GC-O-MS法對比3種紅棗白蘭地的揮發性成分

夏亞男，遲超逸，郭 潔，王 頡*，康紅紅

（河北農業大學 食品科技學院，河北保定 071001）

中國歷來有著無酒不成席的說法，酒文化已成為了我國傳統文化的重要組成部分，尤其是隨著經濟的發展，人民消費水平的提高，不僅酒的品牌種類與產量與日俱增，而且消費者對其品質的要求也越來越高[1]。紅棗白蘭地是以紅棗為原料，經過砸棗、發酵、蒸餾而成的高酒精度的蒸餾酒，在民間已經有幾千年的歷史，俗稱“棗杠子”。棗杠子酒風味獨特、棗香濃郁、酒香怡人，保留了紅棗的營養價值和藥用價值，很容易被人體全面吸收，是一種典型的保健酒[2]。酒的風味是其最重要的性能指標，也是人們品嘗的重點，而風味的決定因素主要是酒中各種芳香成分的種類和配伍，其與酒的質量有著密切的關系[3-4]。

分析酒中的揮發性成分，需要對酒中的香氣物質進行萃取前處理。目前，國內外香氣成分的提取方法主要包括液-液萃取法、蒸餾萃取法、靜態頂空提取法、動態頂空提取法、超臨界流體萃取法等。但這些方法都存在一定的缺陷，如液-液萃取法需要大量有機溶劑，浪費時間，且易導致目標物質的變化或損失；靜態頂空法的缺陷是樣品產生過大的蒸汽體積，影響色譜柱的分離效能，而且會導致一些半揮發和難揮發性的風味物質無法檢測[5]。頂空固相微萃取（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）作為一種新型的萃取技術，具有操作時間短、樣品用量少，操作快速、靈活、便攜，重現性好、精度高、檢測限低等優點，因此，自問世以后，已成為一種受人矚目的樣品預處理技術[6]，并在酒類風味成分分析中得到了快速應用。

白蘭地的香味組成極其復雜，但并不是所有的揮發物都對其香味有貢獻[7]。有些氣味很強成分因含量很低而不能被氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）檢測到。氣相色譜-嗅聞（gas chromatographyolfactometry，GC-O）技術正是解決這些問題的理想方法，其是一種把儀器分析和感官分析結合在一起研究酒類和食品香氣的新型研究方法，其中人的鼻子起到了檢測器的作用[8]。應用香氣稀釋法和時間強度法可以確定酒中的特征風味物質。

目前關于紅棗白蘭地揮發性成分的研究進展還很緩慢。李丹等[9]采用液-液萃取法對金絲小棗酒的香氣進行了研究，鑒定出35種化合物，以醇類最多。張文葉等[10]采用同時蒸餾萃取研究了超高壓處理對干紅棗酒香氣成分的影響，鑒定出53種化合物，高級醇類、有機酸類、酯類和醛酮類物質經超高壓處理后含量均有變化。采用氣相色譜-嗅聞-質譜（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）聯用技術分析紅棗白蘭地的主體香氣成分在國內外報道中幾乎空白。

因此，本研究應用氣相色譜-嗅聞-質譜聯用技術，采用頂空固相微萃取進樣方式，對金相府、行唐和董三這3種市售的紅棗白蘭地中的揮發性物質進行了比較，以期找出紅棗白蘭地的主體香氣成分和決定不同品牌紅棗白蘭地差異的主要揮發性成分。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒樣：A#河北行唐酒業2012年產紅棗白蘭地；B#河北金相府酒業2012年產紅棗白蘭地；C#河北保定阜平縣董三棗酒加工廠2012年產紅棗白蘭地（乙醇體積分數50%）。

正構烷烴（C8～C22）；內標物：3-辛醇（99%）：美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭、固相微萃取裝置：美國Supelco公司；7890A-7000B型氣質聯機：美國Agilent公司；Sniffer9000型嗅聞儀：瑞士Brechbuhler公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取條件

分別取紅棗白蘭地7.5mL（乙醇體積分數10%）放于15mL鉗口瓶中，加入1.0g NaCl，在電子恒溫水鍋中加熱40℃平衡6min 后，插入固相微萃取纖維頭，40℃吸附40min后，然后立即將萃取纖維在GC進樣口解析6min用于GC-MS分析，重復2次。

1.3.2 GC-O-MS分析條件

GC條件：DB-Wax（30m×0.25mm×0.25μm）色譜柱，不分流進樣；柱溫：50℃保持2min，以3℃/min的升溫速度升至80℃，再以5℃/min的升溫速度升至230℃，保持6min。載氣為He，流量為1mL/min，進樣口溫度為230℃，檢測器溫度為230℃。

質譜條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70eV，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃。溶劑延遲時間3min，質譜質量掃描范圍45～650m/z。

1.3.3 感官評價方法

需要至少3個經驗豐富的感官評價員，嗅聞的同時需記錄所聞到化合物的保留時間、氣味強度以及對其氣味特性進行適當的描述。氣味的強度通過感官評價得分來顯示，感官評價共分為5個等級：0表示沒有，1表示非常弱，2表示弱，3為中等，4為強，5為非常強。當3個評價員中至少有2個得出相同的結論，評價方可算作有效。

1.3.4 定性和定量分析

GC-MS定性：MS檢測峰采用美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）2005譜庫（取匹配度70%以上）。

未知化合物的鑒定主要通過以下3 種方法：①GC-MS定性：MS檢測峰采用NIST2005譜庫（取匹配度70%以上）；②計算未知化合物的化學保留指數（retention index，RI），與文獻中報道（www.odour.org.uk 數據庫）的結果相比較，確定未知化合物；③將感官評價員對所聞到氣味的氣味描述與文獻[11-12]中的描述相比較，以確定未知化合物。

定量：采用內標法進行定量分析，計算紅棗白蘭地中各揮發性成分的相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 3種樣品揮發性成分檢測

圖1～圖3是通過頂空固相微萃取所得到的樣品的揮發性成分的總離子流圖。各揮發性化合物的種類、相對含量及其感官評價等級結果見表1。

圖1 行唐白蘭地揮發性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatiles in Xingtang jujube brandy

圖2 金相府白蘭地揮發性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatiles in Jinxiangfu jujube brandy

圖3 董家白蘭地揮發性成分的總離子流圖Fig.3 Total ion current chromatogram of volatiles in Dongjia jujube brandy

表1 3種樣品的揮發性成分及感官評價等級Table 1 Volatiles and sensory evaluation grades in 3 samples

續表

續表

從表1和圖1～圖3可知，3種樣品的揮發性成分主要包括酯類、萜類、芳香化合物，不同來源的紅棗白蘭地中的揮發性成分組成差異較大。3種紅棗白蘭地樣品中共鑒定出香氣成分76種，A#行唐酒業、C#董家酒業測得揮發性物質最多，為48種，B#金相府酒業為39種。這3種酒揮發性物質的總峰面積A#行唐酒業最高，B#金相府酒業其次，C#董家酒業最低。因此，從揮發性物質的數量和總峰面積考慮，A#行唐酒業的香氣成分比較全面。

2.2 3種樣品揮發性成分比較

3種紅棗白蘭地香氣成分含量及數量的比較見圖4。

圖4 3種紅棗白蘭地香氣成分含量(A)及數量(B)的比較Fig.4 Comparison of volatiles content (A) and number (B) in 3 jujube brandy samples

酯類是白蘭地揮發性組分中最主要的組成成分。A#行唐酒業香氣成分中酯類物質百分含量為92.9%，B#金相府酒業含酯類稍少，為73.5%，C#董家酒業含酯類87.4%。3種紅棗白蘭地樣品中共鑒定出酯類物質36種，其中，3種酒共有酯類20種，A#行唐紅棗白蘭地有酯類4種，分別為丁酸-3-甲基-丁酯、己酸-3-十四酯、戊酸-2-乙基-己酯和十一酸乙酯；B#金相府紅棗白蘭地有酯類3種，分別為己酸丁酯、4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸甲酯和10-甲基-十一碳酸甲酯；C#董家紅棗白蘭地有酯類3種，分別為3-己烯酸乙酯、乙酸-7-甲基-十四酯和4-辛烯酸乙酯。在這些酯類化合物中，乙酯類化合物占有絕對優勢，除丙酸乙酯、十三碳酸乙酯、十五碳酸乙酯外，從乙酸乙酯到十六碳酸乙酯在這3種酒中均可檢測到，這可能與高濃度乙醇有關。

醇類、酸類化合物也是白蘭地揮發性成分的重要組成部分，但此次實驗僅鑒定出醇類化合物5種，酸類化合物4種，可能與紅棗原料的特殊性或實驗測定方法不夠完善有關。其中，C#董家紅棗白蘭地含醇類物質最多，包括2-十六醇、2-甲基l-4-（2，6，6-三甲基-環己烯基）丁-2-烯-1-醇、2-亞甲基-膽甾烷-3-醇等4種，酸類化合物僅含5，8，11，14-二十四酸1種；A#行唐紅棗白蘭地含2-亞甲基-膽甾烷-3-醇和3，7，11-三甲基-1-十二醇2種醇和2-甲基-2-戊烯酸、2-羥基-十四碳酸2種酸，B#金相府紅棗白蘭地僅含有2-十六醇和月桂酸。

本次實驗共鑒定出芳香化合物20種，其中萘類化合物較多。3種酒含量差異很大，B#金相府紅棗白蘭地含有芳香化合物11種，包括鄰二甲苯、苯乙烯、五甲基-苯、1-甲基-萘等，A#行唐、C#董家紅棗白蘭地均含4種。萜類化合物在本次試驗中也有檢出，A#行唐、C#董家紅棗白蘭地均含萜類化合物5種，包括檸檬烯、β-杜松烯、π-二去氫菖蒲烯等，B#金相府紅棗白蘭地僅含有羅勒烯。醛酮化合物僅檢出2種，烷烴類、內酯類化合物等均未檢測到。

2.3 3種樣品氣味活性成分檢測

本實驗通過GC-O共鑒定出揮發性物質30種，其中酯類化合物最多，鑒定出18種，大多呈水果香、花香味；醇類3種：乙醇（酒精味），2-亞甲基-膽甾烷-3-醇（苦/酸）；萜類3種：羅勒烯（青草味），檸檬烯（甜味），π-二去氫菖蒲烯（清新）；醛酮2種：苯甲醛（苦杏仁），1，1-二乙氧基-2-丙酮（蘑菇味）；酸類2種：2-羥基-十四碳酸（酸臭），月桂酸（油膩味）；芳香化合物1種：2，3，6-三甲基-萘（甜，花香）；1，1-二乙氧基-戊烷（紙張味）。

在鑒定的30種物質中，評分較高的是酯類，大多賦予水果香、花香的香氣，其次是呈花香、清新的醇類和主要呈青草味、甜味的萜類化合物。在呈味物質中，月桂酸乙酯（27.10min）、苯丙酸乙酯（27.55min）、十四碳酸乙酯（32.73min）均賦予白蘭地紅棗的香味，構成紅棗白蘭地的最獨特風味。

綜合3種酒的氣味感官評分，紅棗白蘭地的氣味活性成分主要是：乙酸乙酯（桔子香）、丁酸乙酯（蘋果香、水果香）、3-甲基-丁酸乙酯（蘋果香）、己酸乙酯（窖香）、1，1-二乙氧基-2-丙酮（蘑菇味）、壬酸乙酯（酒心巧克力）、月桂酸甲酯（黃瓜，甜，蜂蜜）、月桂酸乙酯（甜，紅棗味）、苯丙酸乙酯（甜，紅棗味）。

3 結論

目前，氣質聯用是研究食品等物質中揮發性成分較為普遍的方法，但并不是所有的揮發性成分都具有氣味活性，采用氣質方法無法有效鑒別出食品中關鍵的氣味活性成分，從而無法了解各化合物對食品氣味的貢獻程度[13-15]。本實驗采用氣質聯用與嗅聞儀結合的方法，分析了3種紅棗白蘭地的氣味活性成分，共鑒別出30種氣味活性成分，包括酯類、醇類、醛酮類和萜類化合物。結果表明酯類是形成紅棗白蘭地的氣味活性的最主要成分，其中，月桂酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四碳酸乙酯賦予白蘭地紅棗的香味，形成此酒的特色。綜上所述，從酒的組成和氣味評分考慮，A#行唐酒業的香氣成分比較全面。

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