小窖芝麻香型白酒蒸馏过程中氨基甲酸乙酯的研究

张温清，司冠儒，刘凤茹，张庄英，张　欢，徐　皓，程　凡，唐　莹，周　萍(.安徽宣酒集团股份有限公司，江南小窖酿造工艺研究所，安徽宣城4000；.合肥工业大学宣城校区，化工与食品加工系，安徽宣城4000）



小窖芝麻香型白酒蒸馏过程中氨基甲酸乙酯的研究

张温清1，司冠儒1，刘凤茹2，张庄英1，张欢1，徐皓1，程凡1，唐莹1，周萍1
(1.安徽宣酒集团股份有限公司，江南小窖酿造工艺研究所，安徽宣城242000；2.合肥工业大学宣城校区，化工与食品加工系，安徽宣城242000）

摘要：建立了气相色谱-质谱（GC-MS）法定量白酒中氨基甲酸乙酯（EC，ethyl carbamate）的分析方法，并对小窖芝麻香型白酒在蒸馏过程中不同馏分EC含量的变化规律进行了分析研究。结果表明，该方法线性关系大于0.999，定量限低至1.98 μg/L，相对标准偏差（RSD，relative standard deviation）为0.51 %～1.17 %，不同样品中EC的回收率在92 %～113 %之间。该方法简单、快速、灵敏、准确度高，满足白酒中EC的检测要求。小窖芝麻香型白酒中各馏分酒EC含量相对较低，且不同发酵层次酒醅的馏分中EC含量的变化呈现明显规律，其中在面糟馏分中的EC含量最高，其次是中糟馏分，底糟馏分最低。此外，面糟和中糟馏分中的EC含量在蒸馏过程中呈现下降趋势。快速分析芝麻香型白酒蒸馏过程中EC含量的变化规律，为探索白酒中EC的可能来源及降除方法提供了依据。

关键词：气相色谱-质谱；芝麻香型白酒；蒸馏；氨基甲酸乙酯

优先数字出版时间：2015-10-22；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151022.1447.003.html。

氨基甲酸乙酯（EC，ethyl carbamate）是一种2A类致癌物（对人类很可能有致癌性），它可以自然产生于发酵食品、烘焙食品和饮料酒中，含量范围从“ng/L”级到“mg/L”级[1-4]。据报道，日常饮食中摄入EC会对人体健康造成潜在危害，而饮料酒（尤其是蒸馏酒）是人体摄入EC的主要途径[5]。因此，许多国家和国际组织针对饮料酒中EC含量进行深入研究，不仅规定各饮料酒中EC含量的最高允许水平，还对多种饮料酒中EC的来源进行探索，并通过对生产过程中加以监控来控制饮料酒中EC含量[6-9]。

白酒是中国的传统蒸馏酒，相关报道显示，部分中国白酒中的EC含量接近甚至超过国际规定的蒸馏酒中EC的最高限量150 μg/L[3，10]。目前，国内对于白酒中EC含量的报道大多集中于检测方法上，通常采用的前处理方法有液液萃取法、固相萃取法、顶空固相微萃取法和衍生化法等，检测方法有GC-MS法、GC-MS/MS法、高效液相色谱法等，不同分析方法各有优劣，而对中国白酒在不同生产阶段EC含量的分布情况、可能来源及控制手段等方面的研究报道甚少[11-13]。范文来等[12]研究清香型、浓香型和兼香型白酒酒醅发酵过程中尿素和EC含量的变化，发现两者变化趋势基本一致且具有一定的相互关系；王欢等[14]研究某一香型白酒蒸馏过程中EC含量的动态分布规律，发现蒸馏过程中白酒的EC含量呈下降趋势，但未对不同发酵层次酒醅的馏分酒中EC含量的情况进行具体研究。鉴于上述情况，本研究旨在建立一种快速、简便、可靠的方法来分析白酒中EC含量，并用该方法分析本厂芝麻香型白酒不同发酵层次酒醅在蒸馏过程中不同馏分EC含量的变化情况，以总结出其在发酵层次及蒸馏过程中的潜在规律性，从而为生产工艺的改进提供指导，以降低芝麻香型白酒产品中EC的含量。

1材料与方法

1.1材料与仪器

氘代氨基甲酸乙酯（D5-EC）、氨基甲酸乙酯（EC）、乙醇，上海安谱科学仪器有限公司，色谱纯；白酒样品，由安徽宣酒集团股份有限公司提供。

气相色谱质谱联用仪（GC7890B-MSD 5977A）、色谱柱（VF-WAX ms 25 m×0.25 mm×0.25 μm），美国安捷伦公司；纯水仪（A2S-10-CE），美国艾科浦国际有限公司。

1.2实验方法

1.2.1样品前处理

取5 mL待测酒样于具塞刻度试管中，用微量进样器添加浓度为22.32 mg/L的D5-EC溶液（内标）25 μL，使内标终浓度为111.6 μg/L，混匀，GC-MS分析。

1.2.2酒精度优化实验

用超纯水和乙醇配制成酒精度分别为40 %vol、50 %vol、60 %vol、70 %vol的酒样，向其中添加EC和内标D5-EC，使EC浓度均为202 μg/L，D5-EC的浓度均为111.6 μg/L，然后用GC-MS进行分析。

1.2.3 GC-MS方法

GC条件：进样口温度240℃；载气为氦气，流速1 mL/min；不分流进样。升温程序：60℃保持1 min，以5℃/min的速度升温至150℃，再以10℃/min的速度升温至230℃，保持15 min。

MS条件：EI电离源，电子能量70 eV，离子源温度230℃，扫描范围20.00～500.00 amu。MS检测器采用SIM模式，特征离子m/z 62用于EC定量，m/z 64用于D5-EC定量。

1.2.4标准曲线的绘制

准确称取一定量标准品于容量瓶中，用色谱纯无水乙醇溶解并定容，然后用60 %vol乙醇-水溶液稀释成一系列浓度梯度的标准溶液。标准溶液样品采用与真实酒样同样的处理过程。利用内标标准曲线法，对目标化合物进行定量。

2结果与讨论

2.1 GC-MS法定量白酒中的EC含量

2.1.1样品酒精度对检测结果的影响

大部分成品酒、半成品酒和原酒的酒精度在40 %vol～70 %vol之间，因此本研究选取酒样的酒精度为40 %vol、50 %vol、60 %vol和70 %vol，配制方式和试验方法见1.2.2节，以考察不同酒精度对检测结果的影响，结果见图1。

图1不同酒精度酒样中EC含量的检测结果

由图1可知，在添加相同EC浓度（202 μg/L）的条件下，不同酒精度酒样的检测结果在205～212 μg/L之间，也就是不同酒精度酒样EC的回收率在101.29 %～103.41 %之间，且不同酒精度下EC的检测值没有明显的规律性变化。由此证明，酒精度对EC检测结果的准确性不会造成太大的影响，本方法可以满足常规白酒样品中EC的分析检测。

2.1.2检测条件的选择与优化

参照进出口标准SN/T 0285—2012出口酒中氨基甲酸乙酯残留量检测方法[9]中的检测条件，本研究对GC升温程序进行了部分优化，延长样品分析时间，以减少白酒中的物质在色谱柱中的残留，延长色谱柱使用寿命[15]。GC和MS条件如1.2.3节所述。

2.1.3方法评价

表1中列出了采用本方法定量白酒中EC的线性、检出限和定量限。由表1可知，该方法有较宽的EC检测线性范围，在15.78～1010 μg/L之间线性关系较好，线性相关型系数R2为0.9998。以3倍信噪比为标准，计算该方法的检出限，以10倍信噪比为标准，计算其定量限。结果表明，检出限和定量限分别为0.59 μg/L和1.98 μg/L。

在不同样品中添加标准品，计算回收率，并通过重复性实验检验该方法的相对标准偏差，结果见表2。由表2可知，该方法检测不同种类白酒中EC含量的回收率在92 %～113 %之间，相对标准偏差在0.51 %～1.17 %之间，可见该方法对于EC含量的检测具有较高的精确性，能够满足白酒中EC含量的分析检测要求。

表1 EC定量方法的线性及检测限和定量限

表2 EC定量方法的精密度(n=6)和回收率

2.2芝麻香型白酒蒸馏过程中EC的含量

在上述建立的EC分析方法基础上，对本厂芝麻香型白酒不同发酵层糟醅及其馏分酒中EC的含量进行分析，结果见图2。

图2芝麻香型白酒蒸馏过程中EC含量的变化

由图2可知，本厂生产的芝麻香型白酒EC含量相对较低，在4～20 μg/L之间，不同发酵层糟醅在蒸馏过程中EC的含量变化规律明显。面糟馏分中EC含量最高，为10～20 μg/L；其次是中糟馏分，EC含量在7～14 μg/L之间；底糟馏分中EC含量最低，其含量范围是4～10 μg/ L。这与本厂芝麻香型白酒特殊的集浓、酱、清于一体的生产工艺有关，面糟馏分的芝麻香型白酒风格偏酱，中糟馏分的芝麻香型白酒风格偏清，底糟馏分的芝麻香型白酒风格偏浓。这与有关报道也是一致，某些酱香型白酒中EC含量相对较高。

面糟馏分中的EC含量在蒸馏过程中呈现下降趋势，酒头中的EC含量最高，为20 μg/L。随着蒸馏的进行，馏分中EC含量呈现下降趋势，后段酒和酒尾中EC含量最低，为10 μg/L。中糟馏分中的EC含量在蒸馏过程中的变化趋势和面糟馏分类似，酒头中EC含量最高，为13 μg/L。随着蒸馏的进行，EC含量也呈现下降趋势，后段酒中EC的含量最低，为7 μg/L，而后EC含量又有所上升，酒尾中EC含量为11 μg/L，但酒尾中EC含量低于酒头、前段酒和中段酒。底糟在蒸馏过程中EC含量的变化规律与面糟和中糟馏分有所不同，基本呈上升趋势，其酒头中EC含量较低，为6 μg/L，而后EC含量增加，前段酒中EC含量为9 μg/L，再随着蒸馏的进行，EC含量开始下降，中段酒中EC含量最低为4 μg/L，而后EC含量继续升高，后段酒和酒尾中EC含量分别为9 μg/L和10 μg/L。

据报道，在蒸馏酒的生产过程中，不同的蒸馏方式，包括所用蒸馏工具、蒸馏速度等都会影响其中EC的含量。分析芝麻香型白酒不同层次酒醅在蒸馏过程中EC含量的变化趋势，具有如下特点：芝麻香型白酒面糟和中糟馏分中EC含量基本呈下降趋势，变化规律与王欢等[14]报道的某香型白酒蒸馏过程中EC的变化规律类似。不同的是本研究涉及面糟、中糟和底糟3个层次酒醅蒸馏过程中EC含量的变化，且发现芝麻香型白酒蒸馏过程中面糟和中糟酒尾中EC含量并未继续下降，而是与后段酒中EC含量持平，或高于后段酒；此外，据报道，巴西甘蔗酒蒸馏过程中酒头和酒尾中EC含量较高，而中间部分酒样中EC的含量较低，这与本研究的变化趋势也有相同之处[6，8，16]。分析其原因，可能是因为蒸馏刚开始时酒醅中的酒精含量较高，EC伴随着大量酒精变成蒸汽转移到馏分酒中，而随着蒸馏时间的延长，酒醅中的酒精迅速减少，因此馏分酒的EC含量也相应迅速降低，这是因为EC在酒精中的溶解性（1.2 g/mL）高于其在水中的溶解性（0.1 g/mL）[17]，酒醅中的EC物质易被高浓度的酒精蒸汽转移到馏分酒中。而酒尾中酒精度低但EC含量相对较高，可能是因为随着蒸馏时间的延长、蒸馏温度的变化，产生蒸馏热变效应，蒸馏到气相中的EC前体（例如尿素、氰化物、氨基酸等）与乙醇反应生成EC[13]，但是否是上述原因造成EC蒸馏曲线呈现这一规律，还需要进一步的研究确认。

3　结论

基于GC-MS技术，建立了测定白酒中EC含量的方法。该方法具有操作简单、快速，灵敏度及自动化程度高等优点，能够对白酒中EC进行简单、快速、准确地定量。通过研究不同层次的芝麻香型白酒醅在蒸馏过程中馏分中EC含量的变化，发现面糟馏分酒中EC含量最高，中糟馏分酒其次，底糟馏分酒含量最低，且面糟和中糟馏分酒中的EC含量在蒸馏过程中呈现明显下降趋势。快速分析芝麻香型白酒蒸馏过程中EC含量的变化规律，对生产工艺的改进及勾调基酒的调配具有重大的指导意义，根据不同发酵层次酒醅馏分酒特点来选择接酒时“掐头去尾”的量，在不影响产品品质的基础上勾调组合时少选取EC含量较高的基酒，最终将产品中EC含量控制在安

全限量范围内。对白酒中蒸馏过程的EC含量变化研究，也为进一步研究白酒中EC的可能来源及降除途径提供了依据。

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Ethyl Carbamate in Zhimaxiang Baijiu in Small Pits During Distillation

ZHANG Wenqing1, SI Guanru1, LIU Fengru2, ZHANG Zhuangying1, ZHANG Huan1, XU Hao1, CHENG Fan1, TANG Ying1and ZHOU Ping1
(1. Jiangnan Istitute of Small Pit Brewing Technology, Xuanjiu Group Co. Ltd., Xuancheng,Anhui 242000; 2. Department of Chemical Engineering and Food Processing, Hefei University of Technology, Xuancheng,Anhui 242000, China)

Abstract:A method for fast measurement of ethyl carbamate (EC) in liquor by GC-MS had been developed and such method was used to analyze the change rules of EC content in Zhimaxiang Baijiu during the distillation. The experimental results showed that such method had good linear relationship (R2＞0.999), the quantitative limit was 1.98 μg/L, RSD was between 0.51 % and 1.17 %, and the recovery was within 92 %～113 %. Such method was simple, rapid, and sensitive with high precision. It was suitable for EC determination in liquor. EC content in each fractions during the distillation was relatively low, and EC content change presented significant rules in the fractions of different fermentation layers: the fraction of surface fermented grains had the highest EC content, then the fraction of middle fermented grains, and the fraction of bottom fermented grains had the lowest EC content. In addition, EC content in surface fermented grains and middle fermented grains had downward trend along with distillation process. The rapid analysis of EC in Zhimaxiang Baijiu during the distillation provided the evidences for exploring the possible source of EC in liquor and its elimination methods.

Key words:GC-MS; Zhimaxiang Baijiu; distillation; ethyl carbamate

通讯作者：周萍，女，工程师，高级检验师，省白酒评委，安徽宣酒集团食品安全总监。

作者简介：张温清，男，硕士研究生，工程师，宣酒集团科研实验室负责人，主要从事酿酒微生物与白酒风味物质研究，发表论文多篇，申请专利多项。

收稿日期：2015-06-12

DOI：10.13746/j.njkj.2015265

中图分类号：TS262.3；TS261.7；TS261.4

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2016）01-0053-03