氣相色譜-氫火焰離子化檢測器法測定白酒中50種風味物質

朱 明，殷 紅，靳喜慶，鄭曉衛，姬紅晶，郝賽楠，丁子元，陳曉園*

（1.中糧酒業有限公司，北京 100005；2.中糧營養健康研究院有限公司，北京 102209；3.營養健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209；4.中糧生物科技（北京）有限公司，北京 102209）

白酒是中國傳統蒸餾酒，在酒中具有悠久的歷史，它是以糧食為主要原料通過蒸煮、糖化、發酵、蒸餾而制成的，具有以酯類、醇類為主體的復合香味，是世界六大蒸餾酒之一，至今為止中國白酒已有十二種不同香型[1-3]。白酒的主要成分是乙醇和水，占白酒總量的98%，其余2%含量的微量物質主要是一些酯、酸、醇，同時還含有醛類、芳香族化合物、酚類等[3-5]。這些微量風味物質是酒體的呈香呈味物質，影響著白酒不同的口感和風味，決定了不同香型白酒的風格和質量[6-8]。

白酒中風味物質的物理性質，包括極性、沸點、揮發性等都不相同，目前白酒中已發現約1 874種揮發性風味物質，其中醇、酸、酯、醛的含量最高，約占總檢測成分的90%[9-10]，目前白酒中風味成分的揮發性物質分析方法主要有氣相色譜-火焰離子化檢測器（gas chromatography-flame ionization detector，GC-FID）法、氣相色譜-火焰光度檢測器（gas chromatography-flame photometric detector，GC-FPD）法、氣相色譜-嗅聞-質譜（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）法、氣相色譜-質譜（gaschromatography-mass spectrometry，GC-MS）法等[11-13]，GC-FPD針對含硫和磷的化合物信號響應較高，GC-O-MS和GC-MS可針對低含量的化合物進行檢測，但儀器價格較為昂貴，其中GC-FID法因其對碳氫化合物有較好的響應及穩定的信號，且操作簡單，成本較低，適用于測定白酒樣品中含量較高的風味物質，因此廣泛應用于白酒行業風味檢測和分析[14]。風味物質的含量是白酒品質管控關鍵指標之一，因此白酒企業具有對多種風味物質進行快速準確地定量分析的迫切需求。劉莎等[15]利用氣相色譜同時測定白酒中風味物質，張雅琪等[16]利用毛細管氣相色譜法同時檢測白酒中31種微量成分，但目前研究多集中在醇和酯類物質分析[17-18]，對于異丁醛、正丙醛等醛類物質及高沸點酸類物質尚鮮有進行測定。因此，本研究擬建立氣相火焰離子化檢測器法，以標準品比對進行定性，內標（叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸）法定量，同時分離測定白酒中50種揮發性風味醇、酸、酯、醛含量，旨在為白酒生產過程中的質量控制提供方法支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白酒（馥郁香型50度白酒）：酒鬼酒股份有限公司；叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸（純度均為99%）：德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司；乙醛、正丙醛、異丁醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇、異戊醛、2,3-丁二酮、丁酸乙酯、2-丁醇、正丙醇、乙酸丁酯、異丁醇、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、2-戊醇、正丁醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、己酸乙酯、正戊醇、3-羥基-2丁酮、庚酸乙酯、乳酸乙酯、正己醇、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸異戊酯、糠醛、乙酸、苯甲醛、丙酸、異丁酸、2,3-丁二醇、丙二醇、丁酸、癸酸乙酯、糠醇、苯乙酸乙酯、異戊酸、戊酸、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、己酸、β-苯乙醇、庚酸、辛酸、正壬酸、油酸乙酯標準品（純度均≥98%）：上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

Agilent 7890B氣相色譜儀（配氫火焰離子化檢測器（FID）、CP-WAX57CB色譜柱（50 m×0.25 mm×0.20 μm））：美國Agilent 公司；ME204分析天平（感量為0.1 mg）：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 標準溶液的配制

乙醇溶液（50%vol）：量取50 mL乙醇，用水定容至100 mL，混勻。

內標溶液（2%）配制：在50 mL容量瓶中加入一定量的50%vol乙醇溶液，依次分別加入1 mL叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸內標，并稱質量（精確至0.001 g），用50%vol乙醇溶液定容至刻度，混勻備用。各內標定量測定組分見表1。

表1 不同內標物質測定的不同組分Table 1 Different components determined by different internal standard substances

50種風味物質標準品溶液：準確稱取各風味物質標準品2 g于10 mL容量瓶中，用50%vol乙醇溶液定容，配制成質量濃度約為200 g/L母液。準確分別吸取一定體積母液，按表1濃度配制3個組分混合標液，用50%vol乙醇溶液定容。準確分別吸取2 mL 3個組分混合標液于10 mL容量瓶中，用體積分數為50%乙醇溶液定容，配制成標準溶液中間液。準確分別移取0.25 mL、0.50 mL、1.25 mL、2.50 mL、5.00 mL的標準中間液于10 mL容量瓶中，準確吸取0.1 mL內標溶液（2%），用50%vol乙醇溶液定容，依次配制成系列標準溶液。

1.3.2 樣品的前處理

準確吸取待測白酒樣品5 mL，加0.1 mL內標溶液（2%），混勻，經0.45 μm的有機濾膜過濾后供氣相色譜儀測定。

1.3.3 氣相色譜條件

CP-WAX57CB色譜柱（50 m×0.25 mm×0.20 μm），色譜柱溫度：初溫35 ℃，保持1 min，以3.0 ℃/min升至70 ℃，然后以3.5 ℃/min升至180 ℃，再以15 ℃/min升至210 ℃，保持5～15 min；檢測器溫度250 ℃；進樣口溫度250 ℃；載氣為高純氮氣（N2）（純度99.999 9%），流量1.0 mL/min；進樣量1.0 μL；分流比20∶1。

1.3.4 定性定量方法

根據50種風味物質標準品在色譜圖上的保留時間對白酒中的風味物質進行定性分析，同時以標液濃度與樣品峰面積的比值，根據標準曲線得到試樣中各物質的濃度。風味物質含量計算參考文獻[18]的計算方法，校正因子（f值）計算按公式如下：

式中：f為各物質的相對校正因子；A1為內標物的峰面積；A2為被測組分標樣的峰面積；C1為內標物的質量濃度，mg/L；C2為被測組分標樣的質量濃度，mg/L。

樣品中各物質含量計算公式如下：

式中：X為樣品中各物質的質量濃度，mg/L；A3為樣品中被測組分的峰面積；A4為添加于樣品中的內標物的峰面積；C4為添加于樣品中的內標物的質量濃度，mg/L。

1.3.5 方法學考察

（1）標準曲線的繪制與檢出限

將配制好的標準溶液按最佳色譜條件進樣分析，以標準溶液各組分質量濃度與內標物質量濃度的比值（x）為橫坐標，各組分峰面積與內標物質峰面積比值（y）為縱坐標，繪制標準曲線。

檢出限參照GB/T 5009.1—2003《食品衛生檢驗方法理化部分總則》[19]的方法。將50種風味物質標準工作液，按方法1.3.3進行氣相色譜分析，以3倍信噪比（S/N）計算出檢出限（limit of detection，LOD）。

（2）加標樣品回收率試驗和精密度試驗

回收率和精密度試驗參照GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》[20]方法。

精密度試驗：稱取同一份白酒樣品6份，依照1.3.2前處理方法及1.3.3儀器方法對其風味物質進行測定，測定各化合物峰面積，計算結果相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）。

加標樣品的回收率試驗：根據白酒中各種化合物含量高低，分別準確稱取高和低兩種質量濃度的50種標準物質于100 mL容量瓶中，用白酒樣品定容。

1.3.6 統計分析

利用儀器自帶的ChemStation軟件用于查看色譜圖、繪制標準曲線，利用Excel 2016處理數據。

2 結果與分析

2.1 定性分析結果

按照1.3.3色譜條件下，對標準溶液進性測定，用標準物質對照保留時間定性，得到白酒中50種風味物質的色譜圖見圖1。由圖1可知，白酒樣品中乙醛、正丙醛、異丁醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇、異戊醛、2,3-丁二酮、丁酸乙酯、2-丁醇、正丙醇、乙酸丁酯、異丁醇、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、2-戊醇、正丁醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、己酸乙酯、正戊醇、3-羥基-2丁酮、庚酸乙酯、乳酸乙酯、正己醇、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸異戊酯、糠醛、乙酸、苯甲醛、丙酸、異丁酸、2,3-丁二醇、丙二醇、丁酸、癸酸乙酯、糠醇、苯乙酸乙酯、異戊酸、戊酸、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、己酸、β-苯乙醇、庚酸、辛酸、正壬酸、油酸乙酯等50種成分均能檢出，該檢測方法靈敏度高，檢測組分都實現基線分離和自動積分，并且分析時間較短，約50 min，并且操作簡便，快速準確。

圖1 白酒中50種風味物質混合標準品氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of mixed standard of 50 flavor compounds in Baijiu

2.2 標準曲線繪制

將配制的白酒50種風味物質標準溶液用內標法在上述色譜條件下進樣，分別測定其與內標溶液的峰面積比，以標準溶液中各物質與正丁醇的質量比（x）為橫坐標，標準溶液與內標溶液的峰面積比（y）為縱坐標繪制標準曲線。標準曲線回歸方程、相關系數（R2）、標準物質保留時間和檢出限結果見表2。白酒樣品中50種風味物質的平均加標回收率和精密度試驗結果見表3。

表2 50種風味物質標準曲線回歸方程、相關系數、保留時間和檢出限Table 2 Standard curve,regression equation,correlation coefficient,retention time and detection limit of 50 flavor substances

續表

由表2可知，50種風味物質標準品的保留時間為5.475～50.597 min，相關系數R2均＞0.995，檢出限在0.34～25.62 mg/L之間，滿足白酒中風味物質分析方法要求。對于乙醛、乙酸乙酯和甲醇等沸點較低的風味物質檢出限較低，與文獻中報道GC-FID法測定22種白酒風味物質檢出限0.1～1.5 mg/L一致[15]，但保留時間較后的高沸點物質如苯乙酸乙酯、月桂酸乙酯、庚酸和辛酸檢出限較高。

由表3可知，白酒樣品中50種風味物質平均加標回收率在90.06%～106.30%之間，精密度試驗結果RSD在0.05%～4.89%之間，結果表明，該檢測方法精密度及準確性良好，基本可以滿足對日常酒樣風味組分分析。其中極性較強有機酸（如庚酸和辛酸）精密度較低（RSD＞3.0%），可能由于極性較強且沸點較高，容易被襯管吸附，從而導致結果重現性較差[21-25]。

表3 樣品中50種風味物質的平均加標回收率和精密度試驗Table 3 Average recovery rates and precision tests of 50 flavor substances in Baijiu samples

續表

3 結論

本研究利用GC-FID法同時測定了白酒中50種風味物質，建立了一個快速、穩定、靈敏的可有效分離檢測白酒中50種風味物質含量的分析檢測方法。該方法使分離物的保留時間在5.475～50.597 min之間，50種風味物質在各自質量濃度范圍內具有良好的線性關系，相關系數R2均＞0.995，樣品平均加標回收率在90.06%～106.30%之間，精密度試驗結果RSD在0.05%～4.89%之間，最低檢出限在0.34～25.62 mg/L之間。該方法簡單，精密度及準確度良好，后期可利用該方法對不同質量級別白酒樣品的風味物質進行檢測，并利用統計學手段建立風味化學與感官分級之間的對應關系與模型，建立科學的白酒質量分級體系。