《食品科学》：刘冰教授、高红波教授级高级工程师等：气相色谱-串联质谱同时测定白酒中20 种吡嗪类化合物

白酒作为中国的国酒，已有研究表明白酒中含有2 700多种挥发性化合物，包括酯类、醇类、芳香族、酮类、杂环类、含氮类化合物、酸类、醛类、萜烯类、含硫化合物、缩醛类和内酯类等 。目前白酒主要有12 种香型，不同香型的白酒中风味物质及其含量各异，最终形成不同风格特点 。

吡嗪类化合物是重要的含氮类化合物之一，通常具有炒坚果、烘烤的香气，其风味阈值低，对白酒的风味有重要的贡献 。目前有许多方法已经应用于白酒中吡嗪类化合物的研究，包括直接进样（DI）、液液萃取（LLE）、固相微萃取（SPME）法等，结合气相色谱-氮磷检测器（GC-NPD） 、气相色谱-质谱（GC-MS） 、全二维气相色谱与飞行时间质谱联用（GC×GC-TOF-MS） 、超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS） 等检测技术手段。

天津科技大学食品科学与工程学院的王娜、刘冰*，中国食品发酵工业研究院有限公司的高红波*等建立一种DI结合GC-MS/MS同时测定白酒中20 种吡嗪类化合物的定量分析方法，旨在将所建立的方法应用于测定不同香型白酒中的吡嗪类化合物，以期更好地了解不同香型白酒中吡嗪类化合物的分布特征，为白酒中挥发性风味物质的研究提供一定数据支持。

1 方法学评价结果

1.1 线性范围、LOD和LOQ

以吡嗪类化合物和内标的峰面积之比为纵坐标（

y

R

R

1.2 精密度与准确度分析

为了评估该方法的精密度及准确度，进行了日内日间重复性实验和加标回收率实验，结果如表4所示。日内的RSD值在1.42%～3.16%，日间RSD值在2.61%～4.98%，表明该方法具有良好的精密度。3 个加标水平下20 种吡嗪类化合物的回收率在81.26%～113.13%，表明所建立的方法可靠且适用于实际样品分析。

2 GC-MS/MS与GC-MS结果对比

2.1 GC-MS/MS与GC-MS LOD对比

LLE、SPME是白酒前处理的常用方法，已应用于白酒中吡嗪类化合物的分析。然而，LLE前处理技术所需样品以及有机溶剂用量大并且耗时长，SPME不涉及有机溶剂消耗，并在一个步骤中即能将萃取与预浓缩相结合，是LLE的替代方法，但是SPME重复性较差，吸附具有选择性，且前处理时间较长，通常需要60 min以上。DI避免了样品在前处理的过程中待测物的损失，不涉及有机试剂的消耗，并且可以缩短分析时间，更加方便快捷。通过对比DI-GC-MS/MS与DI-GC-MS和SPME-GCMS评估两种技术及前处理间的LOD差异，为实验选择灵敏度更低、操作更简便快速的分析方法提供依据。

如表5所示，DI-GC-MS/MS检测的所有吡嗪类化合物的LOD均低于DI-GC-MS，有18 种吡嗪类化合物的LOD低于SPME-GC-MS，其中2-甲基吡嗪在DI-GC-MS/MS模式下的LOD为0.37×10-3 mg/L，比DI-GC-MS低98%，比SPME-GC-MS低92%，2-异丙基-3-甲氧基吡嗪在DI-GC-MS/MS模式下的LOD低至0.16×10-3 mg/L，比DI-GC-MS低98%，比SPME-GC-MS低88%。

2.2 GC-MS/MS与GC-MS准确性对比

如图1所示，GC-MS-SIM模式是以经EI源电离后的单个分子离子碎片作为定量离子峰，尽管在挑选定量离子时应尽可能考虑其相对丰度、特异性及m/z，但是白酒基质复杂，部分非目标化合物产生的相同定量离子增加目标化合物的响应值从而影响定量准确性。而GC-MS/MS-SRM模式可以将m/z相同的母离子碎片通过碰撞气撞击后产生裂解的子离子碎片进行二次筛选，有效避免非目标化合物相同离子峰的干扰，从而提高定量准确性，受白酒复杂基质影响低。因此GC-MS/MS相较于GC-MS更适用于白酒中吡嗪类化合物的分析。

3 样品分析

应用本实验建立的GC-MS/MS方法对不同香型白酒中20 种吡嗪类化合物进行定量分析，如图2、3所示，吡嗪类化合物含量在不同香型白酒之间存在差异，吡嗪类化合物含量在酱香型白酒中最高，质量浓度范围为2.63～16.88 mg/L，其次是芝麻香型和兼香型，质量浓度范围分别为0.63～3.50 mg/L和0.56～1.57 mg/L，在清香型、豉香型和米香型中含量较低。这种现象可能是由于酱香型白酒采用高温大曲工艺酿造，制曲温度超过60 ℃，制曲温度较高加速了美拉德反应，并且酱香型白酒酿造过程中微生物种类繁多，已有研究表明白酒中吡嗪类化合物的产生途径是美拉德反应和微生物代谢，因此酱香型白酒中吡嗪类化合物含量高于其他香型白酒。芝麻香型白酒是酱香型白酒的一个分支，它保留了酱香型白酒酿造过程中需要高温的特点，兼香型白酒是浓香型和酱香型白酒相融合，因此芝麻香型和兼香型白酒中吡嗪类化合物含量仅次于酱香型白酒。清香型白酒是以低温大曲为糖化发酵剂，温度控制在50 ℃以下，制曲温度相对较低，豉香型白酒和米香型白酒一样，都是以大米为原料，小曲为糖化发酵剂，小曲中的微生物种类相对简单，因此清香型、豉香型和米香型白酒中吡嗪类化合物含量较低。

在20 种吡嗪类化合物中2,3,5,6-四甲基吡嗪在样品中含量最高，在40 个样品中的总质量浓度为21.02 mg/L，2,3,5,6-四甲基吡嗪主要通过美拉德反应中2,3-丁二酮和α-氨基酸通过Strecker降解产生3-氨基-2-丁酮，然后两分子的3-氨基-2-丁酮通过亲核加成反应并脱水氧化生成，其次是2,3,5-三甲基吡嗪（7.24 mg/L）和2-乙基-6-甲基吡嗪（4.14 mg/L），该结果与Fan Wenlai等研究的结果类似。2,3,5,6-四甲基吡嗪含量在酱香型白酒中最高，平均值为3.82 mg/L，芝麻香型白酒仅次于酱香型白酒，平均质量浓度为0.46 mg/L，史改玲等对20 种白酒中2,3,5,6-四甲基吡嗪的分析也得到类似的结果。兼香型、特香型、老白干香型平均质量浓度在0.21～0.24 mg/L之间，凤香型、浓香型、清香型平均质量浓度在0.06～0.11 mg/L之间，豉香型和米香型质量浓度最低，均低于0.01 mg/L。2,3,5-三甲基吡嗪含量较高的仍是酱香型和芝麻香型，平均质量浓度分别为1 006.75×10-3、438.14×10-3 mg/L，其次是兼香型（162.29×10-3 mg/L）、浓香型（59.81×10-3 mg/L）、特香型（43.47×10-3 mg/L）、老白干香型（39.93×10-3 mg/L）、凤香型（37.09×10-3 mg/L）、清香型（3.07×10-3 mg/L），豉香型和米香型含量为0 mg/L。2-乙基-6-甲基吡嗪在所有样品中均被检测到，在酱香型白酒中平均含量为431.39×10-3 mg/L，芝麻香型中平均含量为320.61×10-3 mg/L，兼香型中平均含量为101.48×10-3 mg/L，浓香型、特香型、凤香型、老白干香型平均含量在33.26×10-3～47.30×10-3 mg/L之间，清香型、米香型、豉香型平均含量在4.92×10-3～8.64×10-3 mg/L之间。

4 结 论

本研究建立了一种DI结合GC-MS/MS分析白酒中20 种吡嗪类化合物的方法，该方法无需对样品进行前处理，分析时间仅30 min，具有良好的稳定性及准确性，可以应用于大批量样品的测定。采用该方法对来自10 种香型白酒的40 个样品中吡嗪类化合物进行测定，结果表明各香型白酒中吡嗪类化合物含量差异较大，其中酱香型白酒中含量最高，其次是芝麻香型和兼香型，而清香型、米香型和豉香型含量较低。本研究有助于更深一步了解不同香型白酒中吡嗪类化合物差异以及不同香型白酒的品质表达，促进白酒风味与健康的双重发展。

作者简介

通信作者：

刘冰，女，天津科技大学食品科学与工程学院教授，硕士研究生导师，主要研究方向为食品安全检测技术研究、先进功能材料制备及应用研究、分子模拟在食品科学中的应用研究。社会兼职主要包括：滨海新区知识产权入库专家，

Journal of Agricultural and Food Chemistry

Journal of Molecular Recognition

高红波，男，教授级高级工程师，现任中国食品发酵工业研究院标准部食品安全与风味组分中心主任，国家市场监管重点实验室（白酒监管）学术委员，全国酿酒标委会葡萄酒分会委员，中国食品发酵工业研究院硕士导师、中国地质大学和西北农林科技大学校外研究生导师；主要从事饮料酒、乳制品等检测方法标准研究制定，食品质量安全防控、食品风味组学、食品快速检测技术研究等；十四五国家科研项目“地理标志产品多组学特征分析与区块链产地溯源”课题负责人；完成国家级、省级科研课题10余项，获得中国轻工业联合会、中国酒业协会、中国食品学会等科技进步奖共10余项，累计承担或参与国家标准、行业检测方法标准等30余项，发表论文30余篇，参编酒类专业书籍2 部。

第一作者：

王娜，天津科技大学食品科学与工程学院生物与医药专业2022级硕士研究生，中国食品发酵工业研究院联合培养硕士生，研究方向为白酒风味化学，以第一作者发表EI论文1 篇，获得研究生学业二等、三等奖学金。

本文《气相色谱-串联质谱同时测定白酒中20 种吡嗪类化合物》来源于《食品科学》2025年46卷5期30-37页。作者：王娜，沈毅，庄园，程伟，罗森，张亚东，刘子轩，刘冰，高红波。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240625-178。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：陈丽先；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、四川轻化工大学食品与酿酒工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所（四川省农业科学院食物与营养健康研究所）、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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