熊燕飛，馬 卓，彭遠松，顏 禹，雷翔云，馮華芳，敖宗華，丁海龍*

（1.瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州 646000；2.國家固態(tài)釀造工程技術研究中心，四川 瀘州 646000）

中國白酒是世界六大蒸餾酒之一，是中華民族智慧的結晶。中國白酒由于香型的不同，其釀造工藝也紛繁復雜，而曲藥天然微生物接種、固態(tài)糖化發(fā)酵、固態(tài)甑桶蒸餾等為各香型白酒共有的關鍵環(huán)節(jié)[1]，同時也是中國白酒區(qū)別于其他世界五大蒸餾酒的獨特釀制工藝。

開放制曲和固態(tài)微生物菌群發(fā)酵兩項獨特的釀造工藝，以及中國白酒復雜的釀造環(huán)境，使中國白酒風味成分極其豐富。白酒風味成分種類多樣、成分復雜，含量較低[2-5]，并且具有不同的揮發(fā)性、極性、溶解性、熱穩(wěn)定性等理化特性[1]，這對白酒風味成分檢測帶來了極大的困難和挑戰(zhàn)，也對檢測設備、檢測方法提出了更高的要求。白酒風味成分的分析需要綜合多種分析檢測方法，本文對中國白酒風味成分色譜分析方法進行了綜述，為科學認識中國白酒風味成分及分析方法提供參考。

1 中國白酒風味成分色譜分析方法的發(fā)展史

中國白酒獨特的發(fā)酵工藝以及開放的釀造環(huán)境，使得中國白酒風味成分的多樣性和獨特性高于其他五大蒸餾酒。世界六大蒸餾酒中，白蘭地風味成分約400種，威士忌約100種，朗姆酒約180種，伏特加、杜松子酒因其自身工藝及標準要求，風味成分低于100種[6]。LIU H等[7]研究發(fā)現(xiàn)，中國白酒已發(fā)現(xiàn)的風味成分多達1 874種，包括酸、酯、醇、醛、羰基化合物、芳香族化合物、吡嗪類化合物、萜烯類化合物、呋喃化合物、含氮化合物、含硫化合物等。白酒中成分多樣、種類復雜的風味成分使定性和定量分析具有較高難度：首先，多種痕量香氣物質含量僅有納克級，很難達到檢測器的檢測閾值；其次，多種結構相同的風味成分具有相同或相近的保留指數(shù)，難以完全分離；最后，白酒中化合物理化性質復雜，包括易揮發(fā)成分、非揮發(fā)成分、離子態(tài)化合物、非離子態(tài)化合物，單一色譜分析方法難以窺得白酒中風味成分的全貌。

自20世紀60年代以來，多位學者在白酒風味成分方面展開研究，多種新型設備和分析方法也應用于白酒風味成分分析，使得中國白酒風味成分終于揭開神秘面紗的一角，人們對白酒的認識越來越深刻清晰。其中具有突破性的成就包括：1968年，輕工業(yè)部食品發(fā)酵工業(yè)研究所與中科院大連化物所合作采用毛細管、填充柱等色譜法分析白酒香味組分，建立了色譜分析白酒風味成分的方法，并利用該方法對茅臺酒中風味成分進行分析，從中鑒定了50個組分，從而為色譜技術分析白酒風味成分奠定了基礎[8]；20世紀80年代后期，蔡心堯[9]利用毛細管色譜柱氣相色譜（gas chromatography，GC）分析白酒香味組分，建立了毛細管柱直接進樣檢測白酒風味成分的方法，該方法由于不需要萃取、衍生等復雜前處理操作，且具有高分辨率，顯著提高了白酒風味成分檢測的準確性。采用該方法從多種成品酒中分離出91種風味成分，并對其中62種成分建立了定量測定方法。胡國棟等[10]則利用毛細管色譜柱氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrum，GC-MS）直接進樣分析，實現(xiàn)了對包括C2～C18的脂肪酸和3種芳香酸在內的23種有機酸的有效測定。目前，毛細管色譜柱氣相色譜在我國白酒廠已實現(xiàn)廣泛應用，成為白酒質量控制的重要手段。

2 000年后，多維氣相色譜（multidimensional gas chromatography，MDGC）和氣相色譜-嗅聞（gas chromatographyolfactory，GC-O）技術開始應用于白酒風味成分的研究，白酒風味成分分析獲得了飛速發(fā)展。2005年，F(xiàn)AN W等[11-12]首次在國內應用GC-O技術對濃香型和兼香型白酒的香氣化合物進行了全面研究，從濃香型白酒及兼香型白酒中分別檢測出96種、90種呈香化合物，并鑒定出兼香型白酒中9種香氣貢獻大的化合物。該技術在定性定量檢測白酒中風味成分的基礎上，實現(xiàn)了風味成分對白酒的貢獻的分析；2007年，季克良等[13]采用全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯(lián)用（comprehensive two-dimensional gas chromatography-time of flight-mass spectrometry，GC×GC TOF MS）儀分析白酒中風味成分，解決了傳統(tǒng)一維色譜技術峰容量不足的缺點。多種色譜分析新方法、新技術的綜合運用，使得人們對于傳承千年的中國白酒認識越來越清晰。

2 白酒風味物質色譜分析方法

2.1 離子色譜法

2.1.1 離子色譜法及特點

離子色譜（ion chromatography，IC）法是利用被測物質的離子性進行分離和檢測的色譜法，是白酒中風味物質檢測常用方法之一，其最初是作為液相色譜技術的分支。1975年，SMALL H等[14]成功解決了用抑制電導檢測器連續(xù)檢測柱流出物的難題，離子色譜隨后廣泛應用于無機陰、陽離子和有機離子的分離檢測，并獨立于高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法成為一門新的色譜分離技術。在我國，離子色譜技術廣泛應用于環(huán)境和食品分析領域，可用于無機離子、有機酸、甜味劑、防腐劑、食用色素、糖類、生物胺等的檢測[15]。

離子色譜法的特點之一是快速方便、靈敏度高、選擇性好，可以實現(xiàn)對白酒樣品的直接進樣分析，同時分析樣品中的多種離子化合物。特點之二是可搭配選擇性較廣的檢測系統(tǒng)，除傳統(tǒng)的電導檢測器外，還有可用于糖類和氨基酸類有機化合物測定的積分安培檢測器，以及可用于過渡金屬、稀土元素和環(huán)境中有機污染物檢測的紫外可見光檢測器和熒光檢測器[16]。

2.1.2 離子色譜法分析白酒中風味成分

離子色譜法目前廣泛應用于白酒中有機酸的測定。白酒中有機酸是白酒呈酸味的重要化合物，有機酸類賦予酒體豐滿度和酸爽感，對白酒的香氣、味覺和口感有重要影響，同時是白酒中重要香氣成分酯類的前體物質。不同香型的白酒中有機酸含量在香氣物質占比上高達8%～18%[17]，是白酒中非常重要的一類風味物質。

相對于氣相色譜，離子色譜在白酒有機酸分析方面具有較多優(yōu)點：離子色譜樣品處理環(huán)節(jié)簡單，無需衍生，無其他有機物干擾；可以實現(xiàn)對白酒中的揮發(fā)性有機酸和非揮發(fā)有機酸的同時檢測，包括中、短碳鏈的揮發(fā)性酸和乳酸及二元羧酸在內的難揮發(fā)酸。郭逸臻等[18]采用離子色譜結合電導檢測法對未經(jīng)處理的白酒樣品直接進樣分析，實現(xiàn)了對白酒中乳酸的定量檢測；潘丙珍等[19]建立了離子色譜結合電導檢測法測定酒類中有機酸和無機陰離子的分析方法，實現(xiàn)了對酒中11種有機酸和5種無機陰離子的有效檢測；吳飛燕等[20]建立了電導抑制離子色譜法測定酒中16種低分子質量有機酸和陰離子的方法，檢測限＜0.16 mg/L；宋衛(wèi)得等[21]建立了梯度淋洗離子色譜法測定白酒中有機酸和陰離子的方法，可同時測定白酒中18種有機酸和8種陰離子；唐坤甜等[22]建立了測定白酒中呈味有機酸的離子色譜法，采用高效陰離子交換分離柱及電導檢測器同時分離和檢測20種有機酸，并測定了不同香型白酒中有機酸的含量。離子色譜法對含量較高的有機酸的酒樣可以采用直接進樣分析，同時適用于揮發(fā)性有機酸和非揮發(fā)有機酸的檢測，因而成為有機酸檢測的重要工具。然而，部分離子色譜的分析柱填料不能耐受較高濃度的乙醇，需要對酒樣用去離子水稀釋處理，而對于含量較低的有機酸需要采用適當?shù)慕档鸵掖嫉臐舛惹疤幚硎侄芜M行濃縮后定量。

除應用于白酒中有機酸的測定外，離子色譜法還應用于甜味劑、糖類、氨基酸等成分的檢測。甜味劑是食品工業(yè)中一類十分重要的食品添加劑，然而為了保護我國傳統(tǒng)產(chǎn)品，國標GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中明確規(guī)定白酒不允許添加任何甜味劑[23]。楊仁君等[24]用離子色譜法同時測定白酒中甜蜜素、安賽蜜、糖精鈉3種人工合成甜味劑，樣品只需簡單前處理即可直接進樣測定，避免了氣相色譜、液相色譜等儀器測定時存在的假陽性及柱前衍生復雜性的問題。

2.1.3 離子色譜法用于白酒風味分析的局限性

離子色譜經(jīng)過長期的發(fā)展，具有靈敏度高、選擇性好、同時測定多組分和環(huán)境友好等優(yōu)點，已成為復雜基質中超痕量離子態(tài)化合物分析的有效工具。然而，離子色譜用于白酒風味成分分析具有局限性，該方法只能用于白酒中離子態(tài)化合物的檢測，對于白酒中占比更高的非離子態(tài)化合物無法進行有效的檢測；同時，相對于毛細管色譜柱氣相色譜高效的分離能力，可同時分析的成分也相對有限。

2.2 高效液相色譜法

2.2.1 高效液相色譜法及特點

高效液相色譜法是20世紀60年代末70年代初發(fā)展起來的一種新型分離分析技術，隨著不斷改進與發(fā)展，目前已成為應用極為廣泛的化學分離分析的重要手段。高效液相色譜采用了高壓輸液泵、高靈敏度檢測器和高效微粒固定相，具有高壓、高速、高效、高靈敏度的特點；高效液相色譜樣品適應范圍廣，實現(xiàn)了對70%以上的有機化合物的分析，特別是對于氣相色譜難以分離的高沸點、大分子、強極性、熱穩(wěn)定性差化合物的分析，其分離分析具有一定優(yōu)勢。高效液相色譜最常用的檢測器為紫外可見光檢測器，其他檢測器還包括熒光檢測器、差示折光檢測器、可實時定性定量的二極管陣列紫外可見光檢測器以及電化學檢測器等。

相對于氣相色譜廣泛應用于白酒易揮發(fā)風味成分的分析，液相色譜不受樣品揮發(fā)度和熱穩(wěn)定性的限制。在實際檢測中，液相色譜廣泛應用于白酒中非揮發(fā)成分包括有機酸、糖組分、氨基酸、維生素、蛋白質、酒花苦味成分、原料真菌毒素、生物胺以及4-乙烯基愈創(chuàng)木酚等的分析。

2.2.2 高效液相色譜法分析白酒風味成分

HPLC對有機酸的測定較為簡便快速，方法選擇性好、準確度高，可根據(jù)樣品的性質和構成選擇不同的色譜條件（前處理、色譜柱、流動相、檢測器），從而使其成為檢測有機酸應用最廣泛的方法。馮向東[25]利用高效液相色譜儀搭配紫外可見光檢測器同時檢測白酒中乳酸、乙酸的含量；同時由于不需要對樣品進行預分離、衍生化等繁瑣的前處理等優(yōu)點，高效液相色譜技術已發(fā)展成為高級脂肪酸的檢測的有力工具；廖勤儉等[26]建立一種利用高效液相色譜四級桿飛行時間質譜聯(lián)用（high performance liquid chromatography-quadrupole-time of flight-mass spectrometry，HPLCQ-TOF-MS）儀檢測白酒中高級脂肪酸的方法，并測定了白酒中沸點較高的7種高級脂肪酸（月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、亞麻酸、亞油酸、油酸、硬脂酸）；王銀輝等[27]對樣品氮吹濃縮后，利用超高效液相色譜-三重四級桿串聯(lián)質譜儀（ultra performance liquid chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry，UPLC-MS-MS），實現(xiàn)了對沒食子酸、阿魏酸、兒茶素、咖啡酸、木犀草素、綠原酸和對香豆酸7種高級脂肪酸的分離檢測。

除應用于上述成分檢測外，高效液相色譜還廣泛應用于白酒中非揮發(fā)性化合物包括氨基酸、鄰苯二甲酸酯、生物胺、多酚、吡嗪、外源甜味劑等化合物的分離檢測。非揮發(fā)性化合物雖然可能不呈香氣，但會對白酒的味覺和口感有影響，并且與揮發(fā)性化合物相互作用從而影響揮發(fā)性物質香氣的釋放，共同影響白酒的風味。因此，在白酒揮發(fā)性化合物研究的相對透徹的同時，高效液相色譜對于探索白酒中非揮發(fā)性未知成分具有十分重要意義。

2.2.3 高效液相色譜法用于白酒風味分析的局限性

高效液相色譜采用液體作為流動相，在親和選擇分離的同時，由于其擴散性比氣體小，造成液相色譜色譜峰展寬、柱效降低這種“柱外效應”。而在氣相色譜中，這種柱外區(qū)域擴張基本可忽略不計；高效液相色譜缺乏高靈敏度、通用型檢測器，且由于白酒的風味成分醇、酸、酯、醛等物質多屬于易揮發(fā)性物質，其在白酒檢測方面的應用廣泛性不及氣相色譜。

2.3 氣相色譜法

2.3.1 氣相色譜法分類及特點

氣相色譜法是指用氣體作為流動相的色譜法。該方法適用于氣體物質或可以在一定溫度下轉化為氣體的物質。氣相色譜法用氣體作為流動相，樣品在氣相中傳遞速度快，因而在流動相和固定相之間可瞬間達到平衡，加上可選作固定相的物質很多，并且近年來采用高靈敏選擇性檢測器，使氣相色譜法具有分析速度快、分離效率高、分析靈敏度高、應用范圍廣等優(yōu)點。

氣相色譜與不同檢測器的聯(lián)用，大大提高了其檢測靈敏度，已成為一種具有高效分離鑒定能力的分離檢測技術。包括常用于白酒分析的氣相色譜-質譜聯(lián)用儀、氣相色譜-嗅聞儀以及全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯(lián)用儀等。

2.3.2 氣相色譜在白酒風味成分中的應用

長期以來人們對白酒中香味物質的研究主要集中于其中的揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分，而白酒中的醇、醛、酸、酯等多種風味成分多為揮發(fā)性有機物質，適合在氣相色譜條件下進行分離與分析，因此，氣相色譜法發(fā)展成為廣泛和有效的白酒現(xiàn)代分析方法。國標GB/T 10345—2007《白酒分析方法》中，包括己酸乙酯、乳酸乙酯在內的5種酯以及正丙醇在內的3種醇類的檢測均采用了氣相色譜法[28]。

袁翰等[29]采用氣相色譜-質譜（GC-MS）聯(lián)用的方法，對瀘州地區(qū)濃香型白酒2類新酒揮發(fā)性組分進行研究。研究發(fā)現(xiàn)，新酒中共檢測到以酯類、醇類、酸類、醛酮類化合物為主的83種揮發(fā)性化合物，其中共有組分51種；鄭楊等[30]采用液-液萃取法提取，通過氣相色譜-質譜聯(lián)用技術分析芝麻香型白酒中的香氣成分，并通過標準品、美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）11譜庫檢索、保留指數(shù)3種方法進行定性分析，在扳倒井芝麻香型白酒中共鑒定出揮發(fā)性成分179種；SUN J等[31]采用氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）法從36種芝麻香型白酒樣品中共檢測出125種揮發(fā)性成分，通過香氣提取物稀釋分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）進一步鑒定出30種揮發(fā)性成分為關鍵性香氣成分；ZHAO D等[32]采用GC-O結合GC-MS方法對古井貢樣品進行了分析，共鑒定出60種風味化合物，進一步鑒定其中35種化合物為重要香氣物質；孫嘯濤等[33]采用渦旋輔助液液微萃取（liquid-liquid extraction，LLE）結合GC-MS法檢測了67種酒樣中的吡嗪化合物，包括四甲基吡嗪、4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-乙基愈創(chuàng)木酚；楊會等[34]采用衍生化法結合氣相色譜法對白酒中的非揮發(fā)有機酸進行了檢測，共測定到27種非揮發(fā)性有機酸。衍生化法是氣相色譜檢測非揮發(fā)成分的有效方法，衍生后可以使其具有良好的揮發(fā)性及良好的色譜特性，有利于風味成分的檢測。

全二維氣相色譜具有分辨率高、峰容量大等優(yōu)點，在2 000年后逐漸發(fā)展成為白酒復雜成分分析的有力工具。徐占成等[35]采用攪拌吸附萃?。╯tir bar sorptive extraction，SBSE）結合GC×GC/TOF MS法，在濃香型白酒中共檢測出1 870種組分，在醬香型白酒中檢測出1 700種，在清香型白酒中檢測出1 300種；陳雙等[36]采用頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase microextraction，HS-SPME）結合GC×GC/TOF MS法研究了芝麻香型白酒風味物質，檢測到1 029個色譜峰，確認了可信度較高的揮發(fā)性化合物340種；YAO F等[37]采用LLE和固相微萃取（SPME）法分別結合GC×GC/TOF MS法分析了18種瀘州老窖白酒中的揮發(fā)性成分，兩種萃取方法分別檢測到2 482和2 178個色譜峰，使用TOF-MS的數(shù)據(jù)庫Mainlib和Replib，每種酒都有1 300種以上化合物匹配度＞600。

2.3.3 氣相色譜法在白酒分析中的局限性

氣相色譜法僅能分析在操作溫度下能汽化而不分解的物質，對高沸點化合物、非揮發(fā)性物質、熱不穩(wěn)定化合物、離子型化合物及高聚物的分離、分析較為困難，致使其應用受到一定程度的限制；對于非揮發(fā)性物質，需要衍生為酯類后才能進氣相色譜分析測定，操作繁瑣，并且溶劑的反復萃取、有機反應不易定量進而直接影響測定結果的準確性。高效液相色譜在測定白酒中非揮發(fā)物質時，顯著優(yōu)于氣相色譜法。

3 總結

中國白酒中僅含有1%～2%的風味成分，這些成分的種類和量比關系構成了白酒獨特的香型和風格，對白酒的香氣、味覺和口感具有重要影響。對中國白酒中風味成分的全面認識，是進一步分析其對白酒香氣、味覺和口感影響的基礎和前提。隨著色譜技術的不斷發(fā)展，尤其是毛細管色譜柱氣相色譜、多維氣相色譜以及氣相色譜嗅聞技術的應用，使白酒風味成分分析獲得了突破性進展，中國白酒風味成分逐漸被人們所了解。然而，覆蓋在中國白酒上的面紗并未完全揭開，對中國白酒的認識也并非全面透徹。

本文探討的3種色譜分析方法，各具優(yōu)勢并存在一定局限性。針對白酒中風味成分種類復雜、低含量及不同的理化特性，需要選擇恰當?shù)纳V分析技術。如對易揮發(fā)性物質采用氣相色譜進行分析；對難揮發(fā)性、大分子組分采用高效液相色譜進行分析；對痕量物質可選擇專用色譜柱，后續(xù)配置高靈敏度檢測器進行分析，提高其檢出能力；對于具有相同或相近保留指數(shù)的化合物則采用二維或多維色譜分析，提高其解析力。色譜分析在推動對中國白酒的認識上發(fā)揮了巨大作用，然而完全依靠色譜分析并不能完全清晰剖析其成分，只有通過色譜技術與多種分析手段相互促進、協(xié)同發(fā)展，才能進一步剖析和明晰中國白酒風味成分，不斷加強產(chǎn)品質量控制，進而推動中國白酒行業(yè)的健康發(fā)展。