白酒氣相色譜分析

白酒香味成份復雜，除乙醇和水外，還有大量芳香組分存在。構(gòu)成白酒質(zhì)量風格的是酒內(nèi)所含的香味成分的種類以及其量比關(guān)系。應用氣相色譜法能快速而準確地測出白酒中的醇類、酯類、有機酸類、碳基化合物、酚類化合物以及高沸點化合物等成分的含量。

一、DNP柱測定白酒中醇、酯等組分

（一）DNP柱直接進樣法測定白酒中主要醇、酯成份

白酒中醇和酯是主要香味成份。吸取原樣品進行色譜分析，其優(yōu)點是：操作簡便，測定結(jié)果準確性高、快速;缺點是:極其微量的組分不易檢出。

1樣品的配制

●2%內(nèi)標的配制：

吸取2mL的內(nèi)標--乙酸正丁酯于1OOmL的容量瓶中，（因內(nèi)標物易揮發(fā)，可在瓶內(nèi)先放少量酒精），用55%-60%的乙醇定容。

●1-2%標樣的配制:

分別吸取乙醛、甲醇、正丙醇、仲丁醇、乙縮醛、正丁醇、異戊醇、（正己醇）、（糠醛）各lmL，乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯）各2mL一起加入1OOmL容量瓶中，用55%-60%（V/V）的乙醇定容，混勻后組成標樣。（在容量瓶中先加少許乙醇，以防揮發(fā)）

●混標的配制:

分別用移液管吸取標樣lOmL和內(nèi)標5mL，用55%-60%（V/V）的乙醇定容到1OOmL，混勻后（可分裝）待用。

    混標中各組分i及內(nèi)標含量計算公式:

               mi=ci×Vi×di×lO00

               ms=cs×Vs×ds×lO00

式中:mi/ms—混標中各組分i/內(nèi)標的含量（mg/l0OmL）;

     ci/cs—混標中各組分i/內(nèi)標的濃度（V/V）

     Vi/Vs—混標中各組分i/內(nèi)標的體積（mL）    ;

di/ds—混標中各組分i/內(nèi)標的密度（g/mL）   ;

1000—算成以mg為單位的系數(shù)。

例:計算混標中正丁醇的含量

   m_正丁醇=1%×lOml×0.809g/ml×lO00=80.9mg/100ml混標樣

   計算混標中乙酸乙酯的的含量

   m_乙酸乙酯=2%×lOml×0.809g/ml×lO00=179.6mg/100ml混標樣        

計算混標中內(nèi)標--乙酸正丁酯的含量

   m_s=2%×5ml×0.882g/ml×lO00=88.2mg/100ml混標樣

建議：在這樣條件不成熟的情況下，也可直接購買己配制好的混標待用。

●酒樣和內(nèi)標混合樣的配制:在酒樣中加入2%內(nèi)標0.2mL，配成 lOmL

  的酒樣溶液，混勻后待用。

    酒樣內(nèi)標含量計算公式同上。

即: m_s=2%×0.2ml×0.882g/ml×lO00×100/10=35.28mg/100ml酒樣  

在酒樣中直接加入內(nèi)標的方法：

在酒樣中加入lOμL的內(nèi)標物，配成 25ml的酒樣。

酒樣內(nèi)標含量計算公式:

      ms=（Vs/l00O） ×ds×lOOO×lO0/25=4×Vs×ds

 即: ms=4×lO×0.882=35.28mg/lOOml酒樣

 式中: ms—就中內(nèi)標物的含量（mg/lOOml）    ;

       Vs/l000—內(nèi)標的純體積（μl換算成以ml為單位的系數(shù)）

       ds—內(nèi)標的密度（g/ml）   ;

       1000—換算成以mg為單位的系數(shù);

       100/25—換算成以1OOml計算的系數(shù)。

注:也可在 1OOml酒樣中加4OμL的內(nèi)標物，或lOml酒樣中加 4μL  的內(nèi)標物。記住加入內(nèi)標的量要非常準確。有電子天平的廠家可采用稱重法加入，計算值更。

2色譜操作條件的選擇

色譜儀：GC-型氣相色譜儀，配FID 檢測器;

數(shù)據(jù)工作站：N2000數(shù)據(jù)工作站;

色譜柱：DNP混合柱（鄰苯二甲酸二壬酯20%固定液，吐溫-60 70%作

         減尾劑，載體為白色硅藻土Chromosorb W-HP）

         不銹鋼柱，Φ3×2m；

柱      溫：90℃~100℃；

汽化室溫度：120℃~140℃；

檢測器溫度：120℃~140℃；

載 氣 流速: 高純氮20~30mL/min；

氫 氣 流速：40~60mL/min；

空 氣 流速：200~600mL/min；

檢測器靈敏度：10⁸;

進樣量：0.4uL~luL。

3定性定量分析

●定性分析：用標樣測定各組分的保留時間，將測出的酒樣中的各組分與標樣對照，相同的保留時間作為定性的主要因素。

●定量分析:采用內(nèi)標法計算。將乙酸正丁酯作為內(nèi)標物。

A.求定量校正因子

標樣，得出各組分的保留時間和峰面積。根據(jù)定量校正因子

的計算公式:

fi = （As×mi）/（Ai×ms）

其中;

Ai,As--分別為組分i和內(nèi)標物s的峰面積;

mi,ms--分別為組分i和內(nèi)標物s的含量。

然后根據(jù)數(shù)據(jù)處理機的報告，編制峰鑒定表，將各組分的保留時

間和含量輸入，術(shù)出各組分的定量校正因子。

B.計算酒樣中醇酯的含量

      根據(jù)公式：fi = （As×mi）/（Ai×ms）

      推導出： mi = （As×fi）/（Ai×ms）      

      其中:

      Ai,As--分別為組分i和內(nèi)標物s的峰面積;

      fi—組分i的定量校正因子；

ms--酒樣中內(nèi)標物的含量（mg/100ml）

     （ms=4×lO×0.882=35.28 mg/100ml酒樣）

4白酒中主要醇、酯在DNP柱上的相對保留時間及其參數(shù)一覽表:

補充:

●DNP色譜柱的制備:

固定液配比和涂布      DNP=M×0.2

                      吐溫-60=M×O.07

                 式中：M為載體質(zhì)量（g）

    以丙酮為溶劑，將混合固定液溶解后倒入己稱重的載體中，要求溶液全部吸入載體后略有余量。在水浴中蒸發(fā)干，于1O5℃烘箱烘干1.2小時，冷卻后待用。

●DNP色譜柱的老化

    色譜柱老化的目的是為了除去低沸點雜質(zhì)和低分子固定液，并使固定液在載體表面有一個再分布的過程，使之均勻牢固。老化時，色譜柱的出口不要接檢測器，通載氣老化。

    DNP色譜柱的老化方法:

    1恒溫老化法:以柱溫1OO℃，低載氣流量下正常流量的1/4老化24h.

    2快速老化法:設(shè)柱初溫60℃，恒溫lOmin，以5℃/min的速率升115℃，恒溫45min再降溫到60℃，重復老化一次即可。

 （二）雜醇油的分析

雜醇油包括正丙醇、異丁醇和異戊醇。白酒衛(wèi)生指標中規(guī)定:雜醇油=異丁醇+異戊醇，如用對二甲氨基苯甲醛比色法測定，正丙醇不顯色，異丁醇和異戊醇顯出的顏色也不相同。按標準要術(shù)，混合標樣中異丁醇:異戊醇=1:4并不符合其在酒中的實際比值，因而會出現(xiàn)標準系列與酒樣色調(diào)不*相同而難以比較的缺陷。氣相色譜法能準確定量異丁醇和異戊醇各自含量，結(jié)果更為準確可靠。

 （三）己酸乙酯、乳酸乙酯的快速測定

     濃香型白酒中己酸乙醋的含量是直接影響自酒質(zhì)童的關(guān)鍵指標。在濃香型白酒廠的生產(chǎn)控制中，有時不需要酒中的全組分，而只要掌握其主體己酸乙酯的香味組分含量以及和其它香味組分尤其是乳酸乙酯的量比關(guān)系，需要一個快速測定方法。

分析方法:

    采用DNP柱+吐溫60柱，將柱溫升高12O℃，此時己酸乙酯的出峰短到十幾分鐘左右，由于乙酸丁酯和異戊醇分離度下降，故不適合作內(nèi)標物（內(nèi)標物直接影響到各組分的定量準確性，應與其他組分*分開），而來用乙酸異戊酯為內(nèi)標物，其在乳酸乙酯前出峰。

值得注意的是:柱溫提高后，原先分離不好的糠醛和己醇分離開來，但出峰順序發(fā)生改變，己醇在糠醛之前出峰。

（四）丙酸乙酯的測定

   在大多數(shù)酒中，乙縮醛的含量比丙酸乙酯大得多。但有些酒中丙酸乙酯含量也不可忽視。因丙酸乙酯和乙縮醛在DNP柱上重合，因先預處理，在酒樣中加入無機酸，使乙縮醛水解成醇和乙醛，而丙酸乙酯不變，再用DNP柱分析水解后的酒樣，即可測出丙酸乙酯的含量;

  乙縮醛水解式:

CH₃CH（C₂H₅O）₂+H₂O^水解 2C₂H₅OH+CH₃CHO

1色譜分析條件

    同前DNP分析條件。

2定量分析

    采用內(nèi)標法計算。將乙酸正丁酯作為內(nèi)標物。

A.丙酸乙酯定量校正因子的測定

    準確吸取丙酸乙酯2mL，加入1OOmL的容量瓶中，用60%（VW）

的乙醇溶液定容，配成2%的標準溶液。

     準確吸取2%的丙酸乙酯標準溶液和2%的內(nèi)標溶液各0.1mL于lOmL的容量瓶中，用60%（V/V）的乙醇溶液定容，進樣分析。

丙酸乙酯定量校正因子的計算公式:

         f_丙酸乙酯=As×m_丙酸乙酯/A_丙酸乙酯×ms

              =As×d_丙酸乙酯/A_丙酸乙酯×ds

其中:

A_丙酸乙酯、As--分別為組分i和內(nèi)標物s的峰面積;

d_丙酸乙酯、ds--分別為組分i和內(nèi)標物s的密度。

B.計算酒樣中丙酸乙酯的含量

準確吸取5ml酒樣于lOml容量瓶中，滴加1:3的鹽酸溶液2滴，用蒸餾水定容，在室溫下放置lh，然后添加內(nèi)標溶液0.1ml，進樣分析。

       根據(jù)公式: f_丙酸乙酯=As×m_丙酸乙酯/A_丙酸乙酯×ms

       推導出: m_丙酸乙酯=As×f_丙酸乙酯/A_丙酸乙酯×ms

       其中:

         A_丙酸乙酯、As--分別為丙酸乙酯和內(nèi)標物s的峰面積;

          f_丙酸乙酯--丙酸乙酯的定量校正因子;

          ms--酒樣中內(nèi)標物的含量（mg/1OOml）

         （ms=2%×0.882×O.1×1000× （10O/5）=35.28mg/lOOml）

C.計算酒樣中乙縮醛的含量

 m_乙縮醛=直接進樣法測出的乙縮醛含量—m_丙酸乙酯×f_乙縮醛/f_丙酸乙酯

二、酸分析

   白酒中主要含有較多的低級脂肪酸，如乙酸、乳酸、己酸以及含量較少甲酸、丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、庚酸、辛酸等，還有一些微量的脂肪酸。其為主要香味成分酯的前體物，本身也起著重要的呈味協(xié)調(diào)作用。有機酸類極性較強，揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性較低，目前通常采用兩種方法:直接進樣法和衍生物法。

（一）直接進樣法

    有機酸類極性較強，揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性較低，采用直接進樣法，通常只能測定C₂-C₇低碳脂肪酸。

①樣品處理

   取30OmL酒樣，在酸度計的控制下，用0.5mol/LKOH溶液中和PH7.5-8.5蒸餾除去揮發(fā)性物質(zhì)（有機酸成鹽而固定，留在殘液中）殘液只剩lmL左右。用稀硫酸（1:1）調(diào)節(jié)pH-2左右，定容5mL備用。

②色譜分析條件

色譜儀:GCA型氣相色譜儀，配FID檢測器;

    色譜柱:BDS柱（丁二酸琥珀酸聚酯）或DEGS（丁二酸二乙二醇

           聚酯）加2%磷酸為減尾劑，不銹鋼柱，Φ3×2m;

    柱溫:150℃;

    汽化室溫度/檢測器溫度:170℃

    其他條件同前。

③定量計算--外標法定量

    以60%（V/V）乙醇溶液，配置成1%（g/100ml） C₂-C₇有機酸標準混合液。準確吸取1、2、3、4、5ml，分別定容到5m1，有機酸的含量為10、20、30、40和50mg，進樣1μl，以含量對峰面積作工作曲線。

    進樣1μl酒樣溶液，（注意進樣量需*一致），通過內(nèi)插法，

在標準曲線上求出酒樣含量。

    計算公式:

                mi=Ci/300×lO0

式中:

mi--酒中組分i的含量（g/100ml）;

         Ci--濃縮樣中的組分i的含量。由標準曲線查得。

         300--取酒樣的體積（ml）

（二）衍生物法

有機酸衍生物分析法有幾種方法:甲酯化法、乙酯化法、卞酯化法。其中甲醋化法采用重氮甲烷酯化，有機酸轉(zhuǎn)化率高，是傳統(tǒng)的衍生物分析法（RCOOH+N₂→RCOOCH₃+N₂↑），但重氮甲烷有劇毒、易爆，操作應十分小心，目前，已不多見使用。而以乙酯化法、卞酯化法較常見使用。

1季胺鹽乙酯化分析法

   季胺鹽乙酯化分析法的原理是:采用四乙基氫氧化銨將酒中的有機酸中和（pH8.5左右），蒸發(fā)除去其他揮發(fā)性組分，生成的季氨鹽留在殘渣中，溶于少量水。在350℃加熱汽化條件下，有機酸的季氨鹽生成相應的乙酯和三乙胺，進行色譜分析。

      RCOOH+（C₂H₅）₄NOH→RCOO（C₂H₅）₄N +H₂O

      RCOO（C₂H₅）₄N^熱分解  RCOOC₂H₅+N（C₂H₅）₃

①樣品處理

   以10%的四乙基氫氧化銨液5OmL溶解在100OmL的容量瓶申，配

制成0.035mol/l左右的四乙基氫氧化氨溶液桸N（C₂H₅）₄OH。取25mL

酒樣用該四乙基氫氧化銨中和pH8.5左右，在水浴上蒸干。酸的銨鹽殘存在蒸發(fā)皿中，加入2.5mL20%的乙醇，使銨鹽充分溶解。加入0.1mL2%的內(nèi)標溶液，混勻。進樣分析。三乙胺在乙酸乙酯后出峰。

②色譜分析條件

   汽化室溫度:350℃~60℃;

   其他條件同DNP分析法。

③定量計算--內(nèi)標法定量

A.定量校正因子的計算:

可將白酒直接進樣分析酯類對內(nèi)標的校正因子換算成相應的酸。

如乙酸乙酯的定量校正因子fi=1.40,則乙酸的校正因子為:

      f乙酸=1.40×乙酸的相對分子量/乙酸乙酯的相對分子量

            =1.40×60/88=0.95

B.組分含量的計算:

           mi=fi× （Ai/As） ×ms× （l00/25）

其中: fi—組分i的定量校正因子          

Ai,As—分別為組分i和內(nèi)標物s的峰面積;

      mi--酒樣中組分i的含量（mg/lOOmL）;

      ms--酒樣中內(nèi)標物的含量（mg）;

     （ms=O.l× （ds×2%×lO00/2.5） ×lO0=6.98mg）

      l00/25--25mL換算成1OOmL的系數(shù)。

2卞基溴卞化分析法

   卞酯化分析法的原理是:采用四丁基氫氧化銨將酒中的有機酸中和（pH8.5左右），蒸發(fā)除去其他揮發(fā)性組分，生成的四丁基氫氧化胺鹽溶于丙酮。加入卞基溴，進行置換反應，定量生成卞酯，可直接進行色譜分析。此法的優(yōu)點是靈敏度高，且操作簡便，但卞基溴是催淚性毒氣，需在通風櫥中使用。

           RCOOH+（C₄H₉）₄NOH→RCOO（C₄H₉）₄N +H₂O

           RCOO+C₆H₅CH₂Br→RCOOCH₂C₆H₅+ Br^-

①樣品處理

以10%的四丁基氫氧化銨液5OmL溶解在10OOmL的容量瓶中，配制約成0.035mol/l左右的四丁基氫氧化氨溶液—（C₄H₉）₄N⁺OH。取25mL酒樣，在5OmL的燒杯里準確加入0.5%（g/l00mL）的2-乙基正丁酸內(nèi)標溶液1.0mL，電磁攪拌下，用四丁基氫氧化銨中和pH8.5左右，定量移75mL蒸發(fā)皿中、在水浴上蒸干。冷卻后加入5mL丙酮，使之充分溶解，靜置片刻，吸取上層清液2mL于lOmL的潔凈、干燥的帶蓋試管中備用。

用微量注射器按計算量吸取卞基溴加入上述試管中搖勻。在室溫下靜置反應2h進行卞酯化。卞基溴加入量按下述公式計算：

 （V為四丁基氫氧化銨滴定的體積，2/5為分取比例1.3為過量30%）

②色譜分析條件

色譜柱:BDS柱（丁二酸琥珀酸聚酯），不銹鋼柱，Φ3×2m;

    柱溫:150℃;

    汽化室溫度/檢測器溫度:170℃

 ③定量計算—內(nèi)標法定量

吸取0.5g的2-乙基正丁酸1OOmL容量瓶中，用55%-60%（V/V）的乙醇定容，配成0.5%的內(nèi)標溶液。分別吸取0.5g的甲酸、丙酸、丁酸、異戊酸、正戊酸、庚酸、辛酸于100mL容量瓶中，配成0.5%的乙醇標準溶液。分別吸取1.0g的乙酸、己酸于100mL容量瓶中，配成1%的乙醇標準溶液。乳酸配成1%的水溶液。

準確吸取內(nèi)標溶液和各標準溶液各lmL于5OmL的燒杯中，加水lOmL，中和、蒸干，溶于5mL丙酮中。準確吸取2mL清液酯化。進樣luL。按公式:

fi=（As×mi）/ （Ai×ms）

其中:

Ai,As--分別為組分i和內(nèi)標物s的峰面積;

mi,ms--分別為組分i和內(nèi)標物s的含量。

（mi=0.5%或1%×l×lO00=5mg或10mg

ms==0.5%×l×lO00=5mg）

B.酒樣中組分含量的計算

mi=fi× （Ai/As） ×ms

ms=（0.5%×l）/2×lO00×lO0=250mg/100ml

各酸的卞醋相對保留值和校正因子