FID-氣相色譜法快速檢測白酒中的甲醇和四大酯

林龍飛

(成都食品藥品檢驗研究院, 四川 成都 610000)

白酒是日常人們不可或缺的食品之一, 其食品安全問題關乎到人的生命健康, 而甲醇及四大酯是其中重要檢測指標。 甲醇是白酒中一種有毒有害成分, 它的毒性主要表現為可以在人體內氧化成甲醛、 甲酸。 甲醛有凝蛋白質的作用, 甲酸有很強的腐蝕性, 都會對人身體產生不良影響。 目前白酒中甲醇的測定方法很多, 有比色法、 滴定法、 生物傳感器法等。 汪昕等[1], 研究了氣相色譜法同時檢測白酒中甲醇和酯類, 結果令人滿意。 另外還有張菁菁等[2], 創新性的采用了GCMS 測定白酒中的甲醇, 結果令人滿意。 目前國內各個級別的檢測機構普遍采用現行的國標檢測方法為GB 5009.266-2016[3]。 張文, 張琪瑋, 周宇等, 在國標的此基礎上, 做了進一步研究, 結果令人滿意[4-5]。 作者通過閱讀大量相關文獻, 得出, 目前白酒中的甲醇檢測的相關報道很多, 檢測方法較為成熟, 且氣相法居多。 但是同時分離測定甲醇和四大酯的報道相對較少。

白酒中的四大酯于甲醇的性質不同, 四大酯的存在為了增加白酒的口感而非毒性, 架期內酸與酯之間重新平衡, 對理化指標和口感質量都有較大影響。 因此對白酒中的四大酯的檢測顯得尤為重要。 目前對白酒中主要成分的研究鮮有報道。 買書魁等[6], 基于近紅外光譜技術對白酒原酒中關鍵成分做了定量分析, 其中包含對四大酯的檢測, 實驗結果令人滿意。 陳功[7]早在20 世紀90 年代, 對白酒中四大酯色譜分析的校正因子做了預測, 并對白酒中的己酸乙酯和乙酸乙酯的功效做詳細介紹。 另外還有姚晶, 王海瑞, 姚麗萍. 創新性的采用毛細管柱氣

相色譜外標法測定白酒中的醇類和己酸乙酯[8], 其實驗結果值得借鑒。 作者根據實際工作需要, 結合國標法, 并對其優化分離條件, 不斷改進程序升溫方案, 最終得到較快的分離速度及準確的測定結果。

1 實 驗

1.1 實驗原理

白酒樣品被氣化后, 隨載氣進入色譜柱, 不同組分的分配系數不同, 在色譜柱內形成遷移速度的差異而得到分離。 分離后的組分, 先后離開色譜柱, 然后經FID 檢測器檢測, 根據色譜峰的保留時間進行定性, 利用峰面積以內標法進行定量[9]。

1.2 實驗目的

根據實驗原理, 結合現有國標對白酒中的甲醇和四大酯的檢測方法, 作者嘗試摸索分離條件, 將甲醇和四大酯進行一次分離, 達到了節約檢測時間和減少試劑消耗的目。

1.3 實驗儀器

PE680 自動進樣器、 PE108 位自動進樣器; DB-WAX UI 色譜柱(規格: 60 m×0.25 mm×0.25 μm); 容量瓶、 移液器、 燒杯等。

1.4 實驗試劑

色譜純無水乙醇; 甲醇標準物質, Dr (證書編號:C14995000, 批號: G171438, 純度: 99.89%, 有效期: 2023/1/31); 叔戊醇(內標), BEpure(純度≥99.7%。 有效期:2021/07/16); 乙酸正戊酯, Sigmia(證書編號: 66962, 批號:BCBW8275, 純度: 99.7%, 有效日期: 2021/03); 乙酸乙酯標準物質, BePure(證書標號: C13319000; 批號: G148631,純度: 99.9%, 有效日期: 2022/07)。

丁酸乙酯標準物質, Dr(證書標號: CA0931770; 批號:G451223, 純度: 99.7%, 有效日期: 2023/12); 己酸乙酯標準物質, Dr(證書標號: C13319000; 批號: G148631, 純度:99.4%, 有效日期: 2023/12)。

1.5 溶液制備

(1)60%乙醇溶液: 量取300 mL 無水乙醇, 加入200 蒸餾水, 混勻, 現用現配。

(2)甲醇標準儲備液(4.904 g/L): 稱取0.4909 g 甲醇標準品至100 mL 容量瓶中, 用60%乙醇水定容至刻度, 混勻, 4 ℃低溫冰箱密封保存。 有效期2020/05/06-2020/11/05。

(3)叔戊醇內標標準溶液(16.04 g/L): 稱取0.8044 g 叔戊醇至50 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇溶液定容至刻度, 混勻,4 ℃低溫冰箱密封保存。 有效期2020/05/06-2020/11/05。

(4)甲醇系列標準工作液: 分別吸取0.05 mL、 0.1 mL、0.2 mL、 0.4 mL、 0.8 mL、 甲醇標準儲備液(4.904 g/L)于5 個10 mL 的容量瓶中, 用60%乙醇水溶液定容至刻度, 混勻; 其濃 度 為 依 次 配 成 24.52 mg/L、 49.04 mg/L、 98.08 mg/L、196.16 mg/L、 392.32 mg/L 系列標準溶液。 現用現配。

(5)乙酸正戊酯內標標準溶液(36.418 g/L)的配制: 準確稱取0.9132 g 乙酸正戊酯標準品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混勻。 有效期: 2020/06/22-2020/12/21。

(6)乙酸乙酯標準儲備液(40.491 g/L)的配制: 準確稱取0.7577 g 乙酸乙酯標準品于25mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混勻。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(7)丁酸乙酯標準儲備液(40.993 g/L)的配制: 準確稱取1.0279 g 丁酸乙酯標準品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混勻。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(8)己酸乙酯標準儲備液(17.502 g/L)的配制: 準確稱取0.4402 g 己酸乙酯標準品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混勻。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(8)乳酸乙酯標準儲備液(48.539 ~30.278 g/L)的配制:準確稱取1.2208 g 乳酸乙酯標準品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混勻。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(9)四大酯標準溶液的配制: 準確吸取乙酸乙酯標準儲備液250 μL, 丁酸乙酯標準儲備液50 μL, 己酸乙酯標準儲備液500 μL, 乳酸乙酯標準儲備液 350 μL 于 10 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混勻。 此時乙酸乙酯濃度為:1.0120g/L, 丁酸乙酯濃度為: 0.2025 g/L, 己酸乙酯濃度為:2.0870 g/L, 乳酸乙酯濃度為: 1.6989 g/L。

(10)甲醇及四大酯混合標準溶液的配制: 分別取甲醇標準儲備液50 μL、 100 μL、 200 μL、 400 μL、 800 μL; 乙酸乙酯標準儲備液250 μL, 丁酸乙酯標準儲備液50 μL, 己酸乙酯標準儲備液500 μL, 乳酸乙酯標準儲備液350 μL 于10 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水定容至刻度, 混勻, 現用現配。

1.6 儀器條件

(1)程序升溫: 初溫40 ℃, 保持4 min, 以20 ℃ /min 升到100 ℃, 保持 1 min, 以 40 ℃ /min 升到 200 ℃, 保持 1 min。

(2)檢測器溫度: 280 ℃; 進樣口溫度250 ℃。

(3)載氣流量: 1.0 mL/min; 氫氣流量: 45.0 mL/min; 氧氣流量: 450.0 mL/min; 進樣量0.5 μL, 分離比20∶1。

1.7 樣品制備

1.7.1 甲醇空白加標樣品制備

取4.904 g/L 的甲醇儲備液0.1 mL 于10 mL 的容量瓶中,用60%的乙醇水定容至刻度, 混勻備用。

1.7.2 四大酯空白加標樣品制備

準確吸取乙酸乙酯標準儲備液250 μL, 丁酸乙酯標準儲備液50 μL, 己酸乙酯標準儲備液500 μL, 乳酸乙酯標準儲備液350 μL 于10 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度,混勻備用。

1.8 檢驗過程

(1)標準曲線: 分別吸取甲醇單標標準溶液, 四大酯混標標準溶液, 甲醇及四大酯混標標準溶液各10.0 mL, 然后加入0.10 mL 叔戊醇標準溶液和0.1 mL 乙酸正戊酯標準溶液, 混勻, 上機檢測。

(2)工作曲線: 吸取10 mL 白酒樣品, 加入0.10 mL 叔戊醇標準溶液和0.1 mL 乙酸正戊酯標準溶液, 混勻, 上機檢測。

(3)空白加標樣品測定同白酒樣品方法一樣。

2 結果與討論

2.1 方法優化

2.1.1 進樣量與分流比

參考國標及結合實際工作, 進樣量及分流比采用GB5009.266-2016 中所給出的進樣量及分流比分別是1.0 μL 和20∶1。

2.1.2 色譜柱選擇

本文對兩種常用的色譜柱進行了實驗選擇: 東西電子儀器公司提供的白酒專用類毛細管柱和DB-WAX UI 毛細管色譜柱。白酒專用類毛細管柱, 不耐高溫, 最高溫度只到105 ℃, 在105 ℃內采用升序升溫, 效果不明顯, 且出鋒時間長。 因此選擇了DB-WAX UI 柱, 溫度承受范圍廣, 且性能穩定。

2.1.3 程序升溫

程序升溫的優化是作者重點研究對象。 作者首先采用90 ℃時, 進行一次恒溫分離, 確定個組分的間隔時間及出鋒順序, 再參考國標, 進行優化。 經過大量實驗, 最終確定升溫程序為: 初溫40 ℃, 保持 4 min, 以 25 ℃ /min 升到 100 ℃, 保持 1 min, 以 40 ℃ /min 升到 200 ℃, 保持 2 min。

2.2 方法驗證

2.2.1 甲醇回收率

本實驗分別用甲醇單標標準溶液和甲醇及四大酯混標標準溶液分別測定1.7.1 所制備的樣品, 回收率為: 99.81% 和100.54%, 回收率符合要求, 結果正確, 結果如表1 所示。

表1 甲醇測定結果對比Table 1 Comparison of Methanol results

2.2.2 四大酯回收率

本實驗分別用四大酯標準溶液和甲醇及四大酯混標標準溶液測定1.7.2 所制備樣品中四大酯的回收率。 乙酸乙酯回收率分別為97.59%和101.68%: 丁酸乙酯回收率分別為99.21%和101.33%: 己酸乙酯回收率分別為95.55%和101.84%: 乳酸乙酯回收率分別為96.68%和103.37%。 從以上數據可以得出,甲醇及四大酯混合標液所測得的回收率相對較高, 但是兩種方法所得結果均符合標準要求。

表2 空白加標四大酯校正定結果Table 2 Calibration results of four esters inblan

表3 空白加標甲醇及四大酯測定結果Table 3 Calibration resultsofmethano and four esters in blank

2.2.3 精密度

取甲醇及四大酯混合標樣第3 個點, 連續進樣11 測, 計算五個組分的RSD, 其甲醇的SRD 為0.4%: 乙酸乙酯的SRD 為0.5%: 丁酸乙酯的SRD 為0.5%: 己酸乙酯的SRD 為0.4%:乳酸乙酯的SRD 為0.4%。 儀器精密度符合實驗要求。

2.3 樣品測定

2.3.1 樣品中甲醇測定

本實驗分別用甲醇單標標準溶液和甲醇及四大酯混標標準溶液校定樣品中的甲醇, 兩種方法測定結果分別為32.10 mg/mL和32.80 mg/mL, 標準曲線線性為99.93%和99.96%, 白酒中甲醇兩次測定結果的絕對差值與算數平均值的比值為5.00%,符合標準要求。 結果如表4 所示。

表4 甲醇測定結果對比Table 4 Comparison of Methanol results

2.3.2 樣品中四大酯測定

本實驗分別用四大酯標準溶液和甲醇及四大酯混標標準溶液校定樣品中的四大酯, 兩種方法校定結果分別為: 乙酸乙酯0.7942 g/100 mL 和0.8287g/100 mL, 丁酸乙酯0.1627 g/100 mL和0.1449 g/100 mL, 己酸乙酯1.6025 g/100 mL 和1.5994 g/100 mL, 乳酸乙酯 0.9026 g/100 mL 和 0.9150 g/100 mL。 單點校正。 測定結果如表5 所示。

表5 白酒中四大酯測定結果Table 5 Determination of four esters in liquor

3 結 論

本論文所探討的實驗方法不僅節約檢測時間和減少試劑消耗, 且所得數據及計算結果均符合國標要求, 數據可靠, 可普遍推廣使用。