基于特征離子分析醬香白酒中揮發(fā)性有機(jī)酸

滕明德

（茅臺(tái)學(xué)院 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心，貴州仁懷 564500）

我國(guó)的蒸餾白酒是世界上具有悠久歷史的蒸餾酒之一，對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的傳承以及日常生活都有著重要影響[1]。根據(jù)白酒各自的風(fēng)味特點(diǎn)和差異，目前將其劃分為濃香型、醬香型、兼香型、芝麻香型、清香型、鳳香型、米香型、馥郁香型和其他香型8種不同香型[2]。醬香白酒是我國(guó)最受歡迎的白酒之一，其獨(dú)特的釀造環(huán)境和釀造工藝賦予了醬香白酒特有的醬香風(fēng)味[3]。白酒的風(fēng)味主要由醇類、酸類、酯類、氨基酸類、羥基化合物、縮醛、含氮化合物、含硫化合物、呋喃類化合物、酚類化合物以及醚類等物質(zhì)決定[4]。有機(jī)酸是白酒中重要的呈味物質(zhì)，在白酒勾兌過(guò)程中對(duì)其他的呈香和呈味物質(zhì)起到協(xié)調(diào)作用，影響著白酒的風(fēng)味與口感，適量的有機(jī)酸也能使白酒風(fēng)味醇厚，延長(zhǎng)酒體余味，使得酒體豐滿而不沉悶[5-6]。因此，在勾兌白酒時(shí)應(yīng)適當(dāng)控制酸的濃度，使有機(jī)酸的比例協(xié)調(diào)[7]。

有機(jī)酸不僅影響白酒的口感和風(fēng)味，還影響反芻動(dòng)物瘤胃的代謝和生產(chǎn)性能（如異丁酸、異戊酸、2-甲基丁酸和戊酸等異位酸）[8]，同時(shí)有機(jī)酸也是形成酒中酯類物質(zhì)的前體物質(zhì)，因此有關(guān)酒體有機(jī)酸的研究也一直是行業(yè)的熱點(diǎn)。對(duì)酒體各類風(fēng)味物質(zhì)的研究離不開(kāi)準(zhǔn)確的定性與定量分析方法，而有關(guān)白酒中有機(jī)酸的分析主要有離子色譜法、液相色譜法和氣相色譜法[9-11]。離子色譜法用離子交換柱進(jìn)行分離，因此只適合背景雜質(zhì)較少的樣品，而酒類含有各種醇酯等物質(zhì)，往往需要進(jìn)行復(fù)雜前處理。常規(guī)的液相色譜需要被檢測(cè)物質(zhì)有特殊的吸光基團(tuán)，如芳環(huán)等，因此有機(jī)酸在液相色譜上的響應(yīng)普遍較低。氣相色譜是分析揮發(fā)性有機(jī)物的常用設(shè)備，有多種檢測(cè)器和色譜分離柱可供選擇，因此在分析檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛使用。但相對(duì)于其他香型的白酒，醬香白酒含有更多的風(fēng)味物質(zhì)[12]，這些物質(zhì)有著較為接近色譜保留行為，在色譜分析時(shí)常常以共流出的形式出峰，給定性和定量分析帶來(lái)一定干擾?；谏鲜鲈?，本文擬采用氣質(zhì)聯(lián)用結(jié)合選擇性掃描等技術(shù)手段建立和優(yōu)化醬香白酒中有機(jī)酸的定量分析方法，為醬香白酒有機(jī)酸的相關(guān)研究提供技術(shù)參考和 借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

醬香白酒酒樣取自于貴州省遵義仁懷市茅臺(tái)鎮(zhèn)某酒廠，酒樣裝于500 mL白色陶瓷酒瓶，分析前于實(shí)驗(yàn)室常溫存放。

色譜純乙醇，標(biāo)準(zhǔn)品乙酸、丙酸、丁酸、戊酸以及己酸均購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；高純氮?dú)?、高純氫氣、高純氦氣（純度均大?9.999%）購(gòu)自貴州申建氣體有限公司；干燥空氣來(lái)自空氣壓縮機(jī)。

1.2 儀器與設(shè)備

美國(guó)安捷倫7890B氣相色譜儀，配有5977質(zhì)譜檢測(cè)器與氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）；色譜柱DB-WAX（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；色譜柱VFWAXms（60 m×0.25 mm，0.25 μm）。

1.3 儀器條件

氣相色譜（FID）：進(jìn)樣口溫度260 ℃，分流進(jìn)樣，分流比為5∶1；進(jìn)樣量2 μL，載氣（高純氮）流速，1 mL·min-1；柱溫升溫程序：45 ℃保持1 min，以 8 ℃·min-1升 至240 ℃，保 持10 min；檢 測(cè) 器 溫度280 ℃，空 氣 流 量400 mL·min-1，氫 氣 流 量 30 mL·min-1，使用DB-WAX色譜柱。

氣質(zhì)聯(lián)用：進(jìn)樣口溫度260 ℃，分流進(jìn)樣，分流比為5∶1，進(jìn)樣量2 μL；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；接口溫度：250 ℃；檢測(cè)方式：SCAN；掃描范圍：40～400 amu；電離能量： 70 eV；溶劑延遲10 min，使用VF-WAXms色譜柱。

1.4 樣品處理與溶液配制

樣品處理：鑒于醬香白酒含有較高的酸含量，因此在處理酒樣時(shí)直接用無(wú)水乙醇稀釋10倍，無(wú)水硫酸鎂除水后上機(jī)分析。

酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：無(wú)水乙醇配制含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的混標(biāo)溶液，濃度分別為0.5 μg·mL-1、 1.0 μg·mL-1、2.0 μg·mL-1、5.0 μg·mL-1、10.0 μg·mL-1、15.0 μg·mL-1、30.0 μg·mL-1和60.0 μg·mL-1的 混 標(biāo) 溶液。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣相色譜（FID）色譜分析

在使用氣質(zhì)進(jìn)行分析之前，為了確定合適的溫控參數(shù)、氣體控制參數(shù)、溶劑延遲參數(shù)等，本文先用氣相色譜（FID）對(duì)30 μg·mL-1的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行了進(jìn)樣分析，色譜結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，5種酸在DB-WAX色譜柱上的分離效果并不理想，各酸之間的峰雖然能夠達(dá)到完全分離，但每個(gè)峰都存在嚴(yán)重的拖尾現(xiàn)象。表明普通的WAX色譜柱不利于極性較強(qiáng)的有機(jī)酸類物質(zhì)的分析，且酒體由復(fù)雜的風(fēng)味物質(zhì)組成，其他成分可能會(huì)干擾目標(biāo)酸峰的 分析。

圖1 WAX色譜柱分析酸混標(biāo)

在同樣條件下對(duì)實(shí)際酒樣進(jìn)行進(jìn)樣分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。醬香酒樣中的酸在該條件下的響應(yīng)較弱，酸峰僅以較小的三角峰出現(xiàn)，且受到多個(gè)其他峰的干擾，增加了定性和定量的不確定性。因此，WAX型色譜柱的固定相雖然為聚乙二醇，廣泛應(yīng)用于極性化合物的色譜分析，但并不適用于樣品組成較為復(fù)雜的酒體成分分析，特別是有機(jī)酸的分析。

圖2 WAX色譜柱分析酒樣

2.2 氣質(zhì)聯(lián)用色譜分析

以VAXms色譜柱為分離柱，采用氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)30 μg·mL-1的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行進(jìn)樣分析，結(jié)果見(jiàn)圖3。相對(duì)于WAX色譜柱，改性后WAXms色譜柱對(duì)有機(jī)酸的分離效果得到極大的改善，色譜峰峰寬明顯變窄、峰高增加，分離效果好，相應(yīng)酸峰的響應(yīng)值也顯著增強(qiáng)。

圖3 WAXms色譜柱分析酸混標(biāo)

在同樣色譜條件下，對(duì)酒樣進(jìn)行進(jìn)樣分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。與氣相色譜（FID）分析的酒樣色譜相比，采用氣質(zhì)聯(lián)用儀得到的整體峰形更為對(duì)稱，峰與峰之間的干擾明顯減小，但因質(zhì)譜檢測(cè)器對(duì)氣化的有機(jī)物均有響應(yīng)，醬香白酒復(fù)雜的物質(zhì)組成對(duì)目標(biāo)酸峰仍有一定的干擾，如乙酸色譜峰前的糠醛色譜峰，因醬香酒中有較高的糠醛含量[13]，其在極性色譜柱上的保留指數(shù)與乙酸較為接近，兩者之間并不能實(shí)現(xiàn)完全分離。為提高峰與峰之間的分離效果，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)乙酸、丙酸、丁酸、戊酸以及己酸的峰以及相關(guān)干擾峰進(jìn)行質(zhì)譜離子碎片對(duì)比，選擇酸中特有離子進(jìn)行了色譜提取，其中乙酸選擇m/z 43，丙酸m/z 74，丁酸、戊酸和己酸的m/z 均 為60。

通過(guò)選擇性提取酸特有離子后，每種酸的譜峰均能與其他物質(zhì)實(shí)現(xiàn)基線分離，如乙酸經(jīng)過(guò)選擇性提取m/z 43后，完全消除了糠醛的干擾（見(jiàn)圖5）。因此選擇性離子提取消除了保留指數(shù)較為接近的干擾物對(duì)色譜峰面積積分的影響，從而提高了定量的準(zhǔn)確性。

圖4 WAXms色譜柱分析酸混標(biāo)

圖5 乙酸峰選擇性離子提取前后圖

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限及回收率

用氣質(zhì)聯(lián)用結(jié)合選擇性離子提取，對(duì)濃度為0.5～60.0 μg·mL-1的乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的混標(biāo)溶液進(jìn)行進(jìn)樣分析，以混標(biāo)溶液的各組分質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，各組分特征離子的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

根據(jù)《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法（理化部分）總則》[14]，按3倍信噪比（S/N）計(jì)算相應(yīng)酸的檢出限。加標(biāo)回收采取在醬香基酒中添加標(biāo)準(zhǔn)溶液，使基酒樣品含酸量分別增加1.0 μg·mL-1與30.0μg·mL-1，按《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》[15]計(jì)算回收率。具體結(jié)果見(jiàn)表1。

5種酸在0.5～60.0 μg·mL-1有較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，平均回收率均在99%以上，檢出限為0.02～0.06 μg·mL-1，滿足醬香白酒有機(jī)酸的分析要求。

表1 有機(jī)酸曲線方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及回收率

2.4 實(shí)際樣品分析

對(duì)采集到的醬香酒樣進(jìn)行處理和氣質(zhì)聯(lián)用分析，測(cè)得乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的含量分別為 2 531μg·mL-1、35.7μg·mL-1、31.2μg·mL-1、 13.8 μg·mL-1和8.1 μg·mL-1。

3 結(jié)論

低流失的WAXms色譜柱與普通的WAX色譜柱有相同的固定相，但有機(jī)酸在WAXms色譜柱上的分離效果更好，酸峰之間能實(shí)現(xiàn)基線完全分離，具有不拖尾和更加對(duì)稱的峰形。對(duì)醬香酒樣進(jìn)行分析時(shí)，通過(guò)對(duì)酸的色譜峰進(jìn)行特征離子提取，能夠有效消除酒體中其他物質(zhì)對(duì)酸峰的干擾，從而提高酸定量分析的準(zhǔn)確性。