采用 Agilent 8860 氣相色譜儀分析蒸餾酒中的醇類、醛類和酯類

摘要
使用配備火焰離子化檢測(cè)器 (FID) 的 Agilent 8860 氣相色譜儀分析蒸餾酒中的醇、醛、有機(jī)酸和酯類物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)高靈敏度、良好的線性和穩(wěn)定性。色譜柱的高惰性可確保大多數(shù)化合物獲得出色的峰形。

前言
蒸餾酒是以乙醇-水為基質(zhì)同時(shí)含有數(shù)百種風(fēng)味化合物的復(fù)雜混合物，其中包括醇、醛、有機(jī)酸和酯類物質(zhì)。這些微量成分的比例對(duì)決定白酒的風(fēng)味和品質(zhì)至關(guān)重要。對(duì)生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)原料中的風(fēng)味化合物以及后續(xù)糖化、發(fā)酵和蒸餾過(guò)程中的風(fēng)味化合物的監(jiān)控和檢測(cè)也極為重要。

中國(guó)白酒以其濃郁的風(fēng)味以及悠長(zhǎng)的回味而聞名于世。根據(jù)香型，中國(guó)白酒可以分為醬香型，濃香型，清香型，米香型等。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)白酒的研究主要集中在微生物的進(jìn)化和發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的形成等方面，并且分析了主要芳香化合物（如酯、酸、醇和醛類物質(zhì)）對(duì)典型白酒類型的影響。乙酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯的濃度和比例對(duì)白酒的風(fēng)味起決定性作用。為保障飲酒者的健康，白酒生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制甲醇、異丁醇和異戊醇的濃度。在本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)中，將一些實(shí)際樣品進(jìn)樣至 Agilent 8860 氣相色譜系統(tǒng)，并對(duì)特定香型的白酒進(jìn)行了分析。同時(shí)，對(duì)白酒中最常見的 10 種化合物進(jìn)行了定量分析。

實(shí)驗(yàn)部分
采用配備 FID 的 8860 GC 執(zhí)行分析。采用配備 5 μL 進(jìn)樣針的 Agilent 7693A 自動(dòng)液體進(jìn)樣器完成樣品引入。表 1 列出了使用的儀器和條件。

樣品前處理
采用微量進(jìn)樣針加入規(guī)定量的各種標(biāo)準(zhǔn)化合物，制備混合標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液。在 60:40 的乙醇:水溶液 (v/v) 中制備 10 種化合物的儲(chǔ)備液，每種化合物的濃度均為 1000 µg/mL。

表 1. Agilent J&W DB-FATWAX 超高惰性柱用于烈酒分析的方法條件 

參數(shù)	值
氣相色譜系統(tǒng)	8860 GC/FID
進(jìn)樣口	分流/不分流，250 °C，分流比 30:1 襯管：超高惰性襯管（部件號(hào) 5190-2295）
色譜柱	J&W DB-FATWAX 超高惰性柱，30 m × 0.25 mm, 0.25 µm（部件號(hào) G3903-63008）
載氣	氦氣，1 mL/min，恒流
柱溫箱	40 °C（4 分鐘）， 然后以 5 °C/min 升至 100 °C， 然后以 10 °C/min 升至 200 °C（10 分鐘）
FID	250 °C， 氫氣：30 mL/min， 空氣：300 mL/min， 尾吹氣 (N2)：25 mL/min
進(jìn)樣量	0.5 µL

每個(gè)校準(zhǔn)濃度準(zhǔn)備 6 個(gè)樣品瓶，通過(guò)向乙醇水溶液中加標(biāo)不同量的儲(chǔ)備液獲得所需濃度。配制得到的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度分別為 10、30、50、100、500 和 1000 µg/mL。向每個(gè)校準(zhǔn)濃度中加入內(nèi)標(biāo) (IS)，對(duì)應(yīng)的 IS 濃度為 440 µg/mL。

實(shí)驗(yàn)中用的白酒樣品是從中國(guó)當(dāng)?shù)氐牧闶酃��?yīng)商處購(gòu)得，并作為純樣品進(jìn)樣至 GC。

結(jié)果與討論
為了開發(fā)一種監(jiān)測(cè)白酒中風(fēng)味物質(zhì)的可靠方法，采用配備自動(dòng)進(jìn)樣器和 FID 的 8860 GC 進(jìn)行分析。圖 1 顯示了 100 µg/mL 濃度下系統(tǒng)獲得的 10 種標(biāo)準(zhǔn)化合物和 1 種內(nèi)標(biāo)的典型色譜圖。

圖 2、圖 3 和圖 4 是不同香型的中國(guó)白酒樣品中主要成分分析的示例色譜圖。系統(tǒng)對(duì)醇、醛、有機(jī)酸和酯類物質(zhì)均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的分離度和峰形。如圖 2 所示，乙酸乙酯、乙縮醛和甲醇基本實(shí)現(xiàn)了基線分離。甲醇具有強(qiáng)極性，容易拖尾，但在此方法中，其峰形尖銳且對(duì)稱。


圖 1. 使用 J&W DB-FATWAX 超高惰性柱獲得的 10 種目標(biāo)化合物 (100 μg/mL) 的 GC/FID 色譜圖
 

1. 乙醛 2. 丙酮 3. 乙酸乙酯 4. 乙縮醛 5. 甲醇 6. 異戊醛 7. 乙醇 8. 2-戊酮 9. 2-丁醇

10. 丁酸乙酯 11. 正丙醇 12. 異丁醇 13. 戊酸乙酯 14. 2-戊醇 15. 正丁醇 16. 異戊醇 17. 己酸乙酯 18. 正戊醇

19. 3-羥基-2-丁酮 20. 庚酸乙酯 21. 乳酸乙酯 22. 正己醇 23. 辛酸乙酯 24. 乙酸 25. 糠醛 26. 2,3-丁二醇（左旋） 27. 2,3-丁二醇（內(nèi)消旋）

28. 1,2-丙二醇 29. 丁酸 30. 纈草酸 31. 己酸 32. 2-苯乙醇 33. 庚酸 34. 辛酸 35. 棕櫚酸乙酯

圖 2. 醬香型中國(guó)白酒樣品的 GC/FID 色譜圖
 

1. 乙醛 2. 丙酮 3. 乙酸乙酯 4. 乙縮醛 5. 甲醇 6. 異戊醛 7. 乙醇 8. 2-戊酮 9. 2-丁醇

10. 丁酸乙酯 11. 正丙醇 12. 乙酸正丁酯 (IS) 13. 異丁醇 14. 戊酸乙酯 15. 2-戊醇 16. 正丁醇 17. 異戊醇 18. 己酸乙酯

19. 正戊醇 20. 3-羥基-2-丁酮 21. 庚酸乙酯 22. 乳酸乙酯 23. 正己醇 24. 辛酸乙酯 25. 乙酸 26. 糠醛 27. 2,3-丁二醇（左旋）

28. 2,3-丁二醇（內(nèi)消旋） 29. 1,2-丙二醇 30. 丁酸 31. 纈草酸 32. 己酸 33. 2-苯乙醇 34. 庚酸 35. 辛酸 36. 棕櫚酸乙酯

圖 3. 濃香型中國(guó)白酒樣品的 GC/FID 色譜圖


圖 4. 清香型中國(guó)白酒樣品的 GC/FID 色譜圖

在 10–1000 μg/mL 濃度范圍內(nèi)所有 10 種化合物的相關(guān)系數(shù) (R2) 均 ≥ 0.9992。表 2 給出了詳細(xì)的校準(zhǔn)信息，圖 5、圖 6 和圖 7 分別為甲醇、異丁醇和乳酸乙酯的校準(zhǔn)曲線。


圖 5. 甲醇校準(zhǔn)曲線 (R2 = 0.99985)


圖 6. 異丁醇校準(zhǔn)曲線 (R2 = 0.99986)


圖 7. 乳酸乙酯校準(zhǔn)曲線 (R2 = 0.99985)

為驗(yàn)證系統(tǒng)的完整性，考察了其重現(xiàn)性。采用標(biāo)準(zhǔn)品和實(shí)際樣品進(jìn)行重現(xiàn)性測(cè)試。由表 2 可知，大多數(shù)化合物的峰面積 %RSD 遠(yuǎn)低于 3%。圖 8 是中國(guó)白酒 6 次重復(fù)進(jìn)樣的疊加譜圖。如圖所示，保留時(shí)間和峰面積穩(wěn)定性都很出色。

使用信噪比 (S/N) 計(jì)算方法檢測(cè)限(MDL)。使用濃度為 5 µg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)試 MDL，表 2 列出了所有化合物的值。所有化合物的 MDL 均 ≤ 5 µg/mL。

表 2. 10 種目標(biāo)化合物的 R² 、RSD 和 LOD

名稱	RT	R2	RSD (n = 6)
			100 µg/mL	中國(guó)白酒	MDL (µg/mL)
乙酸乙酯	4.51	0.9992	3	2.8	3
甲醇	4.75	0.9998	1.3	1.2	5
2-丁醇	7.88	0.9998	1.3	1.4	2
丁酸乙酯	8.09	0.9995	2.5	2.2	2
正丙醇	8.26	0.9998	1.1	1.1	2
異丁醇	9.96	0.9998	1.1	1.2	2
1-丁醇	11.43	0.9998	1.4	1.2	2
異戊醇	13.25	0.9998	1.2	1.3	2
己酸乙酯	13.88	0.9998	1.6	1.1	2
乳酸乙酯	16.93	0.9999	1.1	1.2	3

 

圖 8. 同一中國(guó)白酒樣品 6 次重復(fù)進(jìn)樣的 GC/FID 疊加色譜圖

結(jié)論
在本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)中，配備自動(dòng)進(jìn)樣器和 FID 的 8860 GC 為白酒中的醇、醛、有機(jī)酸和酯類物質(zhì)分析提供了一種可靠且經(jīng)濟(jì)的解決方案。EPC 控制和 J&W DB-FATWAX UI 色譜柱可實(shí)現(xiàn)出色的峰形、分離度，以及優(yōu)異的重現(xiàn)性。

參考文獻(xiàn)
1. Y. Kenneth L.; Zhou, Y. 使用 Agilent J&W DB-WAX 超高惰性毛細(xì)管氣相色譜柱對(duì)蒸餾酒進(jìn)行分析，安捷倫科技公司應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào) ，出版號(hào) 5991-6638CHCN，2016
2. Cai, X. Y.; Yin, J. J.; Hu, G. D. Determination of Minor Flavor Components in Chinese Spirits by Direct Injection Technique with Capillary Columns. Chin. J. Chromatogr. 1997, 15(5)

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2019 年 1 月 2 日，中國(guó)出版
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