比,对芳香族化合物、烷烃类化合物以及含硫化合物萃取效果较好,二氯甲烷相较于正戊烷、乙醚,对杂环类化合物萃取效果较好。古井贡酒中共定性出188种挥发性成分,包括酯类化合物74种、醇类化合物26种、芳香族化合物25种、酸类化合物20种、烃类化合物14种、醛酮类化合物8种、含硫化合物8种、缩醛类化合物7种、杂环类化合物4种、内酯类化合物2种。其中167种化合物通过标准品比对进行准确定性。

关键词:液液萃取;气相色谱-质谱联用;古井贡酒;挥发性成分

LI Hehe,LIU Jinlong,LIANG Jinhui,et al.Research on volatile compounds in 2 kinds of Gujinggong liquor[J].Journal of Food Science and Technology,2016,34(1):55-65.

*孙金沅,女,助理研究员,主要从事食品风味化学方面的研究。通信作者。

中国白酒历史悠久,由于自然环境、酿造原料、酒曲种类和生产工艺等因素的不同,形成了不同特色各种香型的白酒[1],其中浓香型白酒是我国目前产量最大的。浓香型白酒从地域上分为2种流派:川派和江淮派[2]。古井贡酒是中国八大名酒之一,也是江淮派的代表酒,该流派属于淡雅浓香型,古井贡酒以“色清如水晶、香纯似幽兰、入口甘美醇和、回味经久不息”的独特风格[3],赢得了海内外的一致赞誉。

从化学组成来看,白酒中有97%～98%是水和乙醇,2%～3%是呈香呈味的微量成分,虽然微量成分的含量很低,但其种类及量比关系是决定白酒香型与风格的关键因素。中国白酒中微量成分的研究始于20世纪60年代初,由轻工业部组织茅台、汾酒两个试点,通过薄层层析色谱法和纸上色谱法,定性出茅台酒中香味成分45种[4]。之后随着分析手段的不断进步,气相色谱、气相色谱-质谱联用等技术陆续被用于白酒挥发性成分分析,截止到2014年,已发表的有关白酒挥发性成分分析的文章有几百篇,合计有1000多种化合物被定性出来。浓香型白酒中挥发性成分的研究开始的比较早,1964年,研究人员在茅台试点[1]将己酸乙酯确定为浓香型白酒的主体香气。1995年,练顺才等[5]通过对比五粮液新老窖酒香气成分,发现老窖酒除主体香突出外,高级醇类含量也较高。2000年,范文来等[6]比较了五粮液和洋河大曲的微量成分,认为川派与江淮派虽属同一香型,但在口感和微量成分上存在明显的差异。2006年,Fan等[7]通过香味抽提物稀释分析法结合气相色谱-嗅觉提取法(gas chromatographyolfactometry,GC-O)和气相色谱-质谱从五粮液与剑南春白酒中共检测出132种挥发性化合物,定性出126种化合物。同年,Fan等[8]采用固相微萃取法(solid phase microextraction,SPME)结合气相色谱-嗅觉提取法从洋河大曲中检测到92种风味化合物,共定性出88种化合物。2013年,王晓欣等[9]采用顶空固相微萃取法、液液萃取与气相色谱-质谱联用,从浓香型习酒中共定性出75种化合物。整体来看,浓香型白酒中定性出的挥发性成分比酱香型白酒要少,比清香型白酒多。

作为我国浓香型白酒重要代表的古井贡酒,近年来其相关研究主要集中在微生物、生产工艺等[3,10-11]方面,有关挥发性成分的分析鲜有报道。2001年,郭文杰等[12]通过对古井贡酒特征香味成分的研究,认为有机酸丙酯系列是古井贡酒特征香味物质系列；2006年,黄艳梅等[13]采用直接进样结合气相色谱-质谱对古井贡酒和其他浓香型白酒的挥发性成分分析,共定性出102种化合物。其中,酯类化合物57种、醇类化合物22种、酸类化合物14种、醛酮类化合物16种、芳香类化合物5种、缩醛类化合物3种、其他3种。此后未见有关古井贡酒挥发性成分的研究报道。

近年来,液液萃取前处理方法已广泛应用于我国白酒挥发性成分的分析[14-17]。与其他前处理方法相比,液液萃取法需要用到一定量的有机溶剂,但是设备简单易操作,比较利于微量成分的富集。本研究即采用液液萃取技术结合气相色谱-质谱联用,对古井贡酒中的挥发性成分进行全面分析。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

古井贡酒酒样,古井淡雅42°和古井原酒65°,均由安徽古井贡酒酒厂提供。

乙醚、正戊烷、二氯甲烷、氯化钠、无水硫酸钠(均为分析纯),国药集团化学试剂有限公司；氮气、氦气,北京氦普北分气体工业有限公司；己酸乙酯、乳酸乙酯、糠醇、己醇、3-甲基丁醇、己酸、丁酸、乙酸、2-辛酮、苯甲醛、对甲基苯酚、乙醛缩二乙醇、二异丙基二硫醚、十二烷基二甲基叔胺、正构烷烃(C7～C30)等标品(均为色谱纯,纯度＞95.0%),百灵威科技有限公司和日本东京化成工业株式会社(TCI)。

1.2 仪器与设备

OSB-2000型旋转蒸发仪,上海爱朗仪器有限公司；BL-2200H型电子分析天平,岛津国际贸易(上海)有限公司；7890A-5975C型气相色谱-质谱联用仪和10 μL微量进样针,美国Agilent科技有限公司；N-Evap系列氮吹仪,上海思伯明仪器设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 单溶剂液液萃取

取30 mL古井淡雅42°(古井原酒65°),加重沸高纯水60 mL(109mL)将酒样酒精度稀释至约体积分数14%。稀释后的酒样加入适量氯化钠进行饱和,然后用重蒸乙醚在分液漏斗中萃取3次(3×30 mL)。合并萃取液,加入适量无水硫酸钠干燥过夜。过滤得到滤液,滤液经过旋转蒸发仪浓缩,最终氮吹浓缩至0.5 mL,待GC-MS分析。

采用上述方法,分别用重蒸正戊烷、重蒸二氯甲烷溶剂对酒样进行萃取,最终得到氮吹浓缩后的样品,待GC-MS分析。每种溶剂萃取酒样重复3次。

1.3.2 分析条件

气相色谱条件为色谱柱DB-FFAP毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气He(99.999%)；恒流柱流速1.0 mL/min；分流模式,分流比20：1；进样量1 μL；进样口温度260℃；升温程序:初温35℃,以10℃/min升至50℃,保持20 min；以1℃/min升至70℃,保持10 min,再以3℃/min升至250℃,保持5 min。传输管线温度250℃。

质谱条件为电子轰击(EI)源；电子能量70 eV；离子源230℃；四级杆温度150℃；溶剂延迟时间3.0 min；扫描模式full scan；扫描质量范围m/z 29～550 u；调谐文件为标准调谐。

1.4 定性分析

采用标准品比对、NIST 11谱库检索,并结合保留指数以及相关网站等进行定性。

标准品比对:在同样的色谱条件下,分析酒样和标准品,若两张色谱图所对应谱峰的保留时间和质谱图相同,可确定为同一个化合物。

NIST11谱库检索:首先对谱图进行本底扣除,然后根据有机质谱裂分规律进行人工解析。一般认为,相似度大于90%表明与标准谱图的匹配得很好,相似度在80%～90%表明与标准谱图的匹配得较好,相似度在70%～80%表明与标准谱图的匹配可行,相似度小于70%表明与标准谱图的匹配得不好。

保留指数(retention index,RI)定性:将C7～C30正构烷烃作为标准物,在与酒样相同的色谱条件下进样分析,通过保留时间直接可计算保留指数。

2 结果与分析

采用液液萃取技术并结合GC-MS对古井贡酒挥发性成分进行分析,同时用标准品、保留指数和谱库检索等定性方法进行定性,其总离子流图见图1至图6,分析结果见表1。

图1　正戊烷萃取结合GC-MS分析古井原酒65°挥发性成分总离子流图Fig.1 GC-MS TIC of volatile compounds in Gujinggong liquor 65°extracted with n-pentane

图3　乙醚萃取结合GC-MS分析古井原酒65°挥发性成分总离子流图Fig.3 GC-MS TIC of volatile compounds in Gujinggong liquor 65°extracted with diethyl ether

图4　乙醚萃取结合GC-MS分析古井淡雅42°挥发性成分总离子流图Fig.4 GC-MS TIC of volatile compounds in Gujinggong liquor 42°extracted with diethyl ether

图5　二氯甲烷萃取结合GC-MS分析古井原酒65°挥发性成分总离子流图Fig.5 GC-MS TIC of volatile compounds in Gujinggong liquor 65°extracted with dichloromethane

表1　古井贡酒挥发性成分分析结果Tab.1 Volatile compounds identified in Gujinggong liquor

续表1

续表1

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续表1

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图6　二氯甲烷萃取结合GC-MS分析古井淡雅42°挥发性成分总离子流图Fig.6 GC-MS TIC of volatile compounds in Gujinggong liquor 42°extracted with dichloromethane

从图1～图6可以看出,古井原酒65°的挥发性成分比商品酒古井淡雅42°多。一般酒精度越高挥发性成分越多,这也是古井原酒65°比古井淡雅42°口味更加绵甜醇厚的主要原因。古井淡雅42°通过正戊烷、乙醚、二氯甲烷3种溶剂分别定性出79种、54种、69种化合物,古井原酒65°通过正戊烷、乙醚、二氯甲烷3种溶剂分别定性出93种、93种、114种化合物。古井贡酒2种酒样中共定性出的188种挥发性成分,包括74种酯类化合物、26种醇类化合物、25种芳香族化合物、20种酸类化合物、14种烃类化合物、8种醛酮类化合物、8种含硫化合物、7种缩醛类化合物、4种杂环类化合物和2种内酯类化合物。

与前期古井贡酒中挥发性成分分析的文献报道相比,本研究检测出的酯类化合物较多。在古井贡酒中首次定性出甲酸丁酯、乳酸异戊酯、乳酸丁酯、4-甲基-2-羟基戊酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯、4-甲基戊酸乙酯等43种酯类化合物,这些化合物大部分也在其他浓香型白酒中可以检测到。从表1可以看出,所分析的古井贡酒酒样中含量最高的酯是己酸乙酯,占总酯含量的35%～45%,其他含量较高的酯有乳酸乙酯、甲酸丁酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯。酯类化合物大多具有芳香性气味,使白酒具有水果的香气,对形成白酒的典型风格起着关键作用,浓香型白酒国家标准中对其香气的描述就是以己酸乙酯为主体的复合香气。在古井贡酒酒样中首次定性出13种醇类化合物,其中3-乙氧基丙醇、5-甲基-2-己醇、苯甲醇、2-己醇、3-甲基-2-丁醇、4-甲基戊醇、3-(1-甲基丁氧基)-2-丁醇、十一醇、十二醇和十六醇都已在其他浓香型白酒中检测到。2-丙基庚醇、6-甲基-2-庚醇和3-己烯醇是首次在浓香型白酒中检测到的,6-甲基-2-庚醇在酱香型白酒和特香型白酒中已有报道,3-己烯醇已在酱香型和芝麻香型白酒中检测到。醇类是白酒的主要助香成分,同时也是香与味的过渡桥梁,起到一个协调作用。古井贡酒酒样中检测到的醇类化合物主要是异戊醇、异丁醇、正丙醇、正己醇、正丁醇。一般称3个碳以上的醇类化合物为高级醇。高级醇如果含量太少,会缺乏酒的传统风味,但如果含量太多,不仅影响酒的香味,也容易引起饮者头疼和宿醉。

酸类是形成白酒口味的重要物质,适量的酸类化合物能够增强酒的甜味感,消除酒的苦味。古井贡酒酒样中己酸含量最高,其次是丁酸、乙酸、戊酸。己酸是浓香型白酒中重要的一种酸,不仅是合成己酸乙酯的前体,而且对酒有呈味助香的作用,也是产生窖香的主要成分之一。研究在古井贡酒样中首次定性出7种酸类化合物,包括2-甲基己酸、4-甲基戊酸、壬酸、苯乙酸、月桂酸、肉豆蔻酸和硬脂酸。这些化合物除在其他浓香型白酒挥发性成分分析中有报道外也见于酱香型白酒。

醛酮类化合物赋予酒体水果、蜂蜜等愉快的香气,使香味更加愉悦。糠醛具有甜香、木香、焦糖香,近年来已在白酒、黄酒、葡萄酒中被检测到[19-20]。在古井贡酒酒样中首次定性出6种醛酮类化合物,包括2-辛酮、3-辛酮、2-壬酮、对乙基苯甲醛、三聚乙醛和十八烷醛。这些化合物已在其他浓香型白酒中检测到。

在古井贡酒酒样中首次定性出1,4-二甲基苯、1-甲基-2-丙基苯、1-甲基-2-乙基苯、1-甲基-3-丙基苯等21种芳香类化合物。芳香族化合物使酒口感浓厚带甜,例如4-甲基愈创木酚具有淡淡的香草香,味甜并略带苦涩。4-乙基愈创木酚具有辛香、药香,具有预防疾病、抗衰老,促进人体健康的作用[21]。

含硫化合物和含氮化合物在白酒中一般含量极少,但因其阈值极低,也会对白酒的风味起到重要的作用。本研究在古井贡酒酒样中也检测到了一些含硫和含氮化合物,包括二丙基二硫醚、二异丙基二硫醚、二甲基二硫醚、异丙基乙基二硫醚、2-噻吩甲醛、2-乙氧基噻唑、4-甲基噻唑。同时检测到四甲基吡嗪,四甲基吡嗪具有甜香、烘烤香,被研究者认为是酱香型白酒中有益健康的风味物质[22]。

从表1中可以看出,以古井淡雅42°为例,通过正戊烷溶剂萃取,定性出21种芳香类化合物,而通过乙醚溶剂萃取,定性出4种芳香类化合物,用二氯甲烷溶剂萃取,定性出8种芳香类化合物。1-甲基-2-丙基苯、1-甲基-2-乙基苯、苯酚、2-甲基苯酚等芳香类化合物只在正戊烷萃取出来。正戊烷对烃类化合物的萃取效果更加明显,在古井淡雅42°中,定性出14种烃类化合物,乙醚溶剂没有萃取出烃类化合物,二氯甲烷萃取出4种烃类化合物。二氯甲溶剂对醛酮类化合物萃取效果较好,以古井原酒65°为例,共定性出6种醛酮类化合物。如具有苦杏仁、樱桃及坚果香的苯甲醛和对乙基苯甲醛只被二氯甲烷溶剂萃取出来。正戊烷溶剂对内酯类化合物和杂环类化合物的萃取效果不好,乙醚溶剂对含硫化合物和缩醛类化合物萃取效果不好。

综上所述,根据相似相溶原理,正戊烷对芳香族化合物以及烷烃类化合物萃取效果较好,二氯甲烷相较于正戊烷、乙醚极性较大,对杂环类化合物和醛酮类化合物萃取效果较好。总的来说,相较于乙醚、正戊烷,二氯甲烷对酒样的萃取效果最好。由此看出,前处理过程中采用不同极性的溶剂,实验结果能够形成良好的互补,对待测酒样进行更全面的分析。

3 结 论

通过液液萃取结合GC-MS分析古井贡酒中的挥发性成分,并通过标准品、NIST 11谱库检索和保留指数3种方法进行准确定性。不同极性溶剂萃取出来的化合物不同,在古井贡酒酒样中共定性188种挥发性成分,包括酯类化合物74种、醇类化合物26种、芳香族化合物25种、酸类化合物20种、烃类化合物14种、醛酮类化合物8种、含硫化合物8种、缩醛类化合物7种、杂环类化合物4种、内酯类化合物2种。其中有167种化合物采用标准品进行了准确定性。

本研究进一步完善了对古井贡酒中挥发性成分的分析,为全面认识古井贡酒中挥发性成分,确定其特征香成分奠定了基础。

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(责任编辑:李 宁)

Research on Volatile Compounds in 2 Kinds of Gujinggong Liquor

LI Hehe1, LIU Jinlong1, LIANG Jinhui2, GAO Jiangjing2, SUN Jinyuan1,*, HUANG Mingquan1, ZHENG Fuping1, SUN Baoguo1
(1.Beijing Laboratory for Food Quality and Safety/Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China；2.Gujinggong Group Co Ltd,Bozhou 236000,China)

Abstract:The volatile compounds of Gujinggong liquor were analyzed by liquid-liquid extraction coupled with GC-MS and identified by comparison with authentic standards,NIST 11 library and retention index.Different compounds were extracted by using different organic solvents with various polarities.Compared with diethyl ether and dichloromethane,n-pentane showed better extraction effect for aromatic compounds；alkanes and sulfur-containing compounds,and dichloromethane showed better extraction effect for heterocyclic compounds.A total of 188 volatile compounds were determined in Gujinggong liquor, including 74 esters,26 alcohols,25 aromatic compounds,20 acids,14 alkanes,8 aldehydes and ketones,8 sulfur-containing compounds,7 acetals,4 heterocyclic compounds,and 2 lactone compounds.About 167 compounds of them were identified by pure standard.

Key words:liquid-liquid extraction；gas chromatography-mass spectrometry；Gujinggong liquor；volatile compounds

作者简介:李贺贺,女,硕士研究生,研究方向为食品风味化学；

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金资助项目(31301466)；北京市教委科技计划重点项目(KZ201410011015)。

收稿日期:2015-04-13

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2016.01.009

文章编号:2095-6002(2016)01-0055-11

中图分类号:TS262.3

文献标志码:A

引用格式:李贺贺,柳金龙,梁金辉,等.2种古井贡酒中挥发性成分的研究[J].食品科学技术学报,2016,34(1):55-65.