氣相色譜和氣相色譜-質譜法檢測國際比對干邑白蘭地中21種揮發性成分

陳 科，汪廷彩，梁 言，孫文佳，劉鴻鋼，黎欣欣，周憶蓮，雷 毅

(廣東省食品檢驗所，廣東廣州 510435)

白蘭地是以葡萄為原料，經發酵、蒸餾、橡木桶陳釀、調配而成的蒸餾酒[1-2]。白蘭地含有醇類、酯類和醛類等多種風味物質，其含量及其之間的相互作用是影響白蘭地品質和風味的主要因素。不同國家的白蘭地以法國的最為馳名，且以干邑最為優質。干邑白蘭地經過橡木桶陳釀以及自身的氧化、水解等過程，揮發性成分發生了變化，最終發酵成具有花香和果香、品質醇美的法國干邑酒，因此揮發性物質是分辨干邑白蘭地風格差異、真偽鑒別與質量優劣的重要指標[3-13]。法國國家干邑專業協會Bureau National Interprofessionnel du Cognac 每年組織兩次國際間比對，組織方利用法國干邑屬地優勢制備酒樣，通過向各國實驗室發放樣品開展實驗室間比對活動，其目的在于提升法國當地干邑酒的品質，更旨在考核和評價各參試實驗室檢測干邑白蘭地揮發性成分的技術能力[14-16]。

國內外學者對不同品類酒測定其揮發性成分進行了相關研究，得出應用不同檢測技術可以分析各揮發性成分的含量及其間差異[17-20]。曾朝珍等[21]采用液液萃取和氣相色譜-質譜聯用技術對不同陳釀時間的蘋果白蘭地中風味物質進行測定，表明不同大類的蘋果白蘭地呈現出不相同的風味特征；付安珍等[22]采用氣相色譜-質譜聯用技術對4 種杏白蘭地的香氣成分進行分析和比較，得到不同品種的杏對杏白蘭地香氣成分有很大影響；王斌等[23]采用頂空固相微萃取（HS-SPME）和氣相色譜-質譜聯用技術分離并分析了4 種不同蘋果白蘭地酒的香氣成分；趙志聰等[24]采用HS-SPME 和氣相色譜-質譜聯用法，對蘋果白蘭地一次蒸餾不同餾分中的香氣成分進行分析。

目前國內白蘭地中揮發性物質的檢測分析主要參照GB/T 11856—2008《白蘭地》[25]，采用氣相色譜法和滴定法測定揮發性成分[26-27]。由于滴定法操作較為繁瑣耗時，不能很好解決國際比對樣品測試量有限、樣品開封后不易保存、報送時間較短等檢測技術問題。氣相色譜和氣相色譜-質譜聯用技術具有操作簡單、所需待測揮發性成分樣品量少、靈敏度高的特點，因此本文選用氣相色譜（gas chromatography,GC）和氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）技術測定國際比對干邑白蘭地中各揮發性成分，保證測試過程定量分析結果的準確、可靠。通過參加國際實驗室間比對，能更好了解自身檢測技術能力與國際檢測整體水平的差距，有利于保證檢測結果準確、有效，同時為實驗室開展常態化外部比對以及為同行實驗室開展該類測試提供方法學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：N°61、N°60、N°59 干邑白蘭地酒樣，均由法國Bureau National Interprofessionnel du Cognac提供。N°61為測試樣品，N°60和N°59為留樣。

試劑及耗材：乙酸乙酯(純度99.57%)、乙縮醛(純度99.44%)、正丙醇(純度99.73%)、活性戊醇(純度99.8 %)、正己醇(純度99.69 %)、癸酸乙酯(純度99.6 %)、仲丁醇(純度99.87 %)、正丁醇(純度99.80 %)、順式-3-己烯醇(純度99 %)、4-甲基-2-戊醇(純度98.52 %)、乙酸正戊酯(純度99.2 %)，Dr.Ehrenstorfer 標準品；異丁醇(純度99.9 %)、異戊醇(純度99.9 %)、乳酸乙酯(純度99.7 %)、糠醛(純度99.8 %)、甲醇(純度99.9 %)、異丁醛(純度99.8 %)、丁酸乙酯(純度99.8%)、叔戊醇(純度99.7%)，壇墨質檢科技股份有限公司；辛酸乙酯(純度99.4 %），天津阿爾塔科技有限公司；月桂酸乙酯(純度99.7 %），美國CATO Research Chemicals Inc；無水乙醇(色譜純），天津市康科德科技有限公司；實驗用水為Milli-Q超純水。

儀器設備：7890B 氣相色譜儀，8890 氣相色譜儀，均配氫火焰離子化檢測器，7890B-5977B 頂空固相微萃取-氣相色譜質譜聯用儀，毛細管色譜柱CP-Wax 57，美國Agilengt 公司；Milli-Q 超純水機，美國Millipore公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 標準溶液的配制

（1）稱取適量乙醛、乙酸乙酯、乙縮醛、丁酸乙酯、仲丁醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇、活性戊醇、異戊醇、乳酸乙酯、正己醇、辛酸乙酯和糠醛標準品，用60 %乙醇溶液定容至刻度，配制成質量濃度為20 g/L 的標準混合儲備液。移取適量標準混合儲備液稀釋至刻度，配制成200 mg/L標準溶液。

（2）稱取適量異丁醛、丁酸乙酯、仲丁醇、正丁醇、正己醇、順-3-己烯醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯標準品，用60%乙醇溶液定容至刻度，配制成質量濃度為2 g/L 的標準混合儲備液。移取適量標準混合儲備液稀釋至刻度，配制成10 mg/L 標準溶液。

（3）稱取適量甲醇標準品，用40%乙醇溶液定容至刻度，配制成質量濃度為5000 mg/L 的標準儲備液。移取適量標準混合儲備液稀釋至刻度，配制成200 mg/L標準溶液。

（4）稱取適量乙酸正戊酯、4-甲基-2-戊醇和叔戊醇標準品，用60%乙醇溶液定容至刻度，分別制成質量濃度為200 mg/L和10 mg/L的內標溶液。

1.2.2 樣品前處理

移取比對酒樣至10.0 mL 容量瓶，加入100 μL內標儲備液，充分混勻后，待測。

1.2.3 儀器條件

1.2.3.1 氣相色譜條件

色譜柱：CP-Wax 57 CB(50 m×250 μm×0.2 μm)；氫火焰離子化檢測器(FID)；檢測器溫度為280 ℃；載氣為He，尾吹氣，N2尾吹流量30.0 mL/min，空氣流量350.0 mL/min，氫氣流量35.0 mL/min，進樣為分流模式，載氣為N2，吹掃流量3.0 mL/min，色譜柱流量1.0 mL/min。進樣量0.2 μL。7890B 用于檢測13 種揮發性成分，8890 用于測定甲醇。不同儀器型號的氣相色譜參數與升溫程序，見表1。

表1 不同氣相色譜參數與升溫程序

1.2.3.2 氣相色譜質譜聯用儀條件

（1）色譜條件。進樣口溫度：220 ℃；載氣：高純氦(純度＞99.999%)，流速1.5 mL/min；氫氣流速35.0 mL/min。空氣流速350.0 mL/min；升溫程序：初始溫度40 ℃，恒 溫5 min，以10 ℃/min 升 至100 ℃，恒溫1.5 min，以15 ℃/min升至220 ℃，恒溫10 min；進樣量1 μL。

（2）質譜條件。電離方式：電子轟擊電離源（EI）；電離能量：70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；監測方式：選擇離子掃描(SIM)。溶劑延遲3.5 min。揮發性物質標準溶液的質譜參數，見表2。

表2 揮發性物質的色譜保留時間與質譜參數

2 結果與分析

2.1 檢測方法的選擇

實驗室對N°61 國際比對干邑白蘭地中揮發性成分測定進行預實驗，首先采用氣相色譜法測定揮發性成分乙醛、甲醇、乙酸乙酯、乙縮醛、正丙醇、異丁醇、活性戊醇、異戊醇、乳酸乙酯、糠醛、正己醇、辛酸乙酯、異丁醛、仲丁醇、正丁醇、丁酸乙酯、順-3-己烯醇、月桂酸乙酯。初測結果表明，異丁醛、仲丁醇、正丁醇、丁酸乙酯、順-3-己烯醇、癸酸乙酯和月桂酸乙酯揮發性成分含量較低，以氣相色譜儀的檢測靈敏度不足以對其含量進行準確定量分析。因此，將上述揮發性成分采用靈敏度更高的氣相色譜-質譜聯用儀重新定量測定，選用乙酸正戊酯、4-甲基-2-戊醇作為內標物，通過優化色譜類型、升溫程序等儀器條件，最終得到一種具有良好定量測定6 種揮發性成分效果的方法。甲醇參考GB 5009.266—2016[28]，樣品經氣相色譜分離，氫火焰離子化檢測器檢測，叔戊醇為內標，內標法定量。其余的醇類、酯類和醛類揮發性成分采用氣相色譜法測定。

2.2 色譜條件的優化

由于個別揮發性成分如異丁醛檢測過程容易受雜質峰干擾，癸酸乙酯測定過程容易受升溫程序和基質效應[29]影響。因此調整和優化氣相色譜條件的流速和升溫程序，使干邑酒中揮發成分逐個分離。由圖1—圖3 可知，經色譜條件優化，14 種揮發性物質標準溶液能初步分離，為了提高檢測靈敏度，通過配制低濃度內標物進行曲線校準后內標法定量分析，能更好將低濃度的異丁醛、丁酸乙酯、仲丁醇、正丁醇、正己醇、順-3-己烯醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯9 種揮發性成分有效分離。甲醇優化升溫程序，能對樣品該成分進行準確分析和色譜分離。上述揮發性物質的氣相色譜信息，結果見表3。

圖1 14種揮發性物質標準溶液及其內標（200 mg/L）的氣相色譜圖

圖2 9種揮發性物質標準溶液及其內標（10 mg/L）的氣相色譜圖

圖3 甲醇標準溶液及其內標氣相色譜圖

表3 各種揮發性物質的保留時間、峰面積和峰高

2.3 質譜參數的優化

由圖4 可知，異丁醛、仲丁醇、正丁醇、丁酸乙酯、順-3-己烯醇、正己醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯經過質譜條件優化，均能有效分離。

圖4 9種揮發性物質標準溶液及其內標(10 mg/L)的總離子流色譜圖

2.4 方法的線性回歸方程

移取1.2.1（3）標準混合儲備液稀釋至刻度，配制成0.5 mg/L、1.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L 的系列混合標準工作溶液。移取適量1.2.1（4）標準混合儲備液稀釋至刻度，配制成100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L的系列混合標準工作溶液，在優化條件下測定。由表4 可知，低濃度揮發性成分經校準，其在各自的質量濃度范圍內均呈良好的線性關系，相關系數r2≥0.9990。

表4 揮發性成分的線性回歸方程和相關系數

2.5 精密度試驗

考察檢測方法的重復性，取N°61 樣品進行精密度試驗，同一份樣品平行獨立操作兩次，連續平行測定6 次，計算組內相對標準偏差RSD。由表6可知，N°61 中各揮發性成分的RSD 均在0.0 %～2.2%內。結果表明，該方法的精密度較好，具有較好的重復性，可用于干邑白蘭地揮發性成分的測定。

2.6 留樣復測

取N°60 和N°59 比對樣品進行留樣復測，按照“1.2.2”進行樣品的處理和測定，同一份樣品平行獨立操作兩次，取其平均值，測定結果與N°60、N°59的指定值與滿意值范圍相比。由表5 可知，N°60 和N°59 檢測數值在滿意范圍內，證明優化的檢測方法能滿足國外比對要求。

表5 N°59和N°60留樣復測的測定結果與評價

2.7 比對樣品測試

氣相色譜法和氣相色譜-質譜法同時測定N°61干邑比對樣品揮發性成分，平行雙樣測定后取其平均值為最終結果。比對結果返回后，對N°61 的檢測結果進行評價。由表6 可知，N°61 國際比對樣品中10 種醇類、6 種酯類和5 種醛類共21 個參數的測定數據均在允許范圍內，結果滿意。

表6 N°61的測定結果與評價

3 結論

采用氣相色譜和氣相色譜-質譜聯用分析技術，綜合考察儀器靈敏度、基質效應等影響，分別優化色譜條件和質譜參數，通過精密度試驗和留樣復測，檢測國際比對干邑白蘭地中醇類、酯類和醛類等揮發性成分。結果表明，該方法操作簡便、靈敏度高、精密度高、選擇性和線性關系良好，適用于干邑白蘭地中揮發性成分的檢測。同時應經常鼓勵實驗室參與高水平的國際比對，有助于實驗室及時發現存在問題，提高檢測分析能力，保證實驗室質量與控制水平，縮小與國際先進實驗室間的技術水平差距。