關(guān)于氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測(cè)定白酒中甲醇含量的研究

◎ 曹 靜

（靖邊縣食品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，陜西 榆林 718500）

白酒中的CH3OH 是在白酒發(fā)酵環(huán)節(jié)中，原料與輔料中果膠質(zhì)內(nèi)甲基酯降解而成的，它不僅能夠與有機(jī)酸反應(yīng)產(chǎn)生酯類，出現(xiàn)不同的酒香，而且CH3OH本身就有很大的毒性，其在身體中積累，即使少量的CH3OH 也能引發(fā)慢性中毒、頭疼惡心、視力不清晰，5 ～10 mL 就能導(dǎo)致失明，對(duì)大腦神經(jīng)特別是視神經(jīng)損傷較大。中國(guó)是酒類消費(fèi)主地，尤其是白酒消耗量位居世界第一，所以控制好白酒中CH3OH 的含量，保障人民身體健康是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作。為此，CH3OH 含量屬于酒類商品衛(wèi)生監(jiān)督測(cè)定的重要指標(biāo)。國(guó)家對(duì)CH3OH 的含量提出了明確的規(guī)定，為保障食品安全，需要制定精確可行的CH3OH 含量檢測(cè)方法。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.266-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中甲醛的測(cè)定》顯示，CH3OH 的測(cè)定方法是氣相色譜毛細(xì)管柱內(nèi)標(biāo)法，該實(shí)驗(yàn)選擇氣相色譜內(nèi)標(biāo)法檢測(cè)白酒中CH3OH 的含量，測(cè)出CH3OH 的結(jié)果正確，穩(wěn)定性好，而且可以迅速分離白酒中的其他不同氣味，最后得到一種簡(jiǎn)便、靈敏度高與顯著分離效果的新測(cè)定方法。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與藥品

乙醇（AR）與甲醇（GR），購(gòu)自阿拉丁藥劑有限公司，實(shí)驗(yàn)水為超純水。

1.2 儀器設(shè)備

氣相色譜設(shè)備Agilent 7820，帶FID（載氣為氮?dú)猓紵龤怏w為氫氣，助燃器為Air），毛細(xì)管柱HP-5 （30 m×0.33 mm×0.25 μm）；DHG-9075 號(hào)電熱恒溫 鼓風(fēng)設(shè)備以及BSA323S 電子稱。

1.3 色譜要求

柱溫的升溫程序：初始溫度4 ℃，維持2 min，以 5 ℃·min-1的速度升高到90 ℃之后，以50 ℃·min-1的速度升高到230 ℃，氣化溫度為240 ℃，分流比例為100 ∶1，大 氣 流 量 為400 mL·min-1， 柱 流 量 為1 mL·min-1， 測(cè)定設(shè)備溫度為300 ℃，H2流量為30 mL·min-1，放樣量為1 μL[1]。色譜圖如圖1 所示。

圖1 色譜示意圖

1.4 單因素檢測(cè)

1.5 正交測(cè)試

基于單因素測(cè)試，該實(shí)驗(yàn)選擇3 因素3 水平L9（33）正交測(cè)試設(shè)計(jì)，具體見表1。

表1 測(cè)試因素水平參數(shù)表

1.6 分析方法

（1）操作曲線。精準(zhǔn)配備0.1 mg·mL-1CH3OH 標(biāo)準(zhǔn)液體，逐次取0.5、2、4、6、8 mL 和10 mL 的CH3OH 標(biāo)準(zhǔn)液體在10 mL 的容器中，再添加60%的乙醇水溶液定容，最后獲得5-100μg·mL-1CH3OH 溶液，展開色譜研究。

（2）精密度和樣本加標(biāo)回收率測(cè)試。①日內(nèi)精密度，選擇同種未知白酒，平行檢測(cè)6 次，求出其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD。②日間精密度，次日取同種未知白酒，平行檢測(cè)6 次，求出其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差RSD[2]。③樣本加標(biāo)回收率，選擇2 份同種白酒，其中一份添加1 mL 的定量標(biāo)準(zhǔn)CH3OH；2 份樣本都在相同條件下做加標(biāo)回收測(cè)試，平行檢測(cè)6 次。

（3）最低測(cè)出限。2 倍信號(hào)噪音比相應(yīng)的樣本濃度為：DL=3Nc/h

其中，DL 表示檢測(cè)下限（mg·L-1）；c，表示組分質(zhì)量含量（mg·kg-1）；h 表示對(duì)應(yīng)峰高（μV）；N表示基線噪音峰高（μV）。

1.7 未知白酒樣本的檢測(cè)

采取隨機(jī)方法獲得的10 個(gè)白酒樣本，根據(jù)正交試驗(yàn)完善的分析CH3OH 的色譜要求檢測(cè)白酒中CH3OH的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素測(cè)試

2.1.1 選取氣化氣溫

（1）2018年 1月 23日發(fā)布的 《2017年京東商品短視頻數(shù)據(jù)研究報(bào)告》，通過(guò)對(duì)京東商品短視頻大數(shù)據(jù)的研究分析可知2017年短視頻在電子商務(wù)領(lǐng)域全面爆發(fā)，增長(zhǎng)強(qiáng)勁。短視頻內(nèi)容與電子商務(wù)高度結(jié)合將成為提升用戶體驗(yàn)與內(nèi)容營(yíng)銷的重點(diǎn)方向。25%的京東用戶會(huì)在購(gòu)買前主動(dòng)觀看短視頻。2017年下半年商品短視頻平均每周環(huán)比增加超過(guò)20%，11月呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，還比10月商品短視頻數(shù)量增加超過(guò)70%，視頻播放量也實(shí)現(xiàn)飛躍式增長(zhǎng)。

由圖2 得知，溫度為240 ℃時(shí)，AR 峰（乙醇）與GR峰（甲醇）相重疊，且拖尾，但當(dāng)溫度上升至300 ℃后，峰徹底分離[3]。故此次實(shí)驗(yàn)選擇的氣化氣溫為300 ℃。

圖2 峰面積與氣化氣溫示意圖

2.1.2 H2流量?jī)?yōu)化

由圖3 得知，在H2流速為22 mL·min-1時(shí)，GR 峰面積最小，但是GR 峰面積會(huì)隨著H2流速的加大而增加，當(dāng)H2流速為28 mL·min-1時(shí)峰面積最大，隨后GR峰面積伴隨H2流速的加大而慢慢縮小[4]。因此，本實(shí)驗(yàn)H2流速選用28 mL·min-1。

圖3 峰面積與H2 流量?jī)?yōu)化示意圖

2.1.3 增溫速率選取

增溫速率在4 ℃·min-1時(shí)，GR 峰與AR 峰不徹底分離，但伴隨增溫速率的加大，GR 峰與AR 峰慢慢分離，隨后在6 ℃·min-1開始分離徹底緊隨著增溫速率然后加大GR 峰，且拖尾[5]。所以，本實(shí)驗(yàn)柱溫選取 6 ℃·min-1。

2.1.4 載氣流速選取

但載氣流速是0.8 mL·min-1時(shí)，峰型前伸與拖尾；伴隨流速加大，在1 mL·min-1峰形逐漸縮小尖銳；隨后持續(xù)加大令峰形重疊，干擾分離效果。

2.1.5 測(cè)定設(shè)備溫度選取

由圖4 發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為280 ℃時(shí)，GR 峰（甲醇）面積最小，隨后GR 峰面積伴隨測(cè)定設(shè)備溫度的升高而加大，在300 ℃時(shí)峰面積最大，后GR 峰面積隨測(cè)定設(shè)備溫度升高而不斷減小。因此，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定設(shè)備溫度選取300 ℃。

圖4 峰面積與測(cè)定設(shè)備溫度示意圖

2.2 正交結(jié)果

通過(guò)上述單因素測(cè)試獲得最優(yōu)單因素為載氣流速 1 mL·min-1、氣化氣溫300 ℃、升溫為6 ℃·min-1。3 個(gè)因素對(duì)CH3OH 分離效果的影響大小依次是為A ＞C ＞B。 最好水平組合是A2B2C3，即氣化溫度330 ℃、升溫為6 ℃·min-1、載氣流速1 mL·min-1。和單因素測(cè)試結(jié)果存在誤差，氣化氣溫因素極差值誤差是0.11，影響檢測(cè)的分離條件是氣化氣溫小于柱溫，柱溫小于載氣流速（如表2 所示）。因此，此次實(shí)驗(yàn)選擇載氣流速 1 mL·min-1、氣化氣溫300 ℃、升溫為6 ℃·min-1為最優(yōu)色譜標(biāo)準(zhǔn)。

表2 分離極度差研究結(jié)果表

2.3 分析方法學(xué)探究

2.3.1 CH3OH 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以CH3OH 含量為橫坐標(biāo)x，GR 峰面積為縱坐標(biāo)y，分析線性回歸。方程式為：y=66.208x+1.7126，r 為0.999 6。表示CH3OH 在所取的含量范圍內(nèi)其含量與GR 峰面積是較好的線性關(guān)系。

2.3.2 精密度、最低測(cè)出線以及加標(biāo)回收率的檢測(cè)

在日內(nèi)與日間平行檢測(cè)6 次CH3OH 含量，其RSD 分別是2.074%和2.403%，結(jié)果顯示該方式精密度很好。加標(biāo)回收率保持在83.87%～94.54%，最低測(cè)出限是3 倍的信噪比，即DL=0.42 mg·L-1。

2.4 未知白酒樣本檢測(cè)

使用完善的色譜條件來(lái)檢測(cè)10 種白酒樣本中CH3OH 含量，檢測(cè)獲得的結(jié)果在4.19 ～66.98 mg·L-1。具體檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，初始40 ℃（維持2 min），以 6 ℃·min-1的速度上升到90 ℃后，測(cè)定設(shè)備氣化溫度300 ℃，H2流量28 mL·min-1，載氣流量為1 mL·min-1， 放樣量為1 μL 的色譜標(biāo)準(zhǔn)，能夠測(cè)定白酒中的CH3OH 含量。

表3 10 種白酒的CH3OH 含量檢測(cè)結(jié)果表