酯类化合物是白酒中一类十分重要的风味化合物,对白酒香气、口感及风格的形成起着关键作用,是白酒中最主要的微量成分之一[1]。在这些酯类化合物中,乙酸酯的存在最为常见[2]。高级脂肪酸乙酯(亦称长链脂肪酸乙酯)通常指含有C14～C18脂肪酸的乙酯[3],它们是白酒中乙酸酯类化合物的重要组成部分。虽然这些高级脂肪酸乙酯本身没有显著的香味,但它们对于维持酒的香气和确保酒体品质的稳定性发挥着重要作用[4]。此外,高级脂肪酸乙酯会导致白酒在稀释降度时出现浑浊现象[5-6],目前的研究表明,棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯3种高级脂肪酸乙酯是引起酒体浑浊的主要物质[7]。然而,研究还发现即使在极低浓度或检测不到这3种乙酯的情况下,38% vol和30% vol浓香型白酒在冬季仍会出现失光现象[8]。因此,除已经提到的3种高级脂肪酸乙酯之外,还需要进一步确定是否有其他类型的高级脂肪酸乙酯会导致酒体浑浊。全面分析白酒中高级脂肪酸乙酯的分布及含量差异,对于科学地解释它们与白酒浑浊之间的关系至关重要。

由于白酒中高级脂肪酸乙酯的浓度较低,且酒体基质复杂,因此在仪器检测前通常需要对其进行分离和富集。目前,用于白酒中高级脂肪酸乙酯的前处理技术主要包括直接进样法、液-液萃取法、固相微萃取法、搅拌棒吸附萃取法和溶剂辅助风味蒸发法[9-15],但传统方法普遍存在有机溶剂消耗量高、萃取方式烦琐且耗时、靶向性差等问题。其中,液-液萃取法是高级脂肪酸乙酯分析中最为常用的方法。然而,使用该操作方法过程中会消耗大量的有机试剂和无机盐,在模拟酒样中亦检测到棕榈酸乙酯以及部分烷烃类化合物,导致真实酒样中化合物定量结果偏高或出现假阳性[16]。磁性固相萃取法(magnetic solid phase extraction,MSPE)是一种以磁性或可磁性化的材料作为吸附剂基质的一种新型固相萃取技术[17]。通过对磁性纳米吸附剂进行修饰[18-19],该方法可靶向提取目标待测物,进而有效避免背景问题的干扰[20]。此外,在外加磁场作用下,可在数秒内实现目标待测物与样品基质的快速分离[21],具有简单、高效、准确等特点,有着良好的萃取能力和萃取效率。目前,MSPE已广泛应用于环境、食品领域,并实现对白酒中有害物质[22]、风味物质[23]的准确定量,但尚未见关于MSPE在白酒中高级脂肪酸乙酯定量检测的研究报道。

基于此,本研究建立了一种基于氨基化四氧化三铁(Fe3O4-NH2) 磁性固相萃取-气质联用-同位素内标(MSPE-GC-MS)技术,用以同时测定白酒中8种高级脂肪酸乙酯。为了确保定量结果的准确性,采用了同位素内标法,结合GC-MS技术,在24种白酒中对这8种高级脂肪酸乙酯实现了精准检测。该方法简便快速,具有高灵敏度和准确性,可有效避免传统液-液萃取技术的背景干扰问题,不仅可为实现白酒中高级脂肪酸乙酯的精准检测提供新的方法,同时也可为解决白酒降度过程中出现的浑浊问题提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酒样:市售商品酒共24种。包括浓香型白酒6种,编号及酒精度为GJG(48%vol)、GJ-1(56%vol)、GJ-2(43%vol)、LZ-1(52%vol)、LZ-2(42%vol)、LZ-3(52%vol);酱香型白酒2种,编号及酒精度为LJ(53%vol)、GT(53%vol);清香型白酒4种,编号及酒精度为FJ(64%vol)、HX(56%vol)、NLS-1(52%vol)、NLS-2(45%vol);董香型白酒2种,编号及酒精度为DJ-1(54%vol)、DJ-2(46%vol);老白干香型白酒2种,编号及酒精度为HSLBG-1(38%vol)、HSLBG-2(67%vol);馥郁香型白酒3种,编号及酒精度为JGJ-1(52%vol)、JGJ-2(54%vol)、JGJ-3(52%vol);米香型、豉香型、兼香型、特香型、芝麻香型白酒各1种,编号及酒精度分别为GLSH(48%vol)、YBS(29%vol)、KZJ(36%vol)、STJ(52%vol)、JZ(52%vol)。

FeCl3·6H2O(质量分数99.5%)、甲醇(色谱纯)、乙醇(色谱纯)、氨水,阿拉丁试剂有限公司;己二醇(质量分数99%)、1,6-己二胺(质量分数99.5%)、乙腈(色谱纯)、乙酸乙酯(色谱纯),北京伊诺凯科技有限公司;稀盐酸溶液(体积分数36.0%～38.0%),J&K科技有限公司;CH3COONa(质量分数99%)、氢氧化钠(分析纯)、氯化钠(分析纯),上海麦克林生化科技股份有限公司;丙酮(色谱纯),国药集团化学试剂有限公司。

分析标准品包括十四酸乙酯(质量分数98%)、硬脂酸乙酯(质量分数99.3%),坛墨质检科技有限公司;十五酸乙酯(质量分数97%)、棕榈酸乙酯(质量分数95%)、十七烷酸乙酯(质量分数97%),上海麦克林生化科技股份有限公司;油酸乙酯(质量分数99%)、亚油酸乙酯(质量分数97%)、亚麻酸乙酯(质量分数98%),上海源叶生物科技有限公司;十四酸乙酯-D27(质量分数98%)、棕榈酸乙酯-D31(质量分数98.4%),加拿大C/D/N Isotopes公司;硬脂酸乙酯-D35(质量分数99.1%)、油酸乙酯-D5(质量分数99.62%),上海甄准生物。

模拟酒样的制备:取15 mL乙醇于100 mL容量瓶中,以超纯水定容,配制成体积分数为15%的乙醇水溶液。

1.2 仪器与设备

ME104/02型电子分析天平,梅特勒-托利多仪器有限公司;Milli-Q型超纯水仪,美国Millipore公司;Kylin-Bell型涡旋混合器,其林贝尔仪器制造有限公司;KH-500DE型数控超声波清洗器,江苏昆山禾创超声仪器有限公司;移液枪,德国Eppendorf公司;磁力架,北京启研生物科技有限公司;气相色谱质谱联用仪[配置Thermo TG-WAXMS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)]、ESCALAB XI+X射线光电子能谱仪、Talos F200X S/TEM型透射电子显微镜、Nicolet iS5型傅里叶变换红外光谱仪,美国赛默飞世尔科技公司;JSM-7610F型热场发射扫描电子显微镜,日本电子株式会社;lakeshore7407型振动样品磁强计,泰科电子有限公司;D8 ADVANCE型衍射仪,布鲁克有限公司;SDT Q600型热重分析仪,美国TA仪器有限公司;ZS90纳米粒度电位仪,英国马尔文仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液的配制

1)单个标准溶液的配制。分别准确称取各标准品于10 mL容量瓶中,用无水乙醇定容,配制成质量浓度为10 g/L的单标溶液。

2)混合标准溶液的配制。分别取8种高级脂肪酸乙酯溶液于10 mL容量瓶中,以无水乙醇为溶剂定容,配置成质量浓度为1 000 mg/L的混合标准溶液。取1 000 mg/L的混合标准溶液1 mL,从无水乙醇定容至10 mL,配置成质量浓度为100 mg/L的混合标准溶液,贮藏在-20 ℃冰箱直至分析。

3)标准系列工作液的配制。为消除基质的影响,以添加体积分数5%氨水的甲醇溶液为溶剂将质量浓度为1 000 mg/L的8种目标化合物混合标准溶液逐级稀释成标准系列工作液,质量浓度依次为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0、500.0 mg/L。

4)同位素内标溶液的配制。以无水乙醇为溶剂配制,十四酸乙酯-D27、棕榈酸乙酯-D31、硬脂酸乙酯-D35、油酸乙酯-D5共4种同位素内标混合标准溶液,质量浓度均为100.0 mg/L,贮藏在-20 ℃冰箱直至分析。

1.3.2 Fe3O4-NH2磁性纳米材料的制备

参照文献[24]的方法,并进行适当修改,制备Fe3O4-NH2纳米材料。取1.0 g FeCl3·6H2O,2.0 g无水乙酸钠和6.5 g 1,6-己二胺于100 mL圆底烧瓶,加入30 mL乙二醇,在室温下搅拌2 h使体系充分溶解;将混合均匀的溶液移至100 mL的聚四氟乙烯-不锈钢高温高压反应釜中,在200 ℃反应6 h后停止反应。待反应釜冷却至室温,用磁石辅助收集反应釜底部黑色产物,用去离子水和乙醇分别超声清洗至中性。最终,在-50 ℃条件下真空干燥24 h,制备得到Fe3O4-NH2纳米颗粒。

1.3.3 Fe3O4-NH2磁性纳米材料的表征

采用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)和透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)对Fe3O4-NH2纳米材料的形貌特征及粒径大小进行测定。

采用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)以及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对Fe3O4-NH2纳米材料的基团结构和晶相结构进行测定。

采用振动样品磁强计对Fe3O4-NH2纳米材料的磁学性能进行测定。

1.3.4 MSPE萃取方法

将1.1节中待测酒样稀释至15%vol,取5 mL,加入0.877 5 g NaCl(终浓度为3 mol/L),用NaOH溶液(1 mol/L)调节样品溶液pH值至7.0。称取25 mg Fe3O4-NH2纳米颗粒于5 mL酒样中,加入100 μL氘代同位素内标标准溶液(100 mg/L),于IKA VORTEX 2涡流搅拌器上,2 800 r/min涡旋振荡10 min,加速对目标物的吸附。待吸附平衡后,使用磁力架分离,并将Fe3O4-NH2收集在离心管中。依次加入0.5 mL体积分数为5%的氨水甲醇溶液,室温下超声洗脱3次,每次20 min。洗脱后,合并洗脱液(1.5 mL)于2.0 mL进样小瓶中,氮吹浓缩至0.5 mL,待GC-MS分析。MSPE萃取方法见图1。

1.3.5 气相色谱-质谱分析方法

气相色谱条件。进样口温度250 ℃,载气为氦气(纯度≥99.999%),恒流流速1.0 mL/min;进样量1.0 μL,分流进样,分流比15∶1。升温程序为初始温度60 ℃,以20 ℃/min 升至120 ℃,以5 ℃/min 升至200 ℃,保持7 min,再以15 ℃/min 升至245 ℃,保持3 min。

质谱条件。电离方式为电子电离(electron ionization,EI);电子能量为70 eV;离子源温度200 ℃;传输线温度245 ℃;定性采用全扫描模式;质量扫描范围m/z 45～450 u,驻留时间0.2 s;溶剂延迟7 min;定量采用选择离子模式(selective ion mode,SIM),8种高级脂肪酸乙酯及其同位素内标物在色谱柱中的保留时间、定性定量离子的选择见表1。

1.3.6 定量分析方法

采用同位素内标法建立标准曲线。将8种高级脂肪酸乙酯混合标准溶液配制浓度分别为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0、500.0 mg/L的系列混合标准溶液,加入4种同位素内标于体系中,至最终的质量浓度均为20 mg/L。以目标酯类与同位素内标的浓度之比作为横坐标(x),目标酯类的峰面积与内标的峰面积之比作为纵坐标(y),建立线性回归方程y=ax+b。最终,各待测酒样中8种高级脂肪酸乙酯的浓度通过建立的标准曲线计算得出。

1.3.7 萃取率的评价方法

采用富集因子(enrichment factor,EF)对8种高级脂肪酸乙酯的萃取效率进行评价,计算方法见式(1)。

EF=Cd/C0×100%。

(1)

式(1)中,Cd为MSPE萃取后解吸液中高级脂肪酸乙酯的质量浓度,mg/L;C0为模拟白酒样品中分析物的初始质量浓度(20 mg/L)。

1.3.8 方法学评价的参数

方法学评价参数主要包括线性、检出限(limit of detection,LOD)、定量限(limit of quantification,LOQ)、回收率及精密度。其中,标准曲线的线性关系通过线性相关系数(R2)进行评估;同时,以3倍信噪比(signal-to-noise,S/N=3)对应的浓度为方法LOD,10倍信噪比(S/N=10)对应的浓度为LOQ;方法的准确度通过回收率测定:取1.1节制备的模拟酒样5 mL于10 mL离心管中,加入8种高级脂肪酸乙酯混合标品及同位素混合标品,参照1.3.4节和1.3.5节方法对样品进行提取、富集和检测。最终通过由标准曲线计算得出的浓度与实际添加浓度间的比值,得到方法的回收率。此外,选取溶液连续进样3次,以相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)进行精密度考察。

1.4 数据处理

每个实验均进行3次平行实验,待测化合物的定量结果以质量浓度±标准偏差表示。此外,使用R语言(Heatmap Illustrator,版本1.0)进行Heatmap分析。

2 结果与分析

2.1 Fe3O4-NH2磁性纳米材料的表征结果

2.1.1 形貌分析

通过SEM和TEM对Fe3O4-NH2纳米颗粒的形貌特征及粒径大小进行表征,见图2。扫描电镜图和透射电镜图分别见图2(a)和图2(b),结果表明,制备的Fe3O4-NH2纳米颗粒近似球形,表面较粗糙,粒径分布均匀。通过对该纳米颗粒的平均直径进行统计计算,其平均直径约为27.51 nm。

2.1.2 结构分析

为验证Fe3O4-NH2纳米材料的成功合成,分别采用FT-IR以及XRD对该材料的基团结构和晶相结构进行分析,见图3和图4。

由图3可知,Fe3O4-NH2在波数572 cm-1处出现强吸收峰,此峰为Fe—O的伸缩振动吸收峰;在3 430、1 631、1 044、871 cm-1处分别对应于N—H的伸缩振动、N—H面内弯曲振动、C—H和C—N的伸缩振动。红外光谱结果表明:Fe3O4纳米粒子成功包覆上1,6-己二胺分子,—NH2成功地连接在磁性粒子上。

图4(a)中曲线上出现的衍射峰与Fe3O4标准卡片(JCPDS 号75-0449)的特征衍射峰位置完全一致[25],观察到6个特征衍射峰位置分别为2θ=30.1°、35.5°、43.1°、53.4°、57.0°、62.6°,出现的衍射峰分别对应于标准Fe3O4晶相的晶面反射[(220)、(310)、(400)、(422)、(511)、(440)]且匹配良好,峰尖锐而强烈,表明所制备材料为尖晶石结构,且结晶良好。

2.1.3 性能分析

采用振动样品磁强计测量Fe3O4-NH2纳米材料的磁学性能,结果见图5(a)。合成的磁性纳米材料磁学性能呈现典型的S形曲线,剩余磁化强度为0,未出现磁滞现象,表明该材料具有超顺磁性[26]。该材料的饱和磁力强度为75.04 emu/g,磁性能良好,在外加磁场作用下,能够实现与溶液的快速、彻底分离。综上表明Fe3O4-NH2纳米材料具有较强的磁性吸附潜力[27],可以满足磁性分离的要求。

此外,为了评估Fe3O4-NH2纳米材料的热稳定性,对其进行了热重分析,见图5(b),该材料的质量损失根据温度可以分为2个阶段。在0～462 ℃,Fe3O4-NH2产生了约4.53%的质量损失,且在200～400 ℃处有大幅度质量损失,这与1,6-己二胺燃烧有关[28],且第二个失重阶段是在462～952 ℃。综上,热重分析结果表明:Fe3O4-NH2纳米材料经两个质量损失阶段后,总的质量损失小于10%,材料的热稳定性良好。

2.2 MSPE萃取条件的优化

为更加准确、高效地解析不同香型和品牌白酒中高级脂肪酸乙酯的存在情况,分别对包括吸附过程和解吸过程中酒样pH值、离子强度、Fe3O4-NH2用量、吸附时间、解吸溶剂种类、解吸溶剂酸碱度、解吸时间等7个因素进行了优化。在MSPE萃取过程中,取1.1节制备的模拟酒样5 mL于10 mL离心管中,加入100 μL高级脂肪酸乙酯的混合标准溶液(100 mg/L),至最终质量浓度为20 mg/L,用于考察MSPE的性能萃取。

2.2.1 酒样pH值的优化

将待测酒样调至合适的pH值,对提高目标待测物的萃取效率至关重要[29]。因此,在研究中,分别考察了pH值在2～12内Fe3O4-NH2对高级脂肪酸乙酯的萃取效果,结果见图6。吸附剂的吸附能力在低pH值下逐渐增加,并在样品溶液pH=7.0时吸附容量达到峰值,EF为550%。但随着pH值不断增加,EF逐步下降。Fe3O4-NH2纳米颗粒的Zeta电位见图7。由图7可知,Fe3O4-NH2表面带—NH2,其等电点为8.3。当pH>8.3时,吸附剂表面和目标待测物均带负电,它们之间产生静电斥力。因此,碱性环境不利于吸附剂对目标物的吸附。综上,将样品溶液pH值调节为7.0为较优pH值,Fe3O4-NH2对高级脂肪酸乙酯富集效率最高。

2.2.2 离子浓度的优化

离子浓度是影响吸附的关键因素之一,本研究采用NaCl作为离子强度调节剂,研究离子浓度对Fe3O4-NH2吸附高级脂肪酸乙酯类物质的影响,结果见图8。随着离子浓度的增加,Fe3O4-NH2对高级脂肪酸乙酯类物质的富集效率也在不断增加。究其原因,主要是因为离子浓度的增加可诱使Fe3O4-NH2表面双电层结构发生变化[30],从而导致Fe3O4-NH2与高级脂肪酸乙酯类物质的吸附作用增强或Fe3O4-NH2表面的活性位点数目增加,从而增强了Fe3O4-NH2对高级脂肪酸乙酯的吸附作用,最终在NaCl浓度为3 mol/L时达到峰值,EF达到1 100%。

2.2.3 吸附剂用量的优化

在本研究中,分别考察了100、150、200、250、300、400 g/g等6种不同吸附剂添加量对高级脂肪酸乙酯类物质萃取效率的影响。结果见图9。由图9可知,当吸附剂用量为100～200 g/g时,EF为500%～600%,富集效率较低,此时吸附剂对高级脂肪酸乙酯类物质吸附不完全。随着吸附剂用量的增加,在250 g/g时达到平衡状态的充足接触时间。继续增加用量至300 g/g和400 g/g,EF明显下降,可能是由于吸附剂用量过多,粒子与粒子间的相互作用力加剧,减弱了吸附剂对目标物的吸引,并导致吸附剂有效吸附表面积减少的结果[31]。因此,选择添加250 g/g的Fe3O4-NH2作为较优吸附剂用量。

2.2.4 吸附时间的优化

在较佳实验条件下,分别考察了吸附时间在0.5～20 min范围内Fe3O4-NH2富集效率的变化规律,结果见图10。随着吸附时间的延长(0.5～10 min),目标物的富集效率迅速增加;进一步增加萃取时间,富集效率逐渐降低。综上,选择10 min作为较佳吸附时间。

2.2.5 解吸溶剂种类的优化

高级脂肪酸乙酯属于极性化合物,其主要含有羰基、羟基、甲基等特征官能团,为保证对该类化合物的有效提取,本研究选择了二氯甲烷、乙腈、丙酮和甲醇共4种极性较强的溶剂进行洗脱。结果表明,4种有机溶剂的洗脱效果由大到小依次为甲醇、丙酮、乙腈、二氯甲烷。与乙腈、丙酮和甲醇相比,二氯甲烷的极性较弱,且吸附剂在二氯甲烷溶剂中会出现团聚现象,无法得到很好的分散,因此,导致对高级脂肪酸乙酯类物质洗脱效果较差。总体而言,甲醇洗脱效果较好,为较佳洗脱溶剂,此时,吸附剂对高级脂肪酸乙酯类物质的富集因子在1 750%～2 030%(图11)。

2.2.6 解吸溶剂酸碱度的优化

由于Fe3O4-NH2表面带有—NH2,因此,解吸过程中解吸溶剂的酸碱度可能会影响高级脂肪酸乙酯的脱附。本研究通过添加氨水体积分数为0.5%～5.0%和甲酸体积分数为1%～5%的甲醇溶液,研究解吸溶剂酸碱度对富集效率的影响。结果见图12,当选择添加5%氨水的甲醇溶液(pH=9)时,高级脂肪酸乙酯的富集效率最高。即当Fe3O4-NH2处于pH值大于8.3的碱性环境时(图7),吸附剂表面(—NH2)易被电离,从而使得Fe3O4-NH2带负电荷。在较强的静电斥力下,利于目标待测物从吸附剂上洗脱下来。因此,选择添加5%氨水的甲醇溶液作为较佳解吸溶剂,且EF在1 800%～6 500%。

2.2.7 解吸时间的优化

合适的解吸时间不仅能保证高回收率,还能保证方法的整体效率。结果见图13,随着解吸时间的增加,富集效率也在不断增加,当超声解吸20 min时,高级脂肪酸乙酯的萃取率最高,EF达到4 095%～4 882%。因此,最终选择20 min为较佳解吸时间。

2.3 方法学评价分析

对已建立的MSPE-GC-MS方法进行评价,结果见表2。由表2可知,8种高级脂肪酸乙酯在相应的浓度范围内线性关系良好,R2均大于0.99。对8种高级脂肪酸乙酯的LOD、LOQ进行检测,方法的LOD为9.1～42.9 μg/L,LOQ为5.2～200.0 μg/L。表明该方法具有良好的线性和灵敏度。此外,该方法对8种高级脂肪酸乙酯的平均回收率为79.6%～99.3%,相对标准偏差(RSD,n=3)为8.0%～10.7%。

2.4 实际样品的测定结果

应用建立的MSPE-GC-MS方法,结合同位素内标对24个不同香型白酒样品中的8种高级脂肪酸乙酯进行定量分析,结果见表3。表3结果表明,不同品牌和香型白酒中高级脂肪酸乙酯类化合物的种类和质量浓度间存在显著差异。在所检测的高级脂肪酸乙酯中,十四酸乙酯、十五酸乙酯、棕榈酸乙酯、硬脂酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯在24种酒样中的检出率较高,达到70.8%～100.0%;其中,油酸乙酯的含量最高,为2 546.0～41 555.4 μg/L。十七烷酸乙酯、亚麻酸乙酯的检出率较低,仅为33.3%～50.0%。

通过全面对比不同香型白酒中高级脂肪酸乙酯的检出情况可知,8种高级脂肪酸乙酯在LJ和GT两种酱香型白酒中均有检出,且质量浓度都较高。其中,油酸乙酯和亚油酸乙酯的浓度最高,达到6 218.1～26 662.1 μg/L。油酸乙酯和亚油酸乙酯是引起降度白酒浑浊的主要高级脂肪酸乙酯[7]。目前,相关研究表明,高级脂肪酸乙酯是酱香型白酒浑浊失光的主要原因[6],因此,在酱香型白酒的生产过程中要重点关注高级脂肪酸乙酯引起的浊度问题。此外,孙优兰等[32]的研究表明,在酱香型白酒中,酱香风味越突出,其高级脂肪酸乙酯的含量越高。因此,如何在维持酒体风味的同时亦能降低高级脂肪酸乙酯对酒体浊度的影响,从而提高低度酱香型白酒的品质成为后期研究的重点。

3 结 论

建立了基于氨基化四氧化三铁(Fe3O4-NH2)磁性固相萃取结合气相色谱-质谱联用技术同时测定了白酒中8种高级脂肪酸乙酯的方法。通过对酒样pH值、离子强度、吸附剂用量、吸附时间、解吸溶剂种类及酸碱度、解吸时间等7因素优化,确定了当添加25 mg Fe3O4-NH2、稀释酒样酒精度至15%vol时,调节pH值为7.0、NaCl浓度3 mol/L、吸附平衡时间10 min、使用添加5%氨水的甲醇溶液为解吸溶剂、超声解吸20 min后的萃取效果较佳。该方法操作简单、耗时短、灵敏度高,有效解决了传统液-液萃取法的背景干扰问题,且对于白酒中高级脂肪酸乙酯的分离效果良好。

应用建立的方法对24种白酒中8种高级脂肪酸乙酯的存在情况进行检测,研究结果显示,在不同香型和品牌白酒中高级脂肪酸乙酯的检出有显著差异。酱香型白酒的高级脂肪酸乙酯检出值最高,达到了100%。在酱香型白酒生产中,提高高级脂肪酸乙酯监测能力,加强由高级脂肪酸乙酯引起酒体浑浊问题的关注,对生产优质的低度白酒产品至关重要。

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Accurate Detection of 8 Long-Chain Fatty Acid Ethyl Esters in Baijiu Based on Magnetic Solid Phase Extraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry Combined with Isotope Internal Standards

CHEN Xiaoman1, LIAN Xudong1, YE Siting1, AN Mingzhe2, ZHAO Dong2, ZHENG Jia2, SUN Xiaotao1, DONG Wei1,*

(1.Key Laboratory of Brewing Molecular Engineering of China Light Industry/Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China; 2.Wuliangye Group Co. Ltd. , Yibin 511500, China)

Abstract：Long-chain fatty acid ethyl ester is one of the important factors causing the turbidity of Baijiu. In order to systematically analyze the effect of long-chain fatty acid ethyl ester content in Baijiu and improve the turbidity issue of Baijiu production, a method using magnetic solid phase extraction of aminated ferric oxide (Fe3O4-NH2) coupled with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was established to simultaneously determine 8 long-chain fatty acid ethyl esters in Baijiu. Optimal extraction conditions were determined by evaluating factors such sample solution pH, ionic strength, adsorbent amount, adsorption time, desorption solvent type and pH, and desorption time. The results indicated that the linear relationship between the 8 long-chain fatty acid ethyl esters within their respective mass concentration ranges was strong, with correlation coefficients (R2) all above 0.99. Detection limits ranged from 9.1 μg/L to 42.9 μg/L, and quantitation limits from 5.2 μg/L to 200.0 μg/L. Recovery rates were between 79.6% and 99.3%, with a relative standard deviation of 8.0% to 10.7% (n=3). By applying the established method, along with the isotope internal standard approach, the accurate quantification of 8 long-chain fatty acid ethyl esters in 24 kinds of Baijiu samples with different flavor types and brands was carried out. Significant variations in types and concentration levels of long-chain fatty acid ethyl esters were observed, with the detection rate of long-chain fatty acid ethyl esters in sauce-flavored Baijiu reaching 100%. The method developed in this research was rapid and straightforward, requiring only a 10 min extraction time, yielding highly sensitive and precise outcomes. It effectively eliminated the background interference typically associated with conventional liquid-liquid extraction, and provided a new approach for the accurate detection of long-chain fatty acid ethyl esters in Baijiu.

Keywords：long-chain fatty acid ethyl esters; turbidity; magnetic solid phase extraction; isotope internal standard; Baijiu

中图分类号：TS207.3; TS262.3

文献标志码：A

doi：10.12301/spxb202201080

文章编号：2095-6002(2024)03-0058-12

引用格式：陈晓漫,连旭东,叶思廷,等.磁性固相萃取-气质联用-同位素内标法精准检测白酒中8种高级脂肪酸乙酯[J]. 食品科学技术学报,2024,42(3):58-69. CHEN Xiaoman, LIAN Xudong, YE Siting, et al. Accurate detection of 8 long-chain fatty acid ethyl esters in Baijiu based on magnetic solid phase extraction-gas chromatography-mass spectrometry combined with isotope internal standards[J]. Journal of Food Science and Technology, 2024,42(3):58-69.

收稿日期：2022-12-01

基金项目：“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFD2101205);国家自然科学基金资助项目(32102122)。

Foundation： “14th Five-Year Plan” for National Key Research and Development Program of China (2022YFD2101205); National Natural Science Foundation of China (32102122).

第一作者：陈晓漫,女,硕士研究生,研究方向为白酒风味分析。

*通信作者：董 蔚,女,副教授,博士,主要从事酒类风味化学及提取新技术开发的研究。

(责任编辑：李 宁)