小窖芝麻香型白酒蒸餾過程中氨基甲酸乙酯的研究

張溫清，司冠儒，劉鳳茹，張莊英，張　歡，徐　皓，程　凡，唐　瑩，周　萍(.安徽宣酒集團股份有限公司，江南小窖釀造工藝研究所，安徽宣城4000；.合肥工業大學宣城校區，化工與食品加工系，安徽宣城4000）

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小窖芝麻香型白酒蒸餾過程中氨基甲酸乙酯的研究

張溫清1，司冠儒1，劉鳳茹2，張莊英1，張歡1，徐皓1，程凡1，唐瑩1，周萍1
(1.安徽宣酒集團股份有限公司，江南小窖釀造工藝研究所，安徽宣城242000；2.合肥工業大學宣城校區，化工與食品加工系，安徽宣城242000）

摘要：建立了氣相色譜-質譜（GC-MS）法定量白酒中氨基甲酸乙酯（EC，ethyl carbamate）的分析方法，并對小窖芝麻香型白酒在蒸餾過程中不同餾分EC含量的變化規律進行了分析研究。結果表明，該方法線性關系大于0.999，定量限低至1.98 μg/L，相對標準偏差（RSD，relative standard deviation）為0.51 %～1.17 %，不同樣品中EC的回收率在92 %～113 %之間。該方法簡單、快速、靈敏、準確度高，滿足白酒中EC的檢測要求。小窖芝麻香型白酒中各餾分酒EC含量相對較低，且不同發酵層次酒醅的餾分中EC含量的變化呈現明顯規律，其中在面糟餾分中的EC含量最高，其次是中糟餾分，底糟餾分最低。此外，面糟和中糟餾分中的EC含量在蒸餾過程中呈現下降趨勢。快速分析芝麻香型白酒蒸餾過程中EC含量的變化規律，為探索白酒中EC的可能來源及降除方法提供了依據。

關鍵詞：氣相色譜-質譜；芝麻香型白酒；蒸餾；氨基甲酸乙酯

優先數字出版時間：2015-10-22；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151022.1447.003.html。

氨基甲酸乙酯（EC，ethyl carbamate）是一種2A類致癌物（對人類很可能有致癌性），它可以自然產生于發酵食品、烘焙食品和飲料酒中，含量范圍從“ng/L”級到“mg/L”級[1-4]。據報道，日常飲食中攝入EC會對人體健康造成潛在危害，而飲料酒（尤其是蒸餾酒）是人體攝入EC的主要途徑[5]。因此，許多國家和國際組織針對飲料酒中EC含量進行深入研究，不僅規定各飲料酒中EC含量的最高允許水平，還對多種飲料酒中EC的來源進行探索，并通過對生產過程中加以監控來控制飲料酒中EC含量[6-9]。

白酒是中國的傳統蒸餾酒，相關報道顯示，部分中國白酒中的EC含量接近甚至超過國際規定的蒸餾酒中EC的最高限量150 μg/L[3，10]。目前，國內對于白酒中EC含量的報道大多集中于檢測方法上，通常采用的前處理方法有液液萃取法、固相萃取法、頂空固相微萃取法和衍生化法等，檢測方法有GC-MS法、GC-MS/MS法、高效液相色譜法等，不同分析方法各有優劣，而對中國白酒在不同生產階段EC含量的分布情況、可能來源及控制手段等方面的研究報道甚少[11-13]。范文來等[12]研究清香型、濃香型和兼香型白酒酒醅發酵過程中尿素和EC含量的變化，發現兩者變化趨勢基本一致且具有一定的相互關系；王歡等[14]研究某一香型白酒蒸餾過程中EC含量的動態分布規律，發現蒸餾過程中白酒的EC含量呈下降趨勢，但未對不同發酵層次酒醅的餾分酒中EC含量的情況進行具體研究。鑒于上述情況，本研究旨在建立一種快速、簡便、可靠的方法來分析白酒中EC含量，并用該方法分析本廠芝麻香型白酒不同發酵層次酒醅在蒸餾過程中不同餾分EC含量的變化情況，以總結出其在發酵層次及蒸餾過程中的潛在規律性，從而為生產工藝的改進提供指導，以降低芝麻香型白酒產品中EC的含量。

1材料與方法

1.1材料與儀器

氘代氨基甲酸乙酯（D5-EC）、氨基甲酸乙酯（EC）、乙醇，上海安譜科學儀器有限公司，色譜純；白酒樣品，由安徽宣酒集團股份有限公司提供。

氣相色譜質譜聯用儀（GC7890B-MSD 5977A）、色譜柱（VF-WAX ms 25 m×0.25 mm×0.25 μm），美國安捷倫公司；純水儀（A2S-10-CE），美國艾科浦國際有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1樣品前處理

取5 mL待測酒樣于具塞刻度試管中，用微量進樣器添加濃度為22.32 mg/L的D5-EC溶液（內標）25 μL，使內標終濃度為111.6 μg/L，混勻，GC-MS分析。

1.2.2酒精度優化實驗

用超純水和乙醇配制成酒精度分別為40 %vol、50 %vol、60 %vol、70 %vol的酒樣，向其中添加EC和內標D5-EC，使EC濃度均為202 μg/L，D5-EC的濃度均為111.6 μg/L，然后用GC-MS進行分析。

1.2.3 GC-MS方法

GC條件：進樣口溫度240℃；載氣為氦氣，流速1 mL/min；不分流進樣。升溫程序：60℃保持1 min，以5℃/min的速度升溫至150℃，再以10℃/min的速度升溫至230℃，保持15 min。

MS條件：EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，掃描范圍20.00～500.00 amu。MS檢測器采用SIM模式，特征離子m/z 62用于EC定量，m/z 64用于D5-EC定量。

1.2.4標準曲線的繪制

準確稱取一定量標準品于容量瓶中，用色譜純無水乙醇溶解并定容，然后用60 %vol乙醇-水溶液稀釋成一系列濃度梯度的標準溶液。標準溶液樣品采用與真實酒樣同樣的處理過程。利用內標標準曲線法，對目標化合物進行定量。

2結果與討論

2.1 GC-MS法定量白酒中的EC含量

2.1.1樣品酒精度對檢測結果的影響

大部分成品酒、半成品酒和原酒的酒精度在40 %vol～70 %vol之間，因此本研究選取酒樣的酒精度為40 %vol、50 %vol、60 %vol和70 %vol，配制方式和試驗方法見1.2.2節，以考察不同酒精度對檢測結果的影響，結果見圖1。

圖1不同酒精度酒樣中EC含量的檢測結果

由圖1可知，在添加相同EC濃度（202 μg/L）的條件下，不同酒精度酒樣的檢測結果在205～212 μg/L之間，也就是不同酒精度酒樣EC的回收率在101.29 %～103.41 %之間，且不同酒精度下EC的檢測值沒有明顯的規律性變化。由此證明，酒精度對EC檢測結果的準確性不會造成太大的影響，本方法可以滿足常規白酒樣品中EC的分析檢測。

2.1.2檢測條件的選擇與優化

參照進出口標準SN/T 0285—2012出口酒中氨基甲酸乙酯殘留量檢測方法[9]中的檢測條件，本研究對GC升溫程序進行了部分優化，延長樣品分析時間，以減少白酒中的物質在色譜柱中的殘留，延長色譜柱使用壽命[15]。GC和MS條件如1.2.3節所述。

2.1.3方法評價

表1中列出了采用本方法定量白酒中EC的線性、檢出限和定量限。由表1可知，該方法有較寬的EC檢測線性范圍，在15.78～1010 μg/L之間線性關系較好，線性相關型系數R2為0.9998。以3倍信噪比為標準，計算該方法的檢出限，以10倍信噪比為標準，計算其定量限。結果表明，檢出限和定量限分別為0.59 μg/L和1.98 μg/L。

在不同樣品中添加標準品，計算回收率，并通過重復性實驗檢驗該方法的相對標準偏差，結果見表2。由表2可知，該方法檢測不同種類白酒中EC含量的回收率在92 %～113 %之間，相對標準偏差在0.51 %～1.17 %之間，可見該方法對于EC含量的檢測具有較高的精確性，能夠滿足白酒中EC含量的分析檢測要求。

表1 EC定量方法的線性及檢測限和定量限

表2 EC定量方法的精密度(n=6)和回收率

2.2芝麻香型白酒蒸餾過程中EC的含量

在上述建立的EC分析方法基礎上，對本廠芝麻香型白酒不同發酵層糟醅及其餾分酒中EC的含量進行分析，結果見圖2。

圖2芝麻香型白酒蒸餾過程中EC含量的變化

由圖2可知，本廠生產的芝麻香型白酒EC含量相對較低，在4～20 μg/L之間，不同發酵層糟醅在蒸餾過程中EC的含量變化規律明顯。面糟餾分中EC含量最高，為10～20 μg/L；其次是中糟餾分，EC含量在7～14 μg/L之間；底糟餾分中EC含量最低，其含量范圍是4～10 μg/ L。這與本廠芝麻香型白酒特殊的集濃、醬、清于一體的生產工藝有關，面糟餾分的芝麻香型白酒風格偏醬，中糟餾分的芝麻香型白酒風格偏清，底糟餾分的芝麻香型白酒風格偏濃。這與有關報道也是一致，某些醬香型白酒中EC含量相對較高。

面糟餾分中的EC含量在蒸餾過程中呈現下降趨勢，酒頭中的EC含量最高，為20 μg/L。隨著蒸餾的進行，餾分中EC含量呈現下降趨勢，后段酒和酒尾中EC含量最低，為10 μg/L。中糟餾分中的EC含量在蒸餾過程中的變化趨勢和面糟餾分類似，酒頭中EC含量最高，為13 μg/L。隨著蒸餾的進行，EC含量也呈現下降趨勢，后段酒中EC的含量最低，為7 μg/L，而后EC含量又有所上升，酒尾中EC含量為11 μg/L，但酒尾中EC含量低于酒頭、前段酒和中段酒。底糟在蒸餾過程中EC含量的變化規律與面糟和中糟餾分有所不同，基本呈上升趨勢，其酒頭中EC含量較低，為6 μg/L，而后EC含量增加，前段酒中EC含量為9 μg/L，再隨著蒸餾的進行，EC含量開始下降，中段酒中EC含量最低為4 μg/L，而后EC含量繼續升高，后段酒和酒尾中EC含量分別為9 μg/L和10 μg/L。

據報道，在蒸餾酒的生產過程中，不同的蒸餾方式，包括所用蒸餾工具、蒸餾速度等都會影響其中EC的含量。分析芝麻香型白酒不同層次酒醅在蒸餾過程中EC含量的變化趨勢，具有如下特點：芝麻香型白酒面糟和中糟餾分中EC含量基本呈下降趨勢，變化規律與王歡等[14]報道的某香型白酒蒸餾過程中EC的變化規律類似。不同的是本研究涉及面糟、中糟和底糟3個層次酒醅蒸餾過程中EC含量的變化，且發現芝麻香型白酒蒸餾過程中面糟和中糟酒尾中EC含量并未繼續下降，而是與后段酒中EC含量持平，或高于后段酒；此外，據報道，巴西甘蔗酒蒸餾過程中酒頭和酒尾中EC含量較高，而中間部分酒樣中EC的含量較低，這與本研究的變化趨勢也有相同之處[6，8，16]。分析其原因，可能是因為蒸餾剛開始時酒醅中的酒精含量較高，EC伴隨著大量酒精變成蒸汽轉移到餾分酒中，而隨著蒸餾時間的延長，酒醅中的酒精迅速減少，因此餾分酒的EC含量也相應迅速降低，這是因為EC在酒精中的溶解性（1.2 g/mL）高于其在水中的溶解性（0.1 g/mL）[17]，酒醅中的EC物質易被高濃度的酒精蒸汽轉移到餾分酒中。而酒尾中酒精度低但EC含量相對較高，可能是因為隨著蒸餾時間的延長、蒸餾溫度的變化，產生蒸餾熱變效應，蒸餾到氣相中的EC前體（例如尿素、氰化物、氨基酸等）與乙醇反應生成EC[13]，但是否是上述原因造成EC蒸餾曲線呈現這一規律，還需要進一步的研究確認。

3　結論

基于GC-MS技術，建立了測定白酒中EC含量的方法。該方法具有操作簡單、快速，靈敏度及自動化程度高等優點，能夠對白酒中EC進行簡單、快速、準確地定量。通過研究不同層次的芝麻香型白酒醅在蒸餾過程中餾分中EC含量的變化，發現面糟餾分酒中EC含量最高，中糟餾分酒其次，底糟餾分酒含量最低，且面糟和中糟餾分酒中的EC含量在蒸餾過程中呈現明顯下降趨勢。快速分析芝麻香型白酒蒸餾過程中EC含量的變化規律，對生產工藝的改進及勾調基酒的調配具有重大的指導意義，根據不同發酵層次酒醅餾分酒特點來選擇接酒時“掐頭去尾”的量，在不影響產品品質的基礎上勾調組合時少選取EC含量較高的基酒，最終將產品中EC含量控制在安

全限量范圍內。對白酒中蒸餾過程的EC含量變化研究，也為進一步研究白酒中EC的可能來源及降除途徑提供了依據。

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Ethyl Carbamate in Zhimaxiang Baijiu in Small Pits During Distillation

ZHANG Wenqing1, SI Guanru1, LIU Fengru2, ZHANG Zhuangying1, ZHANG Huan1, XU Hao1, CHENG Fan1, TANG Ying1and ZHOU Ping1
(1. Jiangnan Istitute of Small Pit Brewing Technology, Xuanjiu Group Co. Ltd., Xuancheng,Anhui 242000; 2. Department of Chemical Engineering and Food Processing, Hefei University of Technology, Xuancheng,Anhui 242000, China)

Abstract:A method for fast measurement of ethyl carbamate (EC) in liquor by GC-MS had been developed and such method was used to analyze the change rules of EC content in Zhimaxiang Baijiu during the distillation. The experimental results showed that such method had good linear relationship (R2＞0.999), the quantitative limit was 1.98 μg/L, RSD was between 0.51 % and 1.17 %, and the recovery was within 92 %～113 %. Such method was simple, rapid, and sensitive with high precision. It was suitable for EC determination in liquor. EC content in each fractions during the distillation was relatively low, and EC content change presented significant rules in the fractions of different fermentation layers: the fraction of surface fermented grains had the highest EC content, then the fraction of middle fermented grains, and the fraction of bottom fermented grains had the lowest EC content. In addition, EC content in surface fermented grains and middle fermented grains had downward trend along with distillation process. The rapid analysis of EC in Zhimaxiang Baijiu during the distillation provided the evidences for exploring the possible source of EC in liquor and its elimination methods.

Key words:GC-MS; Zhimaxiang Baijiu; distillation; ethyl carbamate

通訊作者：周萍，女，工程師，高級檢驗師，省白酒評委，安徽宣酒集團食品安全總監。

作者簡介：張溫清，男，碩士研究生，工程師，宣酒集團科研實驗室負責人，主要從事釀酒微生物與白酒風味物質研究，發表論文多篇，申請專利多項。

收稿日期：2015-06-12

DOI：10.13746/j.njkj.2015265

中圖分類號：TS262.3；TS261.7；TS261.4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）01-0053-03