气相色谱质谱法测定蒸馏酒中多种风味成分

摘 要 本文以最具代表性的蒸馏酒（白兰地、威士忌、朗姆酒、金酒、伏特加）为研究对象，采用异辛烷提取其中的风味成分物质，应用毛细管气相色谱质谱分析技术定性定量，该方法操作简便，且灵敏度高、稳定性好，可在60min内同时分析50余种醇、酸、酯、醛、酮类物质，适用于蒸馏酒中多种风味成分的快速、准确分析。

关键词 蒸馏酒 风味成分 气相色谱质谱

前 言

蒸馏酒是一类由粮食、谷物、水果等为原料经发酵后蒸馏制成的酒精饮料产品，其乙醇浓度高于原发酵产物。进口酒精饮料中常见蒸馏酒主要有白兰地、威士忌、朗姆酒、金酒、伏特加，一部分以葡萄、梨子等水果为原料经发酵后蒸馏制成，另一部分以粮食、大麦等谷物为原料制成[1，2]。不同原料和工艺使它们的风味各不相同，例如白兰地酒有明显的葡萄、橡木味道；威士忌则表现出木炭和大麦味道；金酒有淡淡的植物味道。这些风味主要由醇、酸、酯、醛、酮类等物质构成[3，4]，它们在酒中的分布和含量各不相同[5]，除个别成分的含量较高外，大部分风味物质的含量都很低，有些醛、酮含量仅有十万分之几或更少[6，7]。传统上，一般采用族分离法或者抽提浓缩法分别测定[8，9]，由于前处理操作复杂，回收率不稳定，因此实验结果的重复性差。本文介绍一种测定方法：以异辛烷为溶剂，通过萃取，将酒中风味物质浓缩，使用毛细管气相色谱质谱法进行分离。该方法萃取步骤简单，检测灵敏度高，回收率稳定，可同时分析50余种风味成分物质，不但可用于不同蒸馏酒的风味成分分析，也对鉴别酒真伪具有重要参考意义。

1 实验部分

1.1 仪器及材料

气相色谱质谱联用仪（GC-MS 7890-5975C，美国安捷伦）配备自动进样器；毛细管色谱柱（DB-WAX 60m× 0.25mm ID，0.25 μm film）；电子天平（感量0.001g，德国赛多利斯）；旋涡振荡器（MS3型，德国IKA公司）；超声波振荡器（KQ-500，中国昆山）；离心机（3000rpm/min，

德国SIGMA）；乙醇（色谱级）；异辛烷（色谱级）；氯化钠（分析纯）；标准对照品（色谱级）（见表1）：丙醛，异丁醛，甲酸乙酯，乙酸甲酯，丁醛，乙酸乙酯，乙缩醛，甲醇，异戊醛，丙酸乙酯，丁二酮，仲丁醇，丁酸乙酯，正丙醇，乙酸正丁酯，异丁醇，乙酸异戊酯，戊酸乙酯，正丁醇，异戊醇，己酸乙酯，乙酸正己酯，3-羟基-2-丁酮，庚酸乙酯，乳酸乙酯，正己醇，顺-3-己烯醇，辛酸乙酯，乙酸，正庚醇，糠醛，苯甲醛，丙酸，1-辛醇，2，3-丁二醇，丁酸，癸酸乙酯，辛酸异戊酯，丁二酸二乙酯，α-萜品醇，戊酸，乙酸苯乙酯，月桂酸乙酯，己酸，β-苯乙醇，月桂醇，反式-橙花叔醇，豆蔻酸乙酯，1-十四醇，硬脂酸乙酯，油酸乙酯；水为符合GB/T 6682规定的一级水。

1.2 试验方法

1.2.1 标准曲线配制 分别称取适量标准对照品于棕色封口容量瓶中，以异辛烷定容，配制成浓度1000mg/L的标准储备液，置于4℃下保存，该标准储备液有效期8个月。

分别量取适量标准储备液，配制成浓度为0.5mg/L，1.0 mg/L，2.0mg/L，5.0mg/L，10.0mg/L，20.0mg/L的标准工作曲线溶液，置于4℃下保存，该标准工作液有效期为2个月。

1.2.2 样品前处理方法 待测样品应保证包装完好，避免破损及酒样长时间暴露在空气中。取样前应将酒样摇匀，对于含气体的样品，先采用振摇、搅拌或超声波等方式除去酒样中二氧化碳气体。

准确量取2mL酒样于塑料离心管中，加入2g氯化钠，旋涡混匀30s，再加入10mL异辛烷，旋涡混匀30s，超声振荡15min，于3000rpm/min离心10min，取上清液于棕色进样小瓶中，待气相色谱-质谱分析。

1.2.3 气相色谱-质谱参考条件 色谱柱：DB-WAX（60 m×0.25mm ID，0.25μm film）或相当者；载气：氦气（纯度≥99.999%）；线速度：1cm/s，恒流模式；进样方式：液体分流进样；分流比：30∶1；进样体积：1μL；进样口温度：250℃；离子源：电子轰击离子源（EI）；电子能量：70eV；离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；传输线温度：250℃；检测模式：选择离子扫描模式（SIM）；升温程序：初始温度35℃，保持5min，4℃/min升温至220℃，保持1min，15℃/min升温至240℃，保持5min。

各化合物根据其特征离子的保留时间及峰面积进行定性、定量分析。

1.2.4 空白试验及回收率试验 分别选用不同种类酒样品，添加3个已知浓度的各风味成分化合物，按照上述步骤进行回收率质控实验。实验中选取纯水为试样，按照上述步骤进行空白试验。

2 结果与讨论

2.1 方法学考察

2.1.1 方法线性范围和定量限（LOQ） 在本方法所确定的实验条件下，以各组分的峰面积对质量浓度制定标准工作曲线，结果表明：51种风味成分化合物在0.5～50mg/L浓度范围内线性关系良好，相关系数在0.995以上。

进样51种风味成分化合物的标准对照溶液，分别计算响应值。在S/N≥3时，得到51种风味成分化合物的检出限（LOD）；同时考察整个方法定量限（LOQ），在

S/N≥ 10时，得到蒸馏酒基质中51种风味成分化合物定量限（见表1）。

2.1.2 方法回收率和精密度 本方法分3个水平进行添加回收试验，每个浓度水平进行6次重复实验，分析并测定其精密度、回收率。51种风味成分化合物在3个水平的添加回收率范围为67%～113%，RSD< 15% （n=6），满足分析的要求。表2为白兰地样品的添加回收。

2.2 提取溶剂选择

根据溶解性，上述这些风味成分化合物包括醇、酸、酯、羰基化合物等，它们部分易溶于水，部分易溶于乙醇等有机溶剂。由于其结构各异，极性相差也比较大，采用乙醇或水进行提取，不能使所有的化合物都得到较好的溶解和分散。本文采用异辛烷作为提取溶剂，样品中目标化合物经振荡后，均匀分散至异辛烷中。实验结果表明：51种风味成分化合物在异辛烷中的溶解性较好，曲线线性良好，得到较满意的回收率结果[10]。

2.3 萃取条件确定

实验分别考察盐析作用、振荡时间、振荡温度对回收率影响情况。结果表明，盐析对回收率提高有比较显著作用。由于样品主要组成成分是水和乙醇，在向样品中加入异辛烷提取溶液时，由于乙醇与水和异辛烷都能够互溶，不加盐时，在两相交界处形成一层乳浊液，影响化合物的均匀分散，部分化合物回收率较差；加入氯化钠之后，由于水相过饱和，促使化合物向异辛烷相分散，回收率明显提高（见图1）。实验还考察不同振荡条件下，回收率的变化情况，结果表明，随着振荡时间增加，提取效率有所提高。温度对提取效率的提高影响不大（见图2）。

2.4 色质谱条件确定

2.4.1 色谱柱选择 上述51种风味成分化合物都属于中高极性化合物，比较几种适用于中高极性化合物分析的毛细管色谱柱，如FAPP、CP-WAX、DB-WAX等[11]。FFAP柱对白酒化学成分分离数目最多，且有机酸出峰尖锐有利于定量，但乙酸乙酯与乙缩醛不能很好地分离；CP-WAX 57CB可将绝大多数化合物分离，但其所能耐受的最高温度不能超过220℃；受限于分析长链烷烃化合物，因此，试验采用DB-WAX毛细管色谱柱进行分析。结果表明，51种风味成分化合物在该柱上全部实现分离，且峰型对称、尖锐，非常有利于化合物的准确定量（见图3）。

2，4.2 色谱条件选择 试验采用的升温程序较缓，是因为其中的有些化合物极性较为相似，过快的梯度不利于其分离，加上中高极性毛细管柱的固定相容易流失，基线漂移过大，影响分析[12，13]。

2.4.3 质谱条件选择 为保证定性及定量准确性，试验采用选择离子扫描方式（SIM），对于每种风味成分化合物，分别选择1-3个碎片离子作为目标化合物定性定量检测离子，在选择离子时，一般选择丰度比较高并且比较稳定的离子，使每种化合物的响应达到最大。每种化合物的质谱参考条件（见表3）。

2.5 样品测定结果

按照本实验建立的方法对进出口蒸馏酒样品进行分析测定，分别选取白兰地、威士忌、伏特加、朗姆酒4类蒸馏酒12种，按照前处理操作步骤和仪器分析步骤进行分析测定，并进行添加回收实验和空白实验，实验回收率和精密度良好。

3 结论

研究结果表明，采用异辛烷提取和气相色谱质谱技术测定进出口蒸馏酒中常见51种风味成分物质，灵敏度高、选择性和稳定性好、回收率较高、分析速度快，适用于进出口蒸馏酒中多种风味成分物质的定性定量分析测定。

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