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论文技巧案例-茅台酒中风味物质研究
时间:2021-04-05 12:12:36

  采用两种不同的预处理方式,液液萃取和固相微萃取,经气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析,利用谱库检索初步得到茅台酒中的微量风味成分。研究结果表明,液液萃取分析得到30种风味物质,其中醇类物质有9种,酯类物质有7种,醛类物质有5种,还有一些酸类物质、吡嗪类物质等;固相微萃取分析得到59种物质,酯类物质有31种,醛类物质有5种,酸类物质、醇类物质有4种,以及一些酮类、芳香烃物质、烷烃类物质等。两种不同的预处理方法,分析得到的结果有所差别,通过对比分析,判断两种不同方法的差异性。

  1.1白酒概述

  白酒也称白干、烧酒,它的原料主要是含淀粉质的粮谷,以酒曲、自培酵母、糖化酶等作为糖化发酵剂,经过蒸煮、糖化发酵、蒸馏、贮存、勾兑等过程而制成。它是我国传统的蒸馏酒,与威士忌、白兰地、金酒、俄得克、兰姆酒并称为世界六大蒸馏酒[1]。白酒的成分主要是乙醇和水,还含有少量的微量风味成分,包括醛酮类化合物、醇类、酸类、酯类、缩醛类、含氮化合物、芳香族化合物和呋喃化合物等,这些物质含量的不同,影响着白酒的品质和风格[2]。随着仪器设备的不断发展,对白酒的研究也越来越多,不仅仅局限于风味成分的来源,还研究其微生物对风味成分的贡献,扩宽研究方向,从不同的地方去研究其风味物质,将其分析出来,以此来判断不同种类白酒的区别。不同的酿造工艺对白酒的香型有一定的影响,目前有12种已定型的香型,其中包括4种基本香型即酱香型、浓香型、清香型、米香型,在这4种基本香型上又衍生出来了8种香型,包括凤香型、兼香型、老白干香型、芝麻香型、馥郁香型、药香型、豉香型和特香型。目前,中国白酒的生产企业众多,有37000多家,其中品牌白酒就有3000多家,市场竞争激烈;中国白酒的产量呈稳步增长趋势,其中中高端白酒市场发展迅速,但对于年轻人来说,更青睐于葡萄酒、啤酒这类产品,对白酒的市场份额有所影响,而中国的白酒产业也面临着一些挑战,比如,有效性的品牌管理比较缺乏,白酒市场的同质化竞争激烈,营销渠道缺乏等[3]。

  1.2白酒风味物质[1,4]

  白酒中含有大量的呈香物质,这些物质影响着白酒的风格特征[5],利用各种分析技术分析白酒的风味物质,探索它们对白酒风味的作用,对推动白酒行业的发展具有重要的意义,目前在白酒中报道的微量成分有2400多种化合物[6],这些微量成分对白酒的香气有着重要的影响。白酒中的风味物质大致分为以下几种:

  1.2.1酸类物质

  白酒中的酸类物质是生成酯类的前驱物质,这些酸类物质都是有机酸,主要有乳酸、乙酸、琥珀酸、丁酸、己酸等,这些物质影响着白酒的口感和后味。适量的有酸对白酒的口感和后味有增强作用,使酒体更显优雅细腻,但酸不足会导致后味寡淡[7,8],某些有机酸含量过高也会影响白酒的风味,如乳酸过量会造成白酒出现酸涩味[9]。

  1.2.2醇类物质

  醇类物质是白酒中含量较高的一类物质,有一元醇、多元醇和芳香醇,它们是酯类的前驱物质,也是白酒醇甜和助香剂的主要物质来源[9,10],具有促进酒体丰满醇厚和形成酒的风味的重要作用,主要有乙醇、异戊醇、异丁醇、正丙醇等。适量的醇类物质在白酒中起缓冲作用,以增加酒的醇甜感,是形成白酒风味不可缺少的组成成分[11],它有两种产生来源,一种是酿酒所用曲中的蛋白酶降解原料中的蛋白质生成氨基酸,酵母菌摄取氨基酸后生成脂肪醇,一种是糖质生成氨基酸的过程中,由其中间产物酮酸合成[12]。

  1.2.3酯类物质

  是一类具有芳香气味的化合物,使酒体香气浓郁[10],而且在酒的微量香味成分中含量最多。这些物质中对白酒的质量与风格影响最大的主要是乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯,它们占其总酯类的80%以上,是构成白酒主体香的骨架成分。通过对白酒进行色谱闻香分析得出,从闻香上看,酯类物质具有怡人的水果芳香,虽然它们在香味的程度与强度、持续时间上有差别,但会给人一种优美的舒适感,这说明酯类物质在闻香上对白酒的风味的优美度上具有重要的作用,是构成白酒香味的主要成分[11]。

  1.2.4醛酮化合物

  也称羰基化合物,大多数为低沸点物质,易挥发,可形成丰富的酒香,适量的醛酮类物质可起到助香作用[11],主要有乙醛、糠醛、丙烯醛、缩醛等,缩醛类化合物以乙缩醛含量最多[13]。

  1.2.5芳香族化合物

  芳香族类物质是形成酱香型白酒的重要香味物质,主要包括4-乙基愈创木酚、香草醛、苯甲醛和酪醇等。

  1.2.6硫化物

  白酒中挥发性硫化物有硫化氢、二甲基硫及硫醇等,硫化物是一类含量极少、阈值极低的化合物[4,13]。

  白酒中香味成分有不同的来源,其中一部分来源于酿酒所采用的原料和辅料中的一些挥发性成分,另一部分来源于微生物的代谢产物[14]。迄今为止,在白酒中检测到的微量风味化合物达1737种,包括醇类、酯类、醛类、酮类、芳香族化合物、酸类、呋喃类、缩醛类、烃类、内酯类、萜烯类、含氮化合物、含硫化合物等[15]。

  1.3国内外研究现状

  我国的蒸馏酒即白酒的历史由来已久,最早可追溯至商朝,而对白酒风味物质的研究始于1968年中国原轻工业组织在茅台的试点。随着分析仪器的不断进步和分析手段的不断丰富,研究人员对白酒风味物质的研究越来越深入,也从不同方面对其进行研究,包括对白酒酒醅、白酒酿造的副产物、酿造原料、微生物等方面[16]。研究显示,白酒的风味物质包括醇类、酮类、酸类、酯类等,也从这些风味成分对白酒呈香的贡献的研究,得出白酒不同香型的主体香成分,目前,已经确定的有浓香型和清香型的主体香成分,分别是己酸乙酯和乙酸乙酯,虽然对酱香型白酒风味成分的研究颇多,但其主体香成分仍然没有准确的说法,还有待进一步的研究。

  1.4酱香型白酒

  1.4.1酱香型白酒概述

  酱香型白酒以茅台酒为典型代表,它的风格特征是酱香突出、酒体醇厚、幽雅细腻、后味悠长、空杯留香持久[17]。酱香型白酒的研究,始于茅台镇的一期试点,引起了大量研究人员的关注。酱香型白酒发酵容器的独特性决定了它的香味的独特性,它以碎石为壁、黄土为底,先窖外发酵,升温后窖池发酵,正是这种独特的容器及发酵方式,决定了它窖体不倒塌、不易染其他菌的特点,黄土能够提供己酸菌栖息和代谢的环境,增强己酸和其他酯类的浓厚感,促进酒体丰满[18]。它的生产工艺较为复杂,其特点可以概述为“四高两长,一大一多”;四高即高温制曲、高温堆积、高温发酵、高温馏酒;两长即生产周期长、贮存时间长;一大一多为大用曲量和多轮次发酵。酱香型白酒生产工艺的复杂性,也决定了酱香型白酒的风味成分的复杂性,不同的工艺过程,对其风味成分的形成也有影响,要研究其形成机理,以便更好地确定酱香型白酒的风味成分及来源。酱香型风味物质形成机理有:1)产酱香风味物质的原料主要是高温大曲中的麦粉,由于它本身含有大量的酶及蛋白质,可以为酿造提供糖化发酵剂,还能够在发酵过程中提供前体物质;2)在微生物所产生酶系的作用下,淀粉被分解成糖,蛋白质被分解成氨基酸;3)在高温的条件下,糖与氨基酸发生美拉德反应产生挥发性的化合物,这些化合物包括酱香型白酒的风味物质[19]。

  酱香型原酒可以分成三种类型,一种是上层酒醅产的酒,酱香突出,一种是中层酒醅产的酒,酱香味较淡,一种是下层酒醅产的酒,酱香明显、浓郁[20]。酱香型白酒中的风味物质主要有酸类、醛类、醇类、酯类、酮类等,与白酒中风味化合物相同,而白酒中风味化合物含量及其比例的不同,决定了白酒的品质以及香型。酱香型白酒具有以下几个特点:有机酸总量和羰基化合物总量偏高,总醇和高沸点化合物含量高,酯类化合物多[21]。2013年王等[22]应用GC-O和GC-MS分析得出酱香型习酒中的重要香气物质是有机酸、酯类、醛类,其次是吡嗪类、呋喃类化合物。汪等[5]采用液液微萃,定量检测酱香型白酒的成分有酯和醇类各9种、有机酸类5种和其他类2种,共25种骨架成分。吉通过气质色谱联用仪分析得出酱香型白酒中的酯类物质如乙酸乙酯、十六酸乙酯、乳酸乙酯,醛类如乙缩醛、糠醛,正丙醇等含量较高[22],纪等利用直接进样法结合气相色谱质谱法检测出5种不同的品牌酱香型白酒的挥发性物质共63种,包括醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、烷烃类和其他类风味物质,其中含量较高的是酯类、醇类和酸类物质[23]。酱香型白酒中酸的含量较大,酯的含量较低,醛酮含量较其他香型多,而且它的气味芬芳幽雅,香气持久稳定[24]。

  1.4.2酱香型白酒的主体香气

  目前,对酱香型白酒的风味物质研究也较多,也提出了一些酱香型白酒的主体香气成分学说,一直都没有得到确切的结果,所以现有的研究对酱香型白酒的主体香气成分还未明确,主要有以下几个观点[25,26]:

  (一)4-乙基愈创木酚说

  中国原轻工业组织在上世纪60年代在茅台开始了酱香白酒的研究,得出茅台酒的主体香成分是4-乙基愈创木酚,而1976年,通过气相色谱和感官尝评对茅台酒进行分析,表明茅台酒的主体香不是4-乙基愈创木酚;胡国栋用气相色谱法分析茅台酒中的挥发性酚类化合物,检测出12种化合物包括4-乙基愈创木酚、愈创木酚、苯酚等物质,同其他酒进行对比,证明了茅台酒的主体香不是4-乙基愈创木酚[27]。

  (二)吡嗪及加热香气说

  酱香型酒生产所采用的高温工艺即高温制曲、高温堆积、发酵及蒸馏等,为美拉德反应创造了条件,因而可以产生多种吡嗪类杂环芳香化合物,且这些化合物的嗅觉阈值极低。在不同香型白酒中,由于酱香型白酒的特殊的高温制曲工艺,可能会使酱香型白酒中吡嗪类化合物的含量较其他类型白酒高[28],通过高温大曲和中温大曲的比较,发现高温大曲有与酱味相似的香气,这种香气可能与反应所生成的吡嗪类和醛类等有关。辛磊通过色谱分析茅台中的微量成分,得出茅台酒中的吡嗪化合物含量是其他品种的酒的十至十几倍,起主导作用的是四甲基吡嗪,从含量上来说,茅台酒的主体香成分是吡嗪化合物[29]。吡嗪类化合物是碱性化合物,而徐岩等通过在酸性的酒中加入吡嗪类化合物,并没有使酱香型白酒的香气更加典型[30],而通过对酱香型白酒的某一种吡嗪化合物进行感官导向和气相色谱质谱分析得出,它是酱香型白酒灼烧焦味的主要成分,因此,酱香型白酒的主体香成分可能不是吡嗪类化合物[31],但并不能否认其是酱香型白酒的重要成分。

  (三)呋喃类和吡喃类衍生物说

  认为形成酱香的物质有很大可能是呋喃酮、吡喃酮类衍生物[32],该推论最早在1983年提出。虽然酱香酒的主体香极大可能是呋喃类及吡喃类化合物,但在验证过程中经过不同的条件,如熟化期的长短、被添加物的性质、配比调和等,得到的结果不一定理想,白酒中的微量成分多达几十、上百种,某一成分的增或减都会对判断其主体香有一定的影响[26]。

  (四)10种特征成分说

  认为组成酱香型白酒的香气成分主要有以下几种:醛类有糠醛、苯醛、乙二甲基丁醛,醇类有正丙醇、酪醇、苯乙醇、香草醇、丁香醇,还有含氮化合物,4-乙基愈创木酚。

  (五)“高沸点酸性物质和低沸点酯类物质组成的复合香”说

  酱香型酒的香气可以区分为前香和后香,在闻香上也有较大的差别,前香中的芳香组分沸点较低,挥发性较大,而后香沸点较高,挥发性较慢,香气持久[33]。

  1.5风味物质提取方法

  1.5.1液液萃取

  在液液萃取(liquid-liquid extraction)中,常用的有机溶剂有二氯甲烷、乙醚、戊烷等,萃取是利用化合物在不同的溶剂中分配系数或溶解度不同,将目标化合物从一种溶剂转移至另一种溶剂,将其萃取出来。液液萃取得到广泛运用主要在于操作简单、化合物回收利用率高等特点,其最大的优点是样品处理量大,可以浓缩萃取的目标成分,但是,其缺点也很明显,溶剂消耗量大且可能有毒,这些物质会造成污染,且萃取过程中消耗的时间较长,且步骤繁琐,还会损失部分低沸点的挥发性成分,用液液萃取的前处理方式存在一定的缺陷。

  1.5.2固相微萃取(SPME)

  固相微萃取(solid-phase microextraction)是以固相萃取为基础,发展起来的一种萃取技术,它是采样、萃取、浓缩以及进样一起的一种微萃取分离技术,它是于20世纪90年代兴起、快速发展起来的一种新型的、环境友好型的前处理技术[12]。它的主要优点是易使用,快速,无溶剂,以及纤维涂层的可选择性,可以使固相微萃取应用的范围更加宽广,但固相微萃取的缺点也较明显,它不能萃取高挥发性的化合物,不适合定量分析,对实验条件比较敏感,而且萃取纤维的选择影响着萃取的效果,萃取纤维萃取萃取得到的分析物的量与分析物的分子量、极性以及分配系数等有关,所以需要根据分析物进行萃取纤维的选择,以达到最佳的萃取效果[30,34],常用的萃取头有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酸酯(PA)、碳分子筛/聚二甲基硅烷(CAR/PDMS)、聚二甲基硅烷/二乙烯基苯(PDMS/PVB)、聚乙二醇/模化树脂(CW/TPR)等[35],固相微萃取技术广泛应用于食品、生物化学、医药等领域,它与GC-MS联用广泛应用于挥发性化合物的测定[36]。

  1.5.3气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术

  气相色谱-质谱仪(gas chromatography-mass spectrometry)是利用样品中各个组分进入质谱仪后被电离产生不同质量数且带一定电荷的离子,然后根据电磁场中离子的运动差别,利用质量分析器将不同质荷比的离子分开,得到按质荷比排列的质谱图[37]。气相色谱-质谱联用技术结合了二者的优点,不仅可以快速检测,且检测的灵敏度较高,通常用于测定含量较低的化合物[38],能够对检测样品进行快速检测,该项技术既克服了气相色谱技术的不稳定性,又解决了质谱技术只能用于离子检测的缺点。气相色谱-质谱联用技术与计算机系统相融合,提高了该项技术的处理效率及性能,易于自动化,为食品的快速检测提供了技术支持,便于更加方便的分析所需化合物。

  1.5.4气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术的发展前景

  气相色谱-质谱联用技术在食品检测方面应用广泛,可应用于粮油食品、食品农残、保健食品、食品添加剂等的检测,还可用于环境保护、医药、石油化工等方面的检测[39]。随着气相色谱-质谱联用技术的不断发展,以及它的技术的不断完善、成熟,在食品行业中的应用越来越广泛,可以根据不同食品,提出不同的方案进行检测,不仅可以解决检测的时间周期问题,还可以对食品有更加针对性的研究,促进食品行业的发展。

  1.6论文研究的目的及意义

  本论文旨在通过气相色谱-质谱联用技术,对比分析液液萃取(liquid-liquid extraction)和固相微萃取(solid-phase microextraction)两种前处理方式中茅台酒中香气成分的差别,通过差异分析,对比两种处理方式的优、缺点,以便为后续分析茅台酒中香气成分提供理论基础。气相色谱-质谱联用技术能够有效地研究白酒中香气成分,利用不同的前处理方法,对比分析,得到主要香气成分,分析这些香气成分对酒的贡献因子,以此来分析不同品种的酒的主体成分,对存在争议的不同香型的酒的主体香气成分提供理论依据。

  第二章实验材料与方法

  随着科学技术的不断发展,检测手段和仪器设备的不断更新,对于香气分析的前处理手段也也来越丰富,常见的样品前处理手段有直接进样、固相微萃取(solid-phase microextraction)、液液萃取(liquid-liquid extraction)、顶空固相微萃取(Headspace solid phase microextraction)、搅拌棒吸附萃取(SBSE)、同时蒸馏萃取法等。固相微萃取虽然操作简便、快速,但会受到萃取时间、萃取温度、萃取头的影响,液液萃取在浓缩过程中则会损失部分低沸点物质,而搅拌棒吸附萃取法则是操作步骤较多且时间较长[40],不同的处理方法各有其优点、缺点,选取一个合适的方法对实验起着重要的作用。

  本论文的主要目的是通过液液萃取(LLE)和固相微萃取(SPME)联合气相色谱-质谱联用仪(GS-MS)对茅台酒中的风味物质组成和相对含量进行初步研究,以便初步认识茅台酒中的微量风味物质,为进一步研究该酒中的风味物质以及对该酒中的风味稳定、改善和提高提供一定的参考依据。

  2.1实验材料

  2.1.1实验样品

  贵州茅台酒,53%,贵州茅台集团有限公司;

  2.1.2实验试剂

  试剂名称规格厂家

  氯化钠分析纯成都金山化学试剂有限公司

  2.1.3仪器与设备

  名称型号厂家

  全自动双重水蒸馏器SZ-93型上海银泽仪器设备有限公司

  电子天平LT1002E常熟市天量仪器有限责任公司

  气相色谱质谱联用仪7890 A-5975C安捷伦科技有限公司

  多功能自动进样器PAL RSI瑞士斯特斯分析仪器有限公司

  液体进样针10μL广州智达实验室科技有限公司

  2.2试验方法

  2.2.1液液萃取法

  经预实验,选取二氯甲烷为萃取剂,以萃取茅台酒中微量风味。取超纯水稀释至15%茅台酒样品5mL于离心管中,加入1.4 g NaCl涡旋振荡后,加入2 mL二氯甲烷,在6000 r/min条件下涡旋1 min,再离心10 min,收集下层有机相,重复萃取3次。过0.22 nm滤膜后取1 mL于气相小瓶中,待GC-MS检测分析。

  2.2.2固相微萃取(SPME)法

  初始条件:将8 mL稀释至53%白酒样品移入20 mL顶空进样瓶中,2 g氯化钠,用瓶盖密封。45℃下保温平衡15 min后,插入SPME萃取头在45℃下萃取30 min,萃取过程中保持震摇,萃取结束后在GC进样口(250℃)解析3 min。

  2.2.3香气物质的GC-MS测定

  色谱条件:石英毛细管柱,DB-Wax毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 mm);程序升温:50℃保持1 min,以5℃/min升温至120℃;再以8℃/min上升到230℃,保持1 min;进样口温度:250℃;载气99.999%He,流速1 m L/min;溶剂延迟3 min。

  质谱条件:电离方式EI,电子能量70 e V,离子源温度230℃,四级杆温度150℃;传输线温度250℃。全扫模式,扫描质量范围45~500 amu。

  第三章结果与讨论

  3.1液液萃取结果

  采用液液萃取的预处理方法,其GC-MS检测结果如图3.1所示:

  图3.1茅台酒微量成分GC-MS检测色谱图(液液萃取)

  Figure 3.1 GC-MS detection chromatogram of Maotai liquor trace components(Liquid-liquid extraction)

  表3.1茅台酒液液萃取MS-数据分析

  Table 3.1 MS-Data Analysis of Liquid Ext

  类别英文名称中文名称分子式分子质量相对百分含量鉴定方式

  醇类1-Propanol丙醇C3H8O 60.06 0.590%MS

  1-Propanol,2-methyl-异丁醇C4H10O 74.07 0.307%MS

  1-Butanol正丁醇C4H10O 74.07 0.161%MS

  1-Butanol,3-methyl-异戊醇C5H12O 88.09 0.788%MS

  1-Hexanol正己醇C6H14O 102.1 0.031%MS

  2,3-Butanediol 2,3-丁二醇C4H10O2 90.07 0.006%MS

  2-Furanmethanol糠醇C5H6O2 98.04 0.025%MS

  Benzyl alcohol苄醇C7H8O 108.06 0.004%MS

  Phenylethyl Alcohol苯乙醇C8H10O 122.07 0.062%MS

  酯类Hexanoic acid,ethyl ester正己酸乙酯C8H16O2 144.12 0.032%MS

  Propanoic acid,2-hydroxy-,ethyl ester乳酸乙酯C5H10O3 118.06 1.301%MS

  表3.1(续)茅台酒液液萃取MS-数据分析

  Table 3.1(continuation)MS-Data Analysis of Liquid Ext

  类别英文名称中文名称分子式分子质量相对百分含量鉴定方式

  酯类2-Furancarboxylic acid,ethyl ester 2-糠酸乙酯C7H8O3 140.05 0.007%MS

  Benzeneacetic acid,ethyl este苯乙酸乙酯C10H12O2 164.08 0.015%MS

  Hexadecanoic acid,ethyl ester棕榈酸乙酯C18H36O2 284.27 0.034%MS

  Ethyl Oleate油酸乙酯C20H38O2 310.29 0.021%MS

  Linoleic acid ethyl ester亚油酸乙酯C20H36O2 308.27 0.039%MS

  醛类Furfural糠醛C5H4O2 96.02 0.559%MS

  Benzaldehyde苯甲醛C7H6O 106.04 0.017%MS

  2-Furancarboxaldehyde,5-methyl-5-甲基呋喃醛C6H6O2 110.04 0.033%MS

  Benzeneacetaldehyde苯乙醛C8H8O 120.06 0.014%MS

  Benzaldehyde,4-ethyl-4-乙基苯甲醛C9H10O 134.07 0.008%MS

  酸类Acetic acid乙酸C2H4O2 60.02 0.202%MS

  Butanoic acid丁酸C4H8O2 88.05 0.024%MS

  Butanoic acid,3-methyl-异戊酸C5H10O2 102.07 0.036%MS

  吡嗪类Pyrazine,2-ethyl-5-methyl-2-乙基-5-甲基吡嗪C7H10N2 122.08 0.004%MS

  Pyrazine,trimethyl-2,3,5-三甲基吡嗪C7H10N2 122.08 0.010%MS

  Pyrazine,tetramethyl-2,3,5,6-四甲基吡嗪C8H12N2 136.10 0.068%MS

  呋喃类Ethanone,1-(2-furanyl)-2-乙酰基呋喃C6H6O2 110.04 0.009%MS

  含氮化合物Aniline苯胺C6H7N 93.06 0.003%MS

  酚类Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-2,4-二叔丁基苯酚C14H22O 206.17 0.015%MS

  注:GC-MS根据谱库NIST11检索确定成分。

  由表3.1可知,采用液液萃取联合气相色谱-质谱联用仪检测茅台酒中的风味成分,经谱库NIST11进行初步检索,共检测出来30种化合物,其中酸类有3种、酯类有7种、醛类有5种、醇类有9种、吡嗪类3种,还有酚类、呋喃类和含氮化合物各一种。

  3.2固相微萃取(SPME)结果

  采用固相微萃取的预处理方法,其GC-MS检测结果如图3.2所示:

  图3.2茅台酒微量成分GC-MS检测色谱图(固相微萃取)

  Figure 3.1 GC-MS detection chromatogram of Maotai liquor trace components(Solid phase microextraction)

  表3.2茅台酒SPME MS数据分析

  Table 3.2 MS-Data Analysis of Maotai Liq

  类别化合物英文名称中文名称分子式分子质量相对百分含量鉴定方式

  酯类Ethyl Acetate乙酸乙酯C4H8O2 88.05 5.170%MS

  Butanoic acid,ethyl ester丁酸乙酯C6H12O2 116.08 3.005%MS

  Butanoic acid,2-methyl-,ethyl ester 2-甲基丁酸乙酯C7H14O2 130.10 1.024%MS

  Butanoic acid,3-methyl-,ethyl ester异戊酸乙酯C7H14O2 130.10 2.114%MS

  1-Butanol,3-methyl-,acetate乙酸异戊酯C7H14O2 130.1 0.860%MS

  Pentanoic acid,ethyl ester戊酸乙酯C7H14O2 130.1 1.233%MS

  Butanoic acid,pentyl ester丁酸戊酯C9H18O2 158.13 0.274%MS

  Hexanoic acid,propyl ester己酸丙酯C9H18O2 158.13 0.531%MS

  Heptanoic acid,ethyl ester庚酸乙酯C9H18O2 158.13 1.093%MS

  Propanoic acid,2-hydroxy-,ethyl ester乳酸乙酯C5H10O3 118.06 1.635%MS

  表3.2(续)茅台酒SPME MS数据分析

  Table 3.2(continuation)MS-Data Analysis of Maotai Liq

  类别化合物英文名称中文名称分子式分子质量相对百分含量鉴定方式

  酯类Hexanoic acid,butyl ester己酸丁酯C10H20O2 172.15 0.304%MS

  Octanoic acid,ethyl ester辛酸乙酯C10H20O2 172.15 5.113%MS

  Decanoic acid,ethyl ester癸酸乙酯C12H24O2 200.18 0.440%MS

  Formic acid,octyl ester甲酸辛酯C9H18O2 158.13 0.520%MS

  Hexanoic acid,hexyl ester己酸己酯C12H24O2 200.18 0.273%MS

  2-Furancarboxylic acid,ethyl ester 2-糠酸乙酯C7H8O3 140.05 0.220%MS

  Ethyl trans-4-decenoate反式-4-癸烯酸乙酯C12H22O2 198.16 2.046%MS

  Ethyl trans-2-decenoate反式-2-癸烯酸乙酯C12H22O2 198.16 0.142%MS

  Benzeneacetic acid,ethyl ester苯乙酸乙酯C10H12O2 164.08 2.120%MS

  Acetic acid,2-phenylethyl ester乙酸苯乙酯C10H12O2 164.08 0.249%MS

  Dodecanoic acid,ethyl ester月桂酸乙酯C14H28O2 228.21 2.092%MS

  Benzenepropanoic acid,ethyl ester 3-苯丙酸乙酯C11H14O2 178.1 0.490%MS

  Ethyl tridecanoate十三烷酸乙酯C15H30O2 242.22 0.087%MS

  Tetradecanoic acid,2-Methyl,methyl ester 2-甲基肉豆蔻酸甲酯C16H32O2 256.42 0.292%MS

  Tetradecanoic acid,ethyl ester十四酸乙酯C16H32O2 256.24 0.610%MS

  Ethyl 13-methyl-tetradecanoate 13-甲基十四烷酸甲酯C17H34O2 270.26 0.318%MS

  Pentadecanoic acid,ethyl ester十五酸乙酯C17H34O2 270.26 0.068%MS

  Hexadecanoic acid,ethyl ester棕榈酸乙酯C18H36O2 284.27 0.045%MS

  Ethyl 9-hexadecenoate 9-十六碳烯酸乙酯C18H34O2 282.26 0.169%MS

  表3.2(续)茅台酒SPME MS数据分析

  Table 3.2(continuation)MS-Data Analysis of Maotai Liq

  类别化合物英文名称中文名称分子式分子质量相对百分含量鉴定方式

  酯类Ethyl Oleate油酸乙酯C20H38O2 310.29 0.074%MS

  Linoleic acid ethyl ester亚油酸乙酯C20H36O2 308.27 0.139%MS

  醛类Acetaldehyde乙醛C2H4O 44.03 0.142%MS

  Furfural糠醛C5H4O2 96.02 2.998%MS

  Benzaldehyde苯甲醛C7H6O 106.04 0.757%MS

  Nonane,1,1-diethoxy-壬醛二乙缩醛C13H28O2 216.21 0.328%MS

  2-Furancarboxaldehyde,5-methyl-5-甲基呋喃醛C6H6O2 110.04 0.325%MS

  酸类Acetic acid乙酸C2H4O2 60.02 0.385%MS

  Octanoic acid辛酸C8H16O2 144.12 0.173%MS

  Nonanoic acid壬酸C9H18O2 158.13 0.061%MS

  Dodecanoic acid月桂酸C12H24O2 200.18 0.025%MS

  醇类1-Butanol,3-methyl-异戊醇C5H12O 88.09 3.939%MS

  1-Hexanol正己醇C6H14O 102.10 0.504%MS

  Phenylethyl Alcohol苯乙醇C8H10O 122.07 0.706%MS

  Cedrol柏木脑C15H26O 222.2 0.037%MS

  酮类2-Undecanone 2-十一酮C11H22O 170.17 0.738%MS

  2-Tridecanone 2-十三烷酮C13H26O 198.2 0.237%MS

  2-Pentadecanone 2-十五烷酮C15H30O 226.23 0.073%MS

  烷烃类Methane,diethoxy-二乙氧基甲烷C5H12O2 104.08 0.116%MS

  Dodecane十二烷C12H26 170.20 0.194%MS

  Tridecane正十三烷C13H28 184.22 0.345%MS

  芳香烃Benzene,1,2,4,5-tetramethyl-1,2,4,5-四甲苯C10H14 134.11 0.149%MS

  Benzene,(2,2-diethoxyethyl)-(2,2-二乙氧基乙基)-苯C12H18O2 194.13 0.735%MS

  Biphenyl联苯C12H10 154.08 0.053%MS

  吡嗪类Pyrazine,trimethyl-2,3,5-三甲基吡嗪C7H10N2 122.08 0.119%MS

  Pyrazine,tetramethyl-2,3,5,6-四甲基吡嗪C8H12N2 136.1 0.504%MS

  含硫化合物Dimethyl trisulfide二甲基三硫C2H6S3 125.96 0.172%MS

  表3.2(续)茅台酒SPME MS数据分析

  Table 3.2(continuation)MS-Data Analysis of Maotai Liq

  类别化合物英文名称中文名称分子式分子质量相对百分含量鉴定方式

  炔烃类1-Hexadecyne 1-十六炔C16H30 222.24 0.368%MS

  酚类Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-2,4-二叔丁基苯酚C14H22O 206.17 0.081%MS

  醚类12-Crown-4 12-冠醚-4 C8H16O4 176.1 0.020%MS

  注:GC-MS根据谱库NIST11检索确定成分。

  由表3.2可知,采用固相微萃取联合气相色谱-质谱联用仪检测茅台酒中的风味成分,经谱库NIST11进行初步检索,共检测出来59种化合物,其中最多的是酯类,有31种,醛类有5种,酸类和醇类有4种,酮类、烷烃类、芳香烃类有3种,吡嗪类2种,酚类、含硫化合物、醚类、炔烃类有1种。

  3.3数据分析

  实验数据经气相色谱-质谱分析得出,化合物经谱库NIST11进行匹配,只有当匹配度大于50的鉴定结果才予以保留,按归一化面积值计算各物质的相对含量。

  归一化面积值有两种表示方法:第一种方法是将色谱图里的所有色谱峰当成一个整体,然后再算各个色谱峰占总体色谱峰的百分比;第二种是以某一色谱峰的峰面积为基准,将其与其他峰作比较,得到一系列的面积比值。

  采用不同的预处理方式,得到的化合物的种类有所不同,相对于液液萃取来说,固相微萃取(SPME)得到的物质的种类更多,采用液液萃取,所得到的醇类物质最多,主要是异戊醇和丙醇,它们的百分含量分别是0.788%和0.59%,正丁醇和异丁醇和百分含量也较多;而采用固相微萃取的预处理方式,酯类物质的占比最多,主要是乙酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、月桂酸乙酯、苯乙酸乙酯、乳酸乙酯、戊酸乙酯等,它们的相对百分含量都在1%以上,其次是醛类,主要是糠醛,百分含量为2.998%,然后是酸类和醇类,其中异戊醇的百分含量是3.939%。而从百分含量来看,采用液液萃取的前处理方式中,茅台酒中风味物质分析中,乳酸乙酯的含量最高,其次是异戊醇、丙醇、糠醛等;从固相微萃取(SPME)的数据分析来看,含量最高的是乙酸乙酯、辛酸乙酯,其次是异戊醇、丁酸乙酯、糠醛等。

  综上可知,采用不同的预处理方式,对实验的结果有一定的偏差,从单一物质上来说,茅台酒中含量较多的物质是酯类物质,而从种类上来说是,液液萃取后GC-MS分析得到的醇类物质最多,固相微萃取后得到的酯类物质最多。

  3.4展望

  本论文主要采用液液萃取和固相微萃取对茅台酒进行预处理,经气相色谱-质谱联用仪进行分析,得到茅台酒的风味成分,液液萃取预处理分析得到茅台酒的风味成分有30种,其中醇类物质最多,有9种,其次是酯类物质和醛类物质,分别有7种和5种;固相微萃取预处理分析得到59种风味物质,最多的是酯类物质,有31种,其次是醛类和醇类物质;而从不同物质的百分比含量来看,两种分析方法得到的酯类物质的含量较多,说明对茅台酒风味成分贡献较多的是酯类物质。通过两种不同的预处理方法,分析茅台酒中的风味成分,从不同的角度来看,它们分析得到的结果有所不同,可以通过对比分析,选择一个合适的方法进行风味成分分析。