HS-SPME-GCMS分析上海老酒头香香气成分

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2019/07/01
分析者端木花之队

私聊

气质联用（GCMS）

前言
上海老酒是一种有名的黄酒，以水、大米、糯米、小麦为原料，用曲做糖化发酵剂制成的酿造酒。深受江南等地人们的喜好。其香气独特
本文采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱法分析鉴定的上海老酒头香香气物质。利用Amdis质谱解卷积软件识别拆分共流出色谱峰，得到更纯净的质谱图，更利于质谱检索。并结合保留指数校正使质谱检索结果更为准确。
1试验部分
1.1 仪器与装置
美国安捷伦6890N/5973I气相色谱-质谱联用仪，带有德国Gerstel的MPS2多功能自动
进样系统（可以进行全自动固相微萃取操作），带FID检测器，同时带德国Gerstel毛细管柱分流装置。
固相微萃取萃取头采用DVB/CAR/PDMS，65μm, 2cm(美国Supelco公司)。
1.2样品和标样
样品：八年陈酿，上海老酒，12.0%v/v购于上海某大型超市。
香气化合物标准品均来自Sigma-Aldrich等主要试剂公司，少数为实验室内部精制标样。C6-C30正构烷混合标准物来自安谱公司。
1.3GC/MS条件
1.3.1 色谱条件:
色谱柱：安捷伦HP-Innowax (60m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱；
升温程序： 40℃保持2 min，以5 ℃/min升至250℃，保持26 min；
载气（He, 纯度99.999%以上）流速1.8mL/min;
进样口温度250℃，分流进样，分流比1:1;
检测器：FID，氢气：30ml/min, 空气：350ml/min,尾吹：30ml/min N2, 温度：270℃。
1.3.2质谱条件:
电子轰击（EI）离子源；电子能量70eV；传输线温度280℃；离子源温度230℃；四级
杆温度150℃。SCAN扫描范围：29-400。
电子倍增电压EMV: 1287V。
1.4样品的提取处理及分析方法
样品的提取处理
八年陈酿上海老酒的原料为鉴湖水，糯米，小麦，焦糖色。半干清爽型黄酒，酒度12.0%v/v，总糖15.1-40.0g/L。
因为样品含糖，氨基酸等，无法直接液体进样，需提取后进样。例如液液萃取，但液液提取需要水相和有机相交换处理，会损失部分极性化合物，浓缩时候会头香部分的一些低分子化合物。本文采取SPME（固相微萃取）法提取头香香气成分，来补充液液萃取对头香部分的损失。
准确称取2g上海老酒样品于20ml顶空瓶中，加入适当内标。置于全自动固相微萃取的进样装置。平衡时间：10min, 提取温度：40度，提取时间：20min，解析温度：250度，解析时间1min。萃取头：DVB/CAR/PDMS，65μm,2cm。
在分析样品前，和样品分析完全相同的分离条件下（非顶空固相微萃取），用0.05%的C6-C30的正构烷标样注射到GCMS，获得正构烷的保留时间，用于计算保留指数。分析样品后，用软件计算样品各个组分的保留指数，并和标样的保留指数对比来，结合质谱来定性。事先也用同样方法测定标样的保留指数备用。
2 结果与讨论
2.1 实验结果
用固相微萃取处理上海老酒头香样品，简单方便，快速，灵敏度高，有利于香气化合物的提取。
固相微萃取的萃取头在进样口自动经过解析后，进入GC进行分离。用一根毛细管通过分流器分流后分别进入MSD和FID。这样一次同时得到总离子色谱图TIC和FID色谱图两个结果，方便定性和定量。即用GC-MS的TIC定性，GC-FID定量。同时得到TIC和FID的色谱图（见图 TIC）：

图上海老酒头香香气的总离子色谱图（TIC）

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2.2数据处理：
先用Amdis质谱数据解卷积处理质谱数据，减少本底干扰，对共流出峰拆分，提取出大峰下面的峰或隐藏在里面的色谱峰。同时用Amdis的MSL质谱数据库和工作站的PBM（L）质谱数据库检索，并结合保留指数来鉴定峰。所有保留指数均由标准样品测定。极少数没有保留指数的化合物，参照其它资料和以往的经验，在保证良好匹配度的情况下确认。用MS定性鉴定香气化合物，用GC-FID的结果加校正因子半定量计算上海老酒挥发性头香组分的含量。
计算公式：
Ci =(Ai/As)*Cs*Fi/s
Ci为香气组分浓度（mg/kg）
Ai为香气组分峰面积
As为内标物的峰面积
CS为加入到样品的浓度（μg/kg）
Fi/s为组分i相对内标物的相对校正因子。
2.3上海老酒头香香气成分

表上海老酒头香香气成分表

Conc.
No	Time	Composition Name
1	3.847	ACETALDEHYDE	499.3
2	4.635	ISOBUTYR ALDEHYDE	12.6
3	4.767	ETHYL FORMATE	37.8
4	5.58	ETHYL ACETATE	1324.2
5	5.663	ACETALDEHYDE DIETHYL ACETAL	261.8
6	6.049	METHYLBUTYRALDEHYDE, 2-	20.6
7	6.134	ISOVALERALDEHYDE	71.0
8	6.492	ALCOHOL	143558.8
9	6.666	DIOXOLANE, 2,4,5-TRIMETHYL-1,3- P.1	120.2
10	6.97	ETHYL PROPIONATE	37.6
11	7.176	ETHYL ISOBUTYRATE	14.9
12	7.469	BUTANAL DIETHYL ACETAL, ISO-	5.7
13	7.538	DIOXOLANE, 2,4,5-TRIMETHYL-1,3- P.2	6.9
14	8.391	ISOBUTYL ACETATE	5.7
15	9.021	PROPANOL	111.1
16	9.086	ETHYL BUTYRATE	177.5
17	9.219	BUTENAL, 2E-	34.4
18	9.42	1,3-Dioxolan, 2-isopropyl-4,5-dimethyl-	16.0
19	9.583	ETHYL METHYLBUTYRATE-2	8.0
20	10.102	ETHYL ISOVALERIANATE	12.6
21	10.448	BUTANAL DIETHYL ACETAL, 3-METHYL-	26.3
22	10.828	ISOBUTANOL	511.9
23	11.558	ACETALDEHYDE ETHYL 3METHYL-BUTYL ACETAL	6.9
24	12.061	ISOAMYL ACETATE	43.5
25	12.542	ETHYL VALERIANATE	11.5
26	12.735	BUTYL ALCOHOL	14.9
27	13.225	1,3-Dioxolane, 4,5-dimethyl-2-pentadecyl-	18.3
28	13.467	Isopentanal-2,3-butandiolacetal I	43.5
29	13.65	ETHYL CROTONATE	11.5
30	14.312	BUTENAL, 2-ISOPROPYL-2E-	9.2
31	15.319	METHYL BUTANOL-2	712.3
32	15.319	ISOAMYL ALCOHOL	2628.3
33	16.621	ETHYL CAPRONATE	169.5
34	16.959	DODECENE, 6-	19.5
35	17.405	DODECENE isoer	13.7
36	18.015	ISOAMYL BUTYRATE	4.6
37	18.849	FURFURYL ETHYL ETHER	13.7
38	20.932	ETHYL HEPTANOATE	25.2
39	21.122	ETHYL LACTATE	805.1
40	21.536	ALCOHOL C 6	49.2
41	24.252	2-PHENYL 3-METHYLBUTANE	26.3
42	25.291	ETHYL CAPRYLATE	140.9
43	26.127	ACETIC ACID	2944.4
44	26.289	FURFURAL	541.7
45	28.509	ETHYL HYDROXYBUTYRATE-3-	5.7
46	28.806	BENZALDEHYDE	729.5
47	29.524	1-(4-ethylphenyl)-Acetone	55.0
48	29.634	ETHYL 2-HYDROXY-4-METHYLVALERIANATE	14.9
49	30.158	ALCOHOL C 8	12.6
50	30.678	ISOAMYL LACTATE	19.5
51	31.65	3-Decanol	21.8
52	32.866	BUTYROLACTONE, GAMMA-	24.0
53	33.222	BUTYRIC ACID	22.9
54	33.439	MENTHOL	14.9
55	33.586	ETHYL CAPRINATE	24.0
56	34.499	ETHYL BENZOATE	21.8
57	34.858	DIETHYL SUCCINATE	158.0
58	38.927	ETHYL PHENYLACETATE	12.6
59	39.427	ETHYL 4-HYDROXYBUTYRATE	8.0
60	39.911	ETHYL NICOTINATE	9.2
61	39.991	PHENYLETHYL ACETATE, 2-	10.3
62	43.005	PHENYLETHYL ALCOHOL, 2-	1917.1
63	43.967	BUTENAL, 2-PHENYL-2-	17.2
64	48.181	ETHYL MYRISTATE	11.5
65	54.589	ETHYL PALMITATE	36.6
66	59.987	ETHYL OLEATE	28.6
SUM	158304

从上述结果来看，从上海老酒里一共鉴定测定了约66个挥发性组分，约0.016%。醛类6种，例如乙醛、糠醛、苯甲醛、异丁醛、异戊醛等，醛类是黄酒重要微量组分，有辛辣味，涩味，甜味等，可以是黄酒酒香气趋于融合协调；醇11种，例如除乙醇外，酒中还含有正丙醇、正丁醇、丁二醇（形成缩醛反应物）、异丁醇、异戊醇、β-苯乙醇等。其中异戊醇和苯乙醇的含量最高。醇在酒中既呈香又呈味，起到增强酒的甘甜和助香作用，还是形成酯的前驱物质。酯类21种，例如乳酸乙酯、乙酸乙酯、油酸乙酯、甲酸乙酯、戊酸乙酯、丁二酸二乙酯、丁酸乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕榈酸乙酯，酯类具有花香和水果香气，是黄酒香气的重要部分，提供丰富的酒香气和香味；以及缩醛，酸，醚，内酯等。
由于此实验目的之一是微量补充液液萃取损失的头香部分，所以SPME提取温度不高，萃取时间也少，因而某些高沸点出峰可能未能够完全提取出来。