紫外分光光度法测量白酒中糠醛的挥发速度

◎ 涂 梦，翟金菊，李杭洋，刘瑞祥，樊 京，李定珍

（南阳理工学院 信息工程学院，河南 南阳 473000）

白酒为我国独有的一种蒸馏酒，因其酱香突出、酒体醇厚、回味悠长的特点深受国人喜爱。人们所熟知的白酒中香味物质是酯类、有机酸类及高级醇类，但实际上酒中的羰基化合物也是一种重要的香味物质，尤其是构成酱香型白酒香味的重要成分[1]。糠醛与有机酸、酯、醇等成分以一定比例调和均匀会使白酒散发出特有的香味，且口感醇厚。糠醛是构成白酒风味的重要成分，其主要来自糠麸等酿酒原料，含量在300 mg·L-1以下时，能赋予白酒特殊的香味[2]。糠醛分子式为C5H4O2，学名为呋喃甲醛，是呋喃2 位上的氢原子被醛基取代的衍生物，也是一种重要的杂环类有机化合物[3-4]。纯净的糠醛是无色液体，熔点为-38.7 ℃，沸点为161.7 ℃，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，20 ℃时在水中的溶解度为8.3%[5]。目前国内无对食品中糠醛挥发速度测定的国家标准检验方法。本文参考有关文献[6-8]，采用紫外光分光光度法[9]测定某种酱香型白酒中不同时间段的糠醛剩余含量，以此推算出糠醛的挥发速度。紫外分光光度计法使用的仪器构造简单、操作方便、结果精确以及成本低。此方法适用于各种条件的实验室，包括企业和基层推广使用，具有较大的实用性。各类白酒中的糠醛浓度含量会直接影响白酒的品质与口感，其白酒中糠醛的挥发速度对企业生产和产品储存都有重要的参考意义和实用价值。

1 材料与方法

1.1 材料

小瓶某酱香型新白酒。

1.2 试剂与仪器

无水乙醇；超纯水；岛津UV-2600 紫外分光光度计；100 mL 烧杯；胶头滴管；移液管；容量瓶；比色皿；计时器。

1.3 实验方法

1.3.1 空白对照的选择

酒中的主要成分是水和乙醇。由于糠醛易溶于乙醇，实验使用无水乙醇分别配制浓度为10%、20%、30%、40%、50%和60%的乙醇溶液，用紫外分光光度计进行吸光度测定。结果发现50%乙醇溶液与白酒中的乙醇浓度最接近。因此，实验选用50%乙醇溶液作为后续实验的空白对照。

1.3.2 糠醛标准溶液的制备

精密称取糠醛0.500 5 g 至50 mL 棕色的容量瓶中，用50%乙醇稀释至刻度，摇匀，此溶液浓度为10.01 g·L-1，然后再从中取1.00 mL 至100 mL 容量瓶中，用50%乙醇稀释至刻度，即得糠醛标准溶液（100.10 mg·L-1），备用。

1.3.3 最大吸收波长的选择

采用观察法，将酱香型白酒配制成浓度分别为100.000%、50.000%、25.000%、12.500%、6.250% 和3.125%的白酒溶液，分别使用紫外光分光光度计进行扫描，得到200 ～800 nm 波长下的吸收光谱，观察到不同浓度白酒溶液的吸光度均在276 nm 处显示最大吸收峰值。因此，为了使实验效果更明显，选择了实验测定波长为276 nm。

1.3.4 糠醛标准曲线的制备

分别精密吸取100.10 mg·L-1的糠醛标准溶液1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL 和5.0 mL 于10 mL 容量瓶中，用50%乙醇溶液稀释至刻度，摇匀，配制成浓度分别为10.010 mg·L-1、20.020 mg·L-1、30.030 mg·L-1、40.040 mg·L-1和50.050 mg·L-1的 糠 醛 标 准 溶 液。以50%乙醇为空白对照，在276 nm 处测定吸光度，将所得的数据进行回归处理，以糠醛浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.5 白酒溶液的浓度选择

配制50%的乙醇溶液作为空白对照，使用紫外光分光光度计进行扫描，以50%的乙醇溶液扫描所得吸收光谱曲线作为基准线。再以纯水为稀释剂，稀释白酒溶液，分别配制浓度为100.000%、50.000%、25.000%、12.500%、6.250%和3.125%和0%的白酒溶液，实验扫描其吸收光谱曲线。包含基准线在内，共获得7 组数据，以紫外光波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制不同浓度的白酒吸收光谱图。

1.3.6 糠醛的挥发速度测量实验

根据2.2 吸光度与白酒浓度关系可知，当白酒浓度低于12.500%时，白酒浓度和吸光度具有较好的线性变化，6.250%作为0%～12.500%内的一个中间数值，它不受极端值的影响。因此选用浓度为6.250%的白酒溶液进行糠醛的挥发速度测量试验。以50%的乙醇溶液为空白对照，使用紫外分光光度计进行扫描，得到基准线。常温下每隔3 min 快速扫描浓度为6.250%的白酒溶液，得到其吸收光谱曲线，共测量7 组，包括基准线在内，共获得8 组数据，对数据进行计算得到糠醛的挥发速度。

2 结果与分析

2.1 糠醛标准曲线绘制

由图1 可知，糠醛标准曲线方程为Y=0.009 5X+0.073 6，r=0.988 3（n=5）。

图1 糠醛标准曲线图

2.2 白酒溶液的浓度选择

由图2 可知，白酒溶液浓度低于50.000%时，不同浓度白酒溶液的吸光度曲线变化趋势基本一致，当白酒浓度为100.000%时，吸光度曲线变化与低浓度时的曲线变化规律不符，吸收光谱出现饱和现象。

图2 不同浓度的白酒吸收光谱图

对图2 部分数据进一步处理，以不同白酒浓度为横坐标，以白酒在276 nm 紫外光处的吸光度A为纵坐标，将图2 中得到的7 组不同的白酒浓度以及各浓度在276 nm 紫外光处的吸收系数A数据导入Matlab，运用函数数学关系运算处理后得到吸光度与白酒浓度的关系图（图3）。由图3 可知，白酒浓度低于12.5%时，白酒浓度和吸光度具有较好的线性变化。当白酒浓度超过12.5%时，随着白酒浓度的增大，吸光度变化很小，不再呈线性变化，吸光度出现饱和趋势。因此，白酒浓度为0%～12.5%时，基于276 nm 紫外光的分光光度法测量其糠醛浓度效果最佳，为后续实验中白酒糠醛溶液浓度的选择提供了参考数据。

图3 吸光度与白酒浓度的关系图

2.3 吸光度与糠醛含量的关系

将1.3.5 中每隔3 min 测得的不同波长下的糠醛吸收光谱数据导入matlab 中进行图像绘制，以紫外光波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，得到每隔3 min 白酒的吸收光谱图（图4）。由图4 可知，在紫外光波长为276 nm 时，糠醛的吸收系数最大。在每个吸收光谱曲线紫外光波长为276 nm 处，通过糠醛的标准曲线Y=0.009 5X+0.073 6，r=0.988 3（n=5）计算出溶液中的糠醛含量（表1）。由表1 可知，吸光度与糠醛含量呈正相关。常温下，糠醛挥发速度定义为单位时间（min）内糠醛浓度（mg·L-1）的减小量。实验中采用100 mL 烧杯（规格为杯身直径52 mm，高度72 mm，杯口直径62 mm），结合表1 数据，利用逐差法计算白酒中糠醛的平均挥发速度为0.007 46 mg·L-1·min-1。

表1 白酒中的糠醛含量结果表

图4 6.250%白酒溶液的吸收光谱图（每隔3 min）

3 结论与讨论

本实验通过使用紫外分光光度法在200 ～800 nm进行光谱扫描，确定糠醛最大吸收波长为276 nm，在276 nm 处每隔3 min 测定同一浓度酱香型白酒溶液中糠醛浓度，然后计算出糠醛的挥发速度为0.007 46 mg·L-1·min-1。使用紫外分光光度法灵敏度较高，吸光度在10-2也能准确测定糠醛浓度，且准确度较高。此外，分光光度法测量的相对误差为2%～5%，仪器操作简便，测量速度快。

通过本次实验精准地确定了糠醛的最大吸收波长，确定了酱香型白酒中糠醛暴露在空气中的挥发速度，为酿酒企业用紫外分光光度法测定糠醛明确了波长大小，对酒品质的测定提供了一定的指标。但本次实验仍有些许不足。①从实验数据的准确性来说，可能存在偶然的误差，操作中，比色皿内残留液体的绝对洗净、环境温度、空气质量、人体温度以及周围人员的多少都有可能对实验数据造成细微差异。②本次实验仅测量了酱香酒的挥发速度，缺少对比实验，不同品质不同环境的酒中糠醛挥发速度存在细微差异。此外，除水、乙醇、糠醛外的白酒内的其他成分含量是否会影响糠醛的吸光度需进一步探讨。

本文得到白酒中糠醛的平均挥发速度为0.007 46 mg·L-1·min-1，一瓶酱香型白酒的糠醛含量为31 mg·L-1，而针对糠醛暴露在空气中的挥发速度可计算出经过24 h 后白酒中糠醛含量为21 mg·L-1。本实验研究结果对企业、商家针对白酒商品标注最佳开启后饮用时间，以及针对白酒商品开启后的密闭保存方法进一步改良具有参考意义，同时为白酒事业的发展奠定了技术基础。利用紫外分光光度法是一种快速测定糠醛的有效方法。这种方法简便、快速、易于掌握，对于酿酒企业的实用性较强。这可为酿酒企业生产和储存白酒提供参考数据及理论支撑，使酿造出的白酒能更长久的保存且不会让口感随着时间的推移而大打折扣。