利用HS-GC-MS快速測定出窖酒醅的酒精度

陸倫維，馮小兵，熊曉通，程平言，向祖祥，胡 峰

（貴州茅臺酒廠（集團）習酒有限責任公司，貴州習水564622）

在白酒發酵過程中，窖池中各種微生物生化代謝及其相互作用、相互影響、協調發展共同構成了窖池特定的微生態系統。其中，發酵酒醅充當著物質循環、能量流動和信息傳遞的載體[1]。在出窖酒醅中，需要檢測的重要理化指標有水分、酸度、淀粉含量、糖分、酒精度、總酯等。但是，酒精度是最關鍵的指標之一[2]。檢測出窖酒醅中酒精度含量不僅能夠直觀反映酒醅的出酒率高低，而且還影響著酒的品質[3]。因此，出窖酒醅酒精度的檢測對生產指導具有非常重要的意義。

酒精度是指酒中含乙醇的體積百分比，通常是以20℃時的體積比表示的。目前，國家標準中規定酒精度檢測方法主要是酒精計法和密度瓶法。因為酒醅為固體且酒精度較低，酒精計法不適用。密度瓶法需要蒸餾且對環境溫度要求較高，不好控制，對操作者要求也較高[4]。而頂空進樣法是比較適用于揮發性組分分析的一種分析方法，既可免去樣品萃取、濃縮等步驟，還可降低樣品中非揮發性組分對儀器的污染[5]。

本次研究利用頂空進樣技術對揮發性組分分析的優勢，聯合氣相色譜-質譜儀，建立了一種快速測定出窖酒醅中酒精度的方法。通過檢測出窖酒醅的酒精度，為公司白酒生產車間提供了數據支持，為監控窖池發酵過程是否異常提供了有益途徑，對白酒生產具有重要指導意義。

1 材料、儀器與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品：出窖酒醅。

試劑：無水乙醇（色譜純）；氯化鈉（優級純）。

儀器設備：氣相色譜質譜聯用儀，Agilent GC 7890A-MSD 5975C；GERSTEL頂空進樣器；電子天平AR2130/C，奧豪斯上海公司；高速離心機HC-3518，安徽中科中佳科學儀器公司；旋渦混合器QT-1，上海琪特分析儀器有限公司；恒溫水浴鍋（精度±0.1℃），國華電器有限公司；附溫度計密度瓶，上海信誼儀器廠有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理

稱取一定量的酒醅于50 mL離心管中，加入一定量經煮沸冷卻后的超純水，渦旋振蕩使其混合均勻；離心，靜置一段時間；取上清液4 mL于頂空瓶中，加入一定量的氯化鈉，進行HS-GC-MS分析。

1.2.2 儀器分析條件

頂空條件：孵育溫度50℃，孵育時間2 min，進樣量1 mL。

氣相色譜分析條件：色譜柱：DB-FFAP毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；進樣口溫度180℃，載氣為氦氣，分流比10∶1；升溫程序：起始40℃，10℃/min升溫至90℃，不保持；再以30℃/min升溫至180℃，保持2min。

質譜分析條件：傳輸線溫度250℃；EI離子源；離子源溫度：230℃；電子能量：70 eV；四級桿溫度150℃，全掃描采集模式，掃描范圍m/z:30～350 amu。

1.2.3 定性與定量

通過NIST11譜庫檢索及標準品比對進行定性，采用外標法進行定量。

1.3 酒精度檢測方法（國標密度瓶法）

以蒸餾法去除樣品中的不揮發物質，用密度瓶法測定餾出液的密度。根據餾出液的密度，查表求得20℃時乙醇的體積分數，即酒精度（%vol）。本次試驗嚴格按照GB/T 15038標準中密度瓶法步驟對各酒醅樣品的酒精度進行測定。頂空氣相色譜質譜聯用儀測定結果以g/100 g表示，通過查表轉換成酒精度（即mL/100 mL）。

2 結果與討論

2.1 樣品預處理及條件優化

將酒醅樣品中的乙醇充分浸提出來是確保檢測結果準確的關鍵，本研究通過對酒醅稀釋比例、離心速率、靜置時間和頂空條件等進行優化，獲得最優條件。

2.1.1 酒醅稀釋比例優化條件確認

實驗分別稱取出窖酒醅15 g、10 g、7.5 g、6 g、5 g于50 mL離心管中，加入經煮沸冷卻后的超純水30 mL，水與酒醅比例（體積質量比）分別為2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1。經過旋渦振蕩混合均勻后，離心靜置，取上清液，同一條件下HS-GC-MS進樣分析，所得結果（轉化為酒精度）見圖1。

圖1 不同酒醅稀釋比例所得酒精度含量圖

在上述不同稀釋比例條件下，經過同一條件HS-GC-MS分析可以得到較好的乙醇峰形，均在標準曲線范圍內，且與國標密度瓶法所得結果（2.06%vol）差異較小。因此，選擇水與酒醅稀釋比例為4∶1，即酒醅7.5 g，加水30 mL。

2.1.2 離心速率優化條件確認

按照水與酒醅稀釋比例添加樣品到50 mL離心管中，經過旋渦振蕩混勻后，需要使酒醅與樣液分離開來，分別以6000 r/min、8000 r/min、10000 r/min離心10 min，結果見圖2，結果表明，采用10000 r/min離心效果較好。

圖2 不同離心速度對乙醇峰面積的影響

2.1.3 靜置時間優化條件確認

將離心后的離心管取出，放置一定時間，然后取4 mL進行HS-GC-MS分析。靜置時間分別設為10 min、20 min、30 min和40 min,所得結果如圖3所示。結果表明，靜置時間為20 min時結果最佳。

圖3 不同靜置時間對乙醇峰面積的影響

2.1.4 氯化鈉濃度條件優化

實驗表明，在樣品中加入氯化鈉，可以增加溶液的離子強度，提高檢測組分的揮發性，進而提高檢測靈敏度[6]。因此，在頂空瓶中加入4 mL樣品，分別加入0 g、1 g、2 g、3 g氯化鈉，使其氯化鈉濃度分別為0 g/mL、0.25 g/mL、0.50 g/mL、0.75 g/mL，進行氯化鈉濃度條件優化。其結果如圖4所示，結果表明，氯化鈉濃度為0.50 g/mL時為最佳。

圖4 不同氯化鈉溶液濃度對乙醇峰面積的影響

2.2 方法評價

根據優化的條件對出窖酒醅進行HS-GC-MS分析，得到的乙醇峰經過譜庫檢索和標準品比對，可以有效檢測出乙醇含量，換算出酒醅的酒精度。

用超純水配制系列乙醇標準溶液，在優化條件下分析檢測，建立標準曲線，該方法在測定范圍內具有良好的線性關系。具體信息見表1。

表1 定量方法線性及檢測限、回收率

2.3 HS-GC-MS法與國標密度瓶法結果比較

取3個出窖酒醅樣品，分別為1#、2#和3#。根據本實驗優化條件,用HS-GC-MS法測定樣品并與國標密度瓶法所得結果進行比較，結果見表2。

表2 HS-GC-MS法與國標密度瓶法結果比較

從表2可知，HS-GC-MS法與國標密度瓶法結果比較接近，準確性較高，且快速簡單，可以實現快速測定出窖酒醅的酒精度。

3 結論

通過頂空進樣，聯合氣相色譜質譜檢測技術建立了一種快速測定出窖酒醅酒精度的方法，通過優化條件，確定了最優參數。該法與國標密度瓶法相比，具有速度快、簡便、準確等優點，可以作為一種酒醅酒精度檢測的參考方法。