基于SBSE-GC/MS的荔枝白蘭地香氣成分分析

盧柯，喬慧，薛楚然，劉樹文*，徐向文

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院，陜西楊凌712100；2.廣東為多生物科技有限公司，廣東茂名525000）

基于SBSE-GC/MS的荔枝白蘭地香氣成分分析

盧柯1，喬慧1，薛楚然1，劉樹文1*，徐向文2

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院，陜西楊凌712100；2.廣東為多生物科技有限公司，廣東茂名525000）

應(yīng)用攪拌棒萃取法提取荔枝白蘭地中的的香氣物質(zhì)，用峰面積歸一法進(jìn)行定量分析，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)及計(jì)算機(jī)檢索技術(shù)對(duì)分離化合物進(jìn)行鑒定。荔枝白蘭地中香氣物質(zhì)經(jīng)氣相色譜分離共得到65個(gè)峰，鑒定出61種物質(zhì)，占總峰面積的95.81%，對(duì)荔枝白蘭地香氣貢獻(xiàn)較大的是酯類60.77%、酸類12.23%、醇類7.62%、苯環(huán)衍生物6.13%、酮類化合物4.90%和萜烯類化合物4.53%，香氣成分含量較高的前十種物質(zhì)依次是乙酸乙酯19.02%、2，4-己二烯酸乙酯16.53%、山梨酸10.73%、琥珀酸二乙酯7.70%、辛酸乙酯4.73%、正戊醇4.60%、2，6-二叔丁基對(duì)苯甲酚2.25%、苯乙醇2.16%、玫瑰醚2.06%、己酸乙酯1.96%。構(gòu)成荔枝白蘭地香氣特征的物質(zhì)主要是酯類、醇類、酸類、少量的酚類及萜烯類化合物。

荔枝白蘭地；香氣成分；攪拌棒萃??；氣相色譜-質(zhì)譜法

荔枝（Litchi chinensisSonn）為無(wú)患子科（Sapindaceae）常綠喬木，主要分布于中國(guó)西南及南部沿海各省區(qū)[1-2]。荔枝色麗質(zhì)優(yōu)，清甜可口，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有獨(dú)特風(fēng)味，并且富含人體必需的氨基酸、維生素及微量元素，具有生津、益氣、理氣、止痛等功效，被譽(yù)為“嶺南佳果”[3-4]。荔枝既可以鮮食，也可以做成荔枝干[5-6]、荔枝飲料[7]或發(fā)酵成荔枝醋[8-9]和荔枝酒[10-11]，荔枝酒再經(jīng)蒸餾和陳釀后成為荔枝白蘭地[12]等，其荔枝酒不僅保持了荔枝的原有風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且其色澤金黃，香氣馥郁，令人回味無(wú)窮，深受人們的喜愛(ài)。目前，關(guān)于荔枝及荔枝酒的中香氣成分的研究已出現(xiàn)了不少的文獻(xiàn)報(bào)道，人們利用諸如同時(shí)蒸餾萃取法（simultane ous distillation extraction，SDE）、液液萃取法（liquid-liquid extraction，LLE）、固相微萃取法（solid phase micro extraction，SPME）等不同的萃取方法對(duì)荔枝[13-14]及其發(fā)酵酒[15-17]的香氣物質(zhì)進(jìn)行提取富集，并結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（gas chromatograph-mass spectrometer，GC/MS）分析技術(shù)，已經(jīng)定性、定量出荔枝及其發(fā)酵酒中的香氣物質(zhì)成分，取得了不少研究成果。但是目前對(duì)荔枝白蘭地香氣成分的研究甚少，很多研究還是空白。本研究采用的萃取方法是近幾年才出現(xiàn)的攪拌棒萃取技術(shù)（stir bar sportive extraction，SBSE），其是將具有聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）涂層的攪拌棒置于樣品中進(jìn)行攪拌吸附，其提取原理類似于固相微萃取（SPME），但多聚二甲基硅氧烷（PDMS）含量攪拌棒遠(yuǎn)高于SPME萃取頭，因而有著很高的靈敏度。目前此技術(shù)已應(yīng)用于水中污染物的檢測(cè)[18]、果醋[19]和果酒[20-21]行業(yè)，然而在荔枝及荔枝酒香氣成分的分析中尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道，本實(shí)驗(yàn)旨在用攪拌棒萃取法（SBSE）對(duì)荔枝白蘭地的香氣成分進(jìn)行萃取，再結(jié)合GC/MS技術(shù)進(jìn)行分析，以期對(duì)荔枝白蘭地中的香氣物質(zhì)進(jìn)行探討，為荔枝白蘭地香氣的下一步研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝白蘭地（荔枝XO）：酒精度40%vol，廣東多生物科技有限公司提供。

NaCl（分析純）：廣州市化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

TRACEDSQ氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國(guó)ThermoFinnigan公司；DB-Wax色譜柱（30m×0.25mm×0.25μm）：美國(guó)J＆W公司；PC-420D萃取磁力加熱儀：美國(guó)Corning公司；攪拌棒（20mm×0.5mm）：德國(guó)Gerstel公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 香氣物質(zhì)的提取

攪拌棒萃取法（SBSE）：本實(shí)驗(yàn)參考DELGDO R等[22]的方法，并稍作改變：取10mL酒樣，用超純水按1∶1進(jìn)行稀釋，然后置于15mL樣品瓶中，加入2g NaCl，放入攪拌轉(zhuǎn)子，密閉樣品瓶，置于磁力攪拌器上，室溫條件下進(jìn)行萃取，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1100r/min，萃取時(shí)間60min。萃取結(jié)束后，用鑷子取出攪拌棒，用蒸餾水沖洗直至攪拌棒上無(wú)殘留樣品，然后用濾紙將水分吸干，最后放入熱解析玻璃管，供氣相色譜分析用。

1.3.2 香氣成分的GC/MS分析

GC條件：色譜柱為DB-MAX×30m×0.25mm×0.25μm，以He為載氣，流速設(shè)為1mL/min。柱溫升溫程序?yàn)?0℃保持3min，隨后以4℃/min的速度升至160℃，7℃/min至230℃，在此溫度下保持8min。連接桿溫度設(shè)為230℃。脫附流速設(shè)為45mL/min，加熱閥溫度設(shè)為245℃，脫附管溫度為270℃，脫附15min。傳輸線溫度為255℃。冷阱捕集溫度設(shè)為-30℃，以40℃/min升至255℃（二級(jí)解吸冷阱溫度），出口分流比為3∶1。

MS條件：全掃描，范圍為45～450amu，每秒掃描1次。電子電離（electronionization，IE）源，離子源溫度設(shè)為230℃，電子能量設(shè)為70eV，燈絲流量設(shè)為0.2mA，檢測(cè)器電壓350V。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法

將各色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖進(jìn)行人工解析及美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national insititute ofstandards and technology，NIST）色譜庫(kù)檢索，確定其化學(xué)成分。采用峰面積歸一法對(duì)檢測(cè)出的香氣物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與討論

圖1為荔枝白蘭地香氣物質(zhì)GC/MS的總離子圖，經(jīng)過(guò)NIST譜庫(kù)檢索，鑒定出的芳香化合物見(jiàn)表1。

圖1 荔枝白蘭地的GC-MS總離子圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in litchi brandy

表1 為荔枝白蘭地香氣物質(zhì)的GC-MS分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis result of aroma components in litchi brandy

續(xù)表

2.1 GC/MS分離鑒定結(jié)果

根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)特征，與NIST譜庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)化合物的圖譜進(jìn)行比較，在荔枝白蘭地中共檢測(cè)到65個(gè)峰，鑒定出61種物質(zhì)。其相對(duì)含量占所有峰面積的95.81%。檢出的化合物如表1所示：共有22種酯類（60.77%）、3種酸類（12.23%）、5種醇類（7.62%）、7種苯環(huán)衍生物（6.13%）、5種酮類（4.90%）、5種萜烯類化合物（4.35%）、6種烷烴類化合物（1.80%）、4種雜環(huán)類化合物（1.67%）、1種含硫化合物（0.23%）、1種內(nèi)酯（0.31%）、1種縮醛（0.16%）和1種棕櫚化合物（0.56%）。

其中含量最多的酯類是乙酸乙酯，含量占總成分的19.85%，乙酸乙酯具有很強(qiáng)的果香和酯香[23]，對(duì)荔枝白蘭地的香氣特征有著很大的貢獻(xiàn)；含量?jī)H次于乙酸乙酯的酯類是2，4-己二烯酸乙酯，含量占總成分的17.25%。另外，還檢測(cè)出含量相對(duì)較高的酯類是琥珀酸二乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、鄰苯二甲酸二異丁酯，含量分別占總成分的8.00%、4.93%、2.04%、1.09%、1.05%；其中琥珀酸二乙酯具有淡而舒適的葡萄氣味[16]，辛酸乙酯辛酸乙酯具有甜香味、花香味、水果味、香蕉味、梨味，類似白蘭地香氣[24]，己酸乙酯具有青蘋果味道、草莓香味、果香和茴香味道，乙酸異戊酯具有新鮮的香蕉味[23]。剩余的酯類化合物共占總成分的6.27%。這些酯類共同作用、相互烘托對(duì)荔枝白蘭地香氣特征的構(gòu)成起著一定的影響。

檢測(cè)到的酸類化合物共3種，分別是2，4-己二烯酸（10.61%）、癸酸（1.00%）、辛酸（0.62%），其中辛酸具有奶酪味、腐敗味和些許的澀味，而癸酸則帶有令人不愉快的脂肪味[24]，低濃度的酸會(huì)賦予酒體清淡的、令人愉快的香味，但濃度過(guò)高時(shí)反而會(huì)對(duì)酒體香氣品質(zhì)產(chǎn)生消極的影響[25]。

相對(duì)含量較高的醇類物質(zhì)是正戊醇（4.80%）和苯乙醇（2.25%），戊醇有著很好的醇香，苯乙醇的香味較為獨(dú)特，具有愉快的花香和果香等多樣風(fēng)味[26]；兩者對(duì)荔枝白蘭地的香氣構(gòu)成起著積極的作用。

本實(shí)驗(yàn)還檢測(cè)到5種萜烯類化合物，依次是玫瑰醚（2.15%）、α-松油醇（0.73%）、香茅醇（0.71%）桉葉醇（0.44%）和里那醇（0.32%），這些萜烯類化合物在酒中雖然含量不高，但由于其有著較低的閾值，對(duì)荔枝白蘭地中香氣特征的形成起著關(guān)鍵性的的作用。

酮類化合物中含量較高的是全反式-3，5-庚二烯-2-酮（5.74%）和4，4-二乙基-3-亞甲基-雜氧環(huán)丁酮（1.5%），其對(duì)荔枝白蘭地特征香氣的構(gòu)成貢獻(xiàn)不大。

苯環(huán)類化合物中含量較高的依次是2，6-二叔丁基對(duì)苯甲酚（2.35%）、2，2-亞甲基-（4-甲基-6-叔丁基）苯酚（1.42%）和3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲醛（1.03%），這些化合物通常存在于荔枝果實(shí)中，在荔枝釀造過(guò)程中進(jìn)入荔枝酒，再經(jīng)過(guò)蒸餾進(jìn)入荔枝白蘭地中，也會(huì)對(duì)荔枝白蘭地香氣有所影響。

至于檢測(cè)到的其他諸如烴類、雜環(huán)類化合物等，由于相對(duì)含量較少，再加上大部分化合物的閾值較高，對(duì)荔枝白蘭地的香氣貢獻(xiàn)很小，但要注意的是在雜環(huán)化合物中含量較高的是3-呋喃甲醛（0.56%），其具有谷物香氣[26]，由于其閾值較低，因而會(huì)對(duì)荔枝白蘭地特征香氣的構(gòu)成有著積極的貢獻(xiàn)。

3 討論

香氣成分是決定果酒風(fēng)味、質(zhì)量與典型性的主要因素[27]。根據(jù)GC/MS分析結(jié)果，荔枝白蘭地中的主要香氣成分主要含有有酯類、酸類和醇類，并含有少量的酮、醛、酚類、呋喃及烴類化合物，來(lái)源于荔枝果實(shí)的萜烯類物質(zhì)對(duì)荔枝白蘭地中的香氣特征的形成也起著重要的作用。本實(shí)驗(yàn)共檢測(cè)到61種芳香化合物，對(duì)荔枝白蘭地香氣貢獻(xiàn)較大的是酯類（60.77%）、酸類（12.23%）、醇類（7.62%）、苯環(huán)衍生物（6.13%）、酮類化合物（4.90%）和萜烯類化合物（4.53%），香氣成分含量較高的前10種物質(zhì)分別是乙酸乙酯（19.02%）、2，4-己二烯酸乙酯（16.53%）、2，4-己二烯酸（10.73%）、琥珀酸二乙酯（7.70%）、辛酸乙酯（4.73%）、正戊醇（4.60%）、2，6-二叔丁基對(duì)苯甲酚（2.25%）、苯乙醇（2.16%）、玫瑰醚（2.06%）、己酸乙酯（1.96%）。荔枝白蘭地香氣的形成是個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，不僅涉及到荔枝果實(shí)的果香，還有發(fā)酵過(guò)程形成的發(fā)酵香氣及蒸餾過(guò)程新形成的物質(zhì)香氣。因此，有必要借鑒其他水果白蘭地香氣物質(zhì)的分析方法，并對(duì)荔枝白蘭地香氣物質(zhì)的萃取條件（萃取溫度、萃取時(shí)間、解析時(shí)間等）進(jìn)行優(yōu)化，再結(jié)合芳香物質(zhì)的閾值等參考方法，進(jìn)一步探討荔枝白蘭地中的特征香氣物質(zhì)及其形成機(jī)理。以便能更好地控制形成荔枝白蘭地香氣物質(zhì)成分的主要因素，為荔枝白蘭地的生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)的指導(dǎo)。

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Aromatic components analysis in litchi brandy by GS-MS with stir bar sportive extraction

LU Ke1,QIAO Hui1,XUE Churan1,LIU Shuwen1*,XU Xiangwen2
(1.College of Enology,Northwest A&F University,Yangling 712100,China; 2.Guangdong Weiduo Biotechnology Co.,Ltd.,Maoming 525000,China)

The aroma components of litchi brandy were analyzed by GC-MS with stir bar sportive extraction,and the relative contents were determined by peak normalization method.65 compounds were separated and 61 of them were identified and determined,accounting to 95.81%of the total area of the peaks.Esters compounds contributed most to litchi brandy with the amount of 60.77%,organic acids compounds 12.23%,alcohols compounds 7.62%,benzene derivatives 6.13%,ketone compounds 4.90%and terpene compounds 4.53%.The top ten aroma composition in order was ethyl acetate 19.02%,2,4-hexadienoic acid ethyl ester 16.53%,sorbic acid 10.73%,diethyl butanedioate 7.70%,ethylcaprylate 4.73%,n-amyl alcohol 4.60%,2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol 2.25%,phenethyl alcohol 2.16%,rose oxide 2.06%,ethyl caproate 1.96%.It was found that esters compounds,organic acids compounds,alcohols compounds,terpene compounds and a few phenolic compounds constituted main aroma substance.

litchi brandy;aroma component;stir bar sportive extraction;GC-MS

TS262.7

A

0254-5071（2014）03-0137-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.033

2014-01-06

廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目資助資金（2011A01003）；茂名市重大科技專項(xiàng)資助資金（2009B090300133）

盧柯（1987-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槔笾袄笾葡銡夥治觥?/p>

*通訊作者：劉樹文（1965-），男，教授，博士，研究方向?yàn)槠咸丫漆勗旃に?，葡萄釀酒微生物?/p>