“酒”经考验-快速定量葡萄酒中酚类异味

自动化Vocus PTR-TOF检测平台鉴别并定量葡萄酒中布雷特酵母系酚类异味.

Veronika Pospisilova, Luca Cappellin, Felipe Lopez-Hilfiker
TOFWERK, Thun, Switzerland

酒香酵母(学名Brettanomyces),俗称为布雷特(Brett)酵母,常繁殖于在水果表皮和橡木桶表面。在葡萄酒发酵过程中,酒香酵母会带来不太宜人的葡萄酒风味,一般为4-乙基苯酚(4-EP)、4-乙基愈创木酚(4-EG)等酚类挥发性物质。这些物质浓度如果超过一定阈值的话,会给葡萄酒带来一股类似于动物粪便的气味。因此,不论从厂商还是消费者的角度出发,严格控制此类物质在葡萄酒中的浓度都显得尤为重要。

全自动化分析布雷特异味物质

本应用案例介绍了利用TOFWERK生产的Vocus 2R PTR-TOF(质子转移反应-飞行时间质谱仪)来快速定量葡萄酒中布雷特异味。检测过程无需任何样品制备和前处理,自动化平台通过直接采集酒体顶空样品,快速表征多种目标风味物质。本案例中,酒类中高浓度乙醇可能会短暂‘致盲’仪器,从而影响到后续目标物分析的精确度和实效性。我们因此集成了一套快速色谱系统,用来分离乙醇和目标物质,从而能精确测量酒类中待测目标物质。换言之,Vocus 2R是一个搭载在色谱后端的检测器,可对气相色谱逸出物进行实时全谱图记录,并结合停留时间和TOF信号的精确质量对分析物进行精确物种鉴别,根据谱图上的信号强度进行定量。本套系统完成单个样品检测只需短短90秒,使得高通量产品质量检控变得可能。

Figure 1 Stacked gas chromatogram of a wine sample spiked with 10 ug/L of 4-ethylphenol, detected with a Vocus 2R PTR-TOF. The fast separation is employed primarily to exclude high-concentration ethanol, which is known to prevent online PTR-MS analysis of VOCs in alcohol-containing beverages. It further contributes to analysis by partially resolving the detected VOCs before the mass spectral measurements.
图1,Vocus 2R PTR-TOF记录到的掺有10 ug/L 4-乙基苯酚的葡萄酒样品的色谱图。快速色谱主要用来去除酒类中的高浓度乙醇,不让其干扰到后续的风味物质的定量分析。这样搭配的另外一个优点是在质谱分析之前,对同分异构体进行分离。

定性定量分析4-乙基苯酚

图1展示了时间总长为90秒的掺有10 ug/L 4-乙基苯酚的葡萄酒样品的色谱图。乙醇峰和在68秒位置上的4-乙基苯酚峰基本没有重叠,同时某种VOC物质的同分异构体也得到了很好的分离。图2展示了4-乙基苯酚峰停留时间所对应的谱图。Vocus 2R非常清晰的把4-乙基苯酚从色谱柱共流出的同标称质量的干扰物中鉴别出来,最大程度的保证了定性定量的精确度。

Figure 2 Portion of the Vocus 2R mass spectrum recorded at GC retention time of ~68 sec. The 4-ethylphenol peak (C8H11O+, 123.0804 Th) is resolved from isobaric VOCs, allowing identification and quantification.
图2,Vocus 2R在色谱柱保留时间为68秒时记录到的谱图节选。4-乙基苯酚对应的峰(C8H11O+, 123.0804 Th)没有受到同在123 Th位置上的其他物种干扰,保证了后续数据分析的准确性。.

通过多次测量掺有不同浓度的4-乙基苯酚的葡萄酒样品,充分证明了该分析系统的高通量,可重复性和响应线性(图3)。该方案对4-乙基苯酚的检测限是3 微克/升,远远低于人体感官阈值(约160 微克/升).

Figure 3 Left) Repeated measurements of a wine sample spiked with 20 ug/L of 4-ethylphenol, demonstrating the throughput and repeatability of the method.  Right) Integrated signal of 4-EP in wine samples with controlled concentration of 4-ethylphenol. Error bars correspond to three standard deviations.
图3,左)20 微克/升4-乙基苯酚的酒体样品的多次重复测量结果。右)样品测得的4-乙基苯酚信号跟其浓度的响应曲线。误差条为三次重复试验的平均方差。
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