陳雙，徐巖

(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫，214122)

分析與檢測(cè)

全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜法分析芝麻香型白酒中揮發(fā)性組分特征

陳雙，徐巖*

(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫，214122)

采用頂空固相微萃取結(jié)合全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜(headspace solid phase microextraction and comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry，HS-SPME-GC×GC-TOFMS)技術(shù)研究了典型芝麻香型白酒揮發(fā)性組分特征。分析了芝麻香型白酒揮發(fā)性組分在二維色譜系統(tǒng)中的分離規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了化合物同系物規(guī)律性分布特征。采用該技術(shù)在景芝芝麻香型白酒中檢測(cè)到1 029個(gè)色譜峰，進(jìn)一步采用多級(jí)鑒定策略確認(rèn)了可信度較高的揮發(fā)性化合物340種。在芝麻香型白酒中鑒定出的揮發(fā)性組分主要包括酯類130種，醇類26種，有機(jī)酸類15種，醛、酮、縮醛類88種，含氮化合物16種，呋喃類20種，含硫化合物25種，萜烯類14種，其他類6種。其中首次鑒定出揮發(fā)性含硫化合物11種和萜烯類化合物12種。多種揮發(fā)性含硫化合物香氣獨(dú)特，香氣閾值極低可能對(duì)芝麻香型白酒香氣特征具有重要貢獻(xiàn)。芝麻香型白酒中鑒定出的萜烯類化合物除了具有獨(dú)特的香氣特征外，還具有重要的生理活性。

芝麻香型白酒；全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜；揮發(fā)性組分，揮發(fā)性含硫化合物；萜烯類化合物

芝麻香型白酒起源于20世紀(jì)60年代，發(fā)揚(yáng)于20世紀(jì)80年代，是在傳承我國(guó)白酒千百年釀造技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出的白酒新香型，是我國(guó)白酒十大香型代表之一[1]。芝麻香型白酒集成了濃、清、醬3種香型白酒生產(chǎn)技術(shù)，具有“芝麻香突出，諸味協(xié)調(diào)，豐滿細(xì)膩，回味悠長(zhǎng)”的風(fēng)格特點(diǎn)[2]。其典型的炒芝麻的香氣特征受到消費(fèi)者的喜愛(ài)，成為白酒行業(yè)中發(fā)展迅速的白酒香型之一。

由于芝麻香型白酒風(fēng)味獨(dú)特，關(guān)于其風(fēng)味組分的研究尤其受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注。白酒行業(yè)對(duì)芝麻香型白酒中揮發(fā)性風(fēng)味組分進(jìn)行了系統(tǒng)解析，從特級(jí)景芝白干酒種中鑒定出揮發(fā)性化合物163種，提出含氮類化合物對(duì)芝麻香型白酒具有重要貢獻(xiàn)[3]。胡國(guó)棟等人率先開(kāi)展了芝麻香型白酒中含硫風(fēng)味化合物的研究，在芝麻香型白酒中鑒定出3-甲硫基丙醇、3-甲硫基丙醛、3-甲硫基丙酸乙酯、二甲基三硫等風(fēng)味物質(zhì)，并首次提出了硫化物對(duì)芝麻香型白酒特征的貢獻(xiàn)[4-5]。近年來(lái)隨著分析儀器水平的提高，對(duì)芝麻香型白酒揮發(fā)性成分的研究報(bào)道日益增多。胡鳳艷等人采用浸入式固相微萃取結(jié)合GC-MS分析技術(shù)在芝麻香型白酒中鑒定出揮發(fā)性組分205種[6]。北京工商大學(xué)孫寶國(guó)團(tuán)隊(duì)對(duì)芝麻香型白酒中硫化物進(jìn)行了系統(tǒng)定性、定量分析，在芝麻香型白酒中鑒定出14種揮發(fā)性含硫化合物[7-8]。王柏文等人采用GC-MS結(jié)合GC-NPD技術(shù)從國(guó)井芝麻香型白酒中共檢測(cè)出31種含氮化合物[9]。本研究團(tuán)隊(duì)采用現(xiàn)代風(fēng)味化學(xué)的研究技術(shù)首次確認(rèn)糠硫醇是構(gòu)成芝麻香型白酒典型香氣特征的關(guān)鍵香氣物質(zhì)[10]。這些研究豐富了對(duì)芝麻香型白酒風(fēng)味化學(xué)組分的認(rèn)識(shí)。但由于研究方法的限制，目前對(duì)芝麻香型白酒揮發(fā)性組分的認(rèn)識(shí)還落后于其他香型白酒，對(duì)形成芝麻香型白酒獨(dú)特感官特征的風(fēng)味化學(xué)組成還并不完全清晰。

白酒作為一種蒸餾酒，其主要成分為酒精和水，約占總量的98%，決定白酒風(fēng)格特征的微量組分僅占2%，但這2%的風(fēng)味組分中卻包含了成百上千種揮發(fā)性物質(zhì)[11-12]。目前白酒中揮發(fā)性組分的研究一般采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。但由于白酒中揮發(fā)性組分組成的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的一維色譜分離技術(shù)由于峰容量有限，已經(jīng)無(wú)法滿足白酒復(fù)雜組分的分析要求[11]。全二維氣相色譜技術(shù)(GC×GC)是近年開(kāi)發(fā)出的一種多維色譜分離技術(shù)。該技術(shù)將2種分離機(jī)理不同的毛細(xì)管色譜柱通過(guò)一個(gè)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)串聯(lián)結(jié)合形成二維氣相色譜系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行分析。分析樣品通過(guò)第一維色譜柱分離后連續(xù)轉(zhuǎn)移至第二維色譜柱中進(jìn)行再次分離[13-15]。與常規(guī)一維氣相色譜比較，它具有分辨率高，靈敏度高，峰容量大等優(yōu)點(diǎn)。與高靈敏度的飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOFMS)聯(lián)合使用，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜樣品揮發(fā)性組分分離鑒定的有力工具。目前GC×GC- TOFMS技術(shù)已經(jīng)被用于對(duì)醬香型、濃香型、清香型白酒中揮發(fā)性組分的分析，極大地提高了白酒中揮發(fā)性組分的分析檢測(cè)水平[11-12]。但對(duì)于風(fēng)味特征獨(dú)特的芝麻香型白酒，目前還沒(méi)有關(guān)于其揮發(fā)性組分GC×GC-TOFMS技術(shù)研究報(bào)道。本研究首次采用頂空固相萃取技術(shù)結(jié)合GC×GC- TOFMS技術(shù)解析典型芝麻香型白酒揮發(fā)性風(fēng)味組分特征，將有助于增進(jìn)對(duì)芝麻香型白酒風(fēng)味化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

本實(shí)驗(yàn)采用的樣品為具有典型芝麻香型風(fēng)格的成品芝麻香型白酒(一品景芝，49% vol)由山東景芝酒業(yè)股份有限公司提供。主要試劑耗材：2 cm 50/30 μm固相微萃取三相頭divinylbenzene/carboxen/poly (dimethylsiloxane) (DVB/CAR/PDMS) 購(gòu)于上海Sigma-Aldrich貿(mào)易有限公司?；瘜W(xué)純氯化鈉、無(wú)水硫酸鈉等購(gòu)于中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。超純水由Mili Q (Milli-Q系統(tǒng)，Millipore，Badford，MA，USA) 純水儀制備。主要儀器為全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(GC×GC-TOFMS，Pegasus 4D, Leco Corporation, USA)系統(tǒng)：GC×GC系統(tǒng)由安捷倫7890N氣相色譜和冷噴調(diào)制器KT-2001組成，本實(shí)驗(yàn)采用液氮冷噴調(diào)制器；質(zhì)譜檢測(cè)器為美國(guó)LECO Pegasus 4D飛行時(shí)間質(zhì)譜；整個(gè)系統(tǒng)配備德國(guó)Gerstel公司復(fù)合自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)(MPS 2)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

頂空固相微萃取(HS-SPME)實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)過(guò)程參照本實(shí)驗(yàn)室前期優(yōu)化建立的方法進(jìn)行[16]。HS-SPME萃取及進(jìn)樣過(guò)程由Gerstel公司多功能自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)(MPS 2)完成，萃取頭為2 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS三相萃取頭。萃取溫度50 ℃，樣品平衡時(shí)間5 min，萃取時(shí)間50 min，乳化器轉(zhuǎn)速500 r/min。樣品前處理流程：取2 mL白酒樣品，8 mL超純水及3.0 g氯化鈉于20 mL頂空瓶混合均勻，用帶PTFE/藍(lán)色硅膠隔墊的空心磁性金屬蓋密封后進(jìn)行由MPS 2進(jìn)行HS-SPME操作，完成萃取過(guò)程后萃取頭于GC進(jìn)樣口250 ℃解吸附5 min，進(jìn)行GC×GC-TOFMS分析。

GC×GC-TOFMS分析方法：色譜柱系統(tǒng)：一維色譜柱DB-5MS(30 m×0.25 mm ID, 0.25 μm)，二維色譜柱Rxi-200(1.5 m×0.18 mm ID, 0.2 μm)色譜條件：GC進(jìn)樣口溫度250 ℃，進(jìn)樣模式采用不分流模式進(jìn)行。第一維柱溫箱升溫程序：起始溫度40 ℃保持2 min后，以5 ℃/min升溫至230 ℃保持5 min。調(diào)制器調(diào)制時(shí)間為4 s，熱調(diào)制時(shí)間為1 s，調(diào)制補(bǔ)償溫度為20 ℃。第二維柱溫箱升溫程序：起始溫度60 ℃保持2 min，后以5 ℃/min升溫至250 ℃保持5 min。樣品運(yùn)行采用恒流模式，載氣為高純氦氣(純度> 99.9995%)，流速為1 mL/min。

質(zhì)譜條件：EI離子源，電壓為70 eV，離子源溫度為230 ℃，傳輸線溫度為280 ℃。檢測(cè)器電壓為1365 V。采集質(zhì)量數(shù)范圍為35-500 amu，采集頻率為100 spectrum/s。數(shù)據(jù)采集由LECO公司Pegasus 4D工作站控制。

GC×GC-TOFMS數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)采集的TOFMS數(shù)據(jù)由LECO公司ChromaTOF?工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)識(shí)別信噪比大于50的色譜峰后進(jìn)行自動(dòng)積分解卷積和質(zhì)譜庫(kù)比對(duì)，質(zhì)譜庫(kù)為NIST 14和Wiley 9，所有比對(duì)結(jié)果自動(dòng)生成“峰表”?！胺灞怼苯?jīng)過(guò)進(jìn)一步人工解譜及同系物二維色譜出峰規(guī)律比對(duì)驗(yàn)證后作為初步鑒定結(jié)果。最后剔除烷烴類等沒(méi)有風(fēng)味貢獻(xiàn)的化合物，選擇相似度大于800，反相似度大于800，可能性大于4 000的化合物作為最終鑒定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1HS-SPME-GC×GC-TOFMS技術(shù)用于芝麻香型白酒揮發(fā)性組分分離特性分析

白酒作為一種組分十分復(fù)雜的體系，傳統(tǒng)一維氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)由于分離分析能力的局限無(wú)法完成白酒復(fù)雜樣品中揮發(fā)性組分的有效分離，往往需要結(jié)合繁瑣的樣品預(yù)處理、預(yù)分離手段的使用[17]。全二維氣相色譜技術(shù)的出現(xiàn)為白酒這種復(fù)雜樣品的分離提供了新的解決方案。根據(jù)全二維氣相色譜分離方式，第一維長(zhǎng)色譜柱所有組分經(jīng)過(guò)調(diào)制器聚焦后全部進(jìn)入第二維短色譜柱進(jìn)行再次分離后再由高通量的飛行時(shí)間質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)。色譜柱的選擇上第一維長(zhǎng)色譜柱通常采用非極性色譜柱，依靠分離物沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離，第二維短色譜柱通常采用極性柱或中等極性柱根據(jù)化合物的極性差異進(jìn)行再次分離，最終獲得具有結(jié)構(gòu)特征的二維色譜圖[6]。基于這一原則，本研究采用一維DB-5MS色譜柱搭配二維Rxi-200色譜柱對(duì)景芝芝麻香型白酒中揮發(fā)性組分進(jìn)行分析獲得圖1所示全二維分析譜圖。

圖1 芝麻香型白酒樣品經(jīng)HS-SPME提取后經(jīng)GC×GC-TOFM分析1D總離子流色譜圖(上圖)與2D總離子流色譜圖(下圖，圖中黑點(diǎn)表示一個(gè)色譜峰)Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of cooked sorghum in four methods

結(jié)果顯示芝麻香型白酒揮中發(fā)性組分十分復(fù)雜，一維色譜圖中有大量化合物存在共流出現(xiàn)象。而通過(guò)進(jìn)一步的二維色譜分離，這些共流出的化合物在二維色譜圖中得到了較好的分離。圖2節(jié)選了一個(gè)調(diào)制周期色譜分離結(jié)果，結(jié)果顯示一個(gè)調(diào)制周期(4秒)內(nèi)有3個(gè)化合物，這3個(gè)化合物在一維色譜柱上同時(shí)流出，無(wú)法分離，而在二維色譜分析中這3個(gè)化合物實(shí)現(xiàn)了基線分離，這將十分有利于對(duì)這些化合物的準(zhǔn)確定性定量分析。

圖2 芝麻香型白酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析節(jié)選一個(gè)調(diào)制周期色譜圖Fig.2 Detail of total ions chromatograms acquired by HS-SPME-GC×GC-TOFMS

由于二維色譜柱系統(tǒng)采用了2種性質(zhì)不同的色譜柱進(jìn)行分離分析，其另一個(gè)顯著特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相似的化合物在二維譜圖中會(huì)出現(xiàn)規(guī)律性的分布，這種規(guī)律性分布特點(diǎn)對(duì)于輔助化合物的鑒定具有重要的意義[11, 14]。本研究發(fā)現(xiàn)芝麻香型白酒中的揮發(fā)性組分在二維色譜圖上也呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性分布。圖3列舉了芝麻香型白酒中直鏈醇、直鏈脂肪酸、直鏈脂肪酸乙酯和甲基直鏈酮類化合物同系物在二維色譜中的分布圖，可以看出這些同系物在二維色譜圖中均呈現(xiàn)較為規(guī)律的線性分布。這反映出芝麻香型白酒中揮發(fā)性組分通過(guò)二維色譜柱系統(tǒng)得到了較好的分析。在后期物質(zhì)鑒定過(guò)程中這種規(guī)律性分布特點(diǎn)可用于對(duì)芝麻香型白酒揮發(fā)性組分的輔助鑒定，以提高鑒定結(jié)果的可靠性。

圖3 芝麻香型白酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析同系物在二維色譜圖中呈現(xiàn)線性分布圖Fig.3 Ordered chromatogram of homologous series

2.2芝麻香型白酒中揮發(fā)性組分的HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析鑒定

通過(guò)全二維氣相色譜分離結(jié)合高通量飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)，在景芝芝麻香型白酒中共分離檢測(cè)到1 029個(gè)色譜峰。大量色譜峰的檢出，對(duì)化合物的鑒定提出了巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)一維氣相色譜質(zhì)譜色譜峰逐一鑒定方法難以實(shí)現(xiàn)。本研究采用以下策略對(duì)譜圖中的化合物進(jìn)行鑒定分析：首先通過(guò)力可Pegasus 4D色譜分析工作站結(jié)合mainlib譜庫(kù)、replib譜庫(kù)、nist譜庫(kù)以及wiley譜庫(kù)的自動(dòng)解卷積和檢索分析(選擇S/N>50的色譜峰進(jìn)行分析)，選擇相似度大于800，反相似度大于800，可能性大于4 000的化合物作為初步鑒定結(jié)果。進(jìn)一步結(jié)合人工解譜驗(yàn)證、二維色譜出峰規(guī)律比對(duì)驗(yàn)證，最后剔除烷烴類等沒(méi)有風(fēng)味貢獻(xiàn)的化合物作為最終鑒定結(jié)果。采用這種策略本研究在景芝芝麻香型白酒中共鑒定出可信度較高的揮發(fā)性組分340種(表1)。其中種類最多的是酯類化合物，共檢測(cè)到130種，其次是醛、酮、縮醛類化合物檢測(cè)到88種，這一結(jié)果與其他白酒研究結(jié)論相一致，說(shuō)明這幾類化合物是白酒中普遍存在的揮發(fā)性組分[11-12]。除了這些白酒中普遍存在的揮發(fā)性組分外，本研究在景芝芝麻香型白酒中還鑒定出25種揮發(fā)性含硫化合物。豐富的含量化合物是芝麻香型白酒的典型特征，本研究首次在芝麻香型白酒中檢測(cè)到20種以上的揮發(fā)性含硫化合物。同時(shí)本研究還在景芝芝麻香型白酒中檢測(cè)到14種萜烯類化合物，其中大部分萜烯類化合物是在芝麻香型白酒中首次檢出。以下將重點(diǎn)分析討論芝麻香型白酒中含有的這些揮發(fā)性含硫化合物和萜烯類化合物。

表1 芝麻香型白酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析鑒定的化合物統(tǒng)計(jì) 單位：種

揮發(fā)性含硫化合物：表2列出了景芝芝麻香型白酒中鑒定出的25種揮發(fā)性含硫化合物，其中11種在芝麻香型白酒中首次鑒定。揮發(fā)性含硫化合物由于其極低的香氣閾值和獨(dú)特的香氣特征是食品中一類十分重要的香氣物質(zhì)，在食品風(fēng)味化學(xué)研究中受到廣泛關(guān)注[18]。但由于揮發(fā)性含硫化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣，性質(zhì)不穩(wěn)定，大多在食品中濃度極低，對(duì)食品特別是飲料酒中揮發(fā)性含硫化合物的檢測(cè)一直是食品風(fēng)味研究中十分具有挑戰(zhàn)性的工作[19]。由于研究方法的限制，白酒中揮發(fā)性硫化物的研究一直進(jìn)展緩慢，檢測(cè)出的揮發(fā)性含硫化合物種類遠(yuǎn)低于其他酒種。本研究采用HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析一次能夠從芝麻香型白酒中檢測(cè)到25種揮發(fā)性硫化物，其中11種為首次檢出，表明該技術(shù)非常適合于白酒中這類微量化合物的檢測(cè)。揮發(fā)性含硫化合物對(duì)芝麻香型白酒的風(fēng)味貢獻(xiàn)一直是白酒風(fēng)味化學(xué)研究的熱點(diǎn)。本研究團(tuán)隊(duì)采用氣相色譜-聞香技術(shù)在芝麻香型白酒中鑒定出二甲基二硫、二甲基三硫、3-甲硫基丙醛、糠硫醇、硫代乙酸甲酯等化合物具有重要的香氣貢獻(xiàn)[10]。其中糠硫醇具有典型的炒芝麻的香氣特征，是構(gòu)成芝麻香型白酒獨(dú)特香氣特征的關(guān)鍵香氣化合物。這些化合物采用一維氣相色譜質(zhì)譜技術(shù)很難進(jìn)行分離檢測(cè)，而采用全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)則能夠進(jìn)行有效的分析。本研究新鑒定的甲基乙基二硫文獻(xiàn)報(bào)道具有煮白菜、洋蔥的香氣特征，其香氣閾值僅為62 μg/L[20]。2-甲基噻吩、2,3-二甲基噻吩、2-乙基噻吩文獻(xiàn)報(bào)道具有煮肉的香氣特征[21]。這些化合物對(duì)構(gòu)成芝麻香型白酒香氣的復(fù)雜性具有貢獻(xiàn)，值得進(jìn)一步的關(guān)注研究。

萜烯類化合物：萜烯類化合物既是構(gòu)成白酒香氣特征的一類重要香氣化合物，也是白酒中重要的一類生理活性物質(zhì)。白酒中萜烯類化合物的研究近年來(lái)受到極大的關(guān)注，目前在藥香型董酒、醬香型茅臺(tái)酒和清香型白酒中都檢測(cè)到種類豐富的萜烯類化合物[16, 22-23]，但在芝麻香型白酒中還極少有關(guān)于萜烯類化合物的研究報(bào)道。本研究首次在景芝芝麻香型白酒中鑒定出14種萜烯類化合物(表3，圖4)，表明芝麻香型白酒中也含有種類豐富的萜烯類化合物。其中β-大馬酮(具有花香、蜜香特征)是清香型白酒中重要香氣化合物。該物質(zhì)在白酒中的香氣閾值極低，僅為0.12 μg/L，在較低的濃度下仍能發(fā)揮重要的香氣作用[16]。里那醇、L-α-萜品醇、橙花叔醇、反式-香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮氧化物都具有愉悅的花香香氣特征，是酒精飲料中的重要香氣物質(zhì)[24-25]。α-蒎烯、(+)-花側(cè)柏烯則是一類具有愉悅植物香、松木香的香氣化合物。本研究首次在芝麻香型白酒中鑒定出這些香氣化合物，其對(duì)芝麻香型白酒的香氣貢獻(xiàn)值得進(jìn)一步研究。除了香氣貢獻(xiàn)外，本研究在芝麻香型白酒中鑒定出的萜烯類化合物很多還具有重要的生理功能。例如欖香烯是中藥莪術(shù)中的抗癌有效成分，實(shí)驗(yàn)藥理學(xué)和臨床試驗(yàn)都證實(shí)該化合物對(duì)腫瘤有確切療效，其抗癌譜較廣且毒副作用小，無(wú)骨髓抑制，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的抗癌新藥[26]。α-姜黃烯是生姜中的主要功能活性物質(zhì)，具有多種生物活性，如抗菌活性、抗病毒活性等[27]。樟腦則具有消炎、鎮(zhèn)痛、抗菌等生理功能[28]。芝麻香型白酒中檢測(cè)出的功能性萜烯類化合物可能對(duì)芝麻香型白酒的健康價(jià)值具有貢獻(xiàn)，但這些物質(zhì)的含量和功能還需進(jìn)一步解析。

表2 芝麻香型白酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析鑒定出的揮發(fā)性含硫化合物

注：a：一維保留時(shí)間。b：二維保留時(shí)間。c：字體加粗化合物為芝麻香型白酒中首次檢出的揮發(fā)性硫化物。

表3 芝麻香型白酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析鑒定出的萜烯類化合物

圖4 芝麻香型白酒中的萜烯類化合物結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Chemical structural of terpenoid compounds identified in Chinese roasted sesame-like flavor type liquor

3 結(jié)論

本研究首次采用頂空固相微萃取結(jié)合全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)解析了典型芝麻香型白酒中揮發(fā)性組分特征。研究發(fā)現(xiàn)采用極性不同的二維色譜柱系統(tǒng)結(jié)合高通量飛行時(shí)間質(zhì)譜能夠有效的實(shí)現(xiàn)芝麻香型白酒復(fù)雜揮發(fā)性組分的分離分析。眾多一維色譜系統(tǒng)中無(wú)法分離的化合物在二維色譜系統(tǒng)中得到了較好的分離。采用該方法在景芝芝麻香型白酒中檢測(cè)出1029個(gè)色譜峰，進(jìn)一步采用多級(jí)化合物鑒定策略鑒定出可行度較高的揮發(fā)性化合物340種，體現(xiàn)了芝麻香型白酒揮發(fā)性組分的復(fù)雜性。芝麻香型白酒中揮發(fā)性組分組成除了白酒中普遍存在的醇、酸、酯、醛酮類化合物外，還檢測(cè)到種類豐富的揮發(fā)性含硫化合物和萜烯類化合物。本研究在景芝芝麻香型白酒中共檢出揮發(fā)性含硫化合物25中，新鑒定出11種，這些化合物可能對(duì)構(gòu)成芝麻香型白酒獨(dú)特的香氣特征具有重要貢獻(xiàn)。本研究在景芝芝麻香型白酒中還檢測(cè)到14種萜烯類化合物，這些萜烯類化合物不僅具有重要風(fēng)味貢獻(xiàn)，很多還具有一定的生理功能。芝麻香民型白酒中發(fā)現(xiàn)的這些揮發(fā)性含硫化合物和萜烯的化合物的價(jià)值值得進(jìn)一步的研究。

[1] 王海平,來(lái)安貴,趙德義.芝麻香型白酒的發(fā)展[J].釀酒科技,2006,147(9):104.

[2] 徐巖.科學(xué)傳承、集成創(chuàng)新走中國(guó)白酒技術(shù)持續(xù)發(fā)展的道路——對(duì)芝麻香酒的看法和認(rèn)識(shí)[J]. 釀酒科技,2013,226(4):17.

[3] 王海平,于振法.景芝白乾酒的典型性——“芝麻香”研究工作的回顧與展望[J]. 釀酒,1992,19(4):61.

[4] 胡國(guó)棟,陸久瑞,蔡心堯,等.芝麻香型白酒特征組分的分析研究[J]. 釀酒科技,1994,64(4):75.

[5] 胡國(guó)棟,陸久瑞.芝麻香型白酒含硫特征組分的分析研究(續(xù))[J]. 釀酒科技,1995,72(6):67-68.

[6] 胡風(fēng)艷,張秋月,鄭萌萌,等.應(yīng)用DI-SPME 和GC-MS 分析白酒香氣成分(下)[J].釀酒,2012,39(6):58.

[7] 趙東瑞,張麗末,張鋒國(guó),等.固相微萃取、液液萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法分析芝麻香型白酒中的含硫化合物[J]. 食品科學(xué),2016，37(22):99-106.

[8] 張媛媛,孫金沅,張鋒國(guó),等.芝麻香型白酒中含硫風(fēng)味組分的分析[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2014，14(5):218-226.

[9] 王柏文,李賀賀,張鋒國(guó),等.應(yīng)用液-液萃取結(jié)合GC-MS與GC-NPD技術(shù)對(duì)國(guó)井芝麻香型白酒中含氮化合物的分析[J].食品科學(xué),2014，35(10):126-131.

[10] SHA S,CHEN S,QIAN M,et al.Characterization of the Typical Potent Odorants in Chinese Roasted Sesame-like Flavor Type Liquor by Headspace Solid Phase Microextraction—Aroma Extract Dilution Analysis, with Special Emphasis on Sulfur-Containing Odorants[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2017，65(1):123-131.

[11] ZHU S, LU X,JI K, et al. Characterization of flavor compounds in Chinese liquor Moutai by comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry[J]. Analytica Chimica Acta, 2007，597(2)：346-348.

[12] YAO F,YI B,SHEN C,et al.Chemical Analysis of the Chinese Liquor Luzhoulaojiao by Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography/Time-of-Flight Mass Spectrometry[J]. Scientific Reports ,2015，10(5)：9553.

[13] DALLUGE J, BEENS J, BRINKMAN UAT. Comprehensive two-dimensional gas chromatography: a powerful and versatile analytical tool[J]. J Chromatogr A ,2003，1000(1-2)：69-108.

[14] MONDELLO L, TRANCHIDA PQ, DUGO P, et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry: A review[J]. Mass Spectrom Rev,2008，27(2)：101-124.

[15] TRANCHIDA PQ, DUGO P, DUGO G, et al. Comprehensive two-dimensional chromatography in food analysis[J]. J Chromatogr A, 2004，1054(1-2)：3-16.

[16] GAO WJ, FAN WL,XU Y.Characterization of the Key Odorants in Light Aroma Type Chinese Liquor by Gas Chromatography-Olfactometry, Quantitative Measurements, Aroma Recombination, and Omission Studies[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014,62(25):5786-5804.

[17] FAN WL, QIAN MC. Identification of aroma compounds in Chinese 'Yanghe Daqu" liquor by normal phase chromatography fractionation followed by gas chromatography olfactometry[J]. Flavour and Fragrance Journal, 2006,21(2):333-342.

[18] MCGORRIN RJ. The Significance of Volatile Sulfur Compounds in Food Flavors. In: Qian MC, Fan X, Mahattanatawee K, editors. Volatile Sulfur Compounds in Food[M]. Washington, DC: American Chemical Society， 2011.

[19] MESTERS M, BUSTO O, GUASCH J. Analysis of organic sulfur compounds in wine aroma[J]. J Chromatogr A,2000,881(1-2):569-581.

[20] ZHU J,CHEN F,WANG L,et al.Comparison of Aroma-Active Compounds and Sensory Characteristics of Durian (Durio zibethinus L.) Wines Using Strains of Saccharomyces cerevisiae with Odor Activity Values and Partial Least-Squares Regression[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015,63(7):1939-1947.

[21] SHIBAMOTO T,RUSSELL GF.Study of meat volatiles associated with aroma generated in a D-glucose-hydrogen sulfide-ammonia model system[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry ,1976,24(4):843-846.

[22] WABG L, HU G, LEU L,et al.Identification and Aroma Impact of Volatile Terpenes in Moutai Liquor[J]. International Journal of Food Properties ,2016,19(6):1335.

[23] 胡光源,范文來(lái),徐巖,等.董酒中萜烯類物質(zhì)的研究[J]. 釀酒科技,2011(7):29-33.

[24] BLACK CA, PARKER M, SIEBERT TE, et al. Terpenoids and their role in wine flavour: recent advances[J]. Aust J Grape Wine Res,2015,21(S1):582-600.

[25] 席艷茹,唐柯,徐巖,等.應(yīng)用定量描述分析和GC-O/MS研究黃土高原赤霞珠干紅葡萄酒香氣特征[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2016,42(5):192-197.

[26] 楊驊,王仙平,郁琳琳,等.欖香烯抗癌作用與誘發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡[J].中華腫瘤雜志,1996,18(3):169-172.

[27] 王艷.姜油樹(shù)脂中姜黃烯、姜烯和β-倍半水芹烯的分離[D].青島：山東大學(xué)， 2012.

[28] 丁元?jiǎng)?馬紅梅,張伯禮.樟腦藥理毒理研究回顧及安全性研究展望[J].中國(guó)藥物警戒,2012，9(1):38.

CharacterizationofvolatilecompoundsinChineseroastedsesame-likeflavortypeliquorbycomprehensivetwo-dimensionalgaschromatography/time-of-flightmassspectrometry

CHEN Shuang, XU Yan*

(State Key Laboratory of Food Science & Technology, The Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

The volatile compounds in Chinese roasted sesame-like flavor type liquor were characterized by headspace solid-phase microextraction coupled with comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry (HS-SPME-GC×GC-OFMS). Ordered chromatograms of homologous series in sesame-like flavor type liquor are observed using the two-dimensional gas chromatography system. More than 1 000 peaks were separated and detected by HS-SPME-GC×GC-TOFMS. Among them, 340 volatile compounds were further identified by different strategies, including 180 esters, 26 alcohols, 15 acids, 88 aldehydes and ketones, 16 nitrogen Containing Compounds, 20 furans, 25 sulfur Containing Compounds, 14 terpenoid compounds and 6 others. Eleven sulfur Containing Compounds and 12 terpenoid compounds were identified in roasted sesame-like flavor type liquor for the first time.

Chinese roasted sesame-like flavor type liquor; comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry; volatile compounds, volatile sulfur Containing Compounds; terpenoid compounds

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014825

博士(徐巖教授為通訊作者，E-mail:yxu@jiangnan.edu.cn)。

國(guó)家自然科學(xué)基金(21506074)；江蘇省自然科學(xué)基金青年基金(BK20140153)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 (2016YFD0400503)；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目；111引智計(jì)劃(No. 111-2-06)和江蘇省現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心

2017-05-23，改回日期：2017-06-06