乔翠红，刘崇彦（军事经济学院襄阳士官学校，湖北襄阳441000）



HS- SPME- GC- MS结合保留指数分析黄酒月英醉的易挥发成分

乔翠红，刘崇彦
（军事经济学院襄阳士官学校，湖北襄阳441000）

摘要：采用顶空固相微萃取（Head Space Solid-Phase Micro-Extractions, HS-SPME）与气/质联用（Gas Chromatgraphy-Mass Spectrometry, GC-MS）技术，并结合程序升温保留指数(Temperature-programmed retention index，PTRI)对黄酒月英醉的易挥发成分进行了定性及定量分析。通过单因素和正交试验考察了萃取头、萃取时间、解析时间及萃取温度对萃取效果的影响，建立了月英醉黄酒易挥发成分的HS-SPME-GC-MS分析方法，共检出75种化合物，确定结构70种，占易挥发成分总量的99.33 %，其中酯类、醇类、酚类、酸类、醛酮类分别占易挥发成分的38.10 %、27.00 %、18.50 %、10.85 %、1.58 %，此外，还检测到吡嗪类化合物、呋喃类化合物、烃类化合物等。

关键词：顶空固相微萃取；气/质联用；保留指数；月英醉黄酒；易挥发成分；黄酒

襄阳黄酒之盛世佳酿“月英醉”，采用纯天然黍米、红枣，加入千年传承的酒曲，经祖传酿造工艺与现代生物发酵技术完美结合而成，其特殊风味深受消费者喜爱。而月英醉易挥发成分是黄酒风味的重要构成部分，对月英醉黄酒的易挥发成分进行分析，可为其感官风味品评及产品质量控制提供重要的理论依据。

月英醉的成分复杂，对其进行组成分析时，需要分离、富集。传统的分离、富集方法主要有顶空法(Headspace, HS)[1]、液液萃取(Liquid liquid-extraction, LLE)[2]、同时蒸馏萃取(Simultaneous distillation-extraction, SDE)[3]等，这些方法所需样品量大、操作繁琐。固相微萃取(Solid phase micro-extraction，SPME)[4]技术由于操作简单、快速、灵敏度高、选择性好等优点在食品风味成分分析上得到广泛应用[5- 9]，且顶空固相微萃取-气质联用分析（Headspace solid phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS）技术已广泛用于白酒[10-11]、啤酒[12-13]、果酒[14-17]、配制酒[18]等易挥发成分的分析，在对黄酒易挥发成分的研究中，江伟等[19]通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法同时检测了不同酒龄的知名黄酒中34种易挥发成分的含量，王培璇等[20]采用顶空固相微萃取和气相色谱质谱联用技术从不同地区的12种黄酒中共检测出142种挥发性物质，朱潘炜等[21-22]采用顶空固相微萃取-气相色谱联用质谱法分析了黄酒中的挥发性和半挥发性成分并分别构建了不同年份成品酒、基酒的GC-MS指纹图谱，但对襄阳黄酒月英醉易挥发成分的分析尚未见报道。

色谱保留指数作为色谱定性的一种较为可靠的分析参数，常用来定性区分不同的异构体，将质谱测定结果结合程序升温保留指数(Temperature-programmed retention index，PTRI)法，能更加准确的确定化合物结构[23-25]。

本实验以黄酒月英醉为研究对象，在确定了最佳萃取条件的基础上，首次采用气相色谱-质谱（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用技术并结合程序升温保留指数(PTRI)法对其进行定性和定量分析，建立了月英醉易挥发成分的HS-SPME-GC-MS分析方法，为月英醉黄酒感官风味品评及产品质量控制提供了一定的实验及理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

样品：月英醉，市售；NaCl(分析纯)，天津市光复科技发展有限公司；正构烷烃混合对照品C7～C40，上海安谱科学仪器有限公司。

1.2仪器与设备

50/30 μm DVB/CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、100 μm PDMS固相微萃取头及萃取手柄，美国Supelco公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司；7890A-N5975气相色谱/质谱联用仪，美国Agilent公司。

1.3实验方法

1.3.1顶空固相微萃取方法

用10 mL移液管准确移取8.0 mL黄酒样品于20.0 mL顶空瓶中，再加入3.5 g NaCl和搅拌子，并用带有硅橡胶隔垫的瓶盖密封，将其置于集热式恒温加热磁力搅拌器中，在恒温80℃下搅拌平衡15 min，然后将已活化好的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头插入顶空瓶中并使其末端距离顶空瓶内液面约1 cm处，在萃取温度80℃下萃取35 min，待GC-MS联用分析。

1.3.2气/质联用分析条件及测定方法

气相色谱条件：色谱柱为FFAP（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；色谱柱升温程序：初始温度为35℃并以3.5℃/min升至230℃，保持10 min；载气He，流速1 mL/min，不分流进样，进样口温度250℃。

质谱条件：电子电离（electron ionization,EI）源，离子源温度230℃，电子电离能量70 eV，四级杆温度150℃，质量扫描范围的荷质比（m/e）22～500，质谱库为NIST 05 a.L，扫描模式为全扫描。

测定方法：运用上述气/质联用分析条件，将已萃取的萃取头插入GC进样口，解析8 min，全扫描得总离子流色谱图，通过质谱解析以及与NIST 05 a.L中标准谱图进行比对，确定黄酒易挥发成分的结构，并通过峰面积归一化法计算各物质的相对百分含量。

1.3.3单因素试验方法

以峰个数和总峰面积为主要考察指标，设置单因素试验依次考察萃取头（50/30 μm DVB/CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、100 μm PDMS）、萃取时间（25 min、30 min、35 min、40 min）、解析时间（5 min、6 min、7 min、8 min）、萃取温度（65℃、70℃、75℃、80℃）对萃取效果的影响。考察其中单一因素时，固定其他条件：准确移取8.0 mL样品4份，分别置于20.0 mL顶空瓶中并加入搅拌子及3.5 g NaCl，然后密封，放入集热式恒温加热磁力搅拌器中。

1.3.4正交试验方法

将A萃取头种类、B萃取时间(min)、C解析时间(min)、D萃取温度(℃)作为考察因素，以峰个数和总峰面积为考察指标，设计见表1的4因素3水平的正交试验，并进行验证实验，最终确定HS-SPME-GC-MS分析月英醉黄酒易挥发性成分的条件。

表1 正交因素水平表

1.4程序升温保留指数定性分析方法

将被测样品和C7～C40的正构烷烃内标在相同条件下分别进样，然后根据下式程序升温线性保留指数公式计算月英醉黄酒中各挥发性成分的保留指数[26]，并与文献报道的保留指数比对确认。

Ixt=100n+100×[（tRx-tRn）/（tRn+1-tRn）] (tRn+1> tRx＞tRn）式中：Ixt——程序升温线性保留指数；

n——正构烷烃的碳原子数；

tRx——被测组分的保留时间（min）；

tRn——碳原子数为n的正构烷烃的保留时间（min）；

tRn+1——碳原子数为n+1的正构烷烃的保留时间（min）。

2　结果与分析

2.1顶空固相微萃取条件的选择

首先，加强对施工材料的管理工作。严格确认材料质量，再进行入库保管。在管理时要根据材料的性能加强管理，如对于混凝土、钢铁等材料，要加强对环境温湿度的控制，避免材料质量受到影响。在调用时也要加强管理，保证材料应用时的质量符合施工标准。

2.1.1萃取头种类的选择

按照单因素试验方法，在70℃下，搅拌预热15 min，然后分别将不同型号的萃取头插入顶空瓶中距离液面1 cm处，萃取吸附30 min，解析6 min的实验条件下，分别考察50/30 μm DVB/CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、100 μm PDMS萃取头对萃取效果的影响，结果见表2。

表2 不同萃取头对萃取效果的影响

从表2可知，用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头进行分离富集得到的化合物数量最多且总峰面积最大，因此该萃取头为最佳萃取头。

2.1.2萃取时间的选择

在确定萃取头为50/30 μm DVB/CAR/PDMS的条件下，其他条件同2.1.1，分别考察萃取时间25 min、30 min、35 min、40 min对萃取效果的影响，结果见图1。

图1 不同萃取时间对萃取效果的影响

由图1可知，随着萃取时间的延长，峰个数和总峰面积先上升后趋于稳定，且在萃取30 min和35 min时得到的化合物数量相同，但在萃取35 min时得到的总峰面积最大，所以最佳萃取时间为35 min。

2.1.3解析时间的选择

在确定最佳萃取时间为35 min的条件下，其他条件同2.1.2，分别考察解析时间5 min、6 min、7 min、8 min对萃取效果的影响，结果见图2。

由图2可知，解析时间为7 min时峰个数和总峰面积达到最大，再延长解析时间没有明显变化，故最佳解析时间为7 min。

2.1.4萃取温度的选择

在确定最佳解析时间为7 min的条件下，其他条件同2.1.3，分别考察萃取温度65℃、70℃、75℃、80℃对萃取效果的影响，结果见图3。

图2 不同解析时间对萃取效果的影响

图3 不同萃取温度对萃取效果的影响

由图3可知，萃取温度为75℃时峰个数和总峰面积达到最大，故最佳萃取温度为75℃。

2.1.5正交试验

在单因素试验的基础上，按1.3.4节方法进行正交试验，其结果见表3和表4。

表3 正交试验的结果

表4 正交试验对峰面积和峰个数的影响极差分析

由表4可知，当以峰个数为考察指标时，各因素对萃取效果的影响大小顺序为A＞D＞C＞B，即萃取头种类影响最大，萃取温度次之，较优组合为A1B2C3D3；当以峰面积为考察指标时，各因素对萃取效果的影响大小顺序为A＞D＞B＞C，即萃取头＞萃取温度＞萃取时间＞解析时间，较优组合为A1B2C3D3。由上可知，萃取头对峰个数和总峰面积影响最大，萃取温度次之，较优组合为A1B2C3D3，即选用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，萃取时间35 min，解析时间8 min，萃取温度80℃。将最终确定的较优组合与正交表中第3组实验结果进行比较验证,较优组合得到75个色谱峰，总峰面积为1.965×109，证明最终确定的较优组合更好。

2.2月英醉黄酒易挥发成分的分析结果

将按1.3.1节HS-SPME分离富集方法所得样品，按1.3.2节方法进行分析，其总离子流色谱图见图4，解析结果见表5。

图4 月英醉黄酒挥发成分总离子流色谱图

表5 月英醉黄酒挥发性成分分析结果

从图4、表5可知，从月英醉黄酒中共分离得到75种化合物，确定结构的有70种，占月英醉黄酒挥发性成分的99.33 %，其中包括酯类化合物20种（含量38.10 %）、醇类化合物15种（含量27.00 %）、酚类化合物4种（含量18.50 %）、酸类化合物14种（含量10.85 %）、醛酮类化合物5种（含量1.58 %）以及其他化合物12种（含量3.30 %）。这些易挥发成分中相对含量在1 %以上的是乙酸乙酯、3-甲基丁醇、2-羟基丙酸乙酯、乙酸、1,1-甲氧基苯基肟、苯乙醇、2,4-二叔丁基苯酚、邻苯二甲酸叔丁酯丁酯、邻苯二甲酸二丁酯。

续表5 月英醉黄酒挥发性成分分析结果

3　结论

本实验首次采用顶空固相微萃取-气质联用技术结合程序升温保留指数对月英醉黄酒进行定性和定量分析，初次建立了月英醉黄酒易挥发成分的HSSPME-GC-MS分析方法：FFAP色谱柱、50/30 μm DVB/ CAR/PDMS萃取头、样品用量8.0 mL/20.0 mL样品瓶、加盐量3.5 g、萃取时间35 min、萃取温度80℃、平衡时间15 min、解析时间8 min。在选定的最优条件下，共得到75种化合物，确定结构的有70种，其含量占总挥发性成分总量的99.33 %。其中含量最多的依次是酯类、醇类、酚类，种类最多的依次是酯类、醇类、酸类。酯类对月英醉黄酒的香气影响较大；醇类化合物中的苯乙醇含量最高（15.62 %），对黄酒的香气有非常重要的贡献[30]；酚类化合物占挥发性成分的18.50 %，可知月英醉黄酒有较强的抗氧化能力，得出了与汤尚文等[31]一致的研究结论。月英醉黄酒中的这些挥发性成分共同赋予其独特的风味。每种香气物质对月英醉黄酒香气的贡献除了与该物质的含量有关外，还与该物质的感官阈值及各物质间的相互作用有关，其内容有待进一步研究。

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2016川酒新品发布会在泸州国际会展中心举行

本刊讯：2016年3月19日上午，由四川省经济和信息化委员会和泸州市人民政府联合举办的2016川酒新品发布会在泸州国际会展中心举行。五粮液、泸州老窖、郎酒等18家白酒企业的67个新产品进行了集中发布。

四川省委副书记、省长尹力，副省长甘霖出席发布会。泸州市委书记蒋辅义、中国白酒金三角协会会长王国春出席发布会并先后致辞。泸州市委常委、常务副市长曹俊杰，市委常委、副市长王建翔参加发布会。

蒋辅义在致辞中表示，五粮液、泸州老窖、郎酒等18家白酒企业在2016中国国际酒业博览会期间举行新产品发布会，借助酒博会平台宣传推广新产品令人欣喜。当前，年轻消费群体已经成为了新的消费主体，酒吧、茶吧、咖啡吧等场所是白酒发展的薄弱环节，白酒的市场空间越发的复杂。白酒行业要积极适应新兴消费需求，就需要主动创新，顺应市场需求，引导各白酒企业主动研究开发新的产品，满足不同地区和消费群体，积极把握市场未来。

发布会上，五粮液集团、郎酒集团分别介绍了新品开发案例。（黄筱鹂）

Analysis of Volatile Compounds in Yueyingzui Yellow Rice Wine by HS-SPME-GC-MS Combined with Retention Index

QIAO Cuihong and LIU Chongyan
（Xiangyang NCO School, Military Economics College, Xiangyang, Hubei 441000, China）

Abstract:The volatile compounds of Yueyingzui yellow rice wine were analyzed qualitatively and quantitatively by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) combined with retention index (RI). Through the analysis of the effects of SPME fiber type, extraction time, resolving time and extraction temperature on the extraction of volatile compounds by single factor test and orthogonal experiments, the analytic method of the volatile compounds in Yueyingzui yellow rice wine was established. The results showed that 75 kinds of compounds were detected in the yellow rice wine, and 70 of them were structurally identified (99.33 % of the total amount of volatile compounds), and the main volatile compounds included esters, alcohols, phenols, acids, aldehydes and ketones (38.10 %, 27.00 %, 18.50 %, 10.85 %, 1.58 % of the total amount of volatile compounds) etc. Besides, other compounds including furans, aromatic compounds, phenazine were also identified.

Key words:headspace solid phase micro-extraction(HS-SPME); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); retention index (RI); Yueyingzui yellow rice wine；volatile compounds; yellow rice wine

通讯作者：刘崇彦，男，副教授，研究方向：军队饮食保障。

作者简介：乔翠红（1988-），女，助教，研究方向为食品化学与军队饮食保障，E-mail：qiaocuihong88@163.com。

收稿日期：2015-10-27

DOI：10.13746/j.njkj.2015410

中图分类号：TS262.4；TS261.4；TS261.7

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2016）04-0096-06

优先数字出版时间：2015-12-30；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151230.0928.006.html。