氣相色譜法同時測定白酒中甲醇和乙（己）酸乙酯

李超豪 胡 強 吳 蔚 向樂曦 楊春林

（樂山市產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗所，四川 樂山 614000）

白酒的主要成分是乙醇、水（占總量的98%～99%），以及作為白酒呈香呈味物質的酸、酯、醇、醛等種類眾多的微量有機化合物（占總量的1%～2%）。其中，乙酸乙酯和己酸乙酯在香氣成分的構成方面占據(jù)著重要地位，決定了酒品的優(yōu)良等級，中國 GB／T 10781.1——2006《濃香型白酒》和 GB／T 10781.2——2006《清香型白酒》標準明確規(guī)定了其界限含量范圍。除了呈香呈味物質，白酒在發(fā)酵過程中還會產(chǎn)生微量的甲醇、雜醇油等對人體有害的物質，甲醇飲用過量會引起雙目失明，嚴重者導致死亡［1］，因此其含量為 GB 2757——1981《蒸餾酒及配制酒衛(wèi)生標準》標準嚴格控制。甲醇、乙酸乙酯和己酸乙酯作為酒類檢測的重要指標，準確地定性、定量尤為必要。

目前，甲醇檢測方法依據(jù) GB／T 5009.48——2003《蒸餾酒及配制酒衛(wèi)生標準的分析方法》，該方法分為堿性品紅亞硫酸比色法和氣相色譜法。鄶仲霞等［2］報道，堿性品紅亞硫酸比色法操作繁瑣、耗時長；氣相色譜法快速、高效、準確，但中國國家標準還仍然要求采用分離效果較差的GDX－102填充柱。乙酸乙酯和己酸乙酯檢測方法依據(jù)GB／T 10345——2007《白酒分析方法》，采用LZP－930柱，屬PEG型柱。據(jù)報道［3］，PEG、FFAP和 HP－INNO－Wax等色譜柱，能分離白酒中眾多物質，但未能對性質極為相似的乙酸乙酯和乙縮醛進行有效地分離。本試驗通過DB－WAX柱和LZP－930白酒分析專用柱的分析比較、色譜條件的優(yōu)化，實現(xiàn)乙酸乙酯與乙縮醛分離，建立了白酒中同時檢測甲醇（外標法）、乙酸乙酯和己酸乙酯（內(nèi)標法）的毛細管氣相色譜分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白酒：市售；

甲醇：色譜純，美國Tedia公司；

乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸正戊酯標準品：天津市化學試劑研究所；

乙醇（四無乙醇）：分析純，天津科密歐試劑有限公司。用超純水配制成60%乙醇溶液；

試驗用水：均為超純水，本實驗室自制。

1.2 儀器與設備

氣相色譜—質譜聯(lián)用儀（配有FID氫火焰檢測器、AOC－20i自動進樣器）：GCMS－QP2012S型，日本島津公司；

超純水裝置：Milli－Q型，美國Millipore公司。

色譜 柱：Agilent DB－WAX 型 （30m × 0.32mm ×0.25μm），美國安捷倫公司；

白酒分 析 專 用 柱：LZP－930型 （25m ×0.32mm ×1μm），中國科學院蘭州化學物理研究所。

1.3 氣相色譜條件

1.3.1 DB－WAX色譜柱的色譜條件 進樣口溫度220℃；檢測器溫度220℃；柱流速1.60mL／min；載氣為氦氣（純度99.999%），載氣流速30mL／min，H2流速40mL／min，Air流速400mL／min，尾吹流速30mL／min；采用分流進樣方式，分流比35∶1，進樣量1μL。程序升溫條件：初始溫度30℃，保持4min，以5℃／min升至60℃，再以10℃／min升至180℃，保持1min。

1.3.2 LZP－930白酒分析專用柱的色譜條件 進樣口溫度220℃；檢測器溫度220℃；柱流速1.80mL／min；載氣為氦氣（純 度 99.999%），載 氣 流 速 30mL／min，H2流 速40mL／min，Air流速400mL／min，尾吹流速30mL／min；采用分流進樣方式，分流比30∶1，進樣量1μL。程序升溫條件：初始溫度35℃，保持3min，以5℃／min升至124℃，再以15℃／min升至180℃，保持3.6min。

1.4 標準溶液的配制

分別稱取甲醇1.013 8g、乙酸乙酯3.012 7g、己酸乙酯3.999 7g于100mL容量瓶中，用60%乙醇溶液稀釋至刻度，配制成濃度為甲醇10.138g／L、乙酸乙酯30.127g／L、己酸乙酯39.997g／L的混合標準儲備液。

準確稱取乙酸正戊酯2.000g于100mL容量瓶中，用60%乙醇溶液稀釋至刻度，配制成濃度為20.000g／L內(nèi)標物標準溶液。

分別吸取0.10，0.50，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00mL的混合標準儲備液于100mL容量瓶中，逐一加入1.00mL的乙酸正戊酯內(nèi)標物標準溶液，用60%乙醇溶液稀釋至刻度，配制成系列混合標準工作液。

1.5 樣品的處理

取適量白酒于10mL容量瓶中，加入100μL乙酸正戊酯內(nèi)標溶液，用白酒定容至刻度，供上機分析使用。

2 結果與分析

2.1 色譜柱的探討

目前，白酒研究大多使用DB－WAX柱、FFAP柱或HPINNO－Wax柱等類型的色譜柱，都使用以極性鍵交鏈或鍵合的固定相，能夠有效地分離白酒中大多數(shù)的物質［3］。據(jù)報道［4－6］，F(xiàn)FAP柱無法實現(xiàn)乙酸乙酯和乙縮醛的分離，HPINNO－Wax柱和部分PEG柱上乙酸乙酯和乙縮醛分離度較差。

試驗選用LZP－930白酒分析專用柱和DB－WAX柱進行對比。由圖1和圖2可知，乙酸乙酯、乙縮醛在兩種色譜柱上均能分離，但由于DB－WAX柱對低沸點分析物的分辨率更高，乙酸乙酯、乙縮醛在DB－WAX柱的分離度明顯高于LZP－930柱。雖然如此，LZP－930柱仍能以峰高定量乙酸乙酯來解決分離度不佳造成的影響，DB－WAX柱則能以峰面積來定量，較以峰高定量更為準確。在加入相同濃度內(nèi)標物的情況下，內(nèi)標物在LZP－930柱的響應值不足DB－WAX柱的1／2，說明DB－WAX柱的檢測靈敏度高于LZP－930白酒分析專用柱，即檢出限更低。酒樣在LZP－930柱上30min內(nèi)完成分析，而DB－WAX柱只需15min，提高了1倍的分析效率。由圖3和圖4可知，在LZP－930柱上，甲醇出峰時基線突然升高，乙酸乙酯出峰點在乙醇的拖尾峰上，影響了甲醇和乙酸乙酯定量準確性。而DB－WAX柱基線平穩(wěn)，乙酸乙酯在乙醇之前出峰，避免了高濃度乙醇峰的干擾，定量更為準確。本方法最終選擇DB－WAX柱作為分析柱。

圖1 白酒中甲醇、乙酸乙酯、乙縮醛、己酸乙酯在DB－WAX色譜柱上的分離色譜圖Figure 1 Chromatogram of Methanol，Ethyl Acetate，Acetal and Ethyl Caproate in liquor on DB－WAX

圖2 白酒中甲醇、乙酸乙酯、乙縮醛、己酸乙酯在LZP－930色譜柱上的分離色譜圖Figure 2 Chromatogram of Methanol，Ethyl Acetate，Acetal and Ethyl Caproate in liquor on LZP－930

圖3 甲醇、乙酸乙酯在LZP－930柱上的色譜峰圖Figure 3 Chromatogram of Methanol，Ethyl Acetate on LZP－930

圖4 甲醇、乙酸乙酯在DB－WAX柱上的色譜峰圖Figure 4 Chromatogram of Methanol，Ethyl Acetate on DB－WAX

2.2 色譜條件的優(yōu)化

2.2.1 柱溫、升溫速率的選擇 柱溫、升溫速率直接影響待測組分的保留時間、分離度及峰形。試驗最初選用50℃為初始溫度、5℃／min的升溫速率、流速1.5mL／min、分流比20∶1、載氣為氮氣的初始條件，結果發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇色譜峰部分重疊。考慮到3種組分都具有低沸點特性，初始溫度過高造成了3種組分同時流出，故保持其它條件不變，采用30，35，40℃初始溫度進行比較。由表1可知，初始溫度為30℃，保持4min，乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇色譜峰分離度有顯著提高。在程序升溫的高溫部分，升溫速率采用10℃／min，加快了己酸乙酯出峰速度，且無雜峰干擾，有效地縮短了分析時間。

表1 乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇在不同初始溫度下的分離度Table 1 Recolution of Methanol，Ethyl Acetate and Acetal on different initial temperature

2.2.2 柱流速的選擇 DB－WAX毛細管柱為0.32mm細內(nèi)徑，柱流速過慢，會導致峰型增寬、拖尾，同時延長分析時間；柱流速過快，雖能縮短分析時間，但各組分不能完全分離，致 使 色 譜 峰 重 疊［7］。 試 驗 采 用 1.2，1.4，1.6，1.8，2.0mL／min柱流速（表2）。結果顯示，流速對各組分的分離影響不大，柱流速為1.6mL／min時，乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇、己酸乙酯分離良好，峰形最為尖銳。

表2 乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇在不同柱流速下的分離度?Table 2 Recolution of Methanol，Ethyl Acetate and Acetal on different column flow

2.2.3 分流比的選擇 適當?shù)姆至鞅瓤筛纳品逍蔚膶ΨQ性、峰寬大小，有效提高組分間的分離度，但峰形的改善會以降低靈敏度為代價，并會增大主體成分的歧化反應［8］。試驗分別設置分流比為20∶1、35∶1、50∶1（表3）。結果表明，隨著分流比的增加，各組分的峰形逐步變得尖銳，信號響應值逐步降低。當分流比35∶1時，乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇分離效果好，且各組分響應值較高。

表3 乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇在不同分流比下的分離度?Table 3 Recolution of Methanol，Ethyl Acetate and Acetal on different split retio

2.2.4 載氣的選擇 通常情況下，F(xiàn)ID檢測器載氣為氫氣、氦氣、氮氣3種。氫氣分子量小，黏度小，有較大的線速度調(diào)節(jié)范圍，分離效率最高，但在實際應用中存在很大安全隱患，因此試驗選擇選用氮氣、氦氣進行對比（表4）。結果發(fā)現(xiàn)，氦氣作為載氣時，乙酸乙酯和乙縮醛峰形尖銳對稱，并且得到完全分離；而氮氣作為載氣時，乙酸乙酯和乙縮醛峰有部分重疊。這是由于氮氣線速度過高會損失峰分離度和峰形［9］，乙酸乙酯和乙縮醛的本身性質決定了需要較高的分離度，氦氣具有與氫氣相當?shù)姆蛛x效率和線速度調(diào)節(jié)范圍，且化學性質穩(wěn)定，柱效高，所以使用效果更為理想。

表4 乙酸乙酯、乙縮醛、甲醇在不同載氣下的分離度?Table 4 Recolution of Methanol，Ethyl Acetate and Acetal on different carrier gas

2.3 定量方法、線性檢測范圍及方法檢出限

2.3.1 定量方法的選擇 本方法乙酸乙酯、己酸乙酯采用內(nèi)標法定量，選用乙酸正戊酯為內(nèi)標。內(nèi)標法能夠有效地降低儀器穩(wěn)定性及試驗環(huán)境所帶來的定量誤差。而內(nèi)標物應為與待測組分性質相似、化學性質穩(wěn)定且檢測樣品中不含有的物質，乙酸正戊酯不能作為甲醇的內(nèi)標物，故甲醇采用外標法定量。

2.3.2 線性檢測范圍及方法檢出限 在選定的色譜條件下，對系列混合標準工作液進樣后繪制標準曲線。甲醇采用外標法定量，以系列濃度為橫坐標，以目標化合物峰面積為縱坐標，進行線性回歸計算；乙酸乙酯、己酸乙酯采用內(nèi)標法定量，以系列濃度與內(nèi)標物濃度比為橫坐標，以目標化合物峰面積與內(nèi)標物峰面積比為縱坐標，進行線性回歸計算。以信噪比（S／N ＝3）為方法檢出限，回歸方程、相關系數(shù)、線性范圍及檢出限見表5。結果表明，3種組分在其線性范圍內(nèi)呈良好的線性關系，相關系數(shù)均大于0.999 5。

2.4 方法的精密度試驗

方法的精密度以測定待測組分含量的相對標準偏差（RSD）來評價。將含有甲醇、乙酸乙酯和己酸乙酯的白酒樣品重復測定6次，計算相對標準偏差（RSD）見表6。結果表明，各組分相對標準偏差（RSD）在0.3%～0.7%，本方法具有良好的精密度。

表5 各組分回歸方程、相關系數(shù)、線性范圍及方法檢出限Table 5 Standard curves，correlation coefficients，detection limits of components

表6 方法精密度Table 6 Precision tests（n ＝6）

2.5 回收率試驗

方法的準確度是通過待測組分在不同濃度下的回收率來評價。對白酒樣品進行低、中、高3個添加水平回收率試驗（見表7）。結果表明，各組分的回收率在94.3%～98.9%，本方法的測定結果準確可靠。

3 結論

本試驗建立了白酒中甲醇、乙酸乙酯和己酸乙酯的毛細管氣相色譜檢測方法。通過比較DB－WAX柱和LZP－930白酒分析專用柱、優(yōu)化色譜條件，乙酸乙酯與其干擾物乙縮醛在LZP－930白酒分析專用柱上有部分重疊，適合以峰高定量；而DB－WAX柱則達到完全分離，以峰面積定量提高了準確性。

中國國家標準中甲醇采用 GB／T 5009.48——2003《蒸餾酒與配制酒衛(wèi)生標準的分析方法》，乙酸乙酯和己酸乙酯采用 GB／T 10345——2007《白酒分析方法》，本方法結合了外標法和內(nèi)標法，同時檢測了白酒中甲醇、乙酸乙酯和己酸乙酯，并選用DB－WAX柱在15min內(nèi)完成樣品分析，有效地縮短了分析時間，提高了日常工作效率。

表7 各組分在3個添加水平下的回收率Table 7 Average spike recoveries in three levels addition of components

通過精密度、回收率試驗和大量樣品實測表明該方法簡單、快速、準確，適用于白酒檢測，滿足相關檢測規(guī)范要求。

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