李树萍，邱诗棋，吴宛芹，张 莹，李珊珊，李美萍，张生万 *
（山西大学生命科学学院，山西 太原 030006）
摘 要：采用直接进样法，通过气相色谱-嗅闻-质谱联用技术，对红枣白兰地风味成分进行质谱、保留指数和嗅闻3 种方法的定性分析，并结合气相色谱-三内标法对风味成分进行定量测定，同时结合气味活度值和香气强度值评价其主要成分对总体风味的贡献。结果表明：经气相色谱-嗅闻-质谱联用分析，共检出56 种化合物，其中鉴定结构的有52 种，占红枣白兰地总风味成分的99.72%；气味活度值及香气强度值分析表明，乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁酸、戊酸和己酸为红枣白兰地的主体香气成分，乙酸-2-苯乙酯和苯丙酸乙酯赋予了红枣白兰地一定的枣香味。该结果为研究红枣白兰地的风味和品质控制提供了一定的理论依据。
关键词：气相色谱-嗅闻-质谱联用仪；直接进样；红枣白兰地；风味成分
红枣为鼠李科多年生乔木枣树的果实 [1]，具有极高的营养价值及药用价值，是集药、食、补三大功能为一体的保健食品 [2]。我国红枣资源丰富，其食用方式主要以原枣和粗加工的蜜枣、枣汁、枣泥等产品为主。随着科学技术的发展，人们为提高红枣附加值和延伸其产业链，对其组分分析、功效成分研究及产品深度开发做了大量工作 [1,3-5]。但对风味独特、深受消费者青睐的以红枣为原料，通过生物酶解、发酵、蒸馏和陈酿等工序制得的红枣白兰地风味成分的分析鲜有报道 [2]。彭松等 [6]采用顶空固相微萃取法研究了不同厂家生产的不同酒龄红枣白兰地的香气成分，共确定了47 种化合物，包括酯类、芳香族类、醇类、缩醛类、呋喃类和萜烯类，其中酯类化合物含量最高，但不含酸类。夏亚男等 [2]采用直接进样法从红枣白兰地酒样中共检出22 种化合物，其中包括乙酯类占到66%，醇类（包括2,3-丁二醇和苯甲醇两种）占14.4%，苯甲醛占10.8%，甲氧基-苯基-肟占6.2%，但不含酮类和酸类。
目前，研究风味物质常用的技术有：气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、气相色谱-嗅闻（GC-olfactometry，GC-O）和电子鼻分析等。GC-MS具有高分离能力、高选择性、高灵敏度的特点，同时能够分析物质的分子质量与结构信息 [7]。但其不能对所检测到的化合物进行气味归类。嗅闻仪类似于人的鼻子，可以分析气流中的香味活性 [8]。GC-OMS联用技术是结合二者的特性，既能鉴定物质的结构还可以有效地鉴别食品中关键的气味活性成分，从而了解各化合物对食品气味的贡献程度。这一技术现已应用于酒类、肉类以及饮料等分析检测。
本研究通过GC-O-MS联用技术对红枣白兰地风味成分进行了分析，共检出56 种化合物，其中鉴定结构的有52 种，占红枣白兰地总风味成分的99.72%，并结合气相色谱-三内标法测定了每种化合物在酒中的含量，得出红枣白兰地的主要组成成分，同时根据气味活度值（odor activity value，OAV）确定了红枣白兰地的主要微量组分及特征风味物质对酒体风味的贡献。其结果为红枣白兰地特征风味及质控提供了一定的理论依据。
1.1 材料与试剂
红枣白兰地成品酒（42%，V/V） 山西万里红酒业有限公司；C 7～C 40正构烷烃 上海安谱科学仪器有限公司；叔戊醇、乙酸正戊酯 天津市光复精细化工研究所；2-乙基丁酸 美国Acros Organics公司；所用试剂均为色谱纯。
内标溶液的配制：称取0.035 8 g叔戊醇、0.049 1 g乙酸正戊酯和0.025 7 g 2-乙基丁酸，加入42%乙醇溶液定容至10 mL，摇匀即为内标溶液。
1.2 仪器与设备
7890A-5975C GC-MS联用仪 美国Agilent公司；ODP3嗅闻仪 德国Gerstel公司；GC-2010 GC仪日本岛津公司；10 μL微量进样器 上海安亭微量进样器厂。
1.3 方法
1.3.1 GC-O-MS分析条件
1.3.1.1 GC条件
进样口温度250 ℃；分流比10∶1；载气He，流速1.3 mL/min；进样量1 μL，Rtx-Wax色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温条件：初温40 ℃保持4 min，6 ℃/min升至60 ℃保持4 min，3 ℃/min升至103 ℃保持1 min，3 ℃/min升至160 ℃，10 ℃/min升至200 ℃保持2 min，再以8 ℃/min升至230 ℃保持5 min。
1.3.1.2 MS条件
电子电离源；电子电离能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z 29～500；质谱库为NIST 05；扫描模式为全扫描。
1.3.1.3 嗅闻条件
ODP3嗅闻仪的传输线温度250 ℃，补充气N 2，接口温度200 ℃。
1.3.2 GC分析条件
除使用氢焰离子化检测器，除温度为250 ℃外，其他条件同1.3.1.1节GC条件。
1.3.3 定性与定量分析
1.3.3.1 定性分析
按1.3.1节分析条件对红枣白兰地进行测定。定性分析通过对质谱解析与标准质谱库（NIST 05）进行对照，并在相同色谱条件下，通过对C 7～C 40正构烷烃的色谱扫描，按文献方法 [9]计算得到各化合物的保留指数（retention index，RI）值，并与相应文献值对照，同时，经评价员嗅闻描述的化合物香味特征与文献报道结果对比，验证其定性结果。
1.3.3.2 定量分析
准确吸取1.1节配好的内标溶液0.1 mL置于10 mL的容量瓶中，用被测样品定容，利用内标法将风味组分分为3 段 [10]，即按出峰顺序，乙酸之前的醇类组分为第1组，以叔戊醇为内标计算；乙酸之前除乳酸乙酯的其他组分为第2组，以乙酸正戊酯为内标计算；乙酸之后的组分为第3组，以2-乙基丁酸为内标计算。通过比较待测组分与内标物峰面积的比值，算出每一种组分的含量，计算公式（1）如下：
式中：x i为组分含量；m s为内标化合物质量浓度；A i为化合物的色谱峰面积；A s为内标物色谱峰面积；f i为欲测组分（i）对内标物（s）的质量校正因子。
1.3.4 香气成分的评价
1.3.4.1 OAV的计算
根据内标法对红枣白兰地香气成分进行的定量分析结果和各化合物在46%（V/V）酒精溶液中的嗅觉阈值，按式（2）计算OAV [11]。
式中：C为根据内标法计算出的该化合物的质量浓度/（μg/L）；OT为该化合物在46%酒精溶液中的嗅觉阈值/（μg/L）。
1.3.4.2 香气强度
由3 位评价员在嗅闻仪检测口记录得到风味成分的保留时间、香味特征和强度，强度分为0、1、2、3、4五个等级，根据0表示无、1表示微弱、2表示中等、3表示较明显、4表示非常明显来打分，并尽可能地对所感觉到的香味进行描述，与文献报道的化合物香气特征进行对比。
2.1 红枣白兰地风味成分分析
按1.3.1节GC-O-MS分析条件进行红枣白兰地的风味成分结构鉴定，其总离子流色谱图如图1所示，再按1.3.2节GC分析条件进行内标法定量分析，其结果见表1。
图1 红枣白兰地风味成分总离子流色谱图
Fig.1 Total ion chromatogram of fl avor components in jujube brandy
表1 直接进样分析红枣白兰地风味成分结果
Table1 Flavor components in jujube brandy analyzed by direct injection
?
续表1
注：—.结构未确定。MS.质谱检测；RI.保留指数；odour.嗅闻。
?
从图1和表1可知，红枣白兰地共分离得到56 种化合物，其中鉴定结构的有52 种，占红枣白兰地总风味成分的99.72%，其中酯类、醇类、酸类和烃类含量较高，是红枣白兰地的主要风味组分。酯类（19 种）占总量的34.4%，其中己酸乙酯和乳酸乙酯含量较高，两者合计占总酯含量的78.15%，是酯类的主要组成部分；醇类（13 种）占总量的23.84%，其中正丙醇和3-甲基丁醇含量较高，两者合计占总醇含量的86.14%，是醇类的主要组成部分；酸类（9 种）占总量的27.16%，其中己酸和乙酸含量较高，二者合计占总酸含量的92.63%，是酸类的主要组成部分；烃类（3 种含乙缩醛）占总量的10%，其中乙缩醛占烃类的99.55%，是烃类的主要组成部分；醛酮类化合物种类少、含量低，占总量的4.8%，是酒中的重要协调成分。这些风味成分中含量在50 000 μg/L以上的有12 种，分别是乙醛、乙缩醛、糠醛、乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、正丙醇、2-甲基丙醇、3-甲基丁醇、乙酸、丁酸和己酸。与夏亚男 [2]、彭松 [6]等分析结果比较，酯类、醇类、烃类和醛酮类化合物主要组成成分相近，含量稍有差异。此外，夏亚男等 [2]直接进样法和彭松等 [6]顶空固相微萃取结果均未检测到酸类。通过以上对比可直观地反映物质的差异可能与所用原料的产地、发酵工艺及分析方法有关，而且本实验所用的红枣白兰地的风味较为全面。
2.2 红枣白兰地特征香气成分分析
按实验方法对红枣白兰地香气强度和OAV进行了分析，其结果见图2和表2。
图2 红枣白兰地主要香气分布雷达图
Fig.2 Radar diagram of the main aroma compounds of jujube brandy
表2 红枣白兰地香气成分闻香特点及OAV
Table2 Aroma characteristics and OAV of jujube brandy
注：—.气味阈值未查到，OAV不能确定。
名称味道香气强度含量/（μg/L）阈值/（μg/L）OAV乙酸乙酯甜，水果香2.5240 121.74 32 551.6 [24]7.38丁酸乙酯水果香，苹果香2.530 307.2781.5 [24]371.87戊酸乙酯菠萝香，水果香3.017 554.7126.78 [24]655.52正丁醇花香味1.046 691.75 2 733.35 [24]17.08己酸乙酯窖香味3.0644 369.8655.33 [24]11 645.94 3-羟基-2-丁酮奶香味1.322 695.50——辛酸乙酯水果香2.08 199.1512.87 [24]637.07乙酸醋香味4.0806 822.79——丁酸酸臭味3.354 795.15964.64 [24]56.80戊酸汗臭味3.024 298.27389.11 [24]62.45乙酸-2-苯乙酯甜枣味2.01 174.27908.83 [24]1.29己酸汗臭味3.0613 835.66 2 517.16 [24]243.86苯丙酸乙酯甜，红枣味2.71 861.07——苯乙醇玫瑰香3.017 901.4110 000 [25]1.79 Z-11-十四碳烯酸甲酯花香味2.018 045.50——十二烷酸油腻味2.01 284.72 9 153.79 [24]0.14
由图2和表2可知，通过嗅闻确定的香味物质有16 种，包括酯类、酸类、醇类和酮类。酯类化合物（8 种）为主要香气成分，其OAV较大，主要呈水果香，对红枣白兰地的呈香具有较大贡献 [26]，其中乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯含量高，且香气强度均在2.0以上，是红枣白兰地的主体香气成分，具有清香怡人的果香味。尤其己酸乙酯的OAV最大且含量较高，具有特殊的窖香味，对红枣白兰地香气贡献最大，是此酒的骨架香气成分；苯丙酸乙酯和乙酸-2-苯乙酯呈枣香味，是红枣白兰地中的特征香气成分。酸类主要影响白酒的口感和后味，起到呈香、助香，减少刺激和缓冲平衡的作用 [10]，而红枣白兰地以己酸和乙酸为主。己酸略有酸臭味，入口有刺激感；乙酸具有醋香味，可以减弱己酸等难挥发性酸带来的臭味，改善酒体的口感，使酒有爽快感。醇类多呈水果香和花香，包括正丁醇和苯乙醇，是白兰地的醇甜和助香剂的重要来源，也是酯类的前驱物质 [27]，具有花香味的正丁醇，其OAV大于1，可以减弱难挥发性酸所带来的不愉快气味。酮类可以使酒的香气透发飘逸 [28]，3-羟基-2-丁酮呈淡淡的奶香味，使红枣白兰地的整体香气更加怡人、舒适。
通过GC-O-MS对红枣白兰地风味成分进行了分析，共检出56 种化合物，鉴定结构的有52 种。含量高于50 000 μg/L的有乙醛、乙酸乙酯、乙缩醛、正丙醇、2-甲基丙醇、己酸乙酯、3-甲基丁醇、乳酸乙酯、糠醛、乙酸、丁酸和己酸。这些化合物构成了红枣白兰地风味的主要成分。此外，含量相对较低的有3-乙氧基丙醇和2,2’-氧代二（亚甲基）-呋喃，这2 种物质在红枣白兰地风味成分的研究中鲜见报道，其成因及在酒体中的作用有待进一步研究。
经OAV结合香气强度值对红枣白兰地香气成分的分析，测定红枣白兰地的主体香气成分为乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸、丁酸、戊酸和己酸。该结果为后期进一步研究、剖析这些香味化合物的来源，全面认识红枣白兰地的典型风格提供了重要的参考依据。
参考文献：
[1] 尹显锋, 刘丹. 红枣的功效及产品研发[J]. 北京农业, 2015(23): 176-178. DOI:10.3969/j.issn.1000-6966.2015.23.104.
[2] 夏亚男, 王颉. 红枣白兰地香气成分萃取方法分析[J]. 酿酒科技, 2013(12): 25-29. DOI:10.13746/j.njkj.2013.12.041.
[3] 刘莎莎, 张宝善, 孙肖园, 等. 红枣香味物质的主成分分析[J]. 食品工业科技, 2015, 36(20): 72-76. DOI:10.13386/ j.issn1002-0306.2015.20.006.
[4] 冯新光, 吕吉鸿, 郭泽峰, 等. 中国不同产地红枣的组分分析与评价[J].中国酿造, 2012, 31(9): 30-32. DOI:10.3969/j.issn.0252012.31.
[5] 黄微, 徐瑞晗, 程妮, 等. 红枣生物活性成分的研究进展[J].食品研究与开发, 2012, 33(4): 198-200. DOI:10.3969/ j.issn.1005-6521.2012.04.055.
[6] 彭松. 红枣白兰地中挥发性风味成分及特征研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2013: 9-12.
[7] 张顺亮, 郝宝瑞, 王守伟, 等. 清酱肉中关键香气活性化合物的分析[J].食品科学, 2014, 35(4): 127-128. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201404026.
[8] 卢晓丹, 张敏, 苗菁. 不同来源生熟北京豆汁的风味物质和感官评价比较[J]. 食品科学, 2015, 36(4): 103-104. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201506019.
[9] 郑杨, 赵纪文, 张锋国, 等. 扳倒井芝麻香型白酒香成分分析[J]. 食品科学, 2014, 35(4): 60-63. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201404013.
[10] 沈怡方. 白酒生产技术全书[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1998: 728-770.
[11] GARCÍA-GONZÁLEZ D L, TENA N, APARICIO-RUIZ R, et al. Relationship between sensory attributes and volatile compounds qualifying dry-cured hams[J]. Meat Science, 2008, 80(3): 315-325. DOI:10.1016/j.meatsci.2007.12.015.
[12] 王然, 李蕊, 宋焕禄. GC-O-MS对比两种浓香型白酒中的挥发性成分[J]. 北京工商大学学报, 2012, 30(1): 43-44.
[13] SHIMODA M, SHIRATSUCHI H, OSAJIMA Y, et al. Identif i cation and sensory characterization of volatile fl avor compounds in sesame seed oil[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(12): 3910-3912. DOI:10.1021/jf960115f.
[14] VERZERA A, ZIINO M, CONDURSO C, et al. Solid-phase micro extraction and gas chromatography-mass spectrometry for rapid characterization of semi-hard cheeses[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2004, 380(7): 934-935. DOI:10.1007/s00216-004-2879-4.
[15] CHUNG H Y. Volatile fl avor components in red fermented soybean (Glycine max) curds[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48(5): 1805-1807. DOI:10.1021/jf991272s.
[16] FERRARI G, LABLANQUIE O, CANTAGREL R, et al. Determination of key odorant compounds in freshly distilled cognac using GC-O, GC-MS and sensory evaluation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(18): 5670-5676. DOI:10.1021/ jf049512d.
[17] ZHAO Y, XU Y, JIANG W, et al. Prof i le of volatile compounds in 11 brandies by headspace solid-phase micro extractionfollowed by gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Food Science, 2009, 74(2): 90-99. DOI:10.1111/j.1750-3841.2008.01029.x.
[18] CHA Y J, KIM H, CADWALLADER K R. Aroma-active compounds in Kimchi during fermentation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1998, 46(5): 1946-1949. DOI:10.1021/jf9706991.
[19] PINO J A, MARBOT R, VAZQUEZ C. Characterization of volatiles in strawberry guava (Psidium cattleianum Sabine) fruit[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2001, 49(12): 5884-5886. DOI:10.1021/jf010414r.
[20] CHUNG H Y. Volatile components in fermented soybean (Glycine max) curds[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1999, 47(7): 2692-2693. DOI:10.1021/jf981166a.
[21] 范文来, 徐岩. 应用液液萃取结合正相色谱技术鉴定汾酒与郎酒挥发性成分(上)[J]. 酿酒科技, 2013(2): 19-21.
[22] KIM J H, AHNH J, BYUN M W, et al. Color, flavor, and sensory characteristics of gamma-irradiated salted and fermented anchovy sauce[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2004, 69(2): 183-184. DOI:10.1016/S0969-806X(03)00400-6.
[23] IBARZM J, FERREIRA V, CACHO J, et al. Optimization and evaluation of a procedure for the gas chromatographic-mass spectrometric analysis of the aromas generated by fast acid hydrolysis of flavor precursors extracted from grapes[J]. Journal of Chromatography A, 2006, 1116(1/2): 221-223. DOI:10.1016/ j.chroma.2006.03.020.
[24] 范文来, 徐岩. 白酒79 个风味化合物嗅觉阈值测定[J]. 酿酒, 2011, 38(4): 81-83.
[25] BOWEN A J, REYNOLDS A G. Aroma compounds in Ontario Vidal and Riesling icewines.Ⅰ. Effects of harvest date[J]. Food Research International, 2015, 76(3): 546-548. DOI:10.1016/ j.foodres.2015.06.046.
[26] GROSH W. Detection of potent odorants in foods by aroma extract dilution analysis[J]. Trends in Food Science and Technology, 1993, 4(3): 68-73. DOI:10.1016/0924-2244(93)90187-F.
[27] 廖永红, 杨春霞, 胡佳音, 等. 气相色谱-质谱法分析比较牛栏山牌清香型二锅头酒和浓香型白酒中的香味成分[J]. 食品科学, 2012, 33(6): 181-185.
[28] 刘玉平, 黄明泉, 郑福平, 等. 中国白酒中挥发性成分研究进展[J].食品科学, 2010, 31(21): 438-439.
Analysis of Flavor Components in Jujube Brandy by Gas Chromatography-Olfactometry-Mass Spectrometry
LI Shuping, QIU Shiqi, WU Wanqin, ZHANG Ying, LI Shanshan, LI Meiping, ZHANG Shengwan
*
(College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)
Abstract：Flavor components of jujube brandy were analyzed by direct injection method and gas chromatographyolfactometry-mass spectrometry (GC-O-MS). The qualitative analysis was conducted using mass spectrometry and olfactometry by comparison of retention index with those reported in the literature, and the quantitative analysis was performed by GC-MS using three internal standards. The main constituents contributing to the overall fl avor were evaluated through odor activity value (OAV) and aroma intensity. The results showed that a total of 56 compounds were isolated, the structures of 52 of which were identif i ed, accounting for 99.72% of the total fl avor components in jujube brandy. Evaluation of OAV and aroma intensity values indicated that ethyl acetate, butanoic acid ethyl ester, pentanoic acid ethyl ester, hexanoic acid ethyl ester, octanoic acid ethyl ester, acetic acid, butanoic acid, pentanoicacid and hexanoic acid were the main fl avor components. 2-Phenylethyl acetate and benzenepropanoic acid ethyl ester also contributed to the jujube aroma in jujube brandy. This study could provide a theoretical basis to study the fl avor and control the quality of jujube brandy.
Key words：gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry (GC-O-MS); direct injection; jujube brandy; fl avor components
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201704030
中图分类号：TS201.2
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）04-0187-05
引文格式：
李树萍, 邱诗棋, 吴宛芹, 等. 气相色谱-嗅闻-质谱联用分析红枣白兰地风味成分[J]. 食品科学, 2017, 38(4): 187-191.
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704030. http://www.spkx.net.cn
LI Shuping, QIU Shiqi, WU Wanqin, et al. Analysis of flavor components in jujube brandy by gas chromatographyolfactometry-mass spectrometry[J]. Food Science, 2017, 38(4): 187-191. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201704030. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-05-25
基金项目：大学生创新创业训练计划项目（2016014137）
作者简介：李树萍（1991—），女，硕士研究生，研究方向为食品化学。E-mail：1584008043@qq.com
*通信作者：张生万（1955—），男，教授，学士，研究方向为食品化学、化学计量学。E-mail：zswan@sxu.edu.cn