氣相色譜法同時測定啤酒中的甲醛和乙醇

袁彩霞，錢瀅文，柴宗龍，張彥軍，王杰斌，張宏洲，張亞鑫

(甘肅省商業(yè)科技研究所，甘肅蘭州730010)

近年來，啤酒中的甲醛、乙醇、乙醛等危害物質已成為社會和人類非常關心的問題之一[1]，雖然不少啤酒企業(yè)都開始自覺地對啤酒中的甲醛、乙醇殘留量進行檢測和控制[2]，但該危害物給人體及環(huán)境造成的傷害不可忽視[3]。甲醛作為一種公認的可疑致癌物質已成為人們關注的焦點[4]，大量飲用含有甲醛的啤酒會增加肝臟負擔[5]，還會降低人體內(nèi)超氧化物歧化酶活力[6]，使機體產(chǎn)生應激狀態(tài)和脂質過氧化[7]，從而引起組織細胞損傷和免疫能力下降[8]，同時對記憶力、注意力、感知速度等神經(jīng)行為功能也有一定程度的影響[9]。啤酒中乙醇含量的測定歷來都是啤酒質量控制的關鍵項目[10]，因為啤酒發(fā)酵的主要代謝產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，酒精含量既是判定原麥汁濃度的一項主要指標又可反映發(fā)酵過程是否正常[11]。

目前，用于檢測啤酒中乙醇、甲醛含量的檢測方法很多，有分光光度法[12]、高效液相色譜法[13]、氣相色譜法[14]、流動注射法[15]、催化動力學法[16]、極譜法[17]等。李軍等[18]對啤酒中甲醛的HPLC測定方法也進行了研究，但甲醛衍生后需要進行萃取操作，不僅操作過程復雜，而且操作過程中損失較大。林建[19]曾對改變甲醛衍生條件，衍生后不經(jīng)萃取直接測定的方法進行了探討，并用于測定章魚樣品中的甲醛含量，方法可行。李紅等[20]也對甲醛不經(jīng)萃取直接測定的HPLC法進行了相關研究。黃曉蘭等[21]利用比色法測定啤酒中的乙醇含量，由于啤酒本身具有一定的色度和濁度，采用比色法要求對樣品進行蒸餾操作，不僅過程中損失大[22]，而且啤酒中的甲醛和乙醇含量很低，引起的誤差較大[23]。

目前，尚未見利用氣相色譜法直接同時測定啤酒中的甲醛和乙醇含量的報道。因此本實驗首次嘗試采用氣相色譜法直接對啤酒中的甲醛和乙醇樣品同時測定。經(jīng)過反復試驗發(fā)現(xiàn)，采用氣相色譜法直接測定啤酒中的甲醛和乙醇大大簡化了操作過程，減少了萃取、蒸餾、衍生等處理過程中甲醛和乙醇的損失，且省去了傳統(tǒng)方法的蒸餾與手工測定比重等繁瑣操作。數(shù)據(jù)可靠，干擾小，檢測的靈敏度高，分析速度快，適用于日常啤酒中甲醛和乙醇的檢測。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

農(nóng)藥標準品及標準溶液：甲醛標準品(純度＞99%)、乙醇標準品(純度＞99%)，以上標準品均購于北京海岸鴻蒙標準物質技術有限責任公司。

標準溶液的配制：準確稱取適量甲醛和乙醇標準品,用超重水配制成1.00 mg/mL標準儲備溶液。

儀器設備：電子天平（XS 225A-SCS），渦旋振蕩儀（GENIUS3），臺式高速離心機（CF16RXⅡ），超聲波清洗機（SB-100B），氣相色譜儀（Agilent 7890B）。

試劑：丙酮（色譜純，99.6%，西安市永紅化工原料公司），啤酒樣品（來自本地同期生產(chǎn)的啤酒），二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 色譜條件

氮氣：1.0 mL/min；色譜柱：DB-WAX（30 m×0.32 μm×0.25 μm）；柱溫：35 ℃(6 min)→10 ℃/min(180℃)→20℃/min→200℃(8 min)；汽化溫度：230 ℃；檢測溫度：230 ℃；分流比：30∶1；進樣量：1.0 μL。

1.2.2 繪制標準曲線

首先繪制出甲醛、乙醇標準曲線，再對啤酒樣本中痕量甲醛、乙醇進行測定，以便于測定結果的比對分析。先準確吸取不同量的甲醛、乙醇標準儲備溶液，配制系列濃度為0.01 μg/mL、0.03 μg/mL、0.05 μg/mL、0.07 μg/mL、0.09 μg/mL。取其配制好的溶液于氣相色譜儀進行測定，不同濃度的樣本均重復進樣3次，取測定出的峰面積的均值，依據(jù)乙醇、甲醛含量和其對應的峰面積均值即可繪制出甲醛和乙醇標準曲線圖。結果見表1和圖1。

表1 不同濃度的甲醛和乙醇標準溶液對應的峰面積

1.2.3 線性關系

配制甲醛、乙醇標準系列溶液后，測定3次，計算測定的每個濃度峰值面積的平均值，以甲醛、乙醇含量為橫坐標，峰值面積的積分值為縱坐標，繪制出對應的甲醛、乙醇標準曲線，其線性范圍為0.01～1.00 μg/mL 和 0.01～1.00 μg/mL，線性回歸方程為Y1=404.07X1-0.374和Y2=189.552X2-0.299，且相關系數(shù)為r1=0.99924和r2=0.99911。依據(jù)最低檢測限為信噪比的3倍，得知檢出限值約為R1=0.0065 μg/mL和R2=0.0023 μg/mL。

1.2.4 方法的精密度值

圖1 甲醛和乙醇的標準曲線圖譜

取藍帶王啤酒作為樣品，按照啤酒樣品的測定方法進行氣相色譜測定，分別做6個平行，測定結果見表2，方法精密度值為4.19%和2.66%。

表2 啤酒樣品中甲醛和乙醇測定方法的精密度(n=6)

2 結果與討論

2.1 實際樣品的分析

對15種不同品牌啤酒樣品中的甲醛、乙醇含量進行測定分析。吸取每種啤酒1 mL于10 mL容量瓶中，加水定容至刻度線，渦旋2 min過0.22 μm水相膜后進氣相色譜儀分析,測定結果見表3。

表3 不同品牌啤酒樣品中甲醛和乙醇的含量

2.2 樣品衍生前后的比較

隨機抽取5種不同品牌啤酒樣品作為衍生化處理比較，具體操作過程：分別吸取5種啤酒溶液5 mL于50 mL離心管中后，加入0.5 mL的2,4-二硝基苯肼，混勻，放入65℃電熱恒溫水浴鍋中，待衍生反應15 min，取出后的離心管用流水進行冷卻。加5 mL環(huán)己烷，充分混勻-萃取-離心，取上層清液進樣測定。最后再從未衍生的5種不同品牌啤酒溶液中各吸取1.00 mL于10 mL容量瓶中，加水至刻度線，渦旋1 min，進樣測定，結果見表4。

2.3 樣品蒸餾前后的比較

隨機抽取5種不同品牌啤酒樣品作為蒸餾處理比較，具體操作過程：分別吸取5種啤酒溶液100 mL，用50 mL純水分3次洗入蒸餾瓶中，緩緩加熱啤酒試樣，用100 mL容量瓶接收餾出液約96 mL，調節(jié)液溫20℃，加純水定容，進樣測定。最后再從未蒸餾的5種不同品牌啤酒溶液中各吸取1.00 mL于10 mL容量瓶中，加水至刻度線，渦旋1 min，進樣測定，結果見表5。

2.4 加標回收率試驗

取稀釋20倍的雪花啤酒、青島啤酒各3份，分別加入10 μg、20 μg、30 μg的甲醛標準儲備液，另取稀釋20倍的雪花啤酒、青島啤酒各3份，分別加入10 μg、20 μg、30 μg的乙醇標準儲備液，然后按照啤酒樣品的測定方法進行氣相色譜分析，測定結果見表6。

表4 衍生法對啤酒中甲醛和乙醇測定的影響

表5 蒸餾法對啤酒中甲醛和乙醇測定的影響

表6 啤酒中甲醛和乙醇的回收率

3 結論

本實驗首次嘗試采用氣相色譜法直接對啤酒中甲醛和乙醇的含量進行同時測定，啤酒中的甲醛和乙醇不經(jīng)過萃取、蒸餾等處理直接用氣相色譜同時進行測定。經(jīng)過反復試驗發(fā)現(xiàn)，采用氣相色譜法直接測定啤酒中的甲醛和乙醇，可大大簡化操作過程，減少萃取、蒸餾等處理過程中甲醛和乙醇的損失。結果表明，該方法具有靈敏度高、干擾小、分析速度快、操作簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，適合日常啤酒中甲醛和乙醇的直接測定。

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