水果中乙醇含量的氣相色譜法測定

侯玉茹,王寶剛,李文生,苗　飛,周家華,常　虹

(北京市農林科學院林業果樹研究所,北京 100093)

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水果中乙醇含量的氣相色譜法測定

侯玉茹,王寶剛*,李文生,苗飛,周家華,常虹

(北京市農林科學院林業果樹研究所,北京 100093)

以櫻桃、草莓、梨、棗四種水果為試材,采用DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細管色譜柱和氫火焰離子化檢測器建立了氣相色譜法測定水果中乙醇含量的方法。結果表明,在進樣口溫度230 ℃,FID檢測器溫度300 ℃,程序升溫40 ℃(保持11 min),以20 ℃/min升至220 ℃(保持13 min),以氮氣為載氣,柱流量2 mL/min的條件下,乙醇有良好的分離效果。乙醇含量在0.25～100 μg/mL范圍內,具有良好的線性關系(R2=0.99998),最低檢出濃度為1.25 mg/kg。該方法穩定性、重復性和重現性良好,RSD均小于2%。在四種水果低中高三個添加水平下,平均回收率在90.88%～108.80%之間(RSD=0.18%～7.18%,n=6)。該方法操作簡單,準確可靠,符合方法學要求,可用于水果中乙醇含量的檢測。

乙醇,水果,氣相色譜

乙醇是一種無色透明、易揮發的醇類物質,具有刺激的辛辣滋味。在水果采后貯藏過程中,由于自身的呼吸作用使乙醇有不同程度的積累,而乙醇在水果中的作用卻具有兩面性。一方面,低濃度乙醇可以賦予果實較好的風味;另一個方面,乙醇具有催熟的生理效果,過高濃度乙醇則對果實產生不利的影響,使果實產生異味,造成果實風味品質下降等[1-2]。因此,乙醇含量是評價果實貯藏期間品質的重要指標之一。目前,對酒類[3-5]、藥品[6-7]、化妝品[8-9]中乙醇的氣相色譜檢測方法的報道較多,對于水果中乙醇檢測的報道一般見于靜態頂空氣相色譜法[10-13],而傳統液體進樣氣相色譜法的應用較少,僅有對紅棗中乙醇含量測定的報道[14]。根據水果種類的劃分,本研究選擇了有代表性的四種水果(櫻桃、草莓、梨、棗)為試材,通過簡單的前處理后直接上機測定,建立了毛細管柱氣相色譜外標法檢測果實中乙醇含量的方法,旨在為果品采后貯藏期間的品質評價提供指導。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

櫻桃、草莓、梨、棗購自北京市新發地水果批發市場。

乙醇標準物質(純度99.9%)(色譜純)Sigma-Aldrich公司。

Agilent 7890A氣相色譜儀,附氫火焰離子化檢測器(FID)及化學工作站Agilent公司。

1.2實驗方法

1.2.1氣相色譜分析條件的建立毛細管柱DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm),程序升溫40 ℃(保持11 min),以20 ℃/min升至220 ℃(保持13 min),進樣口溫度230 ℃,FID檢測器溫度300 ℃,以氮氣為載氣,柱流量2 mL/min,進樣量1 μL,分流比20∶1。

1.2.2標準工作曲線制定將乙醇標準溶液配制為0.25、0.5、1、10、50、100 μg/mL的系列標準溶液,放置在0～4 ℃環境下密封保存,并盡快上機測定。以保留時間定性、峰面積定量,繪制標準工作曲線。以3倍信噪比計算方法的最低檢出濃度。

1.2.3樣品前處理水果樣品前處理方法參考曹建康的方法[15]。稱取櫻桃、草莓、梨、棗樣品20.00 g,加10 mL超純水研磨后,轉入到100 mL容量瓶中,用超純水沖洗研缽,一并轉入容量瓶,定容至刻度,提取10 min后,過濾,濾液搖勻后過0.45 μm濾膜,放置在0～4 ℃環境下密封保存,并立即上機測定。

1.3數據分析方法

所有實驗數據采用Excel 2003處理。

2　結果與分析

2.1色譜條件的選擇

前期的研究結果顯示,同一色譜條件對不同水果樣品中乙醇的分離效果不同。因此,需要對色譜條件進行篩選,其中,初始柱溫是影響乙醇分離和出峰效果的重要因素之一。另外,由于采用超純水作為稀釋劑,為了保護儀器和毛細管柱,進樣口和FID檢測器溫度需要稍高一些,因此,實驗設置進樣口溫度230 ℃,FID檢測器溫度300 ℃。初始柱溫越高,乙醇的保留時間越短。但是對于不同水果樣品,其中的干擾物質不同,不適當的初始柱溫會影響樣品中乙醇的分離效果。因此,對DB-WAX毛細管柱,分別設置了80、60、50、45、40 ℃,對比了乙醇標準品和四種不同水果樣品(櫻桃、草莓、梨、棗)中乙醇的分離和出峰效果。結果表明,初始柱溫為80、60、50、45 ℃時乙醇的保留時間較短,但是乙醇在水果樣品中分離效果不佳。當初始柱溫為40 ℃時,乙醇標準品和四種水果樣品中乙醇的分離和出峰效果良好,保留時間為7.79 min。乙醇標準品和水果樣品的色譜圖見圖1和圖2。

圖1　乙醇標準品色譜圖Fig.1　The chromatogram of ethanol standard

圖2　水果樣品色譜圖Fig.2　The chromatogram of fruits

2.2方法的線性分析與檢出限

在上述色譜條件下,分別對0.25,0.5,1,10,50,100 μg/mL系列濃度的乙醇標準溶液進行測定,以乙醇的峰面積Y對濃度X作圖,得線性回歸方程為Y=0.4066X+0.0577,R2=0.99998。結果表明,乙醇濃度在0.25～100 μg/mL范圍內,具有良好的線性關系。乙醇的標準工作曲線見圖3。以3倍信噪比計算得到本方法的最低檢出濃度為1.25 mg/kg。

圖3　乙醇標準工作曲線Fig.3　Standard curve of ethanol

2.3方法學考察

2.3.1穩定性實驗取同一個供試樣品,按1.2.3制備后,按1.2.1色譜條件分別于0、2、4、8、16、24 h測定,計算乙醇含量,RSD=0.71%(n=6)。結果表明,供試樣品在24 h內基本穩定。

2.3.2重復性實驗取同一個供試樣品6份,按1.2.3制備后,按1.2.1色譜條件測定,計算得到該樣品中乙醇的平均含量為5.34 mg/kg,RSD=0.77%(n=6)。結果表明,該方法重復性良好。

2.3.3重現性實驗按1.2.3制備方法和1.2.1色譜條件,由三名分析人員對同一供試樣品進行制備和測定,計算得到該樣品中乙醇的平均含量為6.29 mg/kg,RSD=1.10%(n=3)。結果表明,該方法重現性良好。

2.3.4回收率實驗選用四種水果(櫻桃、草莓、梨、棗),分別在1.25、12.5、125 mg/kg三個水平進行添加回收實驗,加入一定量的乙醇標準品,測定平均含量,并計算平均回收率及RSD。實驗結果見表1。

表1　水果中乙醇加標回收率及相對標準偏差(n=6)

由表1可知,在四種水果中,本方法在低中高三個水平下,平均回收率在90.88%～108.80%之間(RSD=0.18%～7.18%),符合《GB/T 27404-2008 實驗室質量控制規范 食品理化檢測》的要求(被測組分含量為1～100 mg/kg時,回收率范圍為90%～110%;被測組分含量>100 mg/kg時,回收率范圍為95%～105%)[16]。實驗結果表明,利用此方法檢測水果中乙醇含量,結果準確、可靠。

3　結論

本實驗建立了氣相色譜法對水果中乙醇含量的測定方法。該方法經驗證在0.25～100 μg/mL濃度范圍內,乙醇的線性關系良好,相關系數R2=0.99998,最低檢出濃度為1.25 mg/kg。該方法的穩定性、重復性和重現性良好,RSD均小于2%。在四種水果中,低中高三個濃度的添加回收率在90.88%～108.80%之間(RSD=0.18%～7.18%)。該方法準確可靠,滿足方法學要求,可以用于水果中乙醇含量的測定。

[1]樊娟,劉芳春. 紅元帥蘋果貯藏過程中乙醇含量的測定[J]. 中國衛生檢驗雜志,2012,22(9):2061-2062,2065.

[2]Pesis E,Dvir O,Feygenberg O,et al. Production of acetaldehyde and ethanol during maturation and modified atmosphere storage of litchi fruit[J]. Postharvest Biology and Technology,2002,26(2):157-165.

[3]Zhang C Y,Lin N B,Chai X S,et al. A rapid method for simultaneously determining ethanol and methanol content in wines by full evaporation headspace gas chromatography[J]. Food Chemistry,2015,183:169-172.

[4]陳霞. 葡萄酒中乙醇含量的氣相色譜法測定[J]. 中國釀造,2010,(9):152-153.

[5]杜利敏,陳寧寧,袁野. 毛細管柱氣相色譜法測定白酒中乙醇的濃度[J]. 醫藥論壇雜志,2015,36(3):64-65.

[6]孫夏榮,吳馨. 氣相色譜法測定紫杉醇注射液中乙醇的含量[J]. 生物技術世界,2012,(5):36-37,39.

[7]趙美艷,徐琛,呂燕平,等. 氣相色譜法測定聚維酮碘溶液中乙醇和乙酸的殘留量[J]. 中國臨床藥學雜志,2014,23(2):103-106.

[8]黃姣,馬明,陳丹超,等. 氣相色譜法測定香水中乙醇含量的研究[J]. 分析科學學報,2012,28(6):874-876.

[9]霍曉敏. 氣相色譜內標法測定化妝品中的甲醇和乙醇含量[J]. 日用化學品科學,2012,35(8):27-29.

[10]黃艷鳳,王永嬋,張平. 靜態頂空氣相色譜法快速測定葡萄中乙醇和乙醛含量的研究[J]. 保鮮與加工,2009,9(6):28-30.

[11]紀淑娟,尹競男,李家政,等. 靜態頂空氣相色譜法測定蜜柚中乙醇和乙醛含量[J]. 保鮮與加工,2010,10(4):17-20.

[12]趙玉梅,龍柳燕,丁薪源,等. 靜態頂空氣譜法同時測定李果實乙醇及乙醛含量[J]. 食品研究與開發,2013,34(5):80-83.

[13]Burdon J,Lallu N,Yearsley C,et al. The kinetics of acetaldehyde and ethanol accumulation in ‘Hass’ avocado fruit during induction and recovery from low oxygen and high carbon dioxide conditions[J].Postharvest Biology and Technology,2007,43(2):207-214.

[14]張艷艷,陳愷,許銘強,等. 氣相色譜法測定紅棗中乙醛、乙醇的含量[J]. 包裝與食品機械,2012,30(5):13-15,19.

[15]曹建康,姜微波,趙玉梅. 果蔬采后生理生化實驗指導[M]. 中國輕工業出版社,2007.

[16]GB/T 27404-2008 實驗室質量控制規范食品理化檢測[S].北京:中華人民共和國衛生部,2008.

Determination of ethanol content in fruits by gas chromatography

HOU Yu-ru,WANG Bao-gang*,LI Wen-sheng,MIAO Fei,ZHOU Jia-hua,CHANG Hong

(Institute of Forestry and Pomology Beijing Academy of Agriculture and Forestry Science,Beijing 100093,China)

The ethanol content in fruits(cherry,strawberry,pear,jujube)were determined by gas chromatography(GC)equipped with DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm)and hydrogen flame ionization detector. Results showed that the inlet and FID detector temperature were 230 ℃ and 300 ℃,respectively. The column temperature program was initial 40 ℃(held for 11 min),with the increase rate of 20 ℃/min to 220 ℃(held for 13 min). The carrier gas was nitrogen,and the flow rate was 2 mL/min. The calibration curve showed good linearity when ethanol concentration was in the range of 0.25～100 μg/mL with correlation coefficient of 0.99998,and the detection limit was 1.25 mg/kg. The method was stable,repeatable and reproducible with RSD less than 2%. The average recoveries ranged from 90.88% to 108.80%(RSD=0.18%～7.18%,n=6). The method was simple,accurate,and met the requirements of methodology,which may be used for the determination of the ethanol in fruits.

ethanol;fruit;chromatography(GC)

2015-12-16

侯玉茹(1985-)，女，碩士，研究方向：果品采后貯藏與加工，E-mail：hou_yuru@126.com。

王寶剛(1979-)，男，博士，副研究員，研究方向：果品物流包裝及貯運保鮮技術，E-mail：wangbg1979@126.com。

北京市農林科學院科技創新能力建設專項資助項目(KJCX20140205)；公益性行業(農業)科研專項經費資助(201303075)。

TS207.3

A

1002-0306(2016)13-0287-03

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.050