GC-MS/MS法同时测定年份酱香型白酒中19种吡嗪类和呋喃类化合物

陈 艳,王孝彦,刘 冲,杨 沙,张 季*

(遵义市产品质量检验检测院,贵州 遵义 563000)

摘 要:该研究基于气相色谱-三重四级杆串联质谱法(GC-MS/MS)建立了同时测定年份酱香型白酒中19种吡嗪类和呋喃类化合物的分析方法,并对5家不同生产企业酱香型年份酒中的吡嗪类和呋喃类化合物含量进行测定。样品无需前处理直接进样,经TG-WAX MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)分离,结合GC-MS/MS分析检测。结果表明,19种化合物在质量浓度为0.01~10.00 μg/mL范围内呈良好的线性关系,相关系数(R2)均>0.998,方法检出限和定量限分别为0.002~0.019 μg/mL和0.005~0.063 μg/mL,加标回收率为73.07%~109.98%,精密度试验结果相对标准偏差(RSDs)为0.10%~4.82%。所有样品中均检测出11种吡嗪类和5种呋喃类化合物,且种类一致。该方法操作便捷、检出限低、灵敏度高、准确性良好,可为鉴别酱香型白酒提供参考。

关键词:年份酱香型白酒;气相色谱-三重四级杆串联质谱;吡嗪类;呋喃类

白酒是中国的一种传统酿造酒,已有2千多年的历史[1],因其独特的制作工艺、复杂而协调的酒体和深厚的文化底蕴,被誉为世界六大名酒之一[2-3]。酱香型白酒经历一年生产周期、二次投料、九次蒸煮、八次发酵、七次蒸馏的复杂且独特的生产工艺,具有高温制曲、高温堆积、高温发酵、高温蒸馏,生产周期长、大曲储存时间长、基酒酒龄长的“四高三长”的特点,酿造了高品质的新鲜酱酒[4]。年份酱酒是将生产的新鲜白酒在陶罐中陈化数年,使其香气更加平衡提高白酒酒体绵柔、醇厚的风味[5-7]。由于受到消费者的广泛青睐,年份酒价值也水涨船高,具有较高的研究价值。白酒中的微量成分随着贮藏年份的变化发生复杂的变化[8],如氧化、酯化、水解、缩合反应等,使得白酒风味更加醇厚丰满。在白酒的组成成分中,98%~99%为乙醇和水,微量成分仅有1%~2%且内含成分种类多、含量低一直是检测技术突破的难点。酱香型白酒风味成分中,吡嗪类和呋喃类化合物是呈香呈味的关键特征化合物[9-10],吡嗪类是苯环的1,4位含两个氮原子的六元杂环化合物,具有极高的气味强度和极低的阈值。呋喃类是由4个碳和1个氧组成的杂环芳香族化合物,是一种低沸点、高挥发性的脂溶性化合物,它们在影响酒的风味上发挥着独特的作用,同时也有益于人类身体健康[11-13],但吡嗪类和呋喃类的准确定量受到了两个主要的挑战:灵敏度低和基质干扰,因此探究高灵敏度的检测方法来定量分析是必要的。

白酒中吡嗪类和呋喃类化合物的含量测定,常用的方法有气相色谱(gas chromatography,GC)法[14]、紫外分光法(ultraviolet spectrophotometry,UV)[15]、电子鼻技术[16]、超高效液相色谱质谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)法[17]、气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)法[18-20],其中GC-MS为最常用的检测方法,其可在全扫描模式和选择离子监测模式下对未知物进行定性定量分析,但受基质干扰及检出限影响,化合物可能出现峰重叠或未检出的情况。相比GC-MS,气相色谱质谱-串联质谱(gas chromatography-tandem mass spectrometry,GC-MS/MS)增加了二次碰撞,通过对碰撞能进行优化,抗干扰能力较强,对分析物的测定具有更高的灵敏度和特异性,得到的结果更加准确。该方法近年来已应用于食品中呋喃类化合物的测定[21]、茶叶中吡嗪类化合物的含量分析[22]、白酒中四甲基吡嗪[23]以及塑化剂的含量测定[24]。而关于GC-MS/MS用于分析白酒中多种吡嗪类和呋喃类化合物的研究,尚鲜有报道。

因此,本研究基于GC-MS/MS建立酱香型白酒年份酒中19种吡嗪类和呋喃类化合物的分析方法,样品无需前处理直接进样,经TG-WAX MS毛细管色谱柱分离,GC-MS/MS分析检测,并对不同生产企业酱香型年份酒中的吡嗪类和呋喃类化合物进行含量测定。旨在为年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物的测定提供了一种新的研究思路,也为利用年份酱酒中微量成分鉴别酱酒提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

年份酱酒酒样:由5家不同生产企业(编号为ZJ、QJ、WYJ、HZJ、YLGJ)提供,每家各5个样品,共计25个样品(分别编号为ZJ001~ZJ005、QJ001~QJ005、WYJ001~WYJ005、HZJ001~HZJ005、YLGJ001~YLGJ005)。

2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、5-乙基-2,3-二甲基吡嗪、糠醛、2,3,5,6-四甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2-乙酰呋喃、2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪、乙酸糠酯、5-甲基-2-糠醛、丙酸糠酯、5-甲基-2-乙酰基呋喃、2-呋喃甲酸乙酯共19种标准物质(纯度均>99%):坛墨质检科技股份有限公司;乙醇(色谱纯):国药集团化学试剂有限公司;丙酮(色谱纯):德国默克公司。

1.2 仪器与设备

安捷伦7890B/7000D气相色谱-串联质谱仪、TG-WAX MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm):美国Agilent Technologies公司;AB265-S型分析天平:瑞士Mettler Toledo公司;Milli-Q超纯水仪:美国密理博公司;HT-200多管涡旋混匀仪:上海沪析实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液及样品的配制

分别准确称取0.1 g 19种标准物质于10 mL不同容量瓶中,加乙醇稀释并定容至刻度,配制成质量浓度为10 mg/mL的标准溶液,分别精密移取19种标准溶液0.1 mL于10 mL容量瓶中,用体积分数为60%乙醇定容,配制成质量浓度为100 μg/mL的标准中间储备液,于4 ℃保存。分别准确吸取标准中间储备液适量于容量瓶中,用体积分数为60%乙醇定容,配制成质量浓度分别为0.01 μg/mL、0.05 μg/mL、0.10 μg/mL、0.20 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、2.00 μg/mL、5.00 μg/mL、10.00 μg/mL的标准工作溶液。

取适量年份酱酒酒样于2 mL进样小瓶中,混匀,直接进样分析。

1.3.2 质谱条件的优化

取酒样适量,加入19种标准混合溶液,混匀,直接进样。选择MS1全扫描模式,在50~300 m/z范围内进行全扫描,得到19种化合物的全扫描质荷比数据,再进一步优化质谱仪器参数、定性例子、定量离子、碰撞能量等。

1.3.3 GC-MS/MS色谱条件

气相色谱条件:TG-WAX MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);溶剂延迟时间7 min;进样口温度220 ℃;分流进样;分流比10∶1;载气为高纯氦气(He)(纯度>99.999%);恒定流量;柱流量1.0 mL/min;进样量1 μL。升温程序为初始温度50 ℃,保持2 min,以80 ℃/min升温至120 ℃,再以10 ℃/min升温至200 ℃,后运行温度200 ℃,后运行时间2 min。

质谱条件:电子电离(electron ionization,EI)源;电子能量70 eV;离子源温度230 ℃;碰撞诱导解离气:高纯氮气(纯度>99.999%);传输线温度220 ℃;采集方式为动态多反应监测(dynamic multiple reaction monitoring,dMRM)模式。

1.3.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016和Origin 2021软件对数据进行分析和作图。

2 结果与分析

2.1 质谱条件的优化

取其中1种酒样适量,加入19种标准混合溶液,混匀,直接进样分析。选择MS1全扫描模式,在质荷比为50~300 m/z范围内进行全扫描,得到19种化合物的全扫描质荷比数据,提取质谱图后将全扫描数据于美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)10.0数据库检索,选择1~2个响应值较高的离子作为前级离子。选择产物离子扫描模式,寻找二级碎片离子,选择响应值最高的作为定量离子,响应值次之的作为定性离子。碰撞能量以5 eV为间隔,从5 eV调至40 eV,优化碰撞能量,确定最优参数。同时根据被测组分出峰的峰底宽度,调整驻留时间,尽可能使图谱由12~15个点构成,最后采用动态多反应监测(dMRM)模式检测分析,最终经优化的质谱条件见表1,19种吡嗪类和呋喃类化合物混合标准品总离子流色谱图见图1。

图1 19种吡嗪类和呋喃类化合物混合标准品GC-MS/MS分析总离子流色谱图
Fig.1 Total ions chromatogram of mixed standard sample of 19 pyrazines and furans compounds analysis by GC-MS/MS

1~19代表19种吡嗪类和呋喃类化合物,具体名称同表1。

表1 19种吡嗪类和呋喃类化合物分析的质谱条件
Table 1 Mass spectrometry conditions of 19 pyrazines and furans compounds analysis

编号 化合物 保留时间/min 定量离子对(m/z)碰撞能量/eV 定性离子对(m/z)碰撞能量/eV 1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰基呋喃2-呋喃甲酸乙酯7.73 8.65 8.76 8.84 9.06 9.68 10.00 10.65 10.91 11.06 11.13 11.39 11.69 11.71 12.10 12.69 12.95 13.26 13.33 94/53 108/81.3 108/81.3 107/81.2 108/80 121/93.2 122/81.3 135/107.2 135/107.2 95.9/68.2 136/95.2 150/135.2 94.9/39 149/121.3 81/53.1 110/53.1 81/53 108.9/53.1 111.9/95.1 25 15 10 15 10 25 25 30 25 15 10 25 20 15 10 35 10 15 30 94/67 108/67.2 108/67.2 107/66 108/67.2 121/66.2 122/42.1 135/67.3 135/66.2 95.9/40.1 136/54 150/121.2 97.9/67 149/80 139.9/98 110/81.3 98/70 108.9/81.1 94.9/67 15 5 15 15 15 40 35 35 35 20 15 35 10 15 5 35 551 0

2.2 方法学考察结果

2.2.1 线性关系与检出限、定量限

配制的系列标准工作溶液,依次进样分析,以溶液质量浓度为横坐标(X,μg/mL),峰面积(Y)为纵坐标,绘制标准曲线,得到标准曲线回归方程。同时,取质量浓度为0.05 μg/mL标准溶液加入其中1个酒样中,混匀,进样分析检测,以信噪比为3(S/N=3)计算检出限(limits of detection,LOD),信噪比为10(S/N=10)计算定量限(limits of quantitation,LOQ)。19种化合物的回归方程、线性范围、相关系数、检出限及定量限见表2。由表2可知,在质量浓度为0.01~10 μg/mL线性范围内呈良好的线性关系,相关系数(R2)均>0.998,方法检出限为0.002~0.040 μg/mL、定量限为0.005~0.063 μg/mL,符合分析检测要求。

表2 19种吡嗪类和呋喃类化合物的标准曲线回归方程、线性范围、相关系数、检出限及定量限
Table 2 Regression equation, linear range, correlation coefficient of standard curve, limit of detection and limit of quantification of 19 pyrazines and furans compounds

化合物 回归方程 相关系数(R2)线性范围/(μg·mL-1)检出限/(μg·mL-1)定量限/(μg·mL-1)2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪Y=51 761X+11.19 Y=8 279X+23.19 Y=6 249X+98.45 Y=1 722X+14.78 Y=53 032X-208.89 0.999 9 0.999 9 0.999 9 0.998 9 0.999 9 0.05~1.00 0.05~1.00 0.10~5.00 0.01~0.50 0.05~1.00 0.005 0.005 0.015 0.002 0.015 0.019 0.015 0.045 0.005 0.045

续表

化合物 回归方程 相关系数(R2)线性范围/(μg·mL-1)检出限/(μg·mL-1)定量限/(μg·mL-1)2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰呋喃2-呋喃甲酸乙酯Y=11 646X+75.75 Y=37 253X+439.05 Y=759X-3.32 Y=14 330X+65.41 Y=5 210X-228.47 Y=52 137X-177.94 Y=16 973X-199.22 Y=40 346X+661.44 Y=13 607X-32.73 Y=15 326X-16.45 Y=19 521X+672.20 Y=21 250X-190.12 Y=64 164X+204.47 Y=10 254X-61.21 0.999 7 0.999 9 0.999 1 0.999 9 0.999 9 0.999 9 0.998 9 0.999 8 0.999 9 0.999 9 0.999 8 0.999 5 0.999 9 0.999 3 0.01~5.00 0.10~5.00 0.05~1.00 0.10~5.00 0.20~10.00 0.20~10.00 0.05~1.00 0.10~5.00 0.05~1.00 0.01~0.50 0.10~5.00 0.05~1.00 0.10~5.00 0.10~5.00 0.004 0.004 0.015 0.003 0.002 0.002 0.003 0.019 0.011 0.002 0.017 0.012 0.015 0.016 0.010 0.010 0.045 0.010 0.005 0.005 0.010 0.063 0.036 0.005 0.056 0.040 0.050 0.050

2.2.2 加标回收率和精密度试验

选择其中一个酒样作为基质,向其中加入19种吡嗪类和呋喃类标准溶液,加标质量浓度分别为0.10 μg/mL、0.20 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、5.00 μg/mL,混匀,按照上述所建立的分析方法,进行加标回收率试验和精密度试验,每个浓度进行6次测定,考察平均回收率并计算精密度试验结果相对标准偏差(relative standard deviation,RSD),结果见表3。由表3可知,19种吡嗪类和呋喃类化合物的平均回收率为73.07%~109.98%,精密度试验结果RSD为0.10%~4.82%,说明该方法准确度高,精密度好,符合样品的检测要求。

表3 19种吡嗪和呋喃类化合物的加标回收率和精密度试验结果
Table 3 Results of standard recovery rate and precision tests of 19 pyrazines and furans compounds

化合物 平均本底值/(μg·mL-1)加标量/(μg·mL-1)平均回收率/%RSD/%2-甲基吡嗪0.121 2,5-二甲基吡嗪0.147 2,6-二甲基吡嗪0.465 2-乙基吡嗪ND 2,3-二甲基吡嗪0.168 0.1 0.2 0.5 0.1 0.2 0.5 0.2 0.5 1.0 0.1 0.2 0.5 0.1 0.2 0.5 73.22 73.07 89.09 81.78 81.60 89.72 77.09 90.13 92.98 106.91 101.66 107.68 78.63 77.01 88.98 0.31 0.65 1.51 1.31 2.43 0.44 1.56 1.32 0.31 0.50 0.42 2.97 0.67 0.04 1.67

续表

化合物 平均本底值/(μg·mL-1)加标量/(μg·mL-1)平均回收率/%RSD/%2-乙基-6-甲基吡嗪0.177 2,3,5-三甲基吡嗪0.943 3-乙基-2,5-二甲基吡嗪0.045 5-乙基-2,3-二甲基吡嗪0.206糠醛4.495 2,3,5,6-四甲基吡嗪3.187 2,3-二乙基-5-甲基吡嗪ND 2-乙酰呋喃0.638 2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪0.089乙酸糠酯ND 0.2 0.5 1.0 0.2 0.5 1.0 0.1 0.2 0.5 0.2 0.5 1.0 0.5 1.0 5.0 0.5 1.0 5.0 0.1 0.2 0.5 0.2 0.5 1.0 0.1 0.2 0.5 0.1 0.2 0.5 87.01 88.12 91.84 87.01 96.93 97.84 83.15 90.33 90.52 87.17 94.38 97.58 78.41 83.85 109.98 106.61 99.47 96.52 95.41 88.48 89.97 100.53 98.77 98.82 74.92 76.39 90.57 106.63 103.44 102.98 0.10 1.85 1.40 0.28 1.18 0.92 3.88 1.62 2.16 1.76 2.30 1.67 1.35 4.82 0.09 1.05 1.45 0.84 2.18 1.21 1.28 0.20 1.09 0.55 1.96 0.39 0.96 1.90 0.98 0.73

续表

注:“ND”表示未检出。下同。

化合物 平均本底值/(μg·mL-1)加标量/(μg·mL-1)平均回收率/%RSD/%5-甲基-2-糠醛0.992丙酸糠酯ND 5-甲基-2-乙酰呋喃0.460 2-呋喃甲酸乙酯0.125 0.2 0.5 1.0 0.1 0.2 0.5 0.2 0.5 1.0 0.2 0.5 1.0 86.13 108.76 108.25 99.26 92.39 95.45 100.76 98.21 99.91 82.67 87.36 90.89 1.15 0.99 1.07 0.29 0.85 0.85 0.83 1.07 1.03 2.20 1.57 0.97

2.3 不同生产企业年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物的测定

由表4~表8可知,5家生产企业均检出11种吡嗪类化合物,按含量高低顺序为:2,3,5,6-四甲基吡嗪>2,3,5-三甲基吡嗪>2,6-二甲基吡嗪,含量均>1.0μg/mL,5-乙基-2,3-二甲基吡嗪>2-乙基-6-甲基吡嗪>2,5-二甲基吡嗪>2,3-二甲基吡嗪>2-甲基吡嗪>2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪>3-乙基-2,5-二甲基吡嗪>2-乙基吡嗪,含量在0.1~1.0 μg/mL,而2,3-二乙基-5-甲基吡嗪均未检出。2,3,5,6-四甲基吡嗪含量最高,2,3,5-三甲基吡嗪次之,2,6-二甲基吡嗪也较高,这均与文献报道一致[25-27]。呋喃类化合物共检出5种,按含量高低顺序为:糠醛>5-甲基-2-糠醛>2-乙酰呋喃>5-甲基-2-乙酰呋喃>2-呋喃甲酸乙酯,乙酸糠酯和丙酸糠酯基均未检出,其中糠醛含量最高在3~8 μg/mL之间,5-甲基-2-糠醛、2-乙酰呋喃、5-甲基-2-乙酰呋喃均>1.0 μg/mL,2-呋喃甲酸乙酯含量<1.0 μg/mL。

表4 生产企业ZJ年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物含量测定结果
Table 4 Determination results of pyrazines and furans contents in vintage sauce-flavor Baijiu produced by enterprise ZJ

序号 化合物ZJ001(5年)ZJ002(10年)含量/(μg·mL-1)ZJ003(15年)ZJ004(20年)ZJ005(25年)1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3,-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰呋喃2-呋喃甲酸乙酯0.244±0.004 0.309±0.008 0.948±0.017 0.062±0.001 0.307±0.004 0.374±0.008 1.919±0.023 0.089±0.001 0.426±0.004 6.341±0.067 6.339±0.069 ND 1.342±0.015 0.182±0.002 0.045±0.001 1.942±0.022 ND 0.960±0.009 0.252±0.002 0.240±0.001 0.262±0.007 0.748±0.011 0.075±0.002 0.277±0.002 0.556±0.011 2.010±0.013 0.079±0.001 0.971±0.007 3.975±0.010 4.426±0.006 ND 0.898±0.003 0.133±0.003 0.011±0.001 1.391±0.012 ND 0.721±0.002 0.152±0.003 0.277±0.001 0.297±0.003 1.415±0.011 0.090±0.002 0.238±0.002 0.688±0.006 2.335±0.015 0.097±0.004 0.683±0.006 4.880±0.035 2.982±0.018 ND 1.266±0.008 0.129±0.001 0.016±0.001 1.613±0.002 ND 0.899±0.003 0.177±0.004 0.390±0.001 0.252±0.006 2.143±0.027 0.093±0.001 0.221±0.001 0.574±0.002 1.949±0.008 0.112±0.003 0.318±0.003 3.352±0.013 2.526±0.009 ND 1.471±0.011 0.125±0.002 0.013±0.001 1.631±0.009 ND 0.987±0.005 0.173±0.003 0.297±0.002 0.219±0.008 1.757±0.017 0.092±0.001 0.277±0.002 0.843±0.004 3.289±0.015 0.102±0.004 0.819±0.012 4.924±0.023 4.946±0.044 ND 1.408±0.015 0.178±0.003 ND 1.866±0.016 ND 1.142±0.003 0.196±0.001

由表4可知,随着年份的增加,生产企业ZJ年份酱酒中吡嗪和呋喃类化合物含量有升有降,这可能与吡嗪类化合物本身结构为一类同系物有关[26],而在高温60 ℃的条件下可能会影响其含量[26]

由表5可知,生产企业QJ年份酱酒中,随着年份的增加,含量较大的吡嗪和呋喃类化合物在不断的增加,由于吡嗪和呋喃类化合物是白酒中关键的呈香呈味物质,这一结果可能为白酒放置时间越长,酱香味越突出的原因。

表5 生产企业QJ年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物含量测定结果
Table 5 Determination results of pyrazines and furans contents in vintage sauce-flavor Baijiu produced by enterprise QJ

序号 化合物QJ001(7年)QJ002(10年)含量/(μg·mL-1)QJ003(15年)QJ004(20年)QJ005(30年)1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3,-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰呋喃2-呋喃甲酸乙酯0.245±0.002 0.209±0.002 0.973±0.012 0.068±0.001 0.169±0.001 0.523±0.016 1.318±0.007 0.076±0.005 0.381±0.006 5.712±0.040 3.516±0.036 ND 1.212±0.010 0.106±0.002 0.015±0.001 2.300±0.011 ND 1.277±0.010 0.235±0.004 0.297±0.001 0.230±0.002 1.111±0.009 0.082±0.001 0.209±0.002 0.460±0.014 1.633±0.004 0.077±0.002 0.434±0.005 5.289±0.004 2.777±0.001 ND 1.122±0.002 0.105±0.002 ND 1.910±0.004 ND 0.806±0.004 0.196 9±0.006 0.252±0.002 0.228±0.001 0.889±0.007 0.068±0.001 0.182±0.002 0.298±0.012 1.190±0.013 0.074±0.002 0.258±0.004 6.197±0.022 4.027±0.024 ND 1.391±0.011 0.096±0.001 0.021±0.001 2.427±0.020 ND 1.053±0.001 0.251±0.003 0.258±0.002 0.232±0.001 0.920±0.011 0.071±0.002 0.190±0.001 0.326±0.005 1.249±0.010 0.083±0.003 0.336±0.006 6.250±0.072 4.056±0.018 ND 1.423±0.004 0.101±0.002 0.019±0.001 2.513±0.027 ND 1.075±0.005 0.247±0.001 0.268±0.001 0.242±0.004 0.957±0.002 0.066±0.001 0.213±0.001 0.346±0.002 1.394±0.004 0.085±0.003 0.361±0.003 6.233±0.044 4.420±0.009 ND 1.444±0.005 0.108±0.003 0.019±0.001 2.574±0.012 ND 1.071±0.003 0.246±0.006

由表6可知,WYJ企业年份酒中2年和4年吡嗪和呋喃类化合物含量变化不大,可能与储藏时间较短有关,而10年、15年和20年份酒中大多数内含成分含量随年份增加无明显变化。其中在储存20年酒样中2-乙基-6-甲基吡嗪、5-乙基-2,3-二甲基吡嗪含量显著性增加2~5倍,最高值达1μg/mL左右,2,3,5-三甲基吡嗪也增加2倍。随着年份的增加,酒体风味越醇厚,但并不是所有内含成分含量都随年份的增加呈上升的趋势,进一步证实了酱香白酒风味成分复杂性和多样性。

表6 生产企业WYJ年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物含量测定结果
Table 6 Determination results of pyrazines and furans contents in vintage sauce-flavor Baijiu produced by enterprise WYJ

序号 化合物WYJ001(2年)WYJ002(4年)含量/(μg·mL-1)WYJ003(10年)WYJ004(15年)WYJ005(20年)1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3,-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰呋喃2-呋喃甲酸乙酯0.275±0.003 0.270±0.006 1.103±0.021 0.054±0.002 0.140±0.001 0.214±0.005 0.921±0.013 0.084±0.004 0.115±0.005 6.530±0.079 2.844±0.041 ND 1.844±0.024 0.083±0.001 0.231±0.004 2.139±0.029 ND 0.998±0.016 0.828±0.012 0.332±0.003 0.284±0.002 1.097±0.026 0.078±0.001 0.154±0.002 0.246±0.003 1.001±0.005 0.084±0.002 0.127±0.002 6.648±0.034 2.036±0.021 ND 1.777±0.009 0.082±0.001 0.031±0.001 2.037±0.024 ND 1.286±0.009 0.402±0.001 0.327±0.004 0.220±0.001 1.009±0.019 0.096±0.001 0.202±0.003 0.523±0.009 1.330±0.016 0.076±0.003 0.508±0.008 4.739±0.044 1.289±0.009 ND 1.365±0.018 0.099±0.002 ND 2.379±0.072 ND 0.630±0.014 0.497 7±0.041 0.302±0.001 0.189±0.002 1.189±0.036 0.097±0.003 0.328±0.003 0.433±0.005 2.473±0.001 0.097±0.002 0.460±0.004 4.316±0.029 4.622±0.017 ND 1.365±0.074 0.155±0.002 ND 1.580±0.011 ND 0.937±0.006 0.235±0.003 0.357±0.003 0.198±0.003 1.391±0.032 0.130±0.001 0.242±0.002 1.026±0.008 2.351±0.015 0.076±0.003 1.089±0.008 4.791±0.039 2.372±0.002 ND 1.264±0.007 0.115±0.003 ND 1.600±0.013 ND 1.173±0.009 0.208±0.001

由表7可知,HZJ企业年份酒中2,3,5-三甲基吡嗪含量较低,最高仅达2.1 μg/mL,说明不同生产企业年份酱酒中吡嗪和呋喃类化合物的含量存在一定差异,这可能与不同的地理环境、酿酒工艺的细微差别以及陈化技术等相关。

表7 生产企业HZJ年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物含量测定结果
Table 7 Determination results of pyrazines and furans contents in vintage sauce-flavor Baijiu produced by enterprise HZJ

序号 化合物HZJ001(5年)HZJ002(10年)含量/(μg·mL-1)HZJ003(20年)HZJ004(30年)HZJ005(30年以上)1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3,-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰呋喃2-呋喃甲酸乙酯0.234±0.001 0.185±0.003 0.867±0.007 0.045±0.002 0.148±0.001 0.335±0.010 0.990±0.002 0.064±0.002 0.247±0.001 2.990±0.015 1.383±0.006 ND 0.962±0.001 0.064±0.000 0.073±0.002 1.216±0.012 ND 0.822±0.001 0.332±0.002 0.272±0.002 0.233±0.003 0.973±0.016 0.048±0.001 0.184±0.001 0.294±0.010 1.157±0.003 0.067±0.003 0.247±0.004 4.272±0.007 2.015±0.005 ND 1.161±0.003 0.079±0.001 0.105±0.002 1.408±0.004 ND 0.818±0.001 0.406±0.004 0.298±0.002 0.241±0.004 1.184±0.013 0.053±0.001 0.184±0.001 0.336±0.004 1.322±0.005 0.076±0.003 0.272±0.003 4.353±0.002 1.581±0.007 ND 1.267±0.007 0.079±0.002 0.090±0.001 1.706±0.005 ND 0.873±0.004 0.615±0.005 0.324±0.002 0.233±0.002 1.437±0.020 0.072±0.003 0.212±0.001 0.495±0.019 1.871±0.006 0.102±0.003 0.433±0.002 4.380±0.012 1.439±0.014 ND 1.351±0.012 0.099±0.001 0.039±0.001 1.924±0.019 ND 1.034±0.005 0.448±0.002 0.278±0.001 0.207±0.004 1.049±0.024 0.079±0.001 0.253±0.001 0.420±0.013 2.018±0.007 0.083±0.001 0.412±0.003 3.898±0.006 3.726±0.016 ND 1.239±0.009 0.136±0.002 ND 1.697±0.004 ND 1.014±0.006 0.162±0.004

由表8可知,相比其他企业,生产企业YLGJ年份酒(30年)中糠醛及5-甲基-2-糠醛含量最高,分别为8.44 μg/mL和4.29 μg/mL,2-乙基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、5-乙基-2,3-二甲基吡嗪、2-乙酰呋喃、5-甲基-2-糠醛含量随年份增加在不断的增加,30年年份酒样含量达到最高值,由于吡嗪和呋喃类化合物是白酒中关键的呈香呈味物质,这一结果可能为白酒放置时间越长,酱香味越突出的原因,与生产企业QJ年份酱酒结果一致。

表8 生产企业YLGJ年份酱酒中吡嗪类和呋喃类化合物含量测定结果
Table 8 Determination results of pyrazines and furans contents in vintage sauce-flavor Baijiu produced by enterprise YLGJ

序号 化合物YLGJ001(5年)YLGJ002(10年)含量/(μg·mL-1)YLGJ003(15年)YLGJ004(20年)YLGJ005(30年)1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2-甲基吡嗪2,5-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪2,3-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪3-乙基-2,5-二甲基吡嗪5-乙基-2,3-二甲基吡嗪糠醛2,3,5,6-四甲基吡嗪2,3,-二乙基-5-甲基吡嗪2-乙酰呋喃2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪乙酸糠酯5-甲基-2-糠醛丙酸糠酯5-甲基-2-乙酰呋喃2-呋喃甲酸乙酯0.198±0.001 0.191±0.001 0.781±0.011 0.054±0.003 0.168±0.001 0.403±0.004 1.348±0.005 0.058±0.001 0.458±0.004 7.135±0.032 1.903±0.009 ND 1.299±0.003 0.091±0.002 0.060±0.001 2.935±0.004 ND 1.109±0.003 0.917±0.003 0.283±0.001 0.256±0.001 1.276±0.032 0.061±0.003 0.212±0.001 0.595±0.014 2.002±0.011 0.082±0.001 0.642±0.005 4.431±0.013 2.106±0.021 ND 1.183±0.004 0.106±0.002 0.042±0.002 2.045±0.023 ND 0.981±0.004 0.458±0.006 0.255±0.001 0.208±0.005 1.178±0.014 0.069±0.001 0.163±0.001 0.532±0.017 1.467±0.005 0.076±0.002 0.452±0.007 2.889±0.007 1.428±0.005 ND 1.050±0.008 0.084±0.003 0.027±0.001 1.549±0.008 ND 0.939±0.005 0.804±0.004 0.317±0.003 0.209±0.004 1.124±0.016 0.101±0.002 0.234±0.002 0.725±0.017 1.772±0.014 0.076±0.003 0.804±0.005 5.729±0.050 1.678±0.013 ND 1.404±0.006 0.112±0.002 0.020±0.001 2.858±0.015 ND 1.013±0.003 0.792±0.008 0.409±0.001 0.252±0.006 1.073±0.045 0.150±0.001 0.308±0.003 0.912±0.020 1.962±0.002 0.096±0.002 1.130±0.006 8.442±0.043 1.621±0.007 ND 1.698±0.005 0.145±0.004 ND 4.291±0.024 ND 0.867±0.004 0.763±0.007

上述结果表明,5家不同生产企业检出的吡嗪和呋喃类化合物的种类一致,随着年份的增加,生产企业ZJ年份酱酒中吡嗪和呋喃类化合物含量有升有降,生产企业QJ年份酱酒中,随着年份的增加,含量较大的吡嗪和呋喃类化合物在不断的增加,WYJ企业年份酒中10年、15年和20年份酒中少数内含成分含量随年份增加而增加,生产企业HZJ年份酒中2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪在不断的增加,生产企业YLGJ年份酒中糠醛、5-甲基-2-糠醛、2-乙基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、5-乙基-2,3-二甲基吡嗪、2-乙酰呋喃、5-甲基-2-糠醛含量在不断的增加,30年年份酒样含量达到最高值,但并不是所有内含成分含量都随年份的增加呈上升的趋势,整体上5家不同的生产企业大部分吡嗪和呋喃类化合物含量放置时间越长,含量在不断的增加,酒体风味越醇厚,进一步证实了酱香白酒风味成分复杂性和多样性。

3 结论

该研究基于GC-MS/MS技术建立同时测定19种吡嗪类和呋喃类化合物的分析方法,结果表明,标准曲线在0.01~10.00 μg/mL质量浓度范围内线性关系良好,方法检出限和定量限分别为0.002~0.019 μg/mL、0.005~0.063 μg/mL,加标回收率在73.07%~109.98%之间,精密度试验结果RSD<5%,具有检出限低、灵敏度高、准确性好,能应用于酱香型白酒中吡嗪类和呋喃类微量成分的快速分析。采用该方法对5家不同生产企业年份酱酒中的吡嗪类和呋喃类化合物进行定量分析,均检测出11种吡嗪类和5种呋喃类化合物,大部分吡嗪类和呋喃类化合物含量放置时间越长,含量在不断的增加,酒体风味越醇厚,也有一些化合物变化无规律,吡嗪类化合物主要由芽孢杆菌类微生物发酵代谢合成,不同生产企业存在不同的地理环境、不同的环境微生物种类、温湿度环境,都有可能影响吡嗪类和呋喃类化合物含量变化;酱香型白酒酿造工艺复杂且历时较长,但不同的生产企业在酿酒工艺以及陈化技术上亦有所不同,这可能也是导致吡嗪类和呋喃类化合物含量差异的原因。本研究结果可为鉴别酱香型白酒提供参考。

参考文献:

[1]徐美霞,高飞,姚桂红,等.顶空固相微萃取-气相色谱串联质谱分析不同香型白酒的挥发性成分[J].质量安全与检验检测,2023,33(2):17-23,52.

[2]PANG Z M, HAO J, LI W W, et al.Investigation into spatial profile of microbial community dynamics and flavor metabolites during the bioaugmented solid-state fermentation of Baijiu[J].Food Biosci, 2023, 56(2):43-50.

[3]骆茂香,邱树毅,徐兴江,等.白酒中非挥发性风味成分检测分析研究进展[J].中国酿造,2023,42(9):19-25.

[4]林先丽,王显焕,危娇,等.江西赣州和贵州仁怀产地酱香型白酒风味特征差异探究[J].中国酿造,2023,42(8):40-46.

[5]LI M,FAN W,XU Y,et al.Volatile compounds sorption during the aging of Chinese liquor (Baijiu) using pottery powder[J].Food Chem, 2021,345(1):1-7.

[6]奚留华.几种白酒年份酒的荧光特性分析及其应用[D].无锡:江南大学,2017.

[7]宋鑫澍.白酒年份酒中几种主要成分的荧光光谱研究[D].无锡:江南大学,2019.

[8]张也.浓香型白酒年份酒的荧光特性及年份检测研究[D].无锡:江南大学,2022.

[9]马宇.基于风味组学策略研究酱香型白酒关键成分及其呈香呈味特性[D].贵阳:贵州大学,2019.

[10]周容,袁琦,晋湘宜,等.兼香型年份酒中香味物质的分析[J].中国酿造,2020,39(7):137-143.

[11]HJELMELAND A K,WYLIE P L,EBELER S E,et al.A comparison of sorptive extraction techniques coupled to a new quantitative, sensitive,high throughput GC-MS/MS method for methoxypyrazine analysis in wine[J].Talanta,2016,148(3):336-345.

[12]HUANG Y H,KAO T H,CHEN B H,et al.Development of a GC-MS/MS method coupled with HS-SPME-Arrow for studying formation of furan and 10 derivatives in model systems and commercial foods[J].Food Chem,2022,395(3):1-10.

[13]许佩勤,方毅斐,庄俊钰,等.白酒中吡嗪、呋喃类化合物的分析方法研究[J].食品与发酵科技,2017,53(2):85-93.

[14]曾庆军,周鸿翔,曾佳佳,等.赤水河流域不同产区酱香白酒挥发性风味物质差异分析[J].中国酿造,2023,42(10):65-72.

[15]张夏子,吴丽华,巩子路,等.紫外分光法测定白酒中的糠醛[J].酿酒,2021,48(6):86-87.

[16]周容,袁琦,夏瑛,等.电子鼻技术在兼香型白酒年份区分中的应用研究[J].中国酿造,2020,39(8):65-69.

[17]YAN Y,CHEN S,HE Y, et al.Quantitation of pyrazines in Baijiu and during production process by a rapid and sensitive direct injection UPLCMS/MS approach[J].LWT-Food Sci Technol,2020,128(5):2-9.

[18]FRANK N, DUBOIS M, NGUYEN K H, et al.Quantification of furan and 5 alkylfurans with complete separation of 2-ethylfuran and 2,5-dimethylfuran isomers in cereals,coffee and Infant products by GC-MS[J].J Chromatogr B,2021,1179(3):1227-1235.

[19]徐美霞,高飞,姚桂红,等.顶空固相微萃取-气相色谱串联质谱分析不同香型白酒的挥发性成分[J].质量安全与检验检测,2023,33(2):17-23,52.

[20]王建国,常虹,王芳,等.气相色谱-质谱法测定速溶咖啡中糠醛和5-羟甲基糠醛[J].化学分析计量,2022,31(12):29-32.

[21]刘粲迪,陈波,尹芳平,等.QuEChERs-同位素内标-气相色谱-串联质谱法快速测定茶叶中4种糠醛类物质[J].食品与机械,2022,38(5):30-36.

[22]SASAKI T, KOSHI E, TAKE H, et al.Characterisation of odorants in roasted stem tea using gas chromatography-mass spectrometry and gas chromatography-olfactometry analysis[J].Food Chem,2017, 220(12):177-183.

[23]黄杰,陆玮,汤有宏,等.基于GC-QQQ分析技术测定白酒中四甲基吡嗪的研究[J].食品与发酵科技,2015,51(6):50-52,67.

[24]吴爱英,宋纯艳,张辰辰,等.气相色谱-串联质谱法同时测定白酒中17种邻苯二甲酸酯类塑化剂含量[J].中国酿造,2023,42(4):250-255.

[25]丁海龙,沈小娟,宋川,等.中国白酒健康功能成分吡嗪类化合物研究进展[J].中国酿造,2022,41(9):8-12.

[26]朱艳美,陈亨业,邓高琼,等.高温大曲白酒中吡嗪类化合物的检测、来源、香气和功能活性研究进展[J].食品工业科技,2023,44(5):420-428.

[27]刘家欢,孙细珍,熊亚青,等.不同轮次酱香型白酒中吡嗪类化合物含量分析[J].食品与发酵科技,2023,59(3):103-110.

Simultaneous determination of 19 pyrazines and furans compounds in vintage sauce-flavor Baijiu by GC-MS/MS

CHEN Yan,WANG Xiaoyan,LIU Chong,YANG Sha,ZHANG Ji*
(Zunyi Product Quality Inspection and Testing Institute,Zunyi 563000,China)

Abstract:Based on gas chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry(GC-MS/MS), a method for simultaneous determination of 19 pyrazines and furans compounds in vintage sauce-flavor(Jiangxiangxing)Baijiu was established,and the contents of pyrazines and furans compounds in sauce-flavor Baijiu from 5 different production enterprises were determined.The sample was directly injected without pre-treatment,separated by TG-WAX MS capillary-column chromatography(30 m×0.25 mm×0.25 μm),and detected combined with GC-MS/MS analysis.The results showed that the19 compounds showed a good linear relationship in the range of 0.01-10.00 μg/ml,the correlation coefficients(R2)were all more than 0.998,the detection limit and quantification limit were 0.002-0.019 μg/ml and 0.005-0.063 μg/ml, respectively, the standard recovery rates were 73.07%-109.98%,and the relative standard deviations(RSDs)of precision tests results were 0.10%-4.82%.11 kinds of pyrazines and 5 kinds of furans were detected in all samples,and the types were consistent.This method was easy to operate,with low detection limit,high sensitivity and good accuracy,which could provide references for identifying sauce-flavor Baijiu.

Key words:vintage sauce-flavor Baijiu;gas chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry;pyrazines;furans

中图分类号:TS261.7

文章编号:0254-5071(2024)09-0241-08

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2024.09.038

引文格式:陈艳,王孝彦,刘冲,等.GC-MS/MS法同时测定年份酱香型白酒中19种吡嗪类和呋喃类化合物[J].中国酿造,2024,43(9):241-248.

收稿日期:2023-12-07 修回日期:2024-02-06

基金项目:贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2023]一般386);贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2023]一般364);国家市场监督管理总局科技计划项目(2022MK117);遵义市科技创新人才团队培养计划项目(遵市科人才[2023]1号)

作者简介:陈 艳(1994-),女,助理工程师,硕士,研究方向为食品检测与质量安全。

*通讯作者:张 季(1989-),男,工程师,硕士,研究方向为白酒风味。