氣相色譜-嗅聞-質譜聯用儀(GC-O-MS)對黃酒麥曲中揮發性微量成分的研究

俞劍燊，江　偉，吳幼茹，5，胡　健，王德良，閆寅卓(1.上海金楓酒業股份有限公司，上海201501；2.上海石庫門釀酒有限公司，上海201501；3.中國食品發酵工業研究院釀酒工程技術研究發展部，北京100015；4.中德發酵酒品質與安全國際聯合研究中心，北京100015；5.廣西大學生命科學與技術學院，廣西南寧530004)

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氣相色譜-嗅聞-質譜聯用儀(GC-O-MS)對黃酒麥曲中揮發性微量成分的研究

俞劍燊1，2，江偉3，4，吳幼茹3，4，5，胡健1，2，王德良3，4，閆寅卓3，4
(1.上海金楓酒業股份有限公司，上海201501；2.上海石庫門釀酒有限公司，上海201501；3.中國食品發酵工業研究院釀酒工程技術研究發展部，北京100015；4.中德發酵酒品質與安全國際聯合研究中心，北京100015；5.廣西大學生命科學與技術學院，廣西南寧530004)

摘要：麥曲是釀造黃酒重要的原料之一，對黃酒的風味起著重要的作用。通過固相微萃取結合氣相色譜-聞香-質譜聯用儀針對塊曲、散生麥曲和爆麥曲進行定性分析，采用NIST質譜數據庫和相對保留指數手段進行鑒定，發現麥曲中主要定性出50種化合物，包括酯類、醇類、醛類、烯類、酮類、烷烴類、苯環類和雜環類等，并能嗅聞出21種化合物。3種麥曲的香氣存在著不同程度的差異，其中塊曲和散生麥曲之間的差異較小，相對峰面積比例較高的物質主要包括醇類、烷烴類、雜環類和醛類；爆麥曲較其他2種麥曲的差異大，其主要物質為醇類、苯環類、醛類和雜環類?；诙ㄐ越Y果，針對麥曲中的19種化合物進行定量分析，采用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用儀進行分析，發現自然接種的塊曲中大多數酯類和醇類的風味含量最高；而經高溫處理的爆麥曲中美拉德反應產物如2-甲基吡嗪、糠醛含量最高。以上說明不同種類的曲具有不同的特點，對于塊曲，更有益于黃酒醇酯類風味的形成；而高溫爆炒后的爆麥曲卻有益于賦予黃酒特殊的風味。

關鍵詞：黃酒；固相微萃取；氣相色譜-聞香-質譜聯用儀；氣質色譜質譜聯用儀；相對保留指數

麥曲作為黃酒釀造的傳統糖化劑，對黃酒的風味起著重要的作用。曲作為“酒之骨”，主要功能是給黃酒的釀造提供多種酶資源，使米飯中的淀粉和蛋白質等分解溶出；同時麥曲中各種微生物(霉菌、酵母菌、細菌等)的代謝產物，對黃酒風味的形成起到了重要作用[1-2]。麥曲占原料的1/6，其本身的曲香還對黃酒風味的形成有直接的貢獻。因此，麥曲應受到高度重視，其質量的優劣直接影響黃酒的質量和產量。

麥曲對黃酒風味的影響一直有研究，麥曲對酯類物質和氨基酸類物質的影響尤為明顯。生麥曲對黃酒中的總酸、氨基酸、酯類和部分醇類等物質有較明顯的影響[1，3]，尤其對芳香族化合物苯乙醇及大部分酚類的香氣強度的影響更為明顯[4]。多菌種混合制麥在保持黃酒風味的同時，揮發性物質總含量也有所增加[5]。生麥曲和熟麥曲的混合曲不僅有利于黃酒的發酵，還有利于提升黃酒的感官質量[6]。可見，麥曲對黃酒感官質量有著重要的影響。

然而，目前對麥曲的曲香方面并沒有深入的研究。為深入了解麥曲曲香對黃酒風味的影響，需要對不同種類的麥曲曲香進行定性或定量分析。本研究擬采用目前最為完善的人工感官檢測技術——氣相色譜-嗅聞-質譜聯用儀（GC-O-MS）對曲香進行定性及嗅聞分析，以期了解黃酒中的關鍵活性香氣物質，并基于這些活性物質進行準確定量分析，為進一步分析曲香物質奠定了技術基礎。

1　材料與方法

1.1原料

塊曲、散生麥曲、爆麥曲，由上海金楓酒業股份有限公司提供。

1.2實驗方法及器材

液化力分析：按照QB/T 4257—2011釀酒大曲通用分析方法中的5.5部分進行準備。

糖化力分析：按照QB/T 4257—2011釀酒大曲通用分析方法中的5.6部分進行準備。

定性分析：7890 A-Sniffer 9000-7000 B型氣相色譜-嗅聞-質譜聯用儀(GC-O-MS)(氣相色譜儀、嗅聞儀、質譜儀分別為美國Agilent公司、瑞士Brechbuhler公司、美國Agilent公司生產)；DB-WAX(30 m×0.25 mm× 0.25 μm)型色譜柱(美國J&W公司)；HH-1超級恒溫水浴鍋(金壇市至翔科教儀器廠)；30 mL萃取瓶(北京玻璃儀器廠)；手動固相微萃取進樣器、50/30 μm DVB-CARPDMS固相微萃取柱(美國Supelco公司)；HGC-12A氮吹儀(天津市恒奧科技發展有限公司)；RE-522AA旋轉蒸發儀(上海雅榮生化儀器設備有限公司)。

定量分析：Clarus 600型氣相色譜-質譜聯用儀，配有EI離子源(PerkinElmer，美國)；萬分之一天平(Shimadzu，日本)；固相微萃取裝置配SPME手柄(Supelco，美國)；Xutemp恒溫水浴鍋(杭州雪中炭恒溫技術有限公司，中國)；85 μm PA萃取頭(Supelco，美國)。

定量分析：NaCl(分析純)；乙醇(色譜級)；風味物質：乙酸乙酯、異戊醛、正己醛、異丁醇、2-庚酮、異戊醇、間乙基甲苯、2-戊基呋喃、己酸乙酯、正戊醇、2-甲基吡嗪、正己醇、壬醛、3-辛醇、糠醛、1-辛烯-3-醇、辛醇、愈創木酚、苯乙醇、γ-壬內酯，均從Fluka公司或Sigma-Aldrich公司購買。標準儲備液的配制：移取適量的各個標準試劑至100 mL容量瓶中，配制成標準儲備液，低溫避光保存。

1.3實驗條件

1.3.1GC-O-MS色譜條件

毛細管色譜柱：DB-WAX (30 m×0.25 mm×0.25μm)型色譜柱。

氣相色譜柱溫箱程序升溫條件：初始溫度45℃，以2℃/min升至215℃，保持3 min。進樣口溫度為250℃，載氣為He，流速為1.2 mL/min，分流比1∶1。

1.3.2GC-O-MS質譜條件

質譜條件：電子轟擊(electron impact，EI)離子源，電子能量70 eV，傳輸線溫度280℃，離子源溫度為230℃，四極桿溫度為150℃，質量掃描范圍55～500 m/z。

1.3.3GC-O-MS嗅聞分析條件

嗅覺檢測器：接口溫度為200℃，檢測時為了防止實驗員鼻腔干燥通入濕潤的空氣。定性采用全掃描模式(SCAN)，見圖1。

1.3.4GC-O-MS化合物定性

通過Masshunter Workstation B.03.01數據處理軟件處理化合物在GC-MS上的采集信息。NIST譜庫2.0檢索、保留指數定性和氣味特性的三合一手段共同確定揮發性香氣成分；部分物質通過與標準化合物的線性保留指數（LRI）和芳香特性的比較實現精確定性。各化合物相對含量通過面積歸一化法確定。

化合物線性保留指數(LRI)值計算方法：利用系列正構烷烴換算而成：

注：tn+1為碳數為n+1的正構烷烴保留時間，tn為碳數為n的正構烷烴保留時間，t為未知物的氣相保留時間（tn＜t＜tn+1）。

1.3.5GC-MS色譜條件

毛細管色譜柱：WAXETR 30 m×0.25 mm×0.50μm。

柱溫程序：起始溫度35℃，恒溫2 min，以4℃/min升溫至80℃，以2℃/min程序升溫至140℃，以5℃/min程序升溫至230℃。

載氣(高純氦氣)：純度≥99.999％，流速1 mL/min，不分流進樣；進樣口溫度：220℃。

1.3.6GC-MS質譜條件

離子源溫度：250℃，傳輸線溫度：250℃，電子轟擊源：70 eV；掃描范圍：30～550 amu，定性采用全掃描模式(SCAN)，見圖2。定量采用選擇離子掃描模式(SIM)。通過NIST譜庫的檢索，所有組分的匹配度均在85％以上，定性結果可靠。

圖1　采用GC-O-MS對麥曲的全離子掃描色譜圖

圖2　標準溶液和塊曲的總離子流掃描圖

表1　11種黃酒麥曲的理化檢測結果

1.3.7固相微萃取(SPME)提取揮發性成分

稱取3 g的麥曲置于30 mL頂空瓶中，加入3 g NaCl，放入磁力攪拌轉子，加蓋密封。在60℃水浴鍋中平衡20 min，固相微萃取吸附40 min后插入氣相色譜進樣口，250℃條件下解析5 min。

2　結果與討論

2.1麥曲的理化檢測結果

11種黃酒麥曲是由上海黃酒金楓酒業有限公司提供。表1給出了11種黃酒麥曲的理化檢測結果，從這些麥曲的理化分析來看，不同麥曲的糖化力和液化力各不相同，其中糖化力和液化力均較高的是塊曲5、散生麥曲和爆麥曲。因此，挑選這3種麥曲作為重點研究對象進行風味分析。

2.2麥曲的風味化合物定性結果

針對理化指標較高的塊曲5、散生麥曲和爆麥曲，本研究采用SPME結合GC-O-MS對3種麥曲進行定性分析和嗅聞，詳情見表2?？傮w上看，通過質譜NIST譜庫和LRI進行定性分析，發現麥曲中主要定性出50種化合物，包括酯類、醇類、醛類、烯類、酮類、烷烴類、苯環類和雜環類等，其中能通過嗅聞儀嗅聞出21種化合物。

3種麥曲的香氣組分存在差異。由圖3可知，不同麥曲中，各化合物的峰面積相對比例不同，其中塊曲和散生麥曲之間化合物峰面積相對比例差異較小，而爆麥曲的化合物較其他2種麥曲中的化合物差異較大。塊曲和散生麥曲中，峰面積比例較高的種類有醇類、烷烴類、雜環類和醛類，其比例分別為26.27％～29.53％、24.76％～30.67％、15.24％～16.81％和9.47％～14.61％；而爆麥曲中峰面積比例相對較高的種類有醇類、苯環類、醛類和雜環類，分別為38.65％、20.92％、15.52％和14.76％。由這些數據可知，麥曲中醇類和醛類所占的比例較大，這與黃酒中的風味成分存在一定的差異。通過比較前人對黃酒風味的研究結果[7-9]，發現酯類、醇類和酸類是黃酒中較為重要的風味物質，麥曲中與黃酒相似的風味化合物占黃酒的20％～40％的比例，這表明麥曲除了對黃酒風味的形成有一定的直接貢獻外，還通過其中的各種微生物代謝產物影響黃酒的風味。

表2　采用SPME結合GC-O-MS定性分析3種麥曲的風味化合物

根據3種麥曲的相對峰面積分布情況、嗅聞儀嗅聞到的氣味、可能是黃酒風味前體物質以及黃酒風味直接貢獻物等，本研究目前主要篩選出19種化合物進行定量分析，這些物質包括乙酸乙酯、異戊醛、正己醛、異丁醇、2-庚酮、異戊醇、間乙基甲苯、2-戊基呋喃、己酸乙酯、正戊醇、2-甲基吡嗪、正己醇、壬醛、3-辛醇、糠醛、1-辛烯-3-醇、辛醇、苯乙醇和γ-壬內酯。

表3　麥曲的風味化合物定量方法評價結果

圖3　3種麥曲的香氣定性結果分類圖

2.3麥曲的風味化合物定量結果

表3表示的是麥曲風味化合物的定量方法評價結果，總體上可以看出該方法的穩定性和準確性是可靠的且滿足準確定量分析要求。

從3種麥曲的分析結果來看，大多數酯類和醇類的風味含量：自然接種的塊曲＞純種的散生麥曲和爆麥曲，這些化合物包括乙酸乙酯、己酸乙酯、正己醇、正戊醇、辛醇、β-苯乙醇、γ-壬內酯等。但對于異丁醇、異戊醇、壬醛、3-辛醇、1-辛烯-3-醇來說，自然接種的塊曲＜純種的散生麥曲和爆麥曲。而從美拉德反應產物如2-甲基吡嗪、糠醛來看，經高溫處理的爆麥曲＞散生麥曲和塊曲。由此可見，不同種類的曲具有不同的特點，對于塊曲，更有益于黃酒醇酯類風味的貢獻；而高溫爆炒后的爆麥曲卻有益于貢獻黃酒特殊的風味。

3　結論

本研究采用固相微萃取結合GC-O-MS針對篩選出的3種麥曲(塊曲5、散生麥曲和爆麥曲)進行了定性分析，通過質譜NIST譜庫和LRI手段，共定性出50種風味化合物?；诙ㄐ苑治鼋Y果，采用固相微萃取結合GCMS篩選出19種風味化合物進行下一步的定量分析。

通過定性結果可知，麥曲風味中包括了酯類、醇類、醛類、烯類、酮類、烷烴類、苯環類和雜環類等，其中能通過嗅聞儀嗅聞出21種化合物。研究發現不同麥曲中，各化合物的峰面積相對比例存在著不同，其中塊曲和散生麥曲之間的差異相對較小，而爆麥曲較其他2種麥曲中的化合物差異較大。對于大多數酯類和醇類的風味含量：自然接種的塊曲＞純種的散生麥曲和爆麥曲，而從美拉德反應產物如2-甲基吡嗪、糠醛來看，經高溫處理的爆麥曲＞散生麥曲和塊曲。由此可見，不同種類的曲具有不同的特點，塊曲有益于黃酒醇酯類風味的形成；而高溫爆炒后的爆麥曲有益于賦予黃酒特殊的風味。

參考文獻：

[1]冉宇舟,張雨,池國紅,等.麥曲對黃酒風味影響的研究新方法[J].釀酒科技,2009(8)：91-93.

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Analysis of Volatile Trace Compounds in Wheat Starter by GC-O-MS

YU Jianshen1,2,JIANG Wei3,4,WU Youru3,4,5,HU Jian1,2,WANG Deliang3,4and YAN Yinzhuo3,4
(1.Shanghai Jinfeng Wine Co.Ltd.,Shanghai 201501;2.Shanghai Shikumen Wine Co.Ltd.,Shanghai 201501;3.Research and Development Department of Brewing Engineering and Technology,China National Research Institute of Food and Fermentation Industries,Beijing 100015;4.Sino-Germany United Research Center of Fermented Alcohol Quality and Safety,Beijing 100015;5.College of Life Science and Technology,Guangxi University,Nanning,Guangxi 530004,China)

Abstract:Wheat starter is one of the most important raw materials for yellow rice wine production and it plays an important role in wine flavor.In this study,qualitative analysis of block starter,bulk wheat starter and stir-fried wheat starter were performed by GC-O-MS with NIST database and relative retention index for compounds identification.As a result,50 kinds of compounds were idntified in wheat starter including esters,alcohols,aldehydes,alkenes,ketones,alkanes,benzodiazepines and heterocycles,and 21 kinds of compounds were smelt by olfactory receptor.There was some difference in volatile trace compounds among the three kinds of starter.Block starter and bulk wheat starter only had small difference and their main compounds included alcohols,alkanes,heterocycles and aldehydes.Stir-fried wheat starter had significant difference from other starter and its main compounds included alcohols,benzodiazepines,aldehydes and heterocycles.Based on the qualitative analysis results,19 kinds of compounds were quantified by gas chromatograph-mass spectrometer with SPME,it was revealed that the content of ester compounds and alcohol compounds was the highest in naturally-inoculated block starter,the content of Maillard reaction products such as 2-methylpyrazine and furfural was the highest in stir-fried wheat starter.Generally,block starter produced more esters and alcohols in yellow rice wine,while stir-fried wheat starter produced more special volatile compounds in yellow rice wine.

Key words:yellow rice wine;solid phase micro extraction;GC-O-MS;GC-MS;relative retention index

通訊作者：江偉(1982-)，女，高級工程師，博士，研究方向為酒類檢測分析研究。

作者簡介：俞劍燊(1974-)，男，高級工程師，碩士，研究方向為發酵工藝與工程。

收稿日期：2015-11-05；修回日期：2015-12-02

基金項目：國家自然科學基金（31401680），窖泥中的微生物時空分布及代謝特性對其生命周期影響的研究；科技部院所基金項目（2014EG111217），飲料酒制造潛在有害物控制消減關鍵技術研發。

中圖分類號：TS262.4；TS261.2；TS261.7；TS261.4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）02-0032-05

DOI：10.13746/j.njkj.2015425

優先數字出版時間：2015-12-28；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151228.1408.001.html。