玻璃瓶裝啤酒中絮狀物成分的分析研究

張智力，王靈璽，姜傳興，武吉偉，楊學軍，吳艷鳳

（山東省產品質量檢驗研究院山東省材料化學安全檢測技術重點實驗室，山東濟南250102）

玻璃瓶裝啤酒中絮狀物成分的分析研究

張智力，王靈璽，姜傳興，武吉偉，楊學軍，吳艷鳳

（山東省產品質量檢驗研究院山東省材料化學安全檢測技術重點實驗室，山東濟南250102）

采用氣象色譜-質譜(GC-MS)、掃描電鏡(SEM)、電子能譜(EDS)、ICP等離子體原子發射光譜(ICP-AES)、X射線熒光光譜等檢測方法，對玻璃瓶裝啤酒中絮狀物成分進行了定性與定量分析，確定了絮狀物的主要元素成分為O、Si、Na、Ca、Al。該文分析了玻璃瓶裝啤酒中產生絮狀物的原因，提出了相應防治措施及建議。

玻璃瓶；啤酒；絮狀物；定性與定量分析

啤酒是一種含有少量酒精和充足二氧化碳、具有酒花香和爽口苦味、營養豐富、風味獨特的低度釀造酒[1]。國際上常用的啤酒容器有玻璃瓶、金屬罐、啤酒桶和聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）瓶，各類容器中玻璃瓶的使用量最大[2]，目前用于盛裝啤酒65%以上的包裝為玻璃瓶[3]，食品包裝材料對食品安全有重要影響，如影響食品的口感、風味和保質期等[4]。啤酒瓶屬于鈉鈣硅酸鹽玻璃，玻璃含鈉和鈣較多，其轉變溫度和燒結溫度較低[5]，據報道啤酒中產生白色絮狀物事件和啤酒瓶爆炸傷人事件時有發生，新修訂的《食品安全法》對食品包裝材料的生產和使用進行了嚴格規定[6]。

食品用玻璃包裝行業目前主要采取的是吹-吹法成型與壓-吹法成型等工藝[7]。查閱文獻顯示，許超等[8]研究了白酒中白色沉淀的成分，李芳等[9]對白酒中的渾濁進行過綜述研究，張建峰等[10]對仰韶酒出現的渾濁和沉淀進行過測試與分析，李云輝等[11]研究了白酒在降度時，容易產生渾濁、失光、沉淀等現象。另外玻璃和大氣作用發生侵蝕成為風化，析出堿量愈高，即玻璃風化愈嚴重[12]。

啤酒瓶產品的突出問題是質量不穩定，GB19778—2005《包裝玻璃容器鉛、鎘、砷、銻溶出允許限量》[13]對4種金屬元素Pb、Cd、As、Sb的溶出允許限量有要求，GB 4544—1996《啤酒瓶》[14]對啤酒瓶抗沖擊性能有嚴格要求，并要求回收使用周期是兩年，但未對兩年內回收使用頻率具體說明，所以造成啤酒瓶的質量很難保證，對啤酒的品質及安全存在潛在影響。本實驗主要選取玻璃瓶裝問題啤酒中絮狀物作為分析對象，由于啤酒中的絮狀物量較少，不能用紅外光譜進行檢測，本實驗主要采用氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-massspectrometer，GC-MS）、掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）、電子能譜（energy dispersivespectrometer，EDS）、X射線熒光等手段，分析玻璃瓶裝啤酒中產生絮狀物的原因，為啤酒生產中質量控制提供建議。

1 材料與方法

1.1 材料

啤酒：某公司提供的存在絮狀物的啤酒；水：二級水；無水乙醇（農殘純）：德國默克試劑公司；濾紙（定性快速）：杭州特種紙業有限公司。

1.2 儀器與設備

SUPRA55SEM掃描電鏡：ZEISS公司；INCAx-act EDS電子能譜儀：OXFORD公司；vista-pro ICP等離子體原子發射光譜儀：美國瓦里安公司；ZSX primus II X射線熒光儀：日本理學公司。

1.3試驗方法

1.3.1 試樣制備

選取問題啤酒4瓶，將啤酒進行抽濾，用濾紙過濾，分別用4張濾紙過濾，絮狀物富集在濾紙上，自然晾干備用，同時做空白，即選用未實驗的濾紙。其中一張濾紙上的絮狀物用裝有二次蒸餾水小心沖洗，使待測物溶解，置于燒杯，用蒸餾水定容于10 mL容量瓶；另一張濾紙用無水乙醇沖洗，定容于10 mL容量瓶，同時做空白試驗，待測。將盛裝問題啤酒的玻璃瓶進行粉碎，制成小顆粒樣品，待測。

1.3.2 絮狀物檢測方案

針對啤酒中出現的白色絮狀物，通過不同檢測手段去分析確認，采取試驗方法見表1。

采用氣質色譜聯用儀、掃描電鏡（SEM）、電子能譜儀（EDS）、等離子體原子發射光譜儀（ICP）、X射線熒光光譜儀進行分析。

1.3.3 氣質色譜聯用儀定性分析參數

（1）色譜條件

DB-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度250℃；進樣量1 μL，程序升溫60℃保持1 min，以20℃/min升溫至220℃，保持1 min，再以5℃/min升溫至280℃，保持4 min。

（2）質譜條件

電離方式：電子電離源（electron ionization，EI）；監測方式：采用全掃描采集模式，掃描范圍為40～500 m/z，電離能量：70 eV；四級桿溫度：150℃；離子源溫度：230℃；傳輸線溫度：280℃；溶劑延遲：3 min。

1.3.4 掃描電鏡和電子能譜儀參數

電壓：10.00 kV。

1.3.5 等離子體原子發射光譜儀參數

Si：λ=251.6nm，Na：λ=589.6nm，Ca：λ=396.8nm，功率：1.2kW，等離子氣流量：15.0L/min，輔助氣流量：1.50L/min，霧化氣壓力：200 kPa。

1.3.6 X射線熒光光譜儀參數

30 kV-100 mA，脈沖高度：100～300，速度：30°/min。

2 結果與分析

2.1 絮狀物中有機物的定性分析

將1.3.1中用無水乙醇定容10 mL的待測液上氣質色譜儀，譜圖經美國國家標準與技術研究院（national institute of standards and technology，NIST）譜庫檢索可知，樣液與空白試驗譜圖一致，沒有產生絮狀物的物質，判定絮狀物中基本不含可疑的有機物，樣品與空白試驗譜圖見圖1。

2.2 樣品形貌

選取1.3.1中的試樣，對一張濾紙上的絮狀物進行分析，在SEM發射掃描電子顯微鏡下觀察其形貌，結果見圖2。

根據SEM觀察結果，濾紙表面上有較多絮狀物質，這些絮狀物分布在濾紙的纖維結構中，另外可以發現濾紙具有不太規則的纖維結構。

2.3 絮狀物的元素成分分析

EDS電子能譜儀可分析鑒定金屬、陶瓷等物質中的Be—U元素。實驗選取了含絮狀物的濾紙和不含絮狀物的濾紙（空白）分別進行元素分析。譜圖分析元素結果如圖3所示。

由圖3可知，附著有絮狀物的濾紙，測定絮狀物主要元素成分為Si、Na、Ca、O共4種，含有少量Al，與玻璃基質的組成元素成分一致。

2.4 絮狀物的元素含量分析

為了更好地確定絮狀物的元素成分，采用等離子體原子發射光譜儀測試了上述已確定的元素Si、Na、Ca。

依據JY/T 015—1996《感耦等離子體原子發射光譜方法通則》[15]標準，將1.3.2中絮狀物的水溶液上等離子體發射光譜儀進行測定。氧元素（O）不能測定，其他3種元素Si、Na、Ca可以上機測定，測定結果見表2所示。

由表2可知，絮狀物所含主要元素成分為Si、Na、Ca，空白溶液中上述元素均未檢出，另外，結合上述的EDS電子能譜實驗結果可知，氧元素（O）也是纖維狀物質所含有的主要元素。

2.5 玻璃瓶組分分析

將1.3.3中的樣品進行X射線熒光分析，對裝有問題啤酒的玻璃瓶進行組分分析，研究其對問題啤酒中絮狀物的影響情況，檢測結果見表3。

由表3可以得出，玻璃瓶中的SiO2含量最高，CaO和Na2O含量也較高，其他含量相對較低，此結果與絮狀物中元素含量一致，說明絮狀物有可能是從玻璃瓶中溶出的。

3 結論

（1）絮狀物所含主要元素為O、Si、Na、Ca、Al共5種，盛裝問題啤酒的玻璃瓶的元素含量與絮狀物中元素含量比例一致。

（2）合理調整工藝中使用Na2CO3、CaO、CaCO3等原料的配比，加強質控，并提高生產技術、貯存條件及運輸條件等。

[1]劉宏欣，張軍，黃富榮，等.近紅外光譜法快速測定啤酒的主要品質參數[J].光譜學與光譜分析，2008，28（2）：345-348.

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[3]羅煒，董軍.對我國啤酒瓶質量狀況的分析與思考[J].中國包裝，2012（6）：57-59.

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[6]朱蕾，樊永祥，王竹天.國內外新型食品包裝材料審批管理模式分析[J].中國食品衛生雜志，2010，22（2）：139-143.

[7]倪曉東.我國食品用玻璃包裝行業質量問題及對策[J].中國包裝，2010，30（1）：45-49.

[8]許超，慕春玲，劉東芳，等.白酒中白色沉淀的成分分析研究[J].中國釀造，2012（9）：172-174.

[9]李芳，孫艷玲，池澤玲，等.低度白酒除濁的研究進展[J].中國釀造，2008（9）：5-7.

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[12]王承遇，陶瑛.硅酸鹽玻璃的風化[J].硅酸鹽學報，2003，31（1）：78-85.

[13]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB 19778—2005包裝玻璃容器鉛、鎘、砷、銻[S].北京：中國標準出版社，2005.

[14]國家技術監督局.GB 4544—1996啤酒瓶[S].北京：中國標準出版社，1996.

[15]國家教育委員會.JY/T 015—1996感耦等離子體原子發射光譜方法通則[S].

Analysis of the floccule composition in glass bottled beer

ZHANG Zhili,WANG Lingxi,JIANG Chuanxing,WU Jiwei,YANG Xuejun,WU Yanfeng
(Shandong Provincial Key Laboratory of Test Technology for Substances Chemical Safety,Shandong Institute for Product Quality Inspection, Jinan 250102,China)

Using the detection method of GC-MS,SEM,EDS,ICP-AES,XRF spectrometer,the floccule composition in glass bottled beer was analyzed qualitatively and quantitatively.Results showed the main elements of floccule composition were determined as O,Si,Na,Ca,Al.The causes of floccule in glass bottled beer were analyzed,and the corresponding prevention measures and suggestions were put forward.

glass bottle;beer;floccule;qualitative and quantitative analysis

TS20，TB484.5

A

0254-5071（2015）06-0099-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.022

2015-04-25

山東省科技廳軟科學計劃項目（2010RKB23020）

張智力（1983-），男，工程師，本科，研究方向為食品包裝材料檢測及評價。