气相色谱法快速测量黄酒和调味料酒中酒精度含量
发布时间：2021-03-27作者：lht来源：点击：次
黄酒是世界上最古老的酒类之一，唯中国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒，在世界三大酿造酒中占有重要的一席。黄酒产地较广，品种很多，著名的有山东即墨老酒、赣州黄先生黄酒、无锡惠泉酒、江阴黑杜酒、绍兴状元红等黄酒。黄酒含有丰富的营养，含有21种氨基酸，人体自身不能合成必须依靠食物摄取8种必需氨基酸黄酒都具备，故被誉为“液体蛋糕”。目前产品标准主要有GB13662-2018《黄酒》、NY/T897-2017《绿色食品黄酒》等。料酒"是烹饪用酒的称呼，料酒是在黄酒的基础上发展起来的一种新品种，它是用酒精做为主体，另外再加入一些香料和调味料做成的，其酒精浓度低，含量在15%以下，而酯类含量高，富含氨基酸。在烹制菜肴中使用主要是去腥、增香，可以增加食物的香味，去腥解腻；同时，它还富含多种人体必需的营养成分，甚至还可以减少烹饪对蔬菜中叶绿素的破坏。料酒的成分主要有黄酒、糖分、糊精、有机酸类、氨基酸、酯类等。目前产品标准有中国商务部发布的SB/T10362-2007《调味料酒》，以及中国酒业协会发布的团体标准T/CBJ 8101-2019《谷物酿造料酒》、浙江省品牌建设联合会发布的浙江酿造团体标准T/ZZB0527-2018《酿造料酒》等团体标准和企业标准，无论是黄酒还是调味料酒，都深受普通老百姓的喜爱。
黄酒和料酒，酒精度都是主要的质量指标之一。乙醇是一种有机物，俗称酒精，是带有一个羟基的饱和一元醇。GB 13662-2018《黄酒》标准中，酒精度检测所用的设备主要是全自动天平密度仪和快速蒸馏器，类似GB 5009.225-2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》标准中第一法密度瓶法。SB/T 10362-2007《调味料酒》酒精度检测是参照引用GB 13662-2018《黄酒》标准，而中国酒业协会发布的团体标准T/CBJ 8101-2019《谷物酿造料酒》、浙江省品牌建设联合会发布的浙江酿造团体标准T/ZZB 0527-2018《酿造料酒》等标准中酒精度的检测是引用GB 5009.225-2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》，而GB 5009.225-2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》标准中，主要常用有第一法密度瓶法和第二法酒精计法；第三法气相色谱法仅适用于葡萄酒、果酒、啤酒，样品前期处理同第一法，第一法和第二法中，样品前期处理比较繁琐，人为误差大，检测结果受环境温度影响，样品消耗多且费时耗力，无法进行批量操作。如第一法中密度瓶法，标准规定操作如下：样品经混合均匀，用容量瓶量取100mL样品于500mL蒸馏瓶中，用50mL水分三次冲洗容量瓶于蒸馏瓶中，加2颗玻璃珠，连接冷凝管，用容量瓶接收（外加冰浴），收集馏出液接近刻度，于20℃水浴中保温30min，再加水至刻度。将煮沸冷却至15℃的水注满至已恒重的密度瓶中，插上温度计，在20.0±0.1℃的水浴中，当温度达到20℃并保持20min，用滤纸吸去溢出的液体，盖上小帽，取出密度瓶，用滤纸擦干称量。将水倒出，用无水乙醇、乙醚洗密度瓶，吹干，用试样冲洗3次，装满，称重。可见检验者的操作水平经验对结果有明显的影响。笔者在实验中利用安捷伦7890B气相色谱FID氢火焰离子化检测器进行检测，不仅检测结果重现性好，而且样品前期处理简单，样品直接用一级水稀释至一定的倍数，用气相专用小柱净化，干扰物质少，消除了人为误差，该方法操作简单快捷、准确度高、精密度好，适用于黄酒以及料酒中的酒精度的快速检测，是定量检测酒精度的理想方法。
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂
1台气相色谱仪配有FID检测器，7693液体自动进样器和150位进样盘。
丙酮（C3H6O,CAS号：67-64-1色谱纯）纯度≥99.9%，乙醇（C2H6O,CAS号：64-17-5.色谱纯）纯度≥99.9%，上海安谱实验科技有限公司的有机相针式滤器（尼龙），100只/罐，13mm,0.22μm。
1.2 色谱条件
色谱条件：色谱柱：DB-WAX(50m×0.32mm×1.0um）；进样量0.5μL（由于安捷伦7890B衬管为5190～2295,1μL水气化时的体积超过衬管体积，故进样量为0.5μL）；进样口温度250℃；分流比20∶1；柱箱：40℃（1min）以4℃/min升至130℃，再以20℃/min升至210℃，后运行250℃（1min）；检测器：300℃；空气流速400mL/min；氢气流量30mL/min；尾吹气流量：5mL/min；色谱柱氮气流量1.0mL/min。
1.3 标准曲线
1.3.1 乙醇标准溶液储备液
1%vol，在20℃时，准确吸取1mL乙醇至100mL容量瓶中，用一级水定容至刻度，混匀，0～4℃低温冰箱密封保存。
1.3.2 丙酮标准溶液
1%vol，在20℃时，准确吸取1mL丙酮至100mL容量瓶中，用一级水定容至刻度，混匀，0～4℃低温冰箱密封保存。
1.3.3 标准曲线
分别吸取乙醇标准储备溶液0.1、0.2、0.4、0.8、1.0mL于10mL的容量瓶中，然后加入0.2mL丙酮标准溶液，以一级水定容至刻度，依次配制成乙醇含量为0.01、0.02、0.04、0.08、0.1%vol系列标准工作液，现用现配，测定乙醇和丙酮峰面积，以乙醇系列标准工作液的浓度为横坐标，以乙醇和丙酮色谱峰面积的比值为纵坐标，利用安捷伦脱机状态下的工作站绘制标准曲线。
1.4 试样制备及测定
因为黄酒和调味料酒的酒精度正常在8%vol～17%vol左右，成分复杂，且乙醇峰面积太大，故不直接进样，在20℃时，将样品用一级水稀释500倍（稀释后的酒精度在0.016～0.04之间），取市场上酒精度8%vol黄酒，见如下操作：样品经充分混合均匀，吸取试样2.0mL于100mL的容量瓶中，以一级水定容至刻度，混匀，再从100mL的容量瓶中吸取样液1mL于10mL的容量瓶中，加入0.20mL丙酮标准溶液，最后以一级水定容至刻度，混匀，用0.22um气相滤头过滤于进样瓶中，待测。
在试验条件下，FID检测器样品和标准品的色谱图见图1、图2。
图1 标准谱图
Figure 1 Standard spectrogram
图2 实际样品的色谱图
Figure 2 Chromatogram of actual sample
样品中，丙酮的塔板数为166857，乙醇的塔板数为265316，分离度为31.32，两者完全分离，效果很好，能满足标准规定的要求。
图3 内标法标准曲线谱图
2 结果与讨论
2.1 检测器及柱箱程序升温的选择
从上面可以得出：FID检测器对乙醇检验具有明显的优势，与原有标准相比，具有快速、简便、准确等优点，气相色谱仪器相对于全自动天平密度仪等设备，本身灵敏度高，选择性高，重现性好。选择实验室常用的有机试剂乙腈、丙酮、正丁醇作为内标物，经过多次实验，发现丙酮为内标物最好，0.02%vol丙酮的峰面积为157.8,0.04%vol乙醇的峰面积为168.9，两者的物理化学性质相似，互溶，是黄酒或调味料酒中不可能存在的物质，两者不反应，分离的时间相差3min左右，所以最终选择丙酮作为内标物，进样体积的变化不会影响定量结果，能显著提高分析结果的准确度和精密度。利用正交试验法对色谱柱、进样口、检测器温度进行优化设计，找出最佳温度和程序升温时间。即：FID检测器300℃，进样口室度：250℃，柱温箱：40℃（1min），以4℃/min升至130℃，再以20℃/min升至210℃，后运行250℃（1min）后运行250℃，载气：高纯氮；柱流速：1.0mL/min。进样模式：分流比20∶1，进样量：0.5μL。
2.2 色谱柱的选择
实验室常用的气相色谱柱为非极性、弱极性、中等极性、极性柱，选择常用的DB-1（非极性）、DB-5（弱极性）、DB-1701（中极性）DB-WAX、BD-624（极性柱）进行试验。根据两种有机物丙酮和乙醇性质，以及参考相关文献，最终选择DB-WAX毛细管柱（50m×0.32mm×1.0μm），分离效果最理想，柱效高，峰形较好。
2.3 标准曲线、精密度和检出限
按试验方法测定标准使用液系列，0.01%～0.1%vol范围内呈线性，利用安捷伦7890B气相色谱仪工作站中的校正表得出线性回归为Y=0.529493X-0.00249903，相关系数为R2=0.99976,0.04%vol标准谱图中，工作站得出的信号噪声比33.6，逐级稀释至0.004%(v/v）时，工作站得出的信号噪声比为3.4，即0.004%vol是乙醇的最低检测浓度，此时样品的实际酒精度0.0171×5×100=8.55%vol，取市场上8%vol黄酒10份，按照1.4进行制备及测定，做精密度试验，测出乙醇相对标准偏差RSD为1.86%。
表1 乙醇检测结果及RSD
2.4 方法的回收率
按1.4处理8%vol黄酒共3份于10mL容量瓶中，迅速加入0.2、0.4、0.8mL乙醇储备标样。按1.4试验方法进行分析，平行测定3次，被测样品加标回收率乙醇为94.7%～99.5%，测定结果准确可靠。
表2 8%vol黄酒中乙醇加标回收率
3 结论
采用该方法对黄酒和调味料酒中酒精度进行测定，方法采用内标法标准曲线法，前处理简单，仪器分析时间短，样品用的少，干扰组分少，环境污染小，通过对样品的加标回收和样品中目标物质的反复多次验证，测试结果表明，该方法精密度和准确度高，灵敏度好，对标准方法进一步的优化，完全满足GB/T13662-2018《黄酒》、SB/T10416-2007《调味料酒》和中国酒业协会制订的T/CBJ 8101-2019《谷物酿造料酒》等标准规定的要求，方法分析结果快速、准确，非常适合基层的检测技术机构批量黄酒和调味料酒中酒精度快速定量检测。