谭 昊，聂建光，杜艳红，陈思佳，李 晓，李婷婷，李斯迈

（北京红星股份有限公司，北京 101400）

白酒在中国历史文化中源远流长，随着历史发展衍生出不同生产工艺的白酒。北京红星作为二锅头的始创者，传承二锅头酿造工艺的同时不断探索与创新，多年来凭借独特的风格受到广大消费者的青睐。

白酒中风味物质含量仅占1 %～2 %，但在中国白酒这个奇妙又复杂的系统中，微量的风味物质在白酒风味构成方面起着决定性作用。在研究白酒风味物质时，对酒样中微量挥发性成分浓缩或分离等预处理极为重要，常用的酒液预处理方法包括液液萃取法（liquid liquid extraction，LLE）、固相萃取法（solid phase extraction，SPE）、固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME），包括顶空固相微萃取法（headspace-SPME，HSSPME）、蒸馏萃取法（simultaneous distillation and extraction，SDE）等。HS-SPME 无需溶剂且易操作，简单快速，较适用于提取挥发性成分。全二维气相色谱（GC×GC）是近几年开发出的一种多维度色谱分离技术，具有分辨率高、灵敏度高、峰容量大等特点，与飞行时间质谱（TOF-MS）联用，可实现样品中复杂挥发性成分的分离与鉴定。

杨波等采用HS-SPME 前处理方式，通过GC×GC-TOF-MS 在汾酒典型酒样中共鉴定出602种挥发性物质；程伟等采用HS-SPME-GC×GCTOF-MS 在馥合香酒中鉴定出341 种挥发性化物质。本研究采用HS-SPME-GC×GC-TOF-MS 在红星清香型白酒中鉴定出849 种挥发性组分，确定了6 个不同档次的红星清香型白酒的挥发性风味成分，解析不同酒体架构白酒的风味特征。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

样品：本研究所用样品均由北京红星股份有限公司提供；

试剂及耗材：氯化钠（分析纯，上海国药化学试剂有限公司）；Dicret-8超纯水机（Millipore，美国）。

仪器设备：DVB/CAR/PDMS 固相微萃取三相头（50/30μm×1cm，Bellefonte，美国）；8890A 气相色谱仪（Agilent，美国）；Pegasus BT 4D 质谱仪（LECO，美国）。

1.2 试验方法

1.2.1 HS-SPME法提取样品中挥发性组分

参照He X 等的试验方法并进行优化，取适量样品于15 mL 离心管中，用饱和氯化钠水溶液将样本中乙醇浓度稀释到10%vol，精确移取5 mL 稀释后的酒样于20 mL 顶空进样瓶中；将转移后的样本在50 ℃条件下，孵育10 min；吸附样本前，SPME萃取头在270 ℃条件下，老化10 min；将老化后的SPME 萃取头转移至孵育室，50 ℃条件下，吸附样本30 min；吸附结束后，将SPME 萃取头转移至GC进样口，250 ℃条件下，脱附5 min；进样后，SPME萃取头在270 ℃条件下，老化10 min。

1.2.2 GC×GC-TOF-MS技术解析挥发性组分

色谱条件：一维色谱柱：DB-Heavy Wax（30 m×250 μm×0.5 μm）（Agilent,USA），二维色谱柱Rxi-5Sil MS（2 m×150 μm×0.15 μm）（Restek，USA）。一维色谱柱和二维色谱柱之间通过四喷口双级热调制器串联，传输温度为240 ℃；高纯氦气作为载气，恒定流速为1.0 mL/min；进样口温度为250 ℃；一维色谱柱升温程序为：初始温度为40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min 升至250 ℃，保持5 min；二维色谱柱的温度设置全程比一维色谱柱高5 ℃，调制器温度始终高于二维色谱柱柱温15 ℃，调制周期为4.0 s。进样口温度为250 ℃。

质谱条件：质谱传输线温度为250 ℃，离子源温度为250 ℃，采集速率为200 spectra/s，电子轰击源为70 eV，检测器电压为1984 V，质谱扫描范围为m/z 35～550。

2 结果与分析

2.1 采用HS-SPME-GC×GC-TOF-MS 技术鉴定红星清香型白酒中挥发性组分特征

为了能更全面的分析红星清香型白酒中的挥发性组分，本研究采用了灵敏度较高的GC×GCTOF-MS 技术，图1 和图2 为6 种酒样中典型酒样经HS-SPME处理的一维总离子流色谱图和二维总离子流色谱图。从图1 和图2 可看出，GC-TOFMS 检出的色谱峰大多数未达到基线分离，GC×GC-TOF-MS 检出的所有组分基本完全分离，本研究采用GC×GC-TOF-MS 检测方法能够较全面、准确的分析酒样中的挥发性化合物。

图1 典型酒样一维总离子流色谱图（1D-TIC）

图2 典型酒样二维总离子流色谱图（2D-TIC）

通过对6 种酒样的色谱峰定性，共鉴定出挥发性化合物849 种。如图3 所示，共检出酯类化合物181 种，主要包括以乙酯为主的直链酯、支链酯、羟基酯、不饱和酯等；醛酮类化合物129 种，主要为饱和及不饱和脂肪醛类和酮类，环酮以及缩醛类化合物；醇类105 种，主要为直链醇、支链醇、2-醇、3-醇、4-醇、不饱和醇、多元醇等；有机酸类27 种，主要为饱和及不饱和脂肪酸；芳香族化合物148 种，包括单环和多环的芳香烃、芳香酯、芳香醇、芳香醛、芳香缩醛、芳香酮、芳香醚等；萜烯类化合物49种，主要为单萜、倍半萜和二萜，包含萜烯、萜烯醇和萜烯氧化物等；呋喃类化合物48 种，主要包括糠基酯、糠基醛和糠基酮等；酚类化合物19 种，主要为一元酚和二元酚；醚类化合物13 种；内酯类化合物5 种；含氮化合物35种，包含吡嗪类物质；含硫化合物16 种，主要为硫醚类和含硫杂环化合物；其他化合物74种。

如图3 所示，6 种红星白酒在挥发性化合物特征上较相似，但是不同的酒样挥发性化合物组成不同，所呈现的酒体风格及风味也有差异，高档产品JY、WX 含氮化合物种类高于低档产品DR、LP 与中档产品LH、QH。红星清香型白酒中每类化合物占比如图4 所示，可看出红星清香型白酒挥发性化合物中酯类化合物含量最高，其次是芳香类化合物、醛酮类化合物、醇类化合物，酸类化合物含量较低，与清香型白酒的挥发性化合物研究结果基本相符[11]。

图3 6种红星清香型白酒中各类挥发性化合物数量

图4 红星清香型白酒中各类挥发性化合物占比

2.2 挥发性化合物的主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）将代谢物变量按一定的权重通过线性组合后产生新的特征变量，通过主要新变量（主成分）对各组数据进行归类，去除重复性差的样本（离群样本）和异常样本（在置信区间外的样本）。各个样品在各个主成分的得分就是其在计算的数学模型中的空间坐标，直观地反映了各个样品在数学模型空间中的分布情况。从PCA 得分图可观察样品的聚集、离散程度，样品分布点越靠近，说明这些样品中所含有的化合物组成和浓度越接近，即风味越相似；反之，样品点越远离，差异越大，风味差异越大。

由图5 可知，在第一主成分和第二主成分的得分图上各酒样的组内平行性较好；6 种不同档次的红星清香型白酒可以得到较为清晰的区分，低档产品DR与LP的挥发性化合物构成较为相似，中档产品LH 与QH 的挥发性化合物构成较为相似，高档产品JY与WX的挥发性化合物构成较为相似。

图5 6种红星清香型白酒挥发性组分在第一主成分和第二主成分上的二维得分图

2.3 挥发性化合物正交偏最小二乘回归分析（OPLS-DA）

正交-偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)为偏最小二乘回归法（PLS-DA）的扩展。相比于PLSDA，该方法可以在不降低模型预测能力的前提下，有效减少模型的复杂性和增强模型的解释能力，从而最大程度诠释组间差异。

为进一步筛选导致各酒样组间差异的挥发性物质，对数据进行正交偏最小二乘回归分析，共筛选出VIP 值＞1 的物质358 种，详情如表1 所示。通过OPLS-DA 去除与分组变量无关的数据后，如图6 所示，由横坐标的主成分得分将6 种红星清香型白酒分为了6 组，6 种不同档次的红星清香型白酒得到更为清晰的区分，整体与PCA 结论基本一致，即低档产品DR 和LP 两组距离较近，中档产品LH与QH 两组距离较近，高档产品JY 与WX 两组距离较近，但更精准。

表1 VIP值＞1的挥发性组分

图6 6种红星清香型白酒挥发性组分OPLS-DA得分图

2.4 风味组学分析

基于检测物质与感官风味之间的关联性建立关联网络图，如图7 所示。从红星清香型白酒849种挥发性成分中确证了62 种挥发性化合物对木香、青草香、清香、果香、药香、甜香、柑橘香、花香等10 种香气具有明显贡献，包括酯类6 种、醛酮类29种、芳香族类3 种、醇类14 种、萜类7 种、醚类1 种、含硫化合物1 种、烷烃类1 种。为红星清香型白酒产品风味特色的研究奠定了基础。

图7 风味组学关联网络图

3 结论

本研究通过结合HS-SPME 与GC×GC-TOFMS技术鉴定出红星清香型白酒中的挥发性化合物849种，其中酯类化合物含量最高，其次是芳香类化合物、醛酮类化合物、醇类化合物；确证了62 种对红星清香白酒香气贡献度高的挥发性化合物。运用多元统计分析技术，可以看出红星清香白酒的6种不同档次酒样落在不同区域，可以清晰分隔，与档次吻合，其中低档产品DR 和LP 差异较小，中档产品LH 与QH 差异较小，高档产品JY 与WX 差异较小，高档产品JY 与WX 吡嗪类物质含量丰富。本研究为红星清香型白酒的风味组分剖析、特征挖掘与产品品质相关性的研究等提供依据，但对红星清香型白酒中各类风味物质风味的协同作用还有待深入研究。