基于SBSE-GC/MS的荔枝白蘭地香氣成分分析

盧柯，喬慧，薛楚然，劉樹文*，徐向文

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西楊凌712100；2.廣東為多生物科技有限公司，廣東茂名525000）

基于SBSE-GC/MS的荔枝白蘭地香氣成分分析

盧柯1，喬慧1，薛楚然1，劉樹文1*，徐向文2

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西楊凌712100；2.廣東為多生物科技有限公司，廣東茂名525000）

應用攪拌棒萃取法提取荔枝白蘭地中的的香氣物質，用峰面積歸一法進行定量分析，結合氣相色譜-質譜技術及計算機檢索技術對分離化合物進行鑒定。荔枝白蘭地中香氣物質經氣相色譜分離共得到65個峰，鑒定出61種物質，占總峰面積的95.81%，對荔枝白蘭地香氣貢獻較大的是酯類60.77%、酸類12.23%、醇類7.62%、苯環衍生物6.13%、酮類化合物4.90%和萜烯類化合物4.53%，香氣成分含量較高的前十種物質依次是乙酸乙酯19.02%、2，4-己二烯酸乙酯16.53%、山梨酸10.73%、琥珀酸二乙酯7.70%、辛酸乙酯4.73%、正戊醇4.60%、2，6-二叔丁基對苯甲酚2.25%、苯乙醇2.16%、玫瑰醚2.06%、己酸乙酯1.96%。構成荔枝白蘭地香氣特征的物質主要是酯類、醇類、酸類、少量的酚類及萜烯類化合物。

荔枝白蘭地；香氣成分；攪拌棒萃取；氣相色譜-質譜法

荔枝（Litchi chinensisSonn）為無患子科（Sapindaceae）常綠喬木，主要分布于中國西南及南部沿海各省區[1-2]。荔枝色麗質優，清甜可口，營養豐富，具有獨特風味，并且富含人體必需的氨基酸、維生素及微量元素，具有生津、益氣、理氣、止痛等功效，被譽為“嶺南佳果”[3-4]。荔枝既可以鮮食，也可以做成荔枝干[5-6]、荔枝飲料[7]或發酵成荔枝醋[8-9]和荔枝酒[10-11]，荔枝酒再經蒸餾和陳釀后成為荔枝白蘭地[12]等，其荔枝酒不僅保持了荔枝的原有風味和營養價值，而且其色澤金黃，香氣馥郁，令人回味無窮，深受人們的喜愛。目前，關于荔枝及荔枝酒的中香氣成分的研究已出現了不少的文獻報道，人們利用諸如同時蒸餾萃取法（simultane ous distillation extraction，SDE）、液液萃取法（liquid-liquid extraction，LLE）、固相微萃取法（solid phase micro extraction，SPME）等不同的萃取方法對荔枝[13-14]及其發酵酒[15-17]的香氣物質進行提取富集，并結合氣質聯用（gas chromatograph-mass spectrometer，GC/MS）分析技術，已經定性、定量出荔枝及其發酵酒中的香氣物質成分，取得了不少研究成果。但是目前對荔枝白蘭地香氣成分的研究甚少，很多研究還是空白。本研究采用的萃取方法是近幾年才出現的攪拌棒萃取技術（stir bar sportive extraction，SBSE），其是將具有聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）涂層的攪拌棒置于樣品中進行攪拌吸附，其提取原理類似于固相微萃取（SPME），但多聚二甲基硅氧烷（PDMS）含量攪拌棒遠高于SPME萃取頭，因而有著很高的靈敏度。目前此技術已應用于水中污染物的檢測[18]、果醋[19]和果酒[20-21]行業，然而在荔枝及荔枝酒香氣成分的分析中尚未見到相關報道，本實驗旨在用攪拌棒萃取法（SBSE）對荔枝白蘭地的香氣成分進行萃取，再結合GC/MS技術進行分析，以期對荔枝白蘭地中的香氣物質進行探討，為荔枝白蘭地香氣的下一步研究提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝白蘭地（荔枝XO）：酒精度40%vol，廣東多生物科技有限公司提供。

NaCl（分析純）：廣州市化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

TRACEDSQ氣質聯用儀：美國ThermoFinnigan公司；DB-Wax色譜柱（30m×0.25mm×0.25μm）：美國J＆W公司；PC-420D萃取磁力加熱儀：美國Corning公司；攪拌棒（20mm×0.5mm）：德國Gerstel公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 香氣物質的提取

攪拌棒萃取法（SBSE）：本實驗參考DELGDO R等[22]的方法，并稍作改變：取10mL酒樣，用超純水按1∶1進行稀釋，然后置于15mL樣品瓶中，加入2g NaCl，放入攪拌轉子，密閉樣品瓶，置于磁力攪拌器上，室溫條件下進行萃取，轉子轉速1100r/min，萃取時間60min。萃取結束后，用鑷子取出攪拌棒，用蒸餾水沖洗直至攪拌棒上無殘留樣品，然后用濾紙將水分吸干，最后放入熱解析玻璃管，供氣相色譜分析用。

1.3.2 香氣成分的GC/MS分析

GC條件：色譜柱為DB-MAX×30m×0.25mm×0.25μm，以He為載氣，流速設為1mL/min。柱溫升溫程序為40℃保持3min，隨后以4℃/min的速度升至160℃，7℃/min至230℃，在此溫度下保持8min。連接桿溫度設為230℃。脫附流速設為45mL/min，加熱閥溫度設為245℃，脫附管溫度為270℃，脫附15min。傳輸線溫度為255℃。冷阱捕集溫度設為-30℃，以40℃/min升至255℃（二級解吸冷阱溫度），出口分流比為3∶1。

MS條件：全掃描，范圍為45～450amu，每秒掃描1次。電子電離（electronionization，IE）源，離子源溫度設為230℃，電子能量設為70eV，燈絲流量設為0.2mA，檢測器電壓350V。

1.3.3 數據處理方法

將各色譜峰對應的質譜圖進行人工解析及美國國家標準技術研究所（national insititute ofstandards and technology，NIST）色譜庫檢索，確定其化學成分。采用峰面積歸一法對檢測出的香氣物質進行定量分析。

2 結果與討論

圖1為荔枝白蘭地香氣物質GC/MS的總離子圖，經過NIST譜庫檢索，鑒定出的芳香化合物見表1。

圖1 荔枝白蘭地的GC-MS總離子圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in litchi brandy

表1 為荔枝白蘭地香氣物質的GC-MS分析結果Table 1 GC-MS analysis result of aroma components in litchi brandy

續表

2.1 GC/MS分離鑒定結果

根據化合物的結構特征，與NIST譜庫中標準化合物的圖譜進行比較，在荔枝白蘭地中共檢測到65個峰，鑒定出61種物質。其相對含量占所有峰面積的95.81%。檢出的化合物如表1所示：共有22種酯類（60.77%）、3種酸類（12.23%）、5種醇類（7.62%）、7種苯環衍生物（6.13%）、5種酮類（4.90%）、5種萜烯類化合物（4.35%）、6種烷烴類化合物（1.80%）、4種雜環類化合物（1.67%）、1種含硫化合物（0.23%）、1種內酯（0.31%）、1種縮醛（0.16%）和1種棕櫚化合物（0.56%）。

其中含量最多的酯類是乙酸乙酯，含量占總成分的19.85%，乙酸乙酯具有很強的果香和酯香[23]，對荔枝白蘭地的香氣特征有著很大的貢獻；含量僅次于乙酸乙酯的酯類是2，4-己二烯酸乙酯，含量占總成分的17.25%。另外，還檢測出含量相對較高的酯類是琥珀酸二乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、鄰苯二甲酸二異丁酯，含量分別占總成分的8.00%、4.93%、2.04%、1.09%、1.05%；其中琥珀酸二乙酯具有淡而舒適的葡萄氣味[16]，辛酸乙酯辛酸乙酯具有甜香味、花香味、水果味、香蕉味、梨味，類似白蘭地香氣[24]，己酸乙酯具有青蘋果味道、草莓香味、果香和茴香味道，乙酸異戊酯具有新鮮的香蕉味[23]。剩余的酯類化合物共占總成分的6.27%。這些酯類共同作用、相互烘托對荔枝白蘭地香氣特征的構成起著一定的影響。

檢測到的酸類化合物共3種，分別是2，4-己二烯酸（10.61%）、癸酸（1.00%）、辛酸（0.62%），其中辛酸具有奶酪味、腐敗味和些許的澀味，而癸酸則帶有令人不愉快的脂肪味[24]，低濃度的酸會賦予酒體清淡的、令人愉快的香味，但濃度過高時反而會對酒體香氣品質產生消極的影響[25]。

相對含量較高的醇類物質是正戊醇（4.80%）和苯乙醇（2.25%），戊醇有著很好的醇香，苯乙醇的香味較為獨特，具有愉快的花香和果香等多樣風味[26]；兩者對荔枝白蘭地的香氣構成起著積極的作用。

本實驗還檢測到5種萜烯類化合物，依次是玫瑰醚（2.15%）、α-松油醇（0.73%）、香茅醇（0.71%）桉葉醇（0.44%）和里那醇（0.32%），這些萜烯類化合物在酒中雖然含量不高，但由于其有著較低的閾值，對荔枝白蘭地中香氣特征的形成起著關鍵性的的作用。

酮類化合物中含量較高的是全反式-3，5-庚二烯-2-酮（5.74%）和4，4-二乙基-3-亞甲基-雜氧環丁酮（1.5%），其對荔枝白蘭地特征香氣的構成貢獻不大。

苯環類化合物中含量較高的依次是2，6-二叔丁基對苯甲酚（2.35%）、2，2-亞甲基-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（1.42%）和3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲醛（1.03%），這些化合物通常存在于荔枝果實中，在荔枝釀造過程中進入荔枝酒，再經過蒸餾進入荔枝白蘭地中，也會對荔枝白蘭地香氣有所影響。

至于檢測到的其他諸如烴類、雜環類化合物等，由于相對含量較少，再加上大部分化合物的閾值較高，對荔枝白蘭地的香氣貢獻很小，但要注意的是在雜環化合物中含量較高的是3-呋喃甲醛（0.56%），其具有谷物香氣[26]，由于其閾值較低，因而會對荔枝白蘭地特征香氣的構成有著積極的貢獻。

3 討論

香氣成分是決定果酒風味、質量與典型性的主要因素[27]。根據GC/MS分析結果，荔枝白蘭地中的主要香氣成分主要含有有酯類、酸類和醇類，并含有少量的酮、醛、酚類、呋喃及烴類化合物，來源于荔枝果實的萜烯類物質對荔枝白蘭地中的香氣特征的形成也起著重要的作用。本實驗共檢測到61種芳香化合物，對荔枝白蘭地香氣貢獻較大的是酯類（60.77%）、酸類（12.23%）、醇類（7.62%）、苯環衍生物（6.13%）、酮類化合物（4.90%）和萜烯類化合物（4.53%），香氣成分含量較高的前10種物質分別是乙酸乙酯（19.02%）、2，4-己二烯酸乙酯（16.53%）、2，4-己二烯酸（10.73%）、琥珀酸二乙酯（7.70%）、辛酸乙酯（4.73%）、正戊醇（4.60%）、2，6-二叔丁基對苯甲酚（2.25%）、苯乙醇（2.16%）、玫瑰醚（2.06%）、己酸乙酯（1.96%）。荔枝白蘭地香氣的形成是個十分復雜的過程，不僅涉及到荔枝果實的果香，還有發酵過程形成的發酵香氣及蒸餾過程新形成的物質香氣。因此，有必要借鑒其他水果白蘭地香氣物質的分析方法，并對荔枝白蘭地香氣物質的萃取條件（萃取溫度、萃取時間、解析時間等）進行優化，再結合芳香物質的閾值等參考方法，進一步探討荔枝白蘭地中的特征香氣物質及其形成機理。以便能更好地控制形成荔枝白蘭地香氣物質成分的主要因素，為荔枝白蘭地的生產實踐提供科學的指導。

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Aromatic components analysis in litchi brandy by GS-MS with stir bar sportive extraction

LU Ke1,QIAO Hui1,XUE Churan1,LIU Shuwen1*,XU Xiangwen2
(1.College of Enology,Northwest A&F University,Yangling 712100,China; 2.Guangdong Weiduo Biotechnology Co.,Ltd.,Maoming 525000,China)

The aroma components of litchi brandy were analyzed by GC-MS with stir bar sportive extraction,and the relative contents were determined by peak normalization method.65 compounds were separated and 61 of them were identified and determined,accounting to 95.81%of the total area of the peaks.Esters compounds contributed most to litchi brandy with the amount of 60.77%,organic acids compounds 12.23%,alcohols compounds 7.62%,benzene derivatives 6.13%,ketone compounds 4.90%and terpene compounds 4.53%.The top ten aroma composition in order was ethyl acetate 19.02%,2,4-hexadienoic acid ethyl ester 16.53%,sorbic acid 10.73%,diethyl butanedioate 7.70%,ethylcaprylate 4.73%,n-amyl alcohol 4.60%,2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol 2.25%,phenethyl alcohol 2.16%,rose oxide 2.06%,ethyl caproate 1.96%.It was found that esters compounds,organic acids compounds,alcohols compounds,terpene compounds and a few phenolic compounds constituted main aroma substance.

litchi brandy;aroma component;stir bar sportive extraction;GC-MS

TS262.7

A

0254-5071（2014）03-0137-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.033

2014-01-06

廣東省教育部產學研結合項目資助資金（2011A01003）；茂名市重大科技專項資助資金（2009B090300133）

盧柯（1987-），男，碩士研究生，研究方向為荔枝及荔枝酒香氣分析。

*通訊作者：劉樹文（1965-），男，教授，博士，研究方向為葡萄酒釀造工藝，葡萄釀酒微生物。