使用GC×GC–TOFMS–O、GC–MS/MS和HS-GC–IMS方法对不同酒精含量的半甜白葡萄酒中的芳香活性化合物进行比较分析

《Food Bioscience》：Comparative Analysis of Aroma-active Compounds in Semi-Sweet White Wines with Different Alcohol by Volume Using GC×GC–TOFMS–O, GC–MS/MS, and HS-GC–IMS

半甜白葡萄酒酒精度差异影响其香气特征，通过GC×GC-TOFMS-O和HS-GC-IMS方法鉴定出酯类（34种）、萜烯（18种）、醇类（14种）为主要香气成分，其中乙基3-甲基丁酸酯、乙基辛酸酯和乙基3-羟基丁酸酯风味稀释因子>243，成为关键风味物质。8.5%vol葡萄酒以热带水果、花香和果香为主，11.5%vol葡萄酒则呈现柑橘、酒香和辛香特征，酒精度通过改变酯类/萜烯比例影响整体感官品质。

　　

余盖文|肖佳

武汉理工大学化学与环境工程学院，中国武汉430023

摘要

本研究比较了不同酒精含量的半甜型白葡萄酒（WW1和WW2：8.5%vol；WW3和WW4：11.5%vol）中的芳香化合物。通过综合二维气相色谱-飞行时间质谱-嗅觉法（GC×GC-TOFMS-O）鉴定了80种芳香化合物。其中，酯类（n = 34）、萜烯类（n = 18）和醇类（n = 14）是主要的芳香化合物。WW1和WW2（8.5%vol）中的酯类含量显著较高，而WW3和WW4（11.5%vol）中的萜烯类和醇类更为丰富。此外，乙基3-甲基丁酸酯、乙基辛酸酯和乙基3-羟基丁酸酯的香气稀释因子（FD）超过243。基于顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）分析，甲基己酸酯和异戊基乙酸酯是8.5%vol白葡萄酒的特征标志物，而芳樟醇和β-蒎烯则是11.5%vol白葡萄酒的特征标志物。8.5%vol白葡萄酒中以热带水果、蜂蜜、花香和柑橘类香气为主，而11.5%vol白葡萄酒则以柑橘、葡萄酒和香料类香气为主。酯类赋予葡萄酒水果和花香，而萜烯类则主要负责产生柑橘风味。通过风味组学分析，共有19种芳香化合物的预测重要性（VIP）高于1。本研究利用多组学方法阐明了酒精含量与香气特征之间的关系，为半甜型白葡萄酒的加工提供了有价值的指导。

引言

葡萄（Vitis vinifera L.）属于葡萄科，全球广泛种植，用于鲜食、生产果汁、葡萄干和葡萄酒（Li等人，2025c；Xie等人，2023）。其独特的香气和风味使其成为全球非常受欢迎的水果酒精饮料（Xia等人，2025）。香气是决定葡萄酒质量的最重要感官因素之一，在整体风味感知和消费者接受度中起着核心作用（Li等人，2025a；Shi等人，2024）。先前的研究表明，葡萄酒中的主要芳香化合物包括酯类、醇类和酸类，如己基乙酸酯、异戊基乙酸酯、甲基己酸酯、辛基乙酸酯、1-己醇、2,3-丁二醇和辛酸（Carriero等人，2025；Gao等人，2024；Liu等人，2025）。酯类通常赋予葡萄酒强烈的水果和花香（Han等人，2025）。酯类和其他芳香化合物的浓度和组成受葡萄品种、地理来源和酿酒工艺的显著影响（Vezzaro等人，2012）。此外，不同酒精含量的葡萄酒在挥发性风味成分的丰度、多样性和感官效应上存在明显差异（Huang等人，2022；Zanchin等人，2025；Zheng等人，2025）。白葡萄酒可根据糖分含量和感官特性进一步分为干型、半干型、半甜型和甜型（Garcia等人，2025；Mercurio等人，2025）。其中，半甜型白葡萄酒因其丰富的热带水果、蜂蜜和花香而受到消费者的青睐（Mascellani Bergo等人，2025）。

分析化学的最新进展促进了综合二维气相色谱-飞行时间质谱-嗅觉法（GC×GC–TOFMS–O）在多种食品基质中鉴定芳香化合物的广泛应用（Duan等人，2025；Jia等人，2025；Lu等人，2025；Wang等人，2024；Xu等人，2025；Zhao等人，2022）。该方法通过Deans Switch技术将未完全分离的共洗脱化合物从第一柱转移到第二柱，然后使用TOFMS进行分离和鉴定，显著提高了分析灵敏度和分辨率（Duan等人，2025）。与GC–O相比，GC×GC–TOFMS–O将定量二维色谱与嗅觉数据相结合，能够更准确、更全面地鉴定芳香化合物（Li等人，2025d）。例如，Li等人（2023）利用GC×GC–TOFMS–O检测到了番茄酱中的274种挥发性物质，这一数量是使用GC–MS–O检测到的化合物数量的六倍以上，突显了该方法在复杂基质中分析芳香化合物的巨大优势。然而，GC×GC–TOFMS–O在鉴定白葡萄酒芳香化合物方面的应用仍有限。

气味活性值（OAV）和香气稀释（FD）因子常用于鉴定酒精饮料中的关键芳香化合物（Pang等人，2025）。Ma等人（2025）使用GC–MS和气相色谱-离子迁移谱（GC–IMS）动态监测了中国河西走廊地区Ugni Blanc和Vidal葡萄酒发酵过程中的芳香化合物。通过气味活性值（OAV）发现了9种关键芳香活性化合物，包括Z-3-己烯基乙酸酯和异戊基乙酸酯，为优化葡萄酒香气特征和提高产品质量提供了宝贵指导。Sun等人（2022）进一步研究了陈年小曲白酒，检测到55种FD因子≥8的芳香活性化合物，其中3-羟基-4,5-二甲基-2(5H)-呋喃酮（sotolon）、香兰素和3-(甲基硫)丙醛（methional）是其独特风味特征的关键决定因素。

风味组学不仅关注特定的芳香化合物，还能够系统地研究食品产品的整体感官特性和更广泛的质量属性（Cong等人，2025；Liu等人，2024；Wang等人，2026）。例如，Zhang等人（2025）证明，使用S. cerevisiae和T. delbrueckii进行连续发酵可以增强石榴酒的香气复杂性。具体而言，乙基辛酸酯和β-丹参酮表现出较高的VIP值，被认为是葡萄酒水果和花香特征的关键贡献者。然而，利用感官组学和风味组学研究不同酒精含量（ABV）白葡萄酒中的芳香化合物的研究仍较为有限。

本研究采用感官组学和风味组学方法来鉴定不同酒精含量的半甜型白葡萄酒的特征香气活性化合物。实验方案包括以下步骤：（i）使用GC×GC–TOFMS–O、GC–MS/MS和HS–GC–IMS鉴定8.5%vol和11.5%vol半甜型白葡萄酒中的芳香化合物。（ii）通过香气提取物稀释分析（AEDA）、OAV值以及香气重组和缺失测试筛选关键芳香活性化合物。（iii）比较感官组学和风味组学方法在分析半甜型白葡萄酒香气特征方面的效果。随后，结合化学计量分析来区分半甜型白葡萄酒中的芳香活性化合物，从而系统地解释酒精浓度与香气特征之间的关系。本研究的结果为半甜型白葡萄酒的风味特性和质量评估提供了新的理论理解。

材料与化学品

本研究使用了四种商业半甜型白葡萄酒（WW1、WW2、WW3和WW4），均来自2023年收获的雷司令葡萄。用于生产WW1和WW3的雷司令葡萄来自德国纳赫地区，而WW2和WW4的葡萄来自德国摩泽尔地区。半甜型白葡萄酒根据酒精含量分为两组：WW1和WW2的酒精含量为8.5%vol，WW3和WW4的酒精含量为11.5%vol。

半甜型白葡萄酒中的FD因子

使用GC×GC–TOFMS–O方法在半甜型白葡萄酒中检测到80种芳香化合物。表2详细列出了这些化合物的成分，包括34种酯类、18种萜烯类、14种醇类、3种醛类、2种酮类和4种其他化合物。FD是评估单个芳香化合物在整体香气中作用的重要指标。在本研究中，半甜型白葡萄酒中鉴定了48种芳香化合物（FD因子≥1）。在WW1和WW2（8.5%vol）中，酯类的FD值较高。

结论

研究发现，酯类、萜烯类和醇类是最重要的芳香化合物。WW1和WW2（8.5%vol）中的酯类和酸类含量较高，而WW3和WW4（11.5%vol）中的醛类、醇类和萜烯类更为丰富。乙基辛酸酯、甲基己酸酯、乙基癸酸酯、乙基3-羟基丁酸酯、乙基苯甲酸酯、D-柠檬烯、芳樟醇和香叶醇对半甜型白葡萄酒的水果、花香和甜味特征有显著贡献。

作者贡献声明

肖佳：撰写——审稿与编辑、资源管理、项目规划、方法设计、研究实施、资金筹集、概念构思。余盖文：撰写——初稿撰写、监督、软件使用、数据分析、数据管理、概念构思

未引用参考文献

Lin等人，2023。

伦理声明

在开始涉及人类感官感知的实验之前，所有参与者均提供了口头知情同意。本研究中使用的半甜型白葡萄酒为市售产品，对人体安全，无健康风险。除口头同意外，参与者还收到了关于研究目的、程序及其自愿参与权利的详细书面说明。研究方案符合赫尔辛基宣言和国家伦理标准。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本工作得到了河南工业大学高级人才研究基金（2025BS089）的财政支持。