氢火焰检测器气相色谱多内标法同时测定白酒中甲醇、酯类及其酸类含量
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摘要
白酒是中国特有的一种蒸馏酒，具有独特的酿造工艺，其主要原料为粮谷，糖化发酵剂通常选用大曲、小曲、酶制剂及酵母等，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾调而成
白酒是中国特有的一种蒸馏酒，具有独特的酿造工艺，其主要原料为粮谷，糖化发酵剂通常选用大曲、小曲、酶制剂及酵母等，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾调而成[1][2]。截止目前，我国已形成浓香型、清香型、米香型、酱香型等十二大香型白酒[3]。乙醇和水是白酒的主要成分，除此之外为众多微量成分，如醇类、酯类、酸类、醛类和酮类、芳香族化合物、微量元素等[4][5][6]。醇类（甲醇、丙醇、丁醇等高级醇）是构成白酒风味的重要物质。酯类是白酒中最重要的香气成分，如乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯等，不同的酯类具有不同的香气特征。酸类包括乙酸、乳酸、己酸、丁酸等，它们既能调节酒的口感，提升酒的醇厚感、增强稳定性，同时也是形成酯类物质的前体物质。GB/T 10781系列白酒对白酒中酯类和酸类等微量成分含量均做出相应要求。因此如何准确、快速对白酒中酯类和酸类含量进行测定对白酒质量控制具有重要意义[7]。甲醇是白酒中重要的卫生指标之一，若饮用甲醇超标的白酒会对人的神经系统、眼部、消化系统等造成很大的危害，因此各级监管部门列为监督抽检的必检项目。GB/T 10345-2022和GB 5009.266-2016分别规定了利用气相色谱法测定白酒中酯类、酸类和甲醇的不同测定方法，但是其实验原理类似，因此在很大程度上降低了检测效率，不利于节约试剂和能源。
本研究根据实际检测工作需要，通过优化国标测试方法[8][9]，旨在建立同时测定白酒中甲醇、酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）和酸类（乙酸和己酸）含量的实验方法，以提高检测效率，并采用建立的方法对选取的6种不同香型白酒（浓香、清香、酱香、凤香、馥郁香和浓酱兼香型）进行测定，判定待测组分是否达到相应产品标准要求。
1材料与方法
1.1材料与试剂
6种不同香型白酒（浓香型白酒52%vol、清香型白酒58%vol、酱香型白酒44%vol、凤香型白酒50%vol、馥郁香型白酒54%vol、浓酱兼香型白酒45%vol）均为自购。
无水乙醇、甲醇为色谱纯，国药集团化学有限公司；内标物（叔戊醇、乙酸正丁酯和2-乙基正丁酸）、酯类标品（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯），纯度大于99%，上海阿拉丁；酸类标品（乙酸和正己酸），纯度大于99%，上海安谱；实验室用水为三级水。
1.2仪器与设备
气相色谱仪（GC-FID)；超纯水机Milli-Q Reference，默克密理博公司；XS204电子天平
1.3试验方法
1.3.1混合标准溶液的配制
准确称取标准品甲醇1.0 g、酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）各2.5 g、乙酸2.0 g、己酸各1.0 g，用60%乙醇溶液定容至100 mL，得到的混合标准储备液溶液中甲醇、酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）、乙酸和己酸的浓度分别为10 000 mg/L、25 000 mg/L、20 000 mg/L、10 000 mg/L。
1.3.2混合内标溶液的配制
准确称取内标物叔戊醇、乙酸正丁酯和2-乙基正丁酸各2.0 g，用60%乙醇溶液定容至100 mL，得到各内标物浓度为20 000 mg/L的混合内标液。各内标物定量测定的组分见表1所示。
表1 不同内标物测定的组分
Table 1 Components determined by different internal standards
1.3.3标准工作系列溶液的配制
表2 各待测组分系列标准溶液浓度
Table 2 The concentrations of the series of standard solutions of each component to be tested
分别吸取上述混合标准储备溶液0.1 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL和1.0 mL于10 mL容量瓶，用60%乙醇溶液定容至刻度，各待测组分的系列浓度见表2所示。分别在上述标准系列工作溶液中加入0.10 mL混合内标液，混匀用于标准曲线的绘制，现配现用。
1.4色谱条件和定性、定量方法
色谱柱：安捷伦DB-WAX(30 m×0.25 mm×0.25μm）色谱柱。进样口温度250℃，分流比：1:20，进样量1μL，载气为高纯氮，纯度≥99.999%，恒流模式，柱流速1.0 mL/min；程序升温：初温40℃，保持1 min，以4℃/min升至80℃，再以15℃/min升至200℃，保持5 min；检测器温度300℃，空气流速400 mL/min，氢气流量30 mL/min，尾吹气流量：25 mL/min。根据各待测组分单一标准品的色谱峰面积保留时间定性，内标法定量。
1.5样品的处理
准确吸取样品10.0 mL于试管中，加入0.10 mL混合内标液，混匀，按照既定的色谱条件进样，根据标准曲线得到待测液中各待测组分甲醇、酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）和酸类（乙酸和己酸）的含量。
2结果与分析
2.1方法学考察
2.1.1方法的标准曲线线性关系、检出限和定量限
分别将6个线性浓度的溶液按照既定的色谱条件进行色谱分析，记录色谱分析图，标准色谱图见图1。由图1可知，乙酸乙酯、甲醇、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸保留时间分别为4.818 min、4.986 min、12.652 min、14.664 min、16.029 min和19.497 min，多内标叔戊醇、乙酸正丁酯和2-乙基正丁酸的保留时间分别为7.085 min、8.419 min和18.874 min，均得到较好分离。
图1 混合标准溶液色谱图
Fig.1 Gas chromatogram of the mixed standard solution
以甲醇、酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）和酸类（乙酸和己酸）系列标准工作液的浓度与对应内标（叔戊醇、乙酸正丁酯和2-乙基正丁酸）的浓度比值为横坐标，以各待测组分色谱峰面积与对应内标物色谱峰面积的比值为纵坐标，绘制标准曲线。根据3倍和10倍信号噪声比，得到各待测组分的检出限和定量限，见表3。由表3可知，各组分的线性关系良好，相关系数（R2）均大于0.999，乙酸乙酯、甲醇、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸的检出限分别为0.80 mg/L、2.40 mg/L、0.47 mg/L、0.54 mg/L、1.56 mg/L、0.15 mg/L。
表3 各组分的标准曲线回归方程、相关系数、线性范围、检出限和定量限
Table 3 The standard curve regression equations,correlation coefficients,linear ranges,limits of detection and limits of quantitation for each component
表格图
2.1.2方法的精密度试验
在既定的色谱条件下，对同一样品溶液连续测定6次计算RSD(n=6）见表4。乙酸乙酯、甲醇、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸含量测定结果的RSD分别为1.06%、0.98%、1.07%、1.09%、1.43%和0.88%，表明本方法具有良好的精密度。
表4 各组分的精密度试验结果（n=6)
Table 4 The precision test results of each component (n=6)
2.1.3方法的加标回收率试验
选取浓香型白酒样品，加入一定量的标准品，配制高、中、低3个浓度水平的加样回收待测溶液，按既定的色谱条件测定各待测组分的浓度，计算其回收率，见表5。各组分加标回收率为95.0%～100.8%，回收率高，可满足白酒中甲醇、乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸含量检测。
表5 各组分的加标回收率试验结果
Table 5 The spiked recovery test results of each component
2.2不同香型白酒样品的测定
表6 不同香型白酒中各组分含量
Table 6 Contents of each component in Baijiu of different aroma types
(g/L)
对选取的6种不同香型白酒，根据1.5方法进行样品处理，并按照1.4色谱条件进行测试。根据标准曲线求得6种不同香型白酒中各待测组分含量，见表6。由表6可知，不同香型白酒中乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸均符合相应香型白酒标准的要求。见图2。其中甲醇项目均未检出，符合GB 2757卫生标准。
图2 浓香型白酒色谱图
Fig.2 Gas chromatogram of nongxiang-type naijiu
3结论
本实验采用气相色谱法，对GB 5009.266-2016和GB/T 10345-2022中关于甲醇、乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸检测方法进行了整合和优化，建立了对不同香型白酒中甲醇、酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）和酸类（乙酸和己酸）同时进行测定的方法，实验以叔戊醇、乙酸正丁酯和2-乙基正丁酸作为内标，采用多点校正，最大限度消除仪器的系统误差，增加定量的准确性，提高实验的效率。各待测组分的标准曲线线性相关系数均大于0.999，精密度试验结果RSD为0.88%～1.43%，加标回收率为95.0%～100.8%，检出限为0.15～2.40 mg/L。该方法简单高效，经济实用，重现性好，准确度和灵敏度高，为不同香型白酒中甲醇、乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸和己酸含量一步测定提供了新的思路，对白酒企业内部质控及对白酒质量的政府监管具有很大的指导作用。