白酒风味研究 | 同位素标记辅助LC/Q-TOF全景分析大曲中羰基化合物

为了满足行业前沿需求，中国科学院大连化学物理研究所许国旺研究团队与茅台集团微生物研究团队合作，在 Journal of Chromatography A 发表题为“Profiling and annotation of carbonyl compounds in Baijiu Daqu by chlorine isotope labeling-assisted ultrahigh-performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry”的研究论文，提出了一种基于氯同位素标记辅助结合超高效液相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱（UHPLC-Q/TOF MS）高覆盖筛选和深度注释白酒大曲中羰基化合物的策略。采用该策略，在酱香型白酒大曲中检测和注释了 487 种羰基化合物，其中 341 个得到准确鉴定或推测鉴定。这是迄今为止大曲中羰基化合物数目最多的报道。在准确鉴定的化合物中，有 5 种从未在白酒和大曲中报导过。

该研究建立的方法具有高效、经济、简便等优点，为复杂生物样品中羰基化合物的全景分析提供了一种新策略。

白酒大曲中羰基化合物的注释策略流程如下（图 1）：

本策略无需重同位素标记试剂，利用氯的天然同位素特征来筛选衍生化的羰基化合物，同时结合 MS1、预测保留时间（tR）、in silico MS/MS 和人工注释碎片等多维信息，实现复杂生物样本中羰基化合物的深度注释。

采用上述方法，对酱香型白酒大曲中的羰基化合物进行了全面表征和鉴定。以 5- 羟甲基糠醛为例具体示意整个鉴定流程（图 2）。

本研究在酱香型白酒大曲中共检出 487 种羰基化合物，其中 341 个得到准确鉴定或推测鉴定，对比已有文献，这是迄今为止大曲中羰基化合物数目最多的报道。此外，在准确鉴定的化合物中，有 5 种羰基化合物从未在在白酒和大曲中报导过。

文章进一步结合统计学分析，采用主成分分析（PCA）、火山图等，对不同生态位（黄、白、黑曲）和不同季节（春、夏、秋）生产的大曲羰基化合物进行了差异研究，发现：白、黄、黑曲中羰基化合物存在显著性差异（图 3）；夏、春、秋季大曲中的羰基化合物差异也很大（图 4）。这可能与制曲初期，黑色大曲的温度最高，白色大曲的温度最低，加上夏季温度高于春季温度和秋季温度，导致发酵温度影响羰基化合物在大曲中的分布，且发酵温度越高，产生的羰基化合物就越多的缘故。

为了研究造成不同大曲之间羰基化合物显著差异的原因，本研究还将羰基化合物与大曲的酸度、糖化能力、还原糖含量、水分和淀粉含量等理化参数进行了相关性分析（图 5）。夏季不同颜色大曲中的羰基化合物主要与大曲的酸度呈正相关，而与糖化力呈负相关。不同季节黑色大曲中的羰基化合物主要与大曲的酸度、还原糖含量和水分相关。且大曲的酸度、还原糖含量与大曲中的羰基化合物呈正相关，而大曲的水分与大曲中的羰基化合物呈负相关。可见，大曲的糖化力、酸度、还原糖含量和水分对大曲中的羰基化合物有很大的影响。因此，在大曲的制作过程中，调整这些参数将会影响大曲中的羰基化合物的产生，进而影响大曲的品质和白酒品质。

本研究开发了一种基于氯同位素标记、超高效液相色谱-高分辨质谱联用（CIL-UHPLC-Q/TOF MS）技术，对白酒大曲中羰基化合物进行高覆盖率、高灵敏分析的策略，结合数据挖掘算法和统计分析，为揭示不同种类大曲羰基化合物代谢特征提供技术支撑，对大曲质量评估和白酒风味、品质研究具有重要意义。