俞劍燊，江　偉，吳幼茹，5，胡　健，王德良，閆寅卓(1.上海金楓酒業(yè)股份有限公司，上海201501；2.上海石庫門釀酒有限公司，上海201501；3.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院釀酒工程技術(shù)研究發(fā)展部，北京100015；4.中德發(fā)酵酒品質(zhì)與安全國際聯(lián)合研究中心，北京100015；5.廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530004)

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氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-O-MS)對黃酒麥曲中揮發(fā)性微量成分的研究

俞劍燊1，2，江偉3，4，吳幼茹3，4，5，胡健1，2，王德良3，4，閆寅卓3，4
(1.上海金楓酒業(yè)股份有限公司，上海201501；2.上海石庫門釀酒有限公司，上海201501；3.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院釀酒工程技術(shù)研究發(fā)展部，北京100015；4.中德發(fā)酵酒品質(zhì)與安全國際聯(lián)合研究中心，北京100015；5.廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530004)

摘要：麥曲是釀造黃酒重要的原料之一，對黃酒的風(fēng)味起著重要的作用。通過固相微萃取結(jié)合氣相色譜-聞香-質(zhì)譜聯(lián)用儀針對塊曲、散生麥曲和爆麥曲進行定性分析，采用NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫和相對保留指數(shù)手段進行鑒定，發(fā)現(xiàn)麥曲中主要定性出50種化合物，包括酯類、醇類、醛類、烯類、酮類、烷烴類、苯環(huán)類和雜環(huán)類等，并能嗅聞出21種化合物。3種麥曲的香氣存在著不同程度的差異，其中塊曲和散生麥曲之間的差異較小，相對峰面積比例較高的物質(zhì)主要包括醇類、烷烴類、雜環(huán)類和醛類；爆麥曲較其他2種麥曲的差異大，其主要物質(zhì)為醇類、苯環(huán)類、醛類和雜環(huán)類。基于定性結(jié)果，針對麥曲中的19種化合物進行定量分析，采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進行分析，發(fā)現(xiàn)自然接種的塊曲中大多數(shù)酯類和醇類的風(fēng)味含量最高；而經(jīng)高溫處理的爆麥曲中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物如2-甲基吡嗪、糠醛含量最高。以上說明不同種類的曲具有不同的特點，對于塊曲，更有益于黃酒醇酯類風(fēng)味的形成；而高溫爆炒后的爆麥曲卻有益于賦予黃酒特殊的風(fēng)味。

關(guān)鍵詞：黃酒；固相微萃??；氣相色譜-聞香-質(zhì)譜聯(lián)用儀；氣質(zhì)色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；相對保留指數(shù)

麥曲作為黃酒釀造的傳統(tǒng)糖化劑，對黃酒的風(fēng)味起著重要的作用。曲作為“酒之骨”，主要功能是給黃酒的釀造提供多種酶資源，使米飯中的淀粉和蛋白質(zhì)等分解溶出；同時麥曲中各種微生物(霉菌、酵母菌、細菌等)的代謝產(chǎn)物，對黃酒風(fēng)味的形成起到了重要作用[1-2]。麥曲占原料的1/6，其本身的曲香還對黃酒風(fēng)味的形成有直接的貢獻。因此，麥曲應(yīng)受到高度重視，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響黃酒的質(zhì)量和產(chǎn)量。

麥曲對黃酒風(fēng)味的影響一直有研究，麥曲對酯類物質(zhì)和氨基酸類物質(zhì)的影響尤為明顯。生麥曲對黃酒中的總酸、氨基酸、酯類和部分醇類等物質(zhì)有較明顯的影響[1，3]，尤其對芳香族化合物苯乙醇及大部分酚類的香氣強度的影響更為明顯[4]。多菌種混合制麥在保持黃酒風(fēng)味的同時，揮發(fā)性物質(zhì)總含量也有所增加[5]。生麥曲和熟麥曲的混合曲不僅有利于黃酒的發(fā)酵，還有利于提升黃酒的感官質(zhì)量[6]?？梢?，麥曲對黃酒感官質(zhì)量有著重要的影響。

然而，目前對麥曲的曲香方面并沒有深入的研究。為深入了解麥曲曲香對黃酒風(fēng)味的影響，需要對不同種類的麥曲曲香進行定性或定量分析。本研究擬采用目前最為完善的人工感官檢測技術(shù)——氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-O-MS）對曲香進行定性及嗅聞分析，以期了解黃酒中的關(guān)鍵活性香氣物質(zhì)，并基于這些活性物質(zhì)進行準(zhǔn)確定量分析，為進一步分析曲香物質(zhì)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1原料

塊曲、散生麥曲、爆麥曲，由上海金楓酒業(yè)股份有限公司提供。

1.2實驗方法及器材

液化力分析：按照QB/T 4257—2011釀酒大曲通用分析方法中的5.5部分進行準(zhǔn)備。

糖化力分析：按照QB/T 4257—2011釀酒大曲通用分析方法中的5.6部分進行準(zhǔn)備。

定性分析：7890 A-Sniffer 9000-7000 B型氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-O-MS)(氣相色譜儀、嗅聞儀、質(zhì)譜儀分別為美國Agilent公司、瑞士Brechbuhler公司、美國Agilent公司生產(chǎn))；DB-WAX(30 m×0.25 mm× 0.25 μm)型色譜柱(美國J&W公司)；HH-1超級恒溫水浴鍋(金壇市至翔科教儀器廠)；30 mL萃取瓶(北京玻璃儀器廠)；手動固相微萃取進樣器、50/30 μm DVB-CARPDMS固相微萃取柱(美國Supelco公司)；HGC-12A氮吹儀(天津市恒奧科技發(fā)展有限公司)；RE-522AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海雅榮生化儀器設(shè)備有限公司)。

定量分析：Clarus 600型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，配有EI離子源(PerkinElmer，美國)；萬分之一天平(Shimadzu，日本)；固相微萃取裝置配SPME手柄(Supelco，美國)；Xutemp恒溫水浴鍋(杭州雪中炭恒溫技術(shù)有限公司，中國)；85 μm PA萃取頭(Supelco，美國)。

定量分析：NaCl(分析純)；乙醇(色譜級)；風(fēng)味物質(zhì)：乙酸乙酯、異戊醛、正己醛、異丁醇、2-庚酮、異戊醇、間乙基甲苯、2-戊基呋喃、己酸乙酯、正戊醇、2-甲基吡嗪、正己醇、壬醛、3-辛醇、糠醛、1-辛烯-3-醇、辛醇、愈創(chuàng)木酚、苯乙醇、γ-壬內(nèi)酯，均從Fluka公司或Sigma-Aldrich公司購買。標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制：移取適量的各個標(biāo)準(zhǔn)試劑至100 mL容量瓶中，配制成標(biāo)準(zhǔn)儲備液，低溫避光保存。

1.3實驗條件

1.3.1GC-O-MS色譜條件

毛細管色譜柱：DB-WAX (30 m×0.25 mm×0.25μm)型色譜柱。

氣相色譜柱溫箱程序升溫條件：初始溫度45℃，以2℃/min升至215℃，保持3 min。進樣口溫度為250℃，載氣為He，流速為1.2 mL/min，分流比1∶1。

1.3.2GC-O-MS質(zhì)譜條件

質(zhì)譜條件：電子轟擊(electron impact，EI)離子源，電子能量70 eV，傳輸線溫度280℃，離子源溫度為230℃，四極桿溫度為150℃，質(zhì)量掃描范圍55～500 m/z。

1.3.3GC-O-MS嗅聞分析條件

嗅覺檢測器：接口溫度為200℃，檢測時為了防止實驗員鼻腔干燥通入濕潤的空氣。定性采用全掃描模式(SCAN)，見圖1。

1.3.4GC-O-MS化合物定性

通過Masshunter Workstation B.03.01數(shù)據(jù)處理軟件處理化合物在GC-MS上的采集信息。NIST譜庫2.0檢索、保留指數(shù)定性和氣味特性的三合一手段共同確定揮發(fā)性香氣成分；部分物質(zhì)通過與標(biāo)準(zhǔn)化合物的線性保留指數(shù)（LRI）和芳香特性的比較實現(xiàn)精確定性。各化合物相對含量通過面積歸一化法確定。

化合物線性保留指數(shù)(LRI)值計算方法：利用系列正構(gòu)烷烴換算而成：

注：tn+1為碳數(shù)為n+1的正構(gòu)烷烴保留時間，tn為碳數(shù)為n的正構(gòu)烷烴保留時間，t為未知物的氣相保留時間（tn＜t＜tn+1）。

1.3.5GC-MS色譜條件

毛細管色譜柱：WAXETR 30 m×0.25 mm×0.50μm。

柱溫程序：起始溫度35℃，恒溫2 min，以4℃/min升溫至80℃，以2℃/min程序升溫至140℃，以5℃/min程序升溫至230℃。

載氣(高純氦氣)：純度≥99.999％，流速1 mL/min，不分流進樣；進樣口溫度：220℃。

1.3.6GC-MS質(zhì)譜條件

離子源溫度：250℃，傳輸線溫度：250℃，電子轟擊源：70 eV；掃描范圍：30～550 amu，定性采用全掃描模式(SCAN)，見圖2。定量采用選擇離子掃描模式(SIM)。通過NIST譜庫的檢索，所有組分的匹配度均在85％以上，定性結(jié)果可靠。

圖1　采用GC-O-MS對麥曲的全離子掃描色譜圖

圖2　標(biāo)準(zhǔn)溶液和塊曲的總離子流掃描圖

表1　11種黃酒麥曲的理化檢測結(jié)果

1.3.7固相微萃取(SPME)提取揮發(fā)性成分

稱取3 g的麥曲置于30 mL頂空瓶中，加入3 g NaCl，放入磁力攪拌轉(zhuǎn)子，加蓋密封。在60℃水浴鍋中平衡20 min，固相微萃取吸附40 min后插入氣相色譜進樣口，250℃條件下解析5 min。

2　結(jié)果與討論

2.1麥曲的理化檢測結(jié)果

11種黃酒麥曲是由上海黃酒金楓酒業(yè)有限公司提供。表1給出了11種黃酒麥曲的理化檢測結(jié)果，從這些麥曲的理化分析來看，不同麥曲的糖化力和液化力各不相同，其中糖化力和液化力均較高的是塊曲5、散生麥曲和爆麥曲。因此，挑選這3種麥曲作為重點研究對象進行風(fēng)味分析。

2.2麥曲的風(fēng)味化合物定性結(jié)果

針對理化指標(biāo)較高的塊曲5、散生麥曲和爆麥曲，本研究采用SPME結(jié)合GC-O-MS對3種麥曲進行定性分析和嗅聞，詳情見表2?？傮w上看，通過質(zhì)譜NIST譜庫和LRI進行定性分析，發(fā)現(xiàn)麥曲中主要定性出50種化合物，包括酯類、醇類、醛類、烯類、酮類、烷烴類、苯環(huán)類和雜環(huán)類等，其中能通過嗅聞儀嗅聞出21種化合物。

3種麥曲的香氣組分存在差異。由圖3可知，不同麥曲中，各化合物的峰面積相對比例不同，其中塊曲和散生麥曲之間化合物峰面積相對比例差異較小，而爆麥曲的化合物較其他2種麥曲中的化合物差異較大。塊曲和散生麥曲中，峰面積比例較高的種類有醇類、烷烴類、雜環(huán)類和醛類，其比例分別為26.27％～29.53％、24.76％～30.67％、15.24％～16.81％和9.47％～14.61％；而爆麥曲中峰面積比例相對較高的種類有醇類、苯環(huán)類、醛類和雜環(huán)類，分別為38.65％、20.92％、15.52％和14.76％。由這些數(shù)據(jù)可知，麥曲中醇類和醛類所占的比例較大，這與黃酒中的風(fēng)味成分存在一定的差異。通過比較前人對黃酒風(fēng)味的研究結(jié)果[7-9]，發(fā)現(xiàn)酯類、醇類和酸類是黃酒中較為重要的風(fēng)味物質(zhì)，麥曲中與黃酒相似的風(fēng)味化合物占黃酒的20％～40％的比例，這表明麥曲除了對黃酒風(fēng)味的形成有一定的直接貢獻外，還通過其中的各種微生物代謝產(chǎn)物影響黃酒的風(fēng)味。

表2　采用SPME結(jié)合GC-O-MS定性分析3種麥曲的風(fēng)味化合物

根據(jù)3種麥曲的相對峰面積分布情況、嗅聞儀嗅聞到的氣味、可能是黃酒風(fēng)味前體物質(zhì)以及黃酒風(fēng)味直接貢獻物等，本研究目前主要篩選出19種化合物進行定量分析，這些物質(zhì)包括乙酸乙酯、異戊醛、正己醛、異丁醇、2-庚酮、異戊醇、間乙基甲苯、2-戊基呋喃、己酸乙酯、正戊醇、2-甲基吡嗪、正己醇、壬醛、3-辛醇、糠醛、1-辛烯-3-醇、辛醇、苯乙醇和γ-壬內(nèi)酯。

表3　麥曲的風(fēng)味化合物定量方法評價結(jié)果

圖3　3種麥曲的香氣定性結(jié)果分類圖

2.3麥曲的風(fēng)味化合物定量結(jié)果

表3表示的是麥曲風(fēng)味化合物的定量方法評價結(jié)果，總體上可以看出該方法的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性是可靠的且滿足準(zhǔn)確定量分析要求。

從3種麥曲的分析結(jié)果來看，大多數(shù)酯類和醇類的風(fēng)味含量：自然接種的塊曲＞純種的散生麥曲和爆麥曲，這些化合物包括乙酸乙酯、己酸乙酯、正己醇、正戊醇、辛醇、β-苯乙醇、γ-壬內(nèi)酯等。但對于異丁醇、異戊醇、壬醛、3-辛醇、1-辛烯-3-醇來說，自然接種的塊曲＜純種的散生麥曲和爆麥曲。而從美拉德反應(yīng)產(chǎn)物如2-甲基吡嗪、糠醛來看，經(jīng)高溫處理的爆麥曲＞散生麥曲和塊曲。由此可見，不同種類的曲具有不同的特點，對于塊曲，更有益于黃酒醇酯類風(fēng)味的貢獻；而高溫爆炒后的爆麥曲卻有益于貢獻黃酒特殊的風(fēng)味。

3　結(jié)論

本研究采用固相微萃取結(jié)合GC-O-MS針對篩選出的3種麥曲(塊曲5、散生麥曲和爆麥曲)進行了定性分析，通過質(zhì)譜NIST譜庫和LRI手段，共定性出50種風(fēng)味化合物。基于定性分析結(jié)果，采用固相微萃取結(jié)合GCMS篩選出19種風(fēng)味化合物進行下一步的定量分析。

通過定性結(jié)果可知，麥曲風(fēng)味中包括了酯類、醇類、醛類、烯類、酮類、烷烴類、苯環(huán)類和雜環(huán)類等，其中能通過嗅聞儀嗅聞出21種化合物。研究發(fā)現(xiàn)不同麥曲中，各化合物的峰面積相對比例存在著不同，其中塊曲和散生麥曲之間的差異相對較小，而爆麥曲較其他2種麥曲中的化合物差異較大。對于大多數(shù)酯類和醇類的風(fēng)味含量：自然接種的塊曲＞純種的散生麥曲和爆麥曲，而從美拉德反應(yīng)產(chǎn)物如2-甲基吡嗪、糠醛來看，經(jīng)高溫處理的爆麥曲＞散生麥曲和塊曲。由此可見，不同種類的曲具有不同的特點，塊曲有益于黃酒醇酯類風(fēng)味的形成；而高溫爆炒后的爆麥曲有益于賦予黃酒特殊的風(fēng)味。

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Analysis of Volatile Trace Compounds in Wheat Starter by GC-O-MS

YU Jianshen1,2,JIANG Wei3,4,WU Youru3,4,5,HU Jian1,2,WANG Deliang3,4and YAN Yinzhuo3,4
(1.Shanghai Jinfeng Wine Co.Ltd.,Shanghai 201501;2.Shanghai Shikumen Wine Co.Ltd.,Shanghai 201501;3.Research and Development Department of Brewing Engineering and Technology,China National Research Institute of Food and Fermentation Industries,Beijing 100015;4.Sino-Germany United Research Center of Fermented Alcohol Quality and Safety,Beijing 100015;5.College of Life Science and Technology,Guangxi University,Nanning,Guangxi 530004,China)

Abstract:Wheat starter is one of the most important raw materials for yellow rice wine production and it plays an important role in wine flavor.In this study,qualitative analysis of block starter,bulk wheat starter and stir-fried wheat starter were performed by GC-O-MS with NIST database and relative retention index for compounds identification.As a result,50 kinds of compounds were idntified in wheat starter including esters,alcohols,aldehydes,alkenes,ketones,alkanes,benzodiazepines and heterocycles,and 21 kinds of compounds were smelt by olfactory receptor.There was some difference in volatile trace compounds among the three kinds of starter.Block starter and bulk wheat starter only had small difference and their main compounds included alcohols,alkanes,heterocycles and aldehydes.Stir-fried wheat starter had significant difference from other starter and its main compounds included alcohols,benzodiazepines,aldehydes and heterocycles.Based on the qualitative analysis results,19 kinds of compounds were quantified by gas chromatograph-mass spectrometer with SPME,it was revealed that the content of ester compounds and alcohol compounds was the highest in naturally-inoculated block starter,the content of Maillard reaction products such as 2-methylpyrazine and furfural was the highest in stir-fried wheat starter.Generally,block starter produced more esters and alcohols in yellow rice wine,while stir-fried wheat starter produced more special volatile compounds in yellow rice wine.

Key words:yellow rice wine;solid phase micro extraction;GC-O-MS;GC-MS;relative retention index

通訊作者：江偉(1982-)，女，高級工程師，博士，研究方向為酒類檢測分析研究。

作者簡介：俞劍燊(1974-)，男，高級工程師，碩士，研究方向為發(fā)酵工藝與工程。

收稿日期：2015-11-05；修回日期：2015-12-02

基金項目：國家自然科學(xué)基金（31401680），窖泥中的微生物時空分布及代謝特性對其生命周期影響的研究；科技部院所基金項目（2014EG111217），飲料酒制造潛在有害物控制消減關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。

中圖分類號：TS262.4；TS261.2；TS261.7；TS261.4

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）02-0032-05

DOI：10.13746/j.njkj.2015425

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2015-12-28；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151228.1408.001.html。