全二维气相色谱飞行时间质谱技术解析明绿液白酒挥发性组分特征

高梦昕1,2,付启海3,李东风3,巩建3,范新发3,陈双1,2*,徐岩1,2*

1(江南大学 生物工程学院,江苏 无锡,214122) 2(工业生物技术教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡,214122) 3(安徽明光酒业有限公司,安徽 明光,239400)

摘 要 采用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)结合全二维气相色谱-飞行时间质谱(comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry,GC×GC-TOFMS)技术对安徽明绿液酒的挥发性组分特征进行了分析。通过与自建白酒挥发性风味数据库比对、商业化数据库比对等多策略联用鉴定分析策略,在明绿液酒中鉴定出810种挥发性组分,包括386种潜在香气活性组分。通过对明绿液酒挥发性组分的解析,为白酒挥发性风味数据库补充了21种新的挥发性组分,10种新的潜在香气活性组分,包括2-甲氧基-3-异丁基吡嗪和2-甲氧基-3-异丙基吡嗪等明绿液酒特有的挥发性香气物质。为进一步探究这些独特香气物质的来源,对明绿液酒独特酿造原料绿豆的挥发性组分进行了分析,通过HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析技术在蒸煮绿豆中鉴定出挥发性组分335种,其中潜在香气活性组分262种。发现甲氧基吡嗪、丁香酚等明绿液酒中的独特组分主要来源于绿豆原料,阐明绿液酒的独特风格与其独特原料的关联关系。该研究将有助于增进对酿造原料多样性之于白酒风格独特性的认识。

关键词 全二维气相色谱-飞行时间质谱;白酒挥发性风味组分数据库;挥发性组分特征;香气组分;明绿液白酒

中国白酒以高粱等谷物作为主要原料,以天然的多种微生物、开放式固态发酵等独特的生产工艺酿造而成,形成了白酒复杂而独特的风味特征[1]。影响白酒典型风格的因素有很多,如原料、曲种、发酵容器、生产工艺、储存条件、勾调技术、自然环境等,适宜的自然环境加上可变的酿酒工艺使中国白酒的风格趋于多元化[2]。而这些不同风格的形成主要是由白酒中微量成分决定的,这些微量组分在各种白酒中的含量和比例不同,构成了各种白酒的不同风格[3]。利用现代检测技术不断研究白酒中挥发性组分的种类和含量,是我们明晰不同风格白酒、全面认识中国白酒风味组分特征的基础。

中国白酒挥发性组分的研究始于1963年的茅台试点,建立了纸上色谱法和薄层层析色谱法[4],发现浓香型大曲酒的主体香成分是己酸乙酯,有效的促进了浓香型白酒品质的提升[5]。随后,气相色谱分析技术在白酒企业得到了广泛应用[6],其与质谱的联用可以获得确切的定性结果,是目前白酒挥发性组分研究中应用最广泛的技术[7-8]。然而由于白酒挥发性组分十分复杂,一维气相色谱质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分离度有限,通常需要与多种前处理方法联用[9],全二维气相色谱-飞行时间质谱(comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry,GC×GC-TOFMS)技术通过两种极性不同的气相色谱柱实行正交分离,其峰容量、灵敏度和分离度与一维色谱相比具有显著优势[10]。2007年季克良等[11]最早应用GC×GC-TOFMS技术鉴定酱香型、浓香型和清香型白酒中的挥发性组分;同年,ZHU等[12]优化了色谱柱组合,采用液液萃取(liquid-liquid extraction,LLE)结合GC×GC-TOFMS,在茅台酒中发现了528种挥发性组分。随后全二维被用于泸州老窖、古井贡、青稞酒、芝麻香等白酒的挥发性组分研究中,成为分析白酒这类复杂样品的有效手段[13-15]。但通过GC×GC-TOFMS分析白酒中挥发性组分时,一次样品分析往往能够获得几千个色谱峰,逐一解析确认需要耗费极大的时间和人力,给白酒中挥发性组分的鉴定工作带来了巨大挑战。本课题组前期通过多种前处理方式结合GC×GC-TOFMS,对十二大香型白酒的各种成品酒和原酒进行分析,构建了中国首个白酒挥发性风味数据库[16],数据库中收录了在白酒中鉴定出的近3 000种化合物的质谱信息、理化信息和风味信息,并基于全二维分析和数据库联用建立了快速准确解析白酒中挥发性风味组分的新方法。

原料是白酒酿造的基础,它不仅为微生物提供了能量和营养,而且自身含有大量的香气前体物质,对酿造产品的风味产生重要影响,因此,酿造原料的多样性对白酒风格的多样性有很大贡献[17-18]。明绿液酒是安徽明光酒业有限公司的特色产品,其生产在传统浓香型白酒工艺技术上创新加入部分明光绿豆作原料,产品风味芳香浓郁、甘美醇厚、豆香清雅、风格独特,受到消费者的青睐[19],但目前没有对明绿液酒中挥发性组分研究的报道。同时,绿豆作为明绿液酒酿造的独特原料,对明绿液酒风味品质具有决定性影响,而目前对绿豆蒸煮过程产生的风味物质没有报道,其特有的香气特征如何最终影响酒的风格缺乏深入研究。

本研究以明绿液酒及其酿造特色原料绿豆为对象,采用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)结合GC×GC-TOFMS技术对明绿液酒和蒸煮绿豆的挥发性组分特征进行解析,以期剖析明绿液酒独特风格形成的风味物质基础及成因。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验样品

本实验采用的样品由明光酒业有限公司提供,包括3个批次明绿液原酒、1款明绿液成品酒和生产用的磨碎后的绿豆。原酒的乙醇体积分数(酒精度)为59%,成品酒的酒精度为40.2%,在实验期间低温避光储存;磨碎后的绿豆密封干燥,4 ℃保存。

1.1.2 主要试剂

实验所用乙醇和正构烷烃(C5~C30)(色谱纯),美国Sigma-Aldrich公司;NaCl(化学纯),中国国药上海化学试剂公司。

1.1.3 主要仪器

Pegasus® 4D全二维气相色谱-飞行时间质谱仪(GC×GC-TOFMS),美国LECO公司;7890B气相色谱仪、一维色谱柱DB-FFAP(60 m×0.25 mm,0.25 μm),美国安捷伦公司;二维色谱柱Rxi-17 Sil MS(1.5 m×0.25 mm,0.25 μm),美国Restek公司;顶空固相微萃取多功能自动进样系统MPS 2,德国Gerstel公司;三相萃取头DVB/CAR/PDMS(2 cm,50/30 μm),美国Supelco公司;超纯水仪Mili-Q,美国密理博公司;超声波清洗仪SB-25-12 D,宁波新芝生物科技股份有限公司;电子天平,Mettler-Toledo公司;电热鼓风干燥箱,上海恒科学仪器有限公司;电热恒温水浴锅DK-S24型,上海森信实验仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 HS-SPME前处理方法

酒样:参照本实验室前期优化建立的方法进行[20]。根据酒精含量,将明绿液酒样品用超纯水稀释至2% (体积分数),取8 mL稀释后的酒样及3 g NaCl 20 mL顶空瓶中,用带有PTEE蓝色硅胶隔垫的空心磁性金属盖密封。然后由MPS 2进行HS-SPME操作:样品在50 ℃下平衡5 min,萃取45 min,萃取结束后在GC进样口解吸附5 min,随后进行GC×GC-TOFMS分析,相同条件下进样3次。

绿豆:参照本实验室前期建立的高粱蒸煮挥发性香气成分的提取方法进行[21]。模拟明绿液酒蒸粮工艺进行绿豆蒸煮,在1 L烧杯中加入绿豆30 g和蒸馏水40 mL,搅拌均匀后用保鲜膜封口,于75 ℃烘箱内过夜润粮。称取5 g润粮结束的绿豆颗粒于20 mL顶空瓶内,加1 mL超纯水,用带有PTEE蓝色硅胶隔垫的空心磁性金属盖密封。将顶空瓶置于水浴锅内沸水浴1 h后直接由MPS 2进行顶空固相微萃取,样品在70 ℃下平衡5 min,萃取60 min,萃取结束后在GC进样口解吸附5 min,随后进行GC×GC-TOFMS分析,相同条件下进样3次。

1.2.2 GC×GC-TOFMS仪器条件设置

GC×GC条件:进样口温度250 ℃,进样模式为1∶1分流进样。样品运行采用恒流模式,载气为高纯氦气(纯度>99.999 5%),流速为1 mL/min。一维柱温箱升温程序[22]:起始温度45 ℃,保持3 min后,以4 ℃/min升温至150 ℃保持2 min;以6 ℃/min升温至200 ℃然后以10 ℃/min升温至230 ℃并保持10 min。第二个烘箱全程保持比一维烘箱高5 ℃。调制补偿温度为20 ℃。调制周期为4 s(热脉冲时间0.8 s)。

TOFMS条件:无溶剂延迟。采用EI电离源,离子源电压为70 eV,温度为230 ℃,传输线温度为240 ℃。检测器电压为1 430 V。采集质量数范围为35~400 amu,采集频率为100 spectra/s。二维数据由LECO公司ChromaTOF®工作站采集。

1.2.3 GC×GC-TOFMS数据处理方法

实验采集的TOFMS数据由LECO公司的ChromaTOF®工作站进行数据处理,最大一维保留时间偏差为12 s,二维保留时间偏差为0.2 s,自动识别信噪比大于100的色谱峰后进行自动积分解卷积和质谱库比对[23],使用的谱库为本实验室自建的白酒挥发性风味数据库(包含近3 000种白酒中挥发性组分)[16],比对结果自动生成“峰表”,去除重复信息获得酒样的定性结果。

对于没有匹配到的峰,通过NIST 2014和Wiley 9等商业化数据库比对,生成的“峰表”经过进一步的人工解谱,筛选质谱正反相似度大于700,可能性大于4 000的化合物;在相同GC×GC条件下分析一系列正构烷烃(C5~C30),在ChromaTOF软件中建立保留指数计算方法,确定每个化合物的一维色谱柱保留指数,与文献报道的保留指数进行比对,筛选两者数值差异在50以内的化合物作为鉴定结果[24];如果没有查到文献报道的保留指数,保留质谱正反相似度在800以上的化合物,去除重复信息获得酒样的补充定性结果。对于绿豆,采用峰面积归一法,对每个香气组分色谱峰进行积分,计算各种化合物的相对峰面积百分含量。

2 结果与讨论

2.1 采用HS-SPME-GC×GC-TOFMS鉴定明绿液酒挥发性风味组分

采用HS-SPME-GC×GC-TOFMS技术对明绿液酒样品中挥发性组分特征进行深入解析,选取其中一款原酒获得图1所示的全二维分析谱图,共分离检测到3 129个色谱峰,每1个黑点表示软件自动识别的1个色谱峰,结果显示明绿液酒中挥发性组分十分复杂。

从图1可以看出,一维色谱图中有大量化合物存在共流出现象,通过进一步的二维色谱分离,这些共流出化合物得到了较好的分离。在图2中,分别节选了明绿液酒分析时4个保留时间下,化合物在一维柱上没有分开的情况,图2-a中,二甲基二硫和己醛共流出;图2-b中,壬酸乙酯、苯甲醛和芳樟醇共流出;图2-c中,己酸和土味素共流出;图2-d中,4-甲基苯酚和柏木脑共流出。这其中的芳樟醇、土味素和柏木脑都属于含量很低、不容易检测到的物质,容易被高含量的组分所掩盖,造成定性分析较困难。通过第二根色谱柱的使用,共流出组分之间的干扰显著降低,可以检测到更多的色谱峰,获得更全面的定性结果。

a-1D总离子流色谱图;b-2D总离子流色谱图
图1 明绿液酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析1D总离子流 色谱图与2D总离子流色谱图
Fig.1 Analytical total ion chromatogram contour 1D plot and 2D plot obtained from the HS-SPME-GC×GC-TOFMS analysis of Minglvye Baijiu

图2 明绿液酒HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析节选相同出峰时间的化合物及其解卷积质谱
Fig.2 HS-SPME-GC×GC-TOFMS analysis of Minglvye Baijiu selected compounds with the same peak time and their deconvoluted mass spectra

采用2.2.4所述的多级鉴定策略,为了更全面地获得明绿液酒中的挥发性组分,对明绿液原酒和成品酒样品分别分析,并对其中鉴定出的组分取并集。最终在明绿液酒中鉴定出810种挥发性化合物,其中直接通过自建的白酒挥发性风味数据库鉴定出组分789种,通过商业化数据库检索到21种在明绿液酒中新发现的化合物,查找它们的理化信息,并通过文献和Flavornet、Flavor DB等网站的查询,收集这些化合物的香气描述,补充到白酒挥发性风味数据库中。在鉴定出的挥发性组分中有386种化合物检索到了香气描述,为明绿液酒中潜在的香气活性组分,其中包括酯类113种,醛酮类58种,芳香族化合物51种,醇类49种,萜烯类32种,呋喃类25种,有机酸类20种,含硫香气化合物12种,吡嗪类香气化合物8种,酚类香气化合物7种,内酯类香气化合物4种和其他香气化合物7种。其中直接通过自建的白酒挥发性风味数据库检索到香气组分376种,补充的新的化合物10种,其理化信息和风味信息如表1所示。将具有相同或相似香气特征的香气活性成分归类整理形成如图3所示的明绿液酒香气化合物分类图,其中鉴定的香气活性成分主要可以提供水果香、青香、酸、溶剂、奶油、木香、烘烤、煮蔬菜、烟熏等香气,也说明明绿液酒整体香气特征可能是由多种香气活性成分共同作用形成的复合香气。

表1 自建风味数据库补充明绿液酒中独特风味物质信息
Table 1 Chinese Baijiu Flavor Library to supplement unique information of aroma compounds in Minglvye Baijiu

CAS号名称沸点分子式相对分子质量RILRI香气描述16491-36-4顺-3-己烯基丁酯191 ℃.@ 760.mm HgC10H18O21701 479.51 464青香、果香6789-80-6(Z)-3-己烯醛20 ℃.@ 0.20 mm HgC6H10O981 119.91 138青草、果香24683-00-92-甲氧基-3-异丁基吡嗪215 ℃.@ 760 mm HgC9H14N2O1661 524.21 506青香、豌豆25773-40-42-甲氧基-3-异丙基吡嗪190 ℃.@ 760 mm HgC8H12N2O1521 433.81 418豌豆、坚果109-06-82-甲基吡啶130 ℃.@ 760 mm HgC6H7 N931 225.81 216坚果香100-71-02-乙基吡啶151 ℃.@ 760 mm HgC7H9 N1071 287.41 282青草536-78-73-乙基吡啶166 ℃.@ 762 mm HgC7H9 N1071 390.51 384焦糖、烤榛子3581-87-12-甲基噻唑128 ℃.@ 760 mm HgC4H5 NS991 245.61 268青香、蔬菜97-53-0丁香酚253 ℃.@ 760 mm HgC10H12O21642 186.82 159甜香、木头93-15-2甲基丁香酚255 ℃.@ 760 mm HgC11H14O21782 026.62 012香料,肉桂

图3 明绿液酒香气化合物分类及部分化合物结构式
Fig.3 Classification and structural formula of aroma compounds in Minglvye Baijiu

通过自建的白酒挥发性风味数据库,可以更快地明确明绿液酒的香气组分特征,并与其豆香清雅的感官独特风格相关联。明绿液酒中酯类香气化合物的种类最多,主要呈现愉悦的青香、水果香的香气特征,对形成明绿液酒复杂的香气轮廓具有重要的贡献,其中顺-3-己烯基丁酯在其他白酒中没有检测到,主要呈现青香的风味;苯甲酸正戊酯和乙酸香叶酯在其他浓香型白酒中没有检测到,主要呈现果香、青香的风味,可能是明绿液酒中独特的酯类化合物。芳香族化合物在明绿液酒中的种类也较多,主要提供花香、香料类的香气,从而增加明绿液酒香气的复杂性,如苯甲醇、苯乙醇为明绿液酒带来青香和花香,而苯甲醛、苯乙醛贡献了类似苦杏仁的香气特征。醇类化合物也是风味物质中重要的一类,本研究共检测到49种,含有17种不饱和脂肪醇,主要贡献果香、青香的风味,其中(Z)-3-己烯醛在其他白酒中未见报道,贡献了青草类的青香;反式、顺式-2,6-壬二烯醇为明绿液酒带来了类似黄瓜的香气。吡嗪类香气化合物中2-甲氧基-3-异丁基吡嗪和2-甲氧基-3-异丙基吡嗪,具有明显的豆类青香,这类甲氧基吡嗪在其他白酒中未见报道[25],但在葡萄酒中的研究较多,主要呈现“土豆、豌豆、青椒”的香气且香气阈值很低[26],葡萄酒中的这类组分是由原料葡萄带来,因此明绿液酒中的这类物质可能也是由于原料绿豆蒸煮产生。明绿液酒中的酚类香气化合物主要有愈创木酚、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚、苯酚、4-乙基苯酚、丁香酚和甲基丁香酚,其中4-甲基愈创木酚和4-乙基愈创木酚属于烷基愈创木酚类,呈现出香瓜香、发酵大豆香、甜香的风味[27],且阈值较低;丁香酚和甲基丁香酚分别呈现甜香、肉桂的风味,在自建的白酒挥发性风味数据库中没有收集,可能是明绿液酒中独特的风味组分。明绿液酒中的萜烯类化合物也同样很重要,且种类比较丰富(32种),主要以单萜和倍半萜的形式存在于酒体中,通常具有愉悦的花香、木香、药香且香气阈值较低,对明绿液酒香气特征的复杂性具有重大的贡献,其中樟脑、4-萜烯醇、异佛尔酮、茴香脑、和α-姜黄烯等物质还具有一定的生理功能[28]

2.2 绿豆挥发性香气物质与明绿液酒风味关联分析

为了进一步明晰明绿液酒中独特香气成分的来源,采用HS-SPME-GC×GC-TOFMS方法对蒸煮绿豆进行定性分析,共识别出1 815个色谱峰。依照多级鉴定策略,首次在蒸煮绿豆中鉴定出335种挥发性化合物,有262种化合物具有香气贡献,为绿豆中的潜在香气活性组分,其中不同类别的化合物种类分布如图4所示。醛酮类化合物是绿豆蒸煮香气组分中种类最多(共检测到65种)、含量最高(占香气总含量的39.2%)的一类化合物,包括酮类化合物31种,醛类化合物34种。醛类化合物中的直链饱和脂肪醛类从乙醛到十二醛均有检测出,其中大多呈现出类似青草、麦芽等香气[29];支链饱和脂肪醛类检测出的有2-甲基丙醛和2-甲基丁醛,其中2-甲基丁醛的相对含量在所有检出风味组分中最高,主要呈现豆类、坚果的香气;检测到的不饱和脂肪醛分别有2-丁烯醛、(E)-2-戊烯醛、2-己烯醛、(Z)-3-己烯醛、(E)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-壬烯醛,多呈青香、果香和甜香;多不饱和脂肪醛有2,4-癸二烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛这3种,其中(E,E)-2,4-庚二烯醛的相对含量较高,呈现出脂肪的香气。绿豆中富含脂肪,而蒸粮过程会加速脂肪的氧化[30],可能造成了脂肪醛物质的产生,明绿液酒中也含有很多在蒸煮绿豆中检测到的脂肪醛,因此绿豆蒸煮过程促进产生的醛类物质被带入到了酒中,丰富了明绿液酒的挥发性风味物质种类。

图4 HS-SPME-GC×GC-TOFMS定性蒸煮绿豆挥发性组分
Fig.4 Qualitative volatile compounds of cooked mung bean by HS-SPME-GC×GC-TOFMS

进一步将蒸煮绿豆中鉴定出的香气组分和明绿液酒中的组分进行关联分析,列出其中几类比较特殊的共有香气组分如表2所示,可以看出,明绿液酒的独特风格与其原料密切相关。共同检出的呋喃类化合物有9种,主要呈现焦糖、焙烤的香气,2-乙基呋喃在蒸煮绿豆中的相对含量较高。

表2 明绿液酒和蒸煮绿豆中共有的几类香气化合物
Table 2 Several common aroma compounds in Minglvye Baijiu and cooked mung bean

编号化合物香气特征a质谱相似度RIb绿豆酒样绿豆酒样RILc鉴定依据d呋喃类1糠醇焦糖9188851 6651 6671 666MS,RI,Library2糠醛甜,杏仁9659581 4781 4771 486MS,RI,Library3呋喃青香、坚果979904787787798MS,RI,Library42-甲基呋喃巧克力947917854854875MS,RI,Library52-戊基呋喃果香、青香9498821 2261 2241 241MS,RI,Library65-甲基呋喃醛焦糖8969511 5871 5901 582MS,RI,Library72-乙基呋喃焙烤香、甜香946861946943960MS,RI,Library82-乙酰基呋喃甜香、烘焙香8728951 5171 5201 498MS,RI,Library92-乙酰基-5-甲基呋喃焙烤香9118941 6271 6291 608MS,RI,Library含氮类102,5-二甲基吡嗪可可、烤坚果8977821 3291 3391 333MS,RI,Library112,6-二甲基吡嗪可可、烤坚果9598371 3351 3411 308MS,RI,Library122,3,5-三甲基吡嗪可可、烤土豆9019141 4091 4131 421MS,RI,Library142-甲氧基-3-异丁基吡嗪青香、豌豆8538531 5241 5361 506MS,RI152-甲氧基-3-异丙基吡嗪豌豆、坚果8468321 4341 4521 418MS,RI162-甲基吡啶坚果香9089021 2261 2471 216MS,RI172-乙基吡啶青草8547191 2871 2931 282MS,RI183-乙基吡啶焦糖、烤榛子8678011 3911 4011 384MS,RI含硫类19二甲基硫洋葱、卷心菜979915759759774MS,RI,Library20二甲基二硫烤肉、洋葱9729111 0711 0711 078MS,RI,Library21二甲基三硫烤肉味、洋葱9599481 3891 3961 400MS,RI,Library22硫代乙酸甲酯臭鸡蛋、烂菜9158771 0471 0471 052MS,RI,Library232-甲基噻唑青香、蔬菜8768441 2461 2551 268MS,RI24苯并噻唑坚果、咖啡8368421 9821 9821 958MS,RI,Library252-甲基噻吩大蒜9069681 0871 0871 112MS,RI,Library262-戊基噻吩甜香、果香8938841 4611 4711 452MS,RI,Library273-甲硫基丙醛煮土豆香气9317911 4671 4711 480MS,RI,Library酚类28苯酚药味、塑料9379312 0192 0192 030MS,RI,Library29丁香酚甜香、木头9138832 1872 1872 159MS,RI30甲基丁香酚香料,肉桂9639222 0272 0272 012MS,RI萜烯类31柠檬烯柑橘、植物9208591 1861 1861 200MS,RI,Library324-萜烯醇松节油8037861 6031 6071 628MS,RI,Library33异佛尔酮甜味、青香8058301 6051 6101 600MS,RI,Library34β-环柠檬醛果香8418051 6301 6341 613MS,RI,Library35松油醇丁香花8938391 6981 7001 690MS,RI,Library36α-姜黄烯草本8188351 7791 7811 788MS,RI,Library37香叶醇花香8348591 8321 8511 851MS,RI,Library38菖蒲烯香料8908351 8421 8441 838MS,RI,Library39香叶基丙酮青香、果香8478531 8611 8361 862MS,RI,Library40β-紫罗兰酮花香、果香8558371 9531 9531 975MS,RI,Library41(+)-雪松醇木香8729072 1382 1382 127MS,RI,Library42α-萜品醇花香、柑橘8988961 6981 7051 700MS,RI,Library43橙花醇甜香、橙子8168631 8001 8031 821MS,RI,Library44β-大马酮苹果、蜂蜜8388901 8291 8341 827MS,RI,Library内酯类45丁位己内酯果香9289021 8161 8181 818MS,RI,Library46γ-壬内酯甜香9229302 0542 0542 044MS,RI,Library

注:a,通过文献查阅的化合物的香气特征;b,实验中各物质在FFAP柱中的保留指数;c,文献中查询到各物质在FFAP柱中的保留指数;d,MS根据质谱相似度比对结果鉴定;RI,根据保留指数差值比对进行鉴定;Library,根据与自建白酒挥发性风味数据库比对鉴定

共同检出的含氮化合物8种,包括5种吡嗪类化合物和3种吡啶类化合物,主要呈现坚果、可可的香气,其中的2-甲氧基-3-异丁基吡嗪和2-甲氧基-3-异丙基吡嗪,呈现出豆类的青香,且这2种甲氧基吡嗪是明绿液酒中比较独特的风味物质。共同检出的含硫化合物9种,主要呈现烤肉、菜叶的香气,明绿液酒中特殊的含氮、含硫化合物可能与其绿豆原料带来的丰富蛋白质有关。在明绿液酒和蒸煮绿豆中检测出来比较特殊的酚类香气物质有丁香酚和甲基丁香酚,主要呈现出甜香、木头的风味,在其他白酒中没有报道。

3 结论

本文以绿豆酿造的明绿液酒为研究对象,采用HS-SPME-GC×GC-TOFMS技术系统分析了其中挥发性组分特征,结合自建的白酒挥发性风味数据库,快速准确地鉴定出来挥发性组分810种,潜在香气活性组分386种,表明明绿液酒整体香气是由多种香气活性成分共同作用形成的。将鉴定结果与白酒挥发性风味数据库相比较,为数据库补充了21种挥发性组分,其中包括10种潜在的香气组分。并快速获得了明绿液酒中的独特风味物质,包括此前在白酒中没有报道过的,主要呈现青香特征的2-甲氧基-3-异丁基吡嗪和2-甲氧基-3-异丙基吡嗪,检索这些组分的理化信息和风味信息补充到了白酒挥发性风味数据库中。为进一步探究这些独特香气物质的来源,对明绿液酒的绿豆原料蒸煮后分析,通过HS-SPME-GC×GC-TOFMS分析技术,在蒸煮绿豆中鉴定出挥发性组分335种,潜在香气活性组分262种,其中呈青香、甜香的醛类化合物种类最多。在蒸煮绿豆中鉴定出许多明绿液酒中的独特香气组分,包括甲氧基吡嗪和丁香酚等物质,证明明绿液酒的独特风格与其原料密切相关。

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Characterization of volatile components of Minglvye Baijiu by two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry

GAO Mengxin1,2,FU Qihai3,LI Dongfeng3,GONG Jian3,FAN Xinfa3, CHEN Shuang1,2*,XU Yan1,2*

1(School of Biotechnology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China) 2(Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education,Jiangnan University,Wuxi 214122,China) 3(Anhui Mingguang Spirits Co.Ltd.,Mingguang 239400,China)

ABSTRACT The volatile compounds in Minglvye Baijiu were characterized by headspace solid phase microextraction coupled with comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry. A total of 810 volatile compounds and 386 potential aroma active compounds were identified. Compared with the Baijiu Flavor Library, Minglvye Baijiu supplemented 21 volatile compounds and 10 potential aroma active compounds, including 2-methoxy-3-isobutylpyrazine and 2-methoxy-3-isopropylpyrazine. A total of 335 volatile compounds and 262 potential aroma active compounds were identified in cooked mung bean. The detection of compounds in mung bean such as methoxypyrazine and eugenol proved that the relationship between unique flavor of Minglvye Baijiu and its raw material. The results will enhance the understanding of the diversity of brewing materials on the uniqueness of Baijiu flavor.

Key words comprehensive two-dimensional gas chromatography time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-TOFMS); Baijiu Flavor Library; volatile component characteristics; aroma compounds; Minglvye Baijiu

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.027017

引用格式:高梦昕,付启海,李东风,等.全二维气相色谱飞行时间质谱技术解析明绿液白酒挥发性组分特征[J].食品与发酵工业,2021,47(17):234-241.GAO Mengxin,FU Qihai,LI Dongfeng,et al.Characterization of volatile components of Minglvye Baijiu by two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(17):234-241.

第一作者:硕士研究生(陈双副教授和徐岩教授为共同通讯作者,E-mail:yxu@jiangnan.edu.cn; shuangchen@jiangnan.edu.cn)

基金项目:国家十三五重点研发计划项目(2018YFC1604100);江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目(202010295057Z)

收稿日期:2021-03-08,改回日期:2021-03-15