不同固相微萃取萃取頭在濃香型白酒風味分析的對比研究

陳 喬，李俁珠，趙佳迪

（宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644000）

白酒為世界六大蒸餾酒之一，距今約有上千年的歷史。濃香型白酒是以糧食為主要原料，以大曲作為糖化發酵劑，經蒸煮、糖化、固態發酵、蒸餾而制成，其“綿甜醇厚、風味獨特”的特點深受廣大消費者的喜愛。濃香型白酒作為我國傳統飲食文化的重要載體，已成為人類生活中不可或缺的一部分，然而濃香型白酒中的風味物質可直接影響其感官品質，因此對濃香型白酒中揮發性風味物質的研究尤為重要。

固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）是20世紀90年代出現的一種分析揮發性風味物質的樣品前處理技術。頂空固相微萃取（Head Space Solid Phase Microextraction，HSSPME）屬于固相微萃取方法的一種，主要是將萃取頭置于樣品上方，對樣品中的揮發性風味物質進行富集處理，再結合氣相色譜-質譜聯用儀（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）對已富集的風味物質進行解析，從而實現對樣品中揮發性風味物質的定性和定量分析。該方法具有簡單高效、分析準確、重現性好等優點，已廣泛應用于各類酒精飲品中。

然而已有研究表明，不同的萃取頭對樣品中揮發性風味物質的富集效果存在差異，因此本研究采用PEG、PA、PDMS/DVB、CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS 等5 種不同材質的萃取頭，使用HSSPME-GC-MS 方法對濃香型白酒中的揮發性風味物質進行鑒定，并分析這5 種萃取頭SPME 結果的差異，以進一步了解濃香型白酒揮發性風味物質的組成，為濃香型白酒的品質分析提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：濃香型白酒（酒精度68%vol），宜賓五糧液股份有限公司。

試劑及耗材：C7～C30 的正烷烴標準品（GC，美國Sigma-Aldrich 公司）；NaCl（AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

儀器設備：氣相色譜-質譜聯用儀7890B-5977B（Agilent，美國）；氣相毛細柱VF-WAXms（60 m×0.32 mm×0.25 μm，Agilent，美國）；60 μm PEG、85 μm Polyacrylate（PA）、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、30/50 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取頭、固相微萃取手柄（Supelco，美國）；RET control-visc 型磁力加熱攪拌器（IKA，德國）；Milli-Q型超純水儀（Millipore，美國）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品前處理

向裝有磁力攪拌子的10 mL 進樣瓶中依次加入900 μL 飽和食鹽水、100 μL 濃香型白酒，密封后置于磁力加熱攪拌器上，在250 r/min 的轉速下50 ℃恒溫水浴15 min，然后插入已老化的萃取頭吸附萃取45 min，最后將萃取頭插入GC 進樣口中解析3 min。

1.2.2 氣相色譜條件

進樣口溫度230 ℃，載氣為高純氦氣（He，＞99.999%），流速2 mL/min，分流比5∶1；色譜柱升溫程序：40 ℃保持5 min，以4 ℃/min 的速度升溫至230 ℃，保持5 min。

1.2.3 質譜條件

電子電離源(Electron ionization,El)，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；接口溫度250 ℃；掃描模式：全掃描；質量掃描范圍：35～350 m/z。

1.2.4 數據處理

通過相同GC 升溫程序下的C7～C30 正構烷烴保留時間計算測得化合物的保留指數（Rentention index，RI），并通過Mass Hunter 軟件將所得GC-MS 譜圖數據與美國國家標準技術研究院標準譜庫（national institute of standards and technology，NIST）進行對比，通過RI 和數據庫同時定性；通過峰面積歸一法計算各物質的相對含量，最后通過Excel 進行結果統計分析及表格制作，origin 8.0 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同萃取頭的萃取結果對比

采用不同萃取頭對濃香型白酒進行了分析，包括3 種復合萃取頭CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS、PDMS/DVB 以及兩種單涂層萃取頭Polyacrylate 和PEG，5 種萃取頭所測得總離子流色譜圖如圖1 所示。5 種萃取頭的峰面積總和從大到小為：CAR/PDMS（1.67×10）、DVB/CAR/PDMS（1.33×10）、PDMS/DVB（1.14×10）、PA（1.13×10）和PEG（0.46×10）。可見，采用復合萃取頭所得到的物質豐度和峰形優于單涂層萃取頭，這是因為復合涂層同時具備了各涂層的優點，對不同極性的揮發性風味物質均有一定吸附作用。

圖1 5種不同萃取頭的總離子流色譜圖

不同萃取頭SPME 共檢測出61 種揮發性風味物質，其中酯類35 種、醇類9 種、酸類5 種、縮醛類4種、醛類3種、呋喃類2種、酮類2種、酚類1種，共檢出55 種相同的揮發性風味物質，表明不同萃取頭對濃香型白酒揮發性風味物質的萃取能力有一定的差異。5種不同萃取頭所萃取的濃香型白酒中揮發性風味物質的數量如圖2（a）所示，CAR/PDMS、PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS、PA 以及PEG 萃取頭分別檢出了61 種、61 種、60 種、61 種、56 種揮發性風味物質。除PEG萃取頭外，其余萃取頭所測得的揮發性風味物質數量均相差不大，且PEG對縮醛類物質萃取效率明顯低于其他類型萃取頭。

不同萃取頭檢出濃香型白酒揮發性風味物質的相對含量如圖2（b）所示，可知5 種萃取頭中相對含量最高的均為酯類，其次為酸類、醇類以及呋喃類，醛類、縮醛類、酮類和酚類的相對含量較低，結果與文獻報道的濃香型白酒風味特征相一致。其中，單涂層PEG 萃取頭檢測到34 種酯（53.28%）、5 種酸（31.96%）、9 種醇（10.81%）、2 種呋喃（2.91%），其余幾類揮發性風味物質相對含量均不超過1%，共計1.03%；單涂層PA 萃取頭檢測到35 種酯（59.96 %）、5 種酸（27.93 %）、9 種醇（9.25%）、2 種呋喃（1.66%），其余物質總相對含量為1.21 %；PDMS/DVB 萃取頭檢測到35 種酯（76.60 %）、5 種酸（14.32 %）、9 種醇（6.26 %）、2 種呋喃（1.15 %），其余物質總相對含量為1.67 %；CAR/PDMS 萃取頭檢測到35 種酯（64.27 %）、5 種酸（13.91%）、9 種醇（6.86%）、2 種呋喃（11.33%），3 種醛類（2.49%），其余物質總相對含量為1.14%；DVB/CAR/PDMS 萃取頭檢測到35 種酯（73.34%）、5 種酸（12.97 %）、9 種醇（4.05 %）、2 種呋喃（7.03%），3 種醛類（1.60%），其余物質總相對含量為1.01%。

圖2 不同萃取頭所測風味物質的數量（a）以及相對含量柱狀圖（b）

2.2 濃香型白酒中的風味物質

2.2.1 酯類

表1 不同萃取頭對濃香型白酒中揮發性酯類物質萃取效果 (%)

濃香型白酒中共檢測到35 種酯類風味物質，酯類化合物為種類最多的化合物。5種萃取頭檢測到含量相對最高的酯類化合物為己酸乙酯。DVB/CAR/PDMS 萃取頭對己酸乙酯吸附能力最強，PEG萃取頭對己酸乙酯吸附能力最差。己酸乙酯為濃香型白酒的主體香產物，主要由發酵過程和陳釀過程中己酸與乙醇相互反應產生。此外，乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、白氨酸乙酯、苯乙酸乙酯等酯類化合物含量相對較高，這些酯類化合物對于濃香型白酒的風味起到了一定的貢獻作用，如乙酸乙酯和丁酸乙酯呈菠蘿香、辛酸乙酯呈水果香、苯乙酸乙酯呈花香。這些物質都賦予濃香型白酒特殊的香氣，可能是濃香型白酒獨特風味的重要來源。

2.2.2 醇類

不同萃取頭共檢測到9 種醇類物質，含量較高的分別為異戊醇和2，6-二甲基-4-庚醇，主要是由酵母細胞在發酵過程中代謝產生的，一般呈清香和果香味。其中PEG 和PA 萃取頭對醇類化合物的吸附能力較強，但對酯類化合物吸附能力較弱，可能是由于PEG和PA萃取頭涂層材料單一，對吸附物質具有極端的偏向性與專一性。而多相萃取頭具有廣泛的靈敏性，可用于濃香型白酒風味物質的定性與定量分析。

表2 不同萃取頭對濃香型白酒中揮發性醇類物質萃取效果 （%）

2.2.3 酸類

酸類化合物對白酒口感具有較大貢獻，可使酒體口感細膩、綿柔。5 種萃取頭對酸類化合物的萃取結果如表3 所示，濃香型白酒中的酸類化合物整體含量較高，不同萃取頭均檢出5 種酸類化合物，分別為乙酸、丁酸、戊酸、己酸和辛酸，其中己酸相對含量最高（11.36%～28.32%）。不同萃取頭對酸類化合物的萃取量有較大差異，PEG 和PA 萃取頭對酸類的萃取效果明顯優于CAR/PDMS、PDMS/DVB和DVB/CAR/PDMS萃取頭。

表3 不同萃取頭對濃香型白酒中揮發性酸類物質萃取效果 （%）

2.2.4 其他風味化合物

除以上3 類揮發性風味物質以外，濃香型白酒中還檢出了呋喃類、醛類等揮發性風味物質，結果如表4 所示，5 種萃取頭均檢出了2 種呋喃類化合物，分別為糠醛和糠基乙醚，且總相對含量較高（1.15 %～11.33 %）。這類物質具有類似焦糖、奶油、堅果的香氣，是白酒發酵和陳釀過程中老熟的標志。5 種萃取頭檢出的醛酮類、縮醛類和酚類化合物含量均較低，分別為醛類（0.49 %～2.49 % ）、縮 醛 類（0.08 %～0.97 % ）、酚 類（0.13 %～.35 %）以及酮類（0.05 %～0.11 %）。這些物質在白酒中的相對含量較低，但具有較低的揮發性閾值，亦可賦予白酒獨特的風味，俗稱“量小香大”。比如，具有可可香的2-甲基丁醛，強烈清香的異戊醛，以及花香味的苯甲醛等。此外，研究發現PEG 和PA 萃取頭對酚類更為敏感，對呋喃類和醛類萃取效果較差，而CAR/PDMS 和DVB/CAR/PDMS 萃取頭對呋喃類、醛及縮醛類均有較高的提取效率。

表4 不同萃取頭對濃香型白酒中其他類風味物質萃取效果 （%）

3 結論

本研究比較了CAR/PDMS、PDMS/DVB、DVB/CAR/PDMS、PA 以及PEG 等5 種不同萃取頭分析濃香型白酒中揮發性風味物質的差異性。結果顯示，共檢測到61 種揮發性成分，其中酯類35 種、醇類9 種、酸類5 種、縮醛類4 種、醛類3 種、呋喃類2種、酮類2 種、酚類1種。采用不同萃取頭檢測出的揮發性風味物質種類和相對含量有較大差異。總體上，復合涂層萃取頭在檢出物數量、總相對含量方面均優于單涂層的萃取頭。因此，綜合使用不同種萃取頭，可全面解析濃香型白酒揮發性風味物質的構成，為建立濃香白酒相關質量標準提供參考。