FID-气相色谱法快速检测白酒中的甲醇和四大酯

林龙飞

(成都食品药品检验研究院, 四川 成都 610000)

白酒是日常人们不可或缺的食品之一, 其食品安全问题关乎到人的生命健康, 而甲醇及四大酯是其中重要检测指标。 甲醇是白酒中一种有毒有害成分, 它的毒性主要表现为可以在人体内氧化成甲醛、 甲酸。 甲醛有凝蛋白质的作用, 甲酸有很强的腐蚀性, 都会对人身体产生不良影响。 目前白酒中甲醇的测定方法很多, 有比色法、 滴定法、 生物传感器法等。 汪昕等[1], 研究了气相色谱法同时检测白酒中甲醇和酯类, 结果令人满意。 另外还有张菁菁等[2], 创新性的采用了GCMS 测定白酒中的甲醇, 结果令人满意。 目前国内各个级别的检测机构普遍采用现行的国标检测方法为GB 5009.266-2016[3]。 张文, 张琪玮, 周宇等, 在国标的此基础上, 做了进一步研究, 结果令人满意[4-5]。 作者通过阅读大量相关文献, 得出, 目前白酒中的甲醇检测的相关报道很多, 检测方法较为成熟, 且气相法居多。 但是同时分离测定甲醇和四大酯的报道相对较少。

白酒中的四大酯于甲醇的性质不同, 四大酯的存在为了增加白酒的口感而非毒性, 架期内酸与酯之间重新平衡, 对理化指标和口感质量都有较大影响。 因此对白酒中的四大酯的检测显得尤为重要。 目前对白酒中主要成分的研究鲜有报道。 买书魁等[6], 基于近红外光谱技术对白酒原酒中关键成分做了定量分析, 其中包含对四大酯的检测, 实验结果令人满意。 陈功[7]早在20 世纪90 年代, 对白酒中四大酯色谱分析的校正因子做了预测, 并对白酒中的己酸乙酯和乙酸乙酯的功效做详细介绍。 另外还有姚晶, 王海瑞, 姚丽萍. 创新性的采用毛细管柱气

相色谱外标法测定白酒中的醇类和己酸乙酯[8], 其实验结果值得借鉴。 作者根据实际工作需要, 结合国标法, 并对其优化分离条件, 不断改进程序升温方案, 最终得到较快的分离速度及准确的测定结果。

1 实 验

1.1 实验原理

白酒样品被气化后, 随载气进入色谱柱, 不同组分的分配系数不同, 在色谱柱内形成迁移速度的差异而得到分离。 分离后的组分, 先后离开色谱柱, 然后经FID 检测器检测, 根据色谱峰的保留时间进行定性, 利用峰面积以内标法进行定量[9]。

1.2 实验目的

根据实验原理, 结合现有国标对白酒中的甲醇和四大酯的检测方法, 作者尝试摸索分离条件, 将甲醇和四大酯进行一次分离, 达到了节约检测时间和减少试剂消耗的目。

1.3 实验仪器

PE680 自动进样器、 PE108 位自动进样器; DB-WAX UI 色谱柱(规格: 60 m×0.25 mm×0.25 μm); 容量瓶、 移液器、 烧杯等。

1.4 实验试剂

色谱纯无水乙醇; 甲醇标准物质, Dr (证书编号:C14995000, 批号: G171438, 纯度: 99.89%, 有效期: 2023/1/31); 叔戊醇(内标), BEpure(纯度≥99.7%。 有效期:2021/07/16); 乙酸正戊酯, Sigmia(证书编号: 66962, 批号:BCBW8275, 纯度: 99.7%, 有效日期: 2021/03); 乙酸乙酯标准物质, BePure(证书标号: C13319000; 批号: G148631,纯度: 99.9%, 有效日期: 2022/07)。

丁酸乙酯标准物质, Dr(证书标号: CA0931770; 批号:G451223, 纯度: 99.7%, 有效日期: 2023/12); 己酸乙酯标准物质, Dr(证书标号: C13319000; 批号: G148631, 纯度:99.4%, 有效日期: 2023/12)。

1.5 溶液制备

(1)60%乙醇溶液: 量取300 mL 无水乙醇, 加入200 蒸馏水, 混匀, 现用现配。

(2)甲醇标准储备液(4.904 g/L): 称取0.4909 g 甲醇标准品至100 mL 容量瓶中, 用60%乙醇水定容至刻度, 混匀, 4 ℃低温冰箱密封保存。 有效期2020/05/06-2020/11/05。

(3)叔戊醇内标标准溶液(16.04 g/L): 称取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, 混匀,4 ℃低温冰箱密封保存。 有效期2020/05/06-2020/11/05。

(4)甲醇系列标准工作液: 分别吸取0.05 mL、 0.1 mL、0.2 mL、 0.4 mL、 0.8 mL、 甲醇标准储备液(4.904 g/L)于5 个10 mL 的容量瓶中, 用60%乙醇水溶液定容至刻度, 混匀; 其浓 度 为 依 次 配 成 24.52 mg/L、 49.04 mg/L、 98.08 mg/L、196.16 mg/L、 392.32 mg/L 系列标准溶液。 现用现配。

(5)乙酸正戊酯内标标准溶液(36.418 g/L)的配制: 准确称取0.9132 g 乙酸正戊酯标准品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混匀。 有效期: 2020/06/22-2020/12/21。

(6)乙酸乙酯标准储备液(40.491 g/L)的配制: 准确称取0.7577 g 乙酸乙酯标准品于25mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混匀。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(7)丁酸乙酯标准储备液(40.993 g/L)的配制: 准确称取1.0279 g 丁酸乙酯标准品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混匀。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(8)己酸乙酯标准储备液(17.502 g/L)的配制: 准确称取0.4402 g 己酸乙酯标准品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混匀。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(8)乳酸乙酯标准储备液(48.539 ~30.278 g/L)的配制:准确称取1.2208 g 乳酸乙酯标准品于25 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混匀。 有效期: 2020/07/06-2021/01/05。

(9)四大酯标准溶液的配制: 准确吸取乙酸乙酯标准储备液250 μL, 丁酸乙酯标准储备液50 μL, 己酸乙酯标准储备液500 μL, 乳酸乙酯标准储备液 350 μL 于 10 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度, 混匀。 此时乙酸乙酯浓度为:1.0120g/L, 丁酸乙酯浓度为: 0.2025 g/L, 己酸乙酯浓度为:2.0870 g/L, 乳酸乙酯浓度为: 1.6989 g/L。

(10)甲醇及四大酯混合标准溶液的配制: 分别取甲醇标准储备液50 μL、 100 μL、 200 μL、 400 μL、 800 μL; 乙酸乙酯标准储备液250 μL, 丁酸乙酯标准储备液50 μL, 己酸乙酯标准储备液500 μL, 乳酸乙酯标准储备液350 μL 于10 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水定容至刻度, 混匀, 现用现配。

1.6 仪器条件

(1)程序升温: 初温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)检测器温度: 280 ℃; 进样口温度250 ℃。

(3)载气流量: 1.0 mL/min; 氢气流量: 45.0 mL/min; 氧气流量: 450.0 mL/min; 进样量0.5 μL, 分离比20∶1。

1.7 样品制备

1.7.1 甲醇空白加标样品制备

取4.904 g/L 的甲醇储备液0.1 mL 于10 mL 的容量瓶中,用60%的乙醇水定容至刻度, 混匀备用。

1.7.2 四大酯空白加标样品制备

准确吸取乙酸乙酯标准储备液250 μL, 丁酸乙酯标准储备液50 μL, 己酸乙酯标准储备液500 μL, 乳酸乙酯标准储备液350 μL 于10 mL 容量瓶中, 用60%的乙醇水溶液定容至刻度,混匀备用。

1.8 检验过程

(1)标准曲线: 分别吸取甲醇单标标准溶液, 四大酯混标标准溶液, 甲醇及四大酯混标标准溶液各10.0 mL, 然后加入0.10 mL 叔戊醇标准溶液和0.1 mL 乙酸正戊酯标准溶液, 混匀, 上机检测。

(2)工作曲线: 吸取10 mL 白酒样品, 加入0.10 mL 叔戊醇标准溶液和0.1 mL 乙酸正戊酯标准溶液, 混匀, 上机检测。

(3)空白加标样品测定同白酒样品方法一样。

2 结果与讨论

2.1 方法优化

2.1.1 进样量与分流比

参考国标及结合实际工作, 进样量及分流比采用GB5009.266-2016 中所给出的进样量及分流比分别是1.0 μL 和20∶1。

2.1.2 色谱柱选择

本文对两种常用的色谱柱进行了实验选择: 东西电子仪器公司提供的白酒专用类毛细管柱和DB-WAX UI 毛细管色谱柱。白酒专用类毛细管柱, 不耐高温, 最高温度只到105 ℃, 在105 ℃内采用升序升温, 效果不明显, 且出锋时间长。 因此选择了DB-WAX UI 柱, 温度承受范围广, 且性能稳定。

2.1.3 程序升温

程序升温的优化是作者重点研究对象。 作者首先采用90 ℃时, 进行一次恒温分离, 确定个组分的间隔时间及出锋顺序, 再参考国标, 进行优化。 经过大量实验, 最终确定升温程序为: 初温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 方法验证

2.2.1 甲醇回收率

本实验分别用甲醇单标标准溶液和甲醇及四大酯混标标准溶液分别测定1.7.1 所制备的样品, 回收率为: 99.81% 和100.54%, 回收率符合要求, 结果正确, 结果如表1 所示。

表1 甲醇测定结果对比Table 1 Comparison of Methanol results

2.2.2 四大酯回收率

本实验分别用四大酯标准溶液和甲醇及四大酯混标标准溶液测定1.7.2 所制备样品中四大酯的回收率。 乙酸乙酯回收率分别为97.59%和101.68%: 丁酸乙酯回收率分别为99.21%和101.33%: 己酸乙酯回收率分别为95.55%和101.84%: 乳酸乙酯回收率分别为96.68%和103.37%。 从以上数据可以得出,甲醇及四大酯混合标液所测得的回收率相对较高, 但是两种方法所得结果均符合标准要求。

表2 空白加标四大酯校正定结果Table 2 Calibration results of four esters inblan

表3 空白加标甲醇及四大酯测定结果Table 3 Calibration resultsofmethano and four esters in blank

2.2.3 精密度

取甲醇及四大酯混合标样第3 个点, 连续进样11 测, 计算五个组分的RSD, 其甲醇的SRD 为0.4%: 乙酸乙酯的SRD 为0.5%: 丁酸乙酯的SRD 为0.5%: 己酸乙酯的SRD 为0.4%:乳酸乙酯的SRD 为0.4%。 仪器精密度符合实验要求。

2.3 样品测定

2.3.1 样品中甲醇测定

本实验分别用甲醇单标标准溶液和甲醇及四大酯混标标准溶液校定样品中的甲醇, 两种方法测定结果分别为32.10 mg/mL和32.80 mg/mL, 标准曲线线性为99.93%和99.96%, 白酒中甲醇两次测定结果的绝对差值与算数平均值的比值为5.00%,符合标准要求。 结果如表4 所示。

表4 甲醇测定结果对比Table 4 Comparison of Methanol results

2.3.2 样品中四大酯测定

本实验分别用四大酯标准溶液和甲醇及四大酯混标标准溶液校定样品中的四大酯, 两种方法校定结果分别为: 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。 单点校正。 测定结果如表5 所示。

表5 白酒中四大酯测定结果Table 5 Determination of four esters in liquor

3 结 论

本论文所探讨的实验方法不仅节约检测时间和减少试剂消耗, 且所得数据及计算结果均符合国标要求, 数据可靠, 可普遍推广使用。