基于特征離子分析醬香白酒中揮發性有機酸

滕明德

（茅臺學院 實習實訓教學中心，貴州仁懷 564500）

我國的蒸餾白酒是世界上具有悠久歷史的蒸餾酒之一，對中國傳統文化的傳承以及日常生活都有著重要影響[1]。根據白酒各自的風味特點和差異，目前將其劃分為濃香型、醬香型、兼香型、芝麻香型、清香型、鳳香型、米香型、馥郁香型和其他香型8種不同香型[2]。醬香白酒是我國最受歡迎的白酒之一，其獨特的釀造環境和釀造工藝賦予了醬香白酒特有的醬香風味[3]。白酒的風味主要由醇類、酸類、酯類、氨基酸類、羥基化合物、縮醛、含氮化合物、含硫化合物、呋喃類化合物、酚類化合物以及醚類等物質決定[4]。有機酸是白酒中重要的呈味物質，在白酒勾兌過程中對其他的呈香和呈味物質起到協調作用，影響著白酒的風味與口感，適量的有機酸也能使白酒風味醇厚，延長酒體余味，使得酒體豐滿而不沉悶[5-6]。因此，在勾兌白酒時應適當控制酸的濃度，使有機酸的比例協調[7]。

有機酸不僅影響白酒的口感和風味，還影響反芻動物瘤胃的代謝和生產性能（如異丁酸、異戊酸、2-甲基丁酸和戊酸等異位酸）[8]，同時有機酸也是形成酒中酯類物質的前體物質，因此有關酒體有機酸的研究也一直是行業的熱點。對酒體各類風味物質的研究離不開準確的定性與定量分析方法，而有關白酒中有機酸的分析主要有離子色譜法、液相色譜法和氣相色譜法[9-11]。離子色譜法用離子交換柱進行分離，因此只適合背景雜質較少的樣品，而酒類含有各種醇酯等物質，往往需要進行復雜前處理。常規的液相色譜需要被檢測物質有特殊的吸光基團，如芳環等，因此有機酸在液相色譜上的響應普遍較低。氣相色譜是分析揮發性有機物的常用設備，有多種檢測器和色譜分離柱可供選擇，因此在分析檢測領域得到廣泛使用。但相對于其他香型的白酒，醬香白酒含有更多的風味物質[12]，這些物質有著較為接近色譜保留行為，在色譜分析時常常以共流出的形式出峰，給定性和定量分析帶來一定干擾。基于上述原因，本文擬采用氣質聯用結合選擇性掃描等技術手段建立和優化醬香白酒中有機酸的定量分析方法，為醬香白酒有機酸的相關研究提供技術參考和 借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

醬香白酒酒樣取自于貴州省遵義仁懷市茅臺鎮某酒廠，酒樣裝于500 mL白色陶瓷酒瓶，分析前于實驗室常溫存放。

色譜純乙醇，標準品乙酸、丙酸、丁酸、戊酸以及己酸均購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；高純氮氣、高純氫氣、高純氦氣（純度均大于99.999%）購自貴州申建氣體有限公司；干燥空氣來自空氣壓縮機。

1.2 儀器與設備

美國安捷倫7890B氣相色譜儀，配有5977質譜檢測器與氫火焰離子化檢測器（FID）；色譜柱DB-WAX（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；色譜柱VFWAXms（60 m×0.25 mm，0.25 μm）。

1.3 儀器條件

氣相色譜（FID）：進樣口溫度260 ℃，分流進樣，分流比為5∶1；進樣量2 μL，載氣（高純氮）流速，1 mL·min-1；柱溫升溫程序：45 ℃保持1 min，以 8 ℃·min-1升 至240 ℃，保 持10 min；檢 測 器 溫度280 ℃，空 氣 流 量400 mL·min-1，氫 氣 流 量 30 mL·min-1，使用DB-WAX色譜柱。

氣質聯用：進樣口溫度260 ℃，分流進樣，分流比為5∶1，進樣量2 μL；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；接口溫度：250 ℃；檢測方式：SCAN；掃描范圍：40～400 amu；電離能量： 70 eV；溶劑延遲10 min，使用VF-WAXms色譜柱。

1.4 樣品處理與溶液配制

樣品處理：鑒于醬香白酒含有較高的酸含量，因此在處理酒樣時直接用無水乙醇稀釋10倍，無水硫酸鎂除水后上機分析。

酸標準溶液：無水乙醇配制含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的混標溶液，濃度分別為0.5 μg·mL-1、 1.0 μg·mL-1、2.0 μg·mL-1、5.0 μg·mL-1、10.0 μg·mL-1、15.0 μg·mL-1、30.0 μg·mL-1和60.0 μg·mL-1的 混 標 溶液。

2 結果與分析

2.1 氣相色譜（FID）色譜分析

在使用氣質進行分析之前，為了確定合適的溫控參數、氣體控制參數、溶劑延遲參數等，本文先用氣相色譜（FID）對30 μg·mL-1的酸標準溶液進行了進樣分析，色譜結果見圖1。從圖1可以看出，5種酸在DB-WAX色譜柱上的分離效果并不理想，各酸之間的峰雖然能夠達到完全分離，但每個峰都存在嚴重的拖尾現象。表明普通的WAX色譜柱不利于極性較強的有機酸類物質的分析，且酒體由復雜的風味物質組成，其他成分可能會干擾目標酸峰的 分析。

圖1 WAX色譜柱分析酸混標

在同樣條件下對實際酒樣進行進樣分析，結果見圖2。醬香酒樣中的酸在該條件下的響應較弱，酸峰僅以較小的三角峰出現，且受到多個其他峰的干擾，增加了定性和定量的不確定性。因此，WAX型色譜柱的固定相雖然為聚乙二醇，廣泛應用于極性化合物的色譜分析，但并不適用于樣品組成較為復雜的酒體成分分析，特別是有機酸的分析。

圖2 WAX色譜柱分析酒樣

2.2 氣質聯用色譜分析

以VAXms色譜柱為分離柱，采用氣質聯用儀對30 μg·mL-1的酸標準溶液進行進樣分析，結果見圖3。相對于WAX色譜柱，改性后WAXms色譜柱對有機酸的分離效果得到極大的改善，色譜峰峰寬明顯變窄、峰高增加，分離效果好，相應酸峰的響應值也顯著增強。

圖3 WAXms色譜柱分析酸混標

在同樣色譜條件下，對酒樣進行進樣分析，結果見圖4。與氣相色譜（FID）分析的酒樣色譜相比，采用氣質聯用儀得到的整體峰形更為對稱，峰與峰之間的干擾明顯減小，但因質譜檢測器對氣化的有機物均有響應，醬香白酒復雜的物質組成對目標酸峰仍有一定的干擾，如乙酸色譜峰前的糠醛色譜峰，因醬香酒中有較高的糠醛含量[13]，其在極性色譜柱上的保留指數與乙酸較為接近，兩者之間并不能實現完全分離。為提高峰與峰之間的分離效果，本實驗通過對乙酸、丙酸、丁酸、戊酸以及己酸的峰以及相關干擾峰進行質譜離子碎片對比，選擇酸中特有離子進行了色譜提取，其中乙酸選擇m/z 43，丙酸m/z 74，丁酸、戊酸和己酸的m/z 均 為60。

通過選擇性提取酸特有離子后，每種酸的譜峰均能與其他物質實現基線分離，如乙酸經過選擇性提取m/z 43后，完全消除了糠醛的干擾（見圖5）。因此選擇性離子提取消除了保留指數較為接近的干擾物對色譜峰面積積分的影響，從而提高了定量的準確性。

圖4 WAXms色譜柱分析酸混標

圖5 乙酸峰選擇性離子提取前后圖

2.3 標準曲線、檢出限及回收率

用氣質聯用結合選擇性離子提取，對濃度為0.5～60.0 μg·mL-1的乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的混標溶液進行進樣分析，以混標溶液的各組分質量濃度為橫坐標，各組分特征離子的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

根據《食品衛生檢驗方法（理化部分）總則》[14]，按3倍信噪比（S/N）計算相應酸的檢出限。加標回收采取在醬香基酒中添加標準溶液，使基酒樣品含酸量分別增加1.0 μg·mL-1與30.0μg·mL-1，按《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》[15]計算回收率。具體結果見表1。

5種酸在0.5～60.0 μg·mL-1有較好的線性關系，相關系數均大于0.999，平均回收率均在99%以上，檢出限為0.02～0.06 μg·mL-1，滿足醬香白酒有機酸的分析要求。

表1 有機酸曲線方程、相關系數、檢出限及回收率

2.4 實際樣品分析

對采集到的醬香酒樣進行處理和氣質聯用分析，測得乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的含量分別為 2 531μg·mL-1、35.7μg·mL-1、31.2μg·mL-1、 13.8 μg·mL-1和8.1 μg·mL-1。

3 結論

低流失的WAXms色譜柱與普通的WAX色譜柱有相同的固定相，但有機酸在WAXms色譜柱上的分離效果更好，酸峰之間能實現基線完全分離，具有不拖尾和更加對稱的峰形。對醬香酒樣進行分析時，通過對酸的色譜峰進行特征離子提取，能夠有效消除酒體中其他物質對酸峰的干擾，從而提高酸定量分析的準確性。