吳繼紅，黃明泉，孫寶國(guó)，鄭福平，孫金沅

（1.北京工商大學(xué) 北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.北京工商大學(xué) 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048）

液液萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)機(jī)分析景芝白干酒中的揮發(fā)性成分

吳繼紅，黃明泉*，孫寶國(guó)，鄭福平，孫金沅

（1.北京工商大學(xué) 北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.北京工商大學(xué) 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048）

采用不同的溶劑，通過(guò)液液萃取法結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)機(jī)對(duì)景芝白干酒中的香氣成分進(jìn)行分析，并通過(guò)NIST 11譜庫(kù)檢索和保留指數(shù)進(jìn)行了鑒定。結(jié)果表明，不同種類和極性的有機(jī)溶劑，其萃取出來(lái)的成分也不相同。采用正戊烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)30 種物質(zhì)，采用乙醚作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)29 種物質(zhì)，采用二氯甲烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)35 種物質(zhì)。3 種溶劑一共萃取出65 種物質(zhì)，其中醇類化合物9 種、酯類化合物19 種、酸類化合物11 種、烴類化合物14 種、芳香族化合物3 種、呋喃類化合物3 種、醛類化合物3種、酮類化合物1 種、含氮化合物1 種、含硫化合物1 種。

液液萃取；有機(jī)溶劑；景芝白干酒；香氣成分；氣相色譜-質(zhì)譜法

中國(guó)白酒已有幾千年的歷史，是中華民族的傳統(tǒng)食品，也是中華文明的象征。改革開放以來(lái)，中國(guó)的白酒得到了快速的發(fā)展，其生產(chǎn)工藝有了較大的改善和提高[1-2]。白酒的成分極其復(fù)雜，除了含有約98%～99%的水和乙醇以外，還有約1%～2%的其他成分[3]，同時(shí)也正是這微量的其他成分決定了酒的香型和品質(zhì)。氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)機(jī)技術(shù)作為一種先進(jìn)的分離檢測(cè)技術(shù)，在白酒的香氣成分分析中發(fā)揮著重要的作用[4]。從20世紀(jì)60年代原輕工業(yè)部在貴州茅臺(tái)酒廠和山西汾酒酒廠的科學(xué)試點(diǎn)工作開始[5]，越來(lái)越多的人投入到中國(guó)白酒香氣成分的研究這個(gè)課題中去。

景芝白干酒作為山東白酒的典型，其香型特點(diǎn)非常特殊。1957年，白酒專家首次在景芝白干酒中發(fā)現(xiàn)芝麻香“因子”，從1965年起人們開始對(duì)芝麻香型白酒進(jìn)行探索。在20世紀(jì)80—90年代，山東一輕廳科研所、山東大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、輕工業(yè)部食品發(fā)酵所等相關(guān)人員分別采用分餾法及直接進(jìn)樣法對(duì)景芝白干酒的揮發(fā)性成分進(jìn)行了研究探討[6]。景芝白干酒的典型性研究終于取得了決定性的勝利，以芝麻香著稱的景芝白干，的確是獨(dú)立成型的一類白酒。

液液萃取作為一種常用的技術(shù)[7-10]在分離提取研究中被廣泛采用。該實(shí)驗(yàn)選取了3 種溶劑，即正戊烷、二氯甲烷和乙醚分別對(duì)白酒中的香氣成分進(jìn)行萃取，然后采用GC-MS對(duì)萃取物進(jìn)行分析檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)主要目的是探究合適的有機(jī)溶劑對(duì)景芝白干酒進(jìn)行萃取，并為其香氣成分的剖析做好鋪墊，為進(jìn)一步地改善白酒工藝提供依據(jù)[11]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

景芝白干酒（質(zhì)量等級(jí)：優(yōu)級(jí)；酒精度：49%）山東景芝酒廠；二氯甲烷、乙醚、戊烷（均為分析純）國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；C6～C30正構(gòu)烷烴（色譜純） 北京化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

RE-52AA 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；SL-N Electronic Balance電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；7890N-5975c氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、10 μL微量進(jìn)樣器 美國(guó)安捷倫公司；N-Evap系列氮吹儀上海思伯明儀器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 液液萃取

取40 mL景芝白干酒樣，用90 mL重蒸的正戊烷平均分3 次萃取。合并萃取液于250 mL的燒瓶中，加入60 g無(wú)水硫酸鈉，封口后置于-20 ℃的冰箱內(nèi)過(guò)夜。之后過(guò)濾得到濾液，濾液經(jīng)過(guò)減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后除去大部分溶劑。氮吹濃縮至500 μL，待GC-MS分析。

按照上述方法，分別再用等量的重蒸的乙醚、二氯甲烷萃取，最終得到氮吹濃縮后的樣品500 μL，待GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS條件

1.3.2.1 氣相色譜條件

色譜柱：FFAP毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：He（99.999%）；恒流：柱流速1.0 mL/min；分流比：50∶1；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；升溫程序：初溫35 ℃，以10 ℃/min升至50 ℃，保持20 min；以1 ℃/min升至70 ℃，保持10 min，再以3 ℃/min升至250 ℃，保持5 min[12]；

1.3.2.2 質(zhì)譜條件

EI源；電子能量70 eV；離子源230 ℃；四極桿溫度150 ℃；傳輸管線溫度：250 ℃；溶劑延遲時(shí)間3.0 min；掃描模式full scan；掃描質(zhì)量范圍m/z 29～450。

1.3.3 定性分析

經(jīng)過(guò)NIST 11譜庫(kù)檢索，并結(jié)合正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)、參考文獻(xiàn)[11]及相關(guān)網(wǎng)站等共同進(jìn)行定性。保留指數(shù)計(jì)算公式：

式中：RI為保留指數(shù)；n+1和n分別為未知物流出前后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)，tn+1和tn分別為相應(yīng)正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間；ta為未知物在氣相色譜中的保留時(shí)間（tn＜ta＜tn+1）；a為未知物峰[13]。

2 結(jié)果與分析

圖1 正戊烷萃取結(jié)合GC-MS分析景芝白干白酒揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 GC-MS TIC of volatile compounds in Jingzhi Baigan liquor extracted with n-pentane

圖2 乙醚萃取結(jié)合GC-MS分析景芝白干白酒揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.2 GC-MS TIC of volatile compounds in Jingzhi Baigan liquor extracted with ethyl ether

圖3 二氯甲烷萃取結(jié)合GC-MS分析景芝白干白酒揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.3 GC-MS TIC of volatile compounds in Jingzhi Baigab liquor extracted with dichloromethane

分別用戊烷、乙醚和二氯甲烷為溶劑，依次采用液液萃取法對(duì)景芝白干白酒的揮發(fā)成分進(jìn)行了萃取、濃縮，用GC-MS進(jìn)行了分析，并采用譜庫(kù)檢索，保留指數(shù)等對(duì)照等手段進(jìn)行定性分析。相應(yīng)的總離子流圖如圖1～3所示，分析鑒定結(jié)果如表1所示。

表1 3 種溶劑萃取結(jié)合GC-MS分析景芝白干白酒揮發(fā)性成分Table 1 Volatile compounds of Jingzhi Baigan liquor extracted with different organic solvents

續(xù)表1

由表1可以看出，采用經(jīng)過(guò)NIST 11譜庫(kù)檢索和正構(gòu)烷烴保留指數(shù)鑒定后，采用戊烷、乙醚和二氯甲烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)65 種物質(zhì)，其中醇類化合物9 種、酯類化合物19 種、酸類化合物11 種、烴類化合物14 種、芳香族化合物3 種、呋喃類化合物3 種、醛類化合物3 種、酮類化合物1 種、含氮化合物1 種、含硫化合物1 種。

同時(shí)還可以看出，不同溶劑由于極性的不同，所萃取出的成分也不一樣。采用正戊烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)30 種物質(zhì)，其中醇類4 種、酯類12 種、酸類3 種、醛類1 種、烴類9 種、含硫化合物1 種。采用乙醚作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)29 種物質(zhì)，其中醇類7 種、酯類7 種、酸類5 種、芳香族化合物1 種、醛類2 種、烴類4 種、呋喃類化合物2 種、含氮化合物1 種。采用二氯甲烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)35 種物質(zhì)，其中醇類6 種、酯類10 種、酸類9 種、芳香族化合物3 種、醛酮類2 種、烴類2 種、呋喃類化合物3 種?？梢?jiàn)，萃取溶劑極性越大，所分析出的極性成分也就越多，非極性成分越少。所以為準(zhǔn)確地全面分析白酒的揮發(fā)性香成分，不同極性的萃取溶劑相結(jié)合是比較好的方法。按照相似相溶原理，正戊烷萃取應(yīng)該獲得更多的烷烴類物質(zhì)，而在本研究中大部分烷烴的行為也是如此。但對(duì)于諸如十九烷、二十烷、二十二烷、二十四烷等個(gè)別未發(fā)現(xiàn)烷烴，經(jīng)多次萃取及分析，可以看出白酒中這些物質(zhì)的含量較低且正戊烷對(duì)它們的萃取率較低。即使是一樣的溶劑，對(duì)不同鏈長(zhǎng)及鏈結(jié)構(gòu)的烷烴萃取效率是不同的，相似相溶在一些長(zhǎng)鏈烷烴萃取中不一定是總是有效[23-25]。在20世紀(jì)90年代，胡國(guó)棟[23]對(duì)不同年份的特級(jí)景芝白干酒的香味組分進(jìn)行了研究：采用PEG20M交聯(lián)柱直接進(jìn)樣分析白酒，獲得了67個(gè)組分峰，對(duì)其中的14 種醇類、7 種羰基化合物、8 種有機(jī)酸、1 種縮醛、l 種吡嗪化合物進(jìn)行了定量分析；隨后又采用動(dòng)態(tài)頂空進(jìn)樣分析白酒的微量揮發(fā)性組分，共檢出了74 種化合物，包含有41 種酸、10 種醇、7 種醛、5 種酮類、10 種縮醛類及1 種芳烴（甲基萘）；同時(shí)也對(duì)含氮化合物進(jìn)行了測(cè)定，共檢測(cè)出36 種化合物，其中吡嗪類化合物有29 種。但上述實(shí)驗(yàn)僅報(bào)道了該酒中檢測(cè)出的7 種呋喃類化合物和含量較高的幾種酯類，它們分別是糠醛、糠醇、2-乙氧基-5-甲基呋喃、2-戊基呋喃、2-乙?；秽?、5-甲基-乙-糠醛和2-乙?；?5-甲基呋喃、乙酸乙酯、丙酸乙酯和丁二酸二乙酯等，其他成分未具體報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的呋喃類化合物僅有3 種，少于上述文獻(xiàn)報(bào)道，但卻檢測(cè)出19 種相對(duì)含量較高的酯類化合物，其中18 種化合物是首次報(bào)道，包括13 種酯類化合物（丁酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、癸酸乙酯、絲氨酸甲酯、十二烷酸乙酯、壬酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四烷酸乙酯、棕櫚酸乙酯、十六烷酸乙酯、9,12-十八碳二烯酸乙酯、9,12-十八烷酸乙酯），3 種芳香族化合物（甲酚、2-甲氧基-4-乙基苯酚、4-乙基苯酚）、1種含氮化合物（四氫噻唑）和1 種含硫化合物（2-丙硫醇）。由于本實(shí)驗(yàn)僅選取了優(yōu)級(jí)景芝白干酒為待測(cè)樣品，該酒樣的檔次及批次相對(duì)單一，且該酒價(jià)格低廉，主要面向低消費(fèi)人群，所以該酒中的香味成分相對(duì)特級(jí)景芝白干酒偏少。

3 結(jié) 論

采用不同的溶劑，通過(guò)液液萃取法結(jié)合GC-MS對(duì)景芝白干酒中的香氣成分進(jìn)行分析，并通過(guò)NIST 11譜庫(kù)檢索和保留指數(shù)進(jìn)行了鑒定。結(jié)果表明，不同種類和極性的有機(jī)溶劑，其萃取出來(lái)的成分也不相同。采用正戊烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)30 種物質(zhì)，采用乙醚作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)29 種物質(zhì)，采用二氯甲烷作為萃取劑，共發(fā)現(xiàn)35 種物質(zhì)。3 種溶劑一共萃取出65 種物質(zhì)，其中醇類化合物9 種、酯類化合物19 種、酸類化合物11 種、烴類化合物14 種、芳香族化合物3 種、呋喃類化合物3 種、醛類化合物 3種、酮類化合物1 種、含氮化合物1 種、含硫化合物1 種。由檢出的化合物可知，酯類化合物、醇類和酸類化合物種類較多，這與景芝白干酒本身的成分及微生物的代謝有關(guān)。另外，醛酮類、酚類化合物及含硫化合物可能是由于景芝白干酒中的成分在一定條件下發(fā)生各種反應(yīng)而生成的[6]。

采用不同極性的溶劑，經(jīng)過(guò)GC-MS分離鑒定后得到的物質(zhì)有很大的不同。上述3 種萃取劑的極性大小不同，其提取出的化合物的種類和數(shù)目也不相同。有機(jī)溶劑的極性越接近白酒中的揮發(fā)性化合物的極性，萃取效果也就越好。這對(duì)之后采用液液萃取法提取白酒中的香氣成分時(shí)如何選取萃取劑有一定的指導(dǎo)作用，在以后的實(shí)驗(yàn)中可以采取多種溶劑進(jìn)行萃取，并可以結(jié)合固相微萃取等方法對(duì)白酒中的香味化合物進(jìn)行分析，以便保證盡量多的風(fēng)味化合物被萃取出來(lái)，為進(jìn)一步確定白酒中香氣物質(zhì)提供一定的價(jià)值。

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Analysis of Volatile Compounds in Jingzhi Baigan Liquor by Liquid-liquid Extraction (LLE) and Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)

WU Ji-hong, HUANG Ming-quan*, SUN Bao-guo, ZHENG Fu-ping, SUN Jin-yuan
(1. Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China; 2. Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Volatile compounds of Jingzhi Baigan liquor were analyzed by liquid-liquid extraction and gas chromatographymass spectrometry and identified by mass spectral library searching and comparison of retention indexes. Different compounds were extracted by using different kinds of organic solvents with various polarities. The results showed that 30 compounds were identified in n-pentane extract compared to 29 compounds in ethyl ether extract and 35 compounds in dichloromethane extract. In total, 65 compounds were extracted with three organic solvents including 9 alcohols, 19 esters, 11 acids, 14 alkanes, 3 aromatics, 3 furans, 3 aldehydes, 1ketones, 1 nitrogenous compound and 1 sulfocompound.

liquid-liquid extraction; organic solvent; Jingzhi Baigan liquor; flavor compounds; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630（2014）08-0072-04

10.7506/spkx1002-6630-201408013

2013-07-18

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31301466）；2012年北京市新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程培養(yǎng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAD23B01）

吳繼紅（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)橄憔懔系姆治雠c應(yīng)用。E-mail：wujihong12@126.com

*通信作者：黃明泉（1977—），男，副教授，博士研究生，研究方向?yàn)橄懔舷憔?。E-mail：hmqsir@163.com