多維氣相色譜法檢測酒中甲醇

摘 要 建立了多維氣相色譜檢測酒中甲醇含量的方法。采用自動進樣器將酒類樣品直接注入氣相色譜進樣口，依次經過非極性RTX-5ms色譜柱和極性HP-INNOWax色譜柱，由氣相色譜質譜選擇離子監測技術進行測定與確證。甲醇在1～10000 mg/L范圍內呈線性相關； 方法檢出限為1 mg/L。各種酒類樣品在5， 50， 250， 400和800 mg/L添加水平時，平均回收率為91.3%～101.9%，相對標準偏差為4.5%～8.6%。本方法無需前處理，靈敏度高，選擇性好，定性準確。

關鍵詞 酒； 甲醇； 多維氣相色譜

1 引 言

甲醇是一種揮發性有機物，很容易通過飲食、呼吸和皮膚接觸被生物體吸收。甲醇在人體內可以被乙醇脫氫酶代謝成甲醛，還可能被醛脫氫酶轉化為甲酸，從而造成代謝性酸中毒。甲醇可以造成惡心、嘔吐、眩暈、頭疼、呼吸困難、腹部疼痛和視物模糊，嚴重的可能導致死亡。

甲醇已被列為有毒危險化學物質，酒中甲醇的殘留備受重視。中華人民共和國衛生部為此頒布了GB 2757-1981《蒸餾酒及配制酒衛生標準》，GB 15037-2006《葡萄酒》和GB/T 11858-2008《伏特加（俄得克）》等，規定了酒類樣品中甲醇的最大殘留限量（Maximum residual limit，MRL），蒸餾酒（60度）、白（桃紅）葡萄酒、紅葡萄酒和伏特加分別為1200， 250， 400和50 mg/L。

目前，檢測不同樣品基質中甲醇含量的方法主要有分光光度法、酶法、毛細管電泳法、高效液相色譜法和氣相色譜法。我國制定GB/T 5009.48-2003《蒸餾酒與配制酒衛生標準的分析方法》，規定了酒中甲醇含量的測定方法。在這些已有的分析方法中，配備火焰光度檢測器（FID） 的氣相色譜法是最常用的方法。但是，傳統氣相色譜方法只使用一根單獨的色譜柱對組分進行分離，在實際檢測過程中常會由于共流出化合物的出現，尤其在測定復雜基質樣品時，痕量的甲醇被其它色譜峰干擾或者疊加，都會干擾甲醇的定性分析，甚至造成誤判。多維氣相色譜（Multidimensional gas chromatography， MDGC）使用兩根不同極性的色譜柱分離樣品，在第一根色譜柱中未能充分分離的組分，通過中心切割（Heart-cutting）導入到第二根色譜柱中進一步分離，從而實現常規單柱系統難以達到的高分離性能。加以多維氣相色譜和質譜聯用在定性分析方面的優勢，使得復雜樣品中痕量甲醇的檢測得以實現。

關于酒中甲醇含量的同時準確定性與定量分析尚未見報道。本研究采用多維氣相色譜-質譜聯用技術，建立了酒類樣品（白蘭地、伏特加、紅葡萄酒和啤酒）中甲醇含量的測定方法。本方法無需前處理，靈敏度高，選擇性好，定性準確，為酒中甲醇含量的檢測研究提供了技術手段。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

多維氣相色譜質譜聯用儀（Multidimensional gas chromatography-mass spectrometry， MDGC-MS， 日本島津公司）。

乙醇（HPLC級）；酒類樣品：白蘭地、伏特加、紅葡萄酒和啤酒樣品采自上海出入境檢驗檢疫局；甲醇標準品（純度大于99.9%，德國Dr. Ehrenstorfer公司）：準確稱取適量的甲醇標準品，用75%乙醇溶液配制成10000 mg/L的標準儲備溶液， 4 ℃冷藏保存；以75%乙醇溶液配制成所需濃度，現用現配。實驗用水為超純水（Millipore公司）。 

2.2 多維氣相色譜-質譜分析條件

MDGC-MS系統由兩個靠傳輸線連接的獨立的柱溫箱系統1D和2D組成。中心切割功能由位于1D柱溫箱中的Deans switch切換閥來實現。

1D系統為Shimadzu GC 2010型氣相色譜，配有火焰光度（FID）檢測器。進樣口溫度為240 ℃，分流比為50∶1。進樣量為1

@ L。載氣為氦氣，恒壓模式運行，壓力為142.1 kPa。1st色譜柱為RTX-5ms （30 m×0.25 mm I.D.， 0.25

@ m，Restek公司），流速16.9 cm/s。當進行中心切割時，切割壓力為88.3 kPa。柱溫采用程序升溫： 45 ℃，保持4 min， 然后以30 ℃/min升至250 ℃，保持2.5 min。FID檢測器溫度為280 ℃。

2D系統為Shimadzu GCMS-QP2010 Plus型氣相色譜質譜聯用儀，配有電子轟擊源（EI）。2nd色譜柱為HP-INNOWax （30 m×0.25 mm I.D.， 0.25

@ m，JW Scientific公司），流速44.4 cm/s。離子源溫度：200 ℃； 接口溫度：250 ℃。柱溫采用程序升溫：50 ℃， 保持6 min， 然后以30 ℃/min升至210 ℃，保持3 min。質譜檢測器采用選擇離子監測模式（SIM）進行測定與確證，甲醇的定量離子為m/z31，定性離子為m/z 31， 30和32。中心切割窗口為3.08～3.26 min，傳輸線溫度為250 ℃，1D系統中該時間段內的組分被切割至2D系統進行再次分離。

3 結果與討論

3.1 色譜柱選擇

多維氣相色譜一般在1D系統先選用一根非極性色譜柱進行初步分離，在2D系統中選用極性色譜柱進行優化分離。本實驗中1D色譜柱選用非極性的RTX-5ms色譜柱。圖1是中心切割前，2.0 g/L甲醇標準品與空白樣品的疊加色譜圖。甲醇保留時間約為3.2 min。

一些共流出化合物在RTX-5ms色譜柱上可能不能得到良好分離，并且與目標組分的保留時間相近，干擾甲醇的檢測。白蘭地和伏特加樣品在1D系統中的色譜圖如圖2所示。由外標法計算得到白蘭地和伏特加中甲醇含量分別為2.54和1.56 g/L，其甲醇含量均超過了國家法律規定。由于單一色譜柱的分離能力很有限，痕量目標物常可能被共流出的其它組分干擾，造成檢測實際樣品時無法進行準確的定量及定性分析。因此，傳統氣相色譜法根據化合物在單一色譜柱上的保留時間對其進行定性與定量分析是有局限的。在不增加樣品前處理步驟的情況下，多維氣相色譜-質譜聯用可以極大提高色譜系統分離能力。

圖1 中心切割前，空白樣品和2.0 g/L甲醇標準品在1D系統中的疊加色譜圖

Fig．1 Overlay chromatogram of blank sample and 2.0 g/L methanol standard in 1D system without heart-cutting

1. 2.0 g/L甲醇標準品（Methanol standard）； 2. 空白樣品（Blank）。

圖2 中心切割前，白蘭地、伏特加樣品和2.0 g/L甲醇標準品在1D系統中的疊加色譜圖

Fig．2 Overlay chromatogram of brandy， vodka and 2.0 g/L methanol standard in 1D system without heart-cutting

1. 白蘭地（Brandy）； 2. 伏特加（Vodka）； 3. 2.0 g/L甲醇標準品（Methanol standard）。

3.2 中心切割條件優化

1D系統中甲醇區域（3.08～3.26 min）將切割至2D系統進行再次分離，并采用質譜全掃描模式檢測，最優分析條件如2.2節所述。甲醇標準品在2D系統中保留時間約為5.2 min。甲醇標準品和空白樣品質譜圖如圖3所示。為了將組分切割至2D系統，傳輸線的溫度必須保持在較高溫度（250 ℃），以防止樣品在此處凝結。

3.3 色譜分離優化

1D系統中酒類樣品甲醇色譜峰和共流出物質被切割至2D系統，進行再次分離檢測。甲醇和其它干擾物質得到良好分離，并且甲醇含量可由質譜進行準確的定性與定量，如圖4所示。白蘭地和伏特加樣品中都有一個干擾物在2D系統中被分離出來。MDGC-MS檢測結果均進行NIST譜庫檢索，通過檢索樣品中5.2 min的色譜峰的質譜圖與甲醇相同。因此， 可由此色譜峰的特征離子碎片（m/z 31）計算甲醇含量。白蘭地和伏特加樣品中甲醇實際含量應分別為2093和1231 mg/L，而非此前由1D系統GC-FID得到的2540 和1560 mg/L。由此可見，使用MDGC-MS方法檢測樣品中甲醇含量較為準確，可避免假陽性發生，這是MDGC-MS技術優勢所在。

圖3 中心切割后，2.0 g/L甲醇標準品和空白樣品在2D系統中的色譜圖及質譜圖

Fig．3 2D chromatogram and electron impact mass spectrum of 2.0 g/L methanol standard and blank sample after heart-cutting

1. 2.0 g/L甲醇標準品（Methanol standard）；2. 空白樣品（Blank）。

圖4 中心切割后2.0 g/L甲醇標準品，白蘭地和伏特加樣品在2D系統中的色譜圖

Fig．4 2D chromatogram of 2.0 g/L methanol standard， brandy and vodka sample after heart-cutting

1. 2.0 g/L甲醇標準品（Methanol standard）；2.白蘭地（Brandy）；

3. 伏特加（Vodka）。

3.4 方法驗證

3.4.1 線性關系與靈敏度 在優化的實驗條件下，測定1～10000 mg/L甲醇標準溶液，其濃度x與峰面積Y呈現良好的線性關系， Y＝6.77×107x＋41.083（r＝0.9997）。以特征離子色譜峰的S/N＞10為方法的定量限，S/N＞3為方法的檢出限，甲醇的定量限為5 mg/L，檢出限為1 mg/L，采用外

3.4.2 回收率與精密度

以不含甲醇的白蘭地、伏特加、紅葡萄酒和啤酒為空白樣品基質，添加水平為5， 50， 250， 400和800 mg/L，每個濃度進行8次重復實驗，結果見表1。甲醇平均回收率為913%～1019%，相對標準偏差為45%～8.6%，符合殘留檢測的要求。

3.5 實際樣品測定

采用本方法對2199批進出口酒樣品進行篩查檢測，有11個樣品中檢出甲醇含量超標，殘留濃度在360～3730 mg/L之間。

References

1 Martin-Amat G， McMartin K E， Hayreh S S. Toxicol. Appl. Pharm.， 1978， 45（1）: 201～208

2 Fraser A D， MacNeil W. J. Anal. Toxicol.， 1989， 13（2）: 73～76

3 Sales J A， de Lourdes Cardeal Z. Food Addit. Contam.， 2003， 20（6）: 519～523

4 GB/T 2757-1981． Hygienic Standard of Distilled Wines and Mixed Wines（蒸餾酒與配制酒衛生標準）. National Standards of the People′s Republic of China（中華人民共和國國家標準）

5 GB 15037-2006， Wines（葡萄酒）. National Standards of the People′s Republic of China（中華人民共和國國家標準）

6 GB/T 11858-2008， Vodka（伏特加（俄得克））. National Standards of the People′s Republic of China（中華人民共和國國家標準）

7 Wood P J， Siddiqui I R. Anal. Biochem.， 1971， 93（2）: 418～428

8 Klavons J A， Bennett R D. J. Agr. Food Chem.， 1986， 34（4）: 597～599

9 Jiang C， Liu S， Wu M， Chang W， Chang H. Food Chem.， 2005， 91（3）: 551～555

10 Levigne S， Thomas M， Ralet M C， Quemener B， Thibault J F. Food Hydrocolloid.， 2002， 16（6）: 547～550

11 Bohnenstengel F， Soltani N， Baltes W. J. Chromatogr. A， 1993， 655（2）: 249～255

12 Natishan T K， Wu Y. J. Chromatogr. A， 1998， 800（2）: 275～281

13 McFeeters R F， Armstrong S A. Anal. Biochem.， 1984， 139（1）: 212～217

14 GB/T 5009.48-2003， Method for Analysis of Hygienic Standard of Distilled Wines and Mixed Wines（蒸餾酒與配制酒衛生標準的分析方法）. National Standards of the People′s Republic of China（中華人民共和國國家標準）

15 YANG Yong-Tan， WANG Zheng（楊永壇，王征）. Chinese J. Anal. Chem.（分析化學）， 2010， 38（12）: 1805～1808

16 Deans D R. J. Chromatogr. A， 1981， 203: 19～28



Determination of Methanol in Wines by

Multidimensional Gas Chromatography



YI Xiong-Hai， GUO De-Hua， DENG Xiao-Jun， ZHU Jian， FAN Xiang， SHI Jing-Yan 

（Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Shanghai 200135）



Abstract The methanol content in various wines was determined by multidimensional gas chromatography（MDGC）. The wine samples were directly injected by autosampler. The methanol was successively separated by nonpolar RTX-5ms and polar HP-INNOWax. The content was quantitatively analyzed by mass spectrometry in SIM mode. The calibration curves showed good linearity in the range of 1－10000 mg/L. The detection limit is 1 mg/L. The recoveries were 91.3%－101.9% with a relative standard deviation of 4.5%－8.6% at 5， 50， 250， 400 and 800 mg/L spiked level. The method showed good accuracy and precision without sample preparation.

Keywords Wine; Methanol; Multidimensional gas chromatography

（Received 27 August 2010; accepted 16 November 2010）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文