气质联用仪-饮用酒中芳香物的研究

简介生产威士忌需要将其置于木桶中陈化。木桶中细微的条件差别可产生不同的风味和香味，这就需要熟练的混合技巧，以使产品的品质一致。PerkinElmer TurboMatrix™顶空捕集系统与Clarus® SQ 8 GC/MS和SNFR™闻香仪联合使用，可有效地鉴别饮用酒中低浓度的挥发性有机化合物（VOCs）。根据苏格兰法律，威士忌生产的传统程序是，在灌瓶之前，蒸馏酒必须置于橡木桶中至少陈化三年，在此过程中，每个桶中的酒则形成了不同的特征，因此，需要将各个桶中的酒进行混合，以使其最终的产品具有特征。大多数混合是由精通混合技术的人来完成，对一个学徒而言，需要花费12年的时间来练习才能掌握。享用威士忌的一个关键特征是酒中的芳香物，且近年来设计了雪利酒杯（郁金香形状的雪利杯），该类芳香物享用的体验被发展到最大。提供威士忌特征的功能化合物包括：醇、酯、酸和羰基化合物，并且这些有益分析物气味的阈值各组差别很大。

根据Salo等的研究，威士忌主要味道来自于羰基化合物。但是，值得注意的是，虽然羰基化合物是普遍的味道组成成分，然而，这些化合物与醇有最小的结合质量，醇是威士忌的主要成分，法规规定，其在威士忌中的体积含量不得小于40%。消费者之间关于正确享受威士忌进行了讨论。讨论的范围包括，瓶子干净没有变化，在冷冻的玻璃杯中，过量冰块冷却酒精或者加入一定体积的室温水。关于加冰块常见的议论是，在冰的融化过程中会有水加入到威士忌中。出人意料的是，很少有关于温度变化引起酒精上层空间香味物质组成的变化的讨论。当试图测定水在消费者享用威士忌的影响时，顶空进样器具有捕获上层空间物质的能力，以近似模拟消费者享用少量威士忌的情况。经气相色谱分离后，质谱可以鉴定那些消费者嗅觉能够体验的化合物，从而可以直接对消费者的体验进行详细分析。

顶空进样与人类反应相比，独特的挑战是测定样品体积。由于化合物种类多及其气味阈值差距大，将顶空测定结果与人的鼻子直接从玻璃杯中闻到的挥发性有机物相比较时，大体积蒸气进样是比较合适的。为了达到该目的，利用TurboMatrix顶空捕集阱系统将顶空的气体收集在吸附捕集阱中。在本应用文献中，研究了一种麦芽威士忌中的VOCs。样品制备简单，包括移取一定体积的威士忌于样品瓶中，盖紧。样品瓶中上层空间的样品进入气相色谱，经过分离，质谱和嗅觉系统进行检测，见图1。

实验条件PerkinElmer TurboMatrix顶空捕集阱通过将样品瓶中的所有样品带出至化学吸附捕集阱中，从而增加了顶空的体积。与其它诸如SPME的萃取技术相比，顶空捕集阱的一个显著优点是样品容量更大。本应用文献选择的是空气监测的捕集阱，对于各种不同官能团的化合物均具有优异的捕集能力。捕集材料也是疏水的，这将有助于控制样品中的水。移取3mL的样品，滴入样品瓶中，盖好瓶盖。样品瓶在35°C条件下加热，以模拟消费者生理条件。全部实验条件见表1所示。

Swafer 微通道流路控制技术这里使用S-SwaferTM用于控制柱流速和样品分离，而不影响质谱和嗅觉部件之间的分流。分流比和流量根据所选择的传输线的几何形状及载气的压力设定。安装第二个压力源来调节分流，维持仪器配置与柱头压力的独立，并保持稳定的流量进入MS和嗅觉测定部件。

独立的柱头压力，增加了化学家在分离过程中流速的可选性。从鉴定和人类反应的角度来看，分离是至关重要的。该分析方法可期望比传统的GC具有更好的分离，这就给分析者提供了机会，以鉴别他们体验到的某些特定成分物质是持久的，且可掩盖其它更微妙的气味化合物。本应用文献使用了一根60mX0.32（内径）的wax色谱柱，GC炉温的升温程序为：40°C开始，4°C/min升温至240°C（保持8min）。本研究中使用SwafterTM软件的维数和流速的计算详见图2所示。图3演示了将柱头压力从50psig该变至40psig，调节分析色谱柱的流速，但是两个检测器的流速没有影响，且分流比也没有影响。

结果图4是陈化了12年的麦芽Glenlivet® scotch和在其中加入了水的两个样品的色谱图比较，其顶部空间醇和酯浓度的不同是很明显。癸酸乙酯具有水果的芬香，及更微妙的果香气味和一点点蜡的味道等。特征的威士忌味道是3-甲基丁基-1-醇和2-甲基丙基-1-醇，其具有麦芽的味道。在纯的威士忌样品中加入水，顶空中的该类化合物含量明显增加。增加水的加入体积，进一步显示其对选定气味化合物的影响，图5是分别采集加入1mL和2mL水的样品的色谱图。结果显示，辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸异戊酯（都具有水果的味道）在顶空的浓度增加，醇的浓度却降低，可用于区分加入了水与纯的威士忌样品之间风味物

质的变化。这些改变使得威士忌具有更浓的水果味。另一个有趣的现象是，醇可降低鼻子的敏感性，并被确认为是刺痛感。减少顶空的乙醇含量，然后进一步降低脱敏化合物，就使得那些令人享受的化合物在混合的威士忌中被体验到，该类化合物在顶空的含量同样会由于加入了水而发生改变（见图6）。顶空中被分析物的主要变化是浓度增加，但是在33.98和34.94min流出的两个化合物在顶空中的浓度却是降低的。由于加入了水，香味和味道的相关化合物间的平衡被改变了。

本应用文献比较了Dewar's® and Jim Beam两种品牌的Glenlivet®样品的色谱图，见图7和8所示，结果显示这两个样品的定性和定量的结果有明显的差异。

结论在威士忌中加入水，从而改变了气味的化合物的比例，同时改变了它们在顶空的浓度，相应地，也改变了液体中的浓度。这些保留的化合物将影响“口感”，也改变了最终产品中各物质的平衡，同样加入水，则变成了个人品味的问题。由于不同的生产原料和不同品牌威士忌的陈化时间不同，客户可选择自己在不同的威士忌中加入不同的水。