紫外分光光度法測(cè)量白酒中糠醛的揮發(fā)速度

◎ 涂 夢(mèng)，翟金菊，李杭洋，劉瑞祥，樊 京，李定珍

（南陽理工學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 南陽 473000）

白酒為我國(guó)獨(dú)有的一種蒸餾酒，因其醬香突出、酒體醇厚、回味悠長(zhǎng)的特點(diǎn)深受國(guó)人喜愛。人們所熟知的白酒中香味物質(zhì)是酯類、有機(jī)酸類及高級(jí)醇類，但實(shí)際上酒中的羰基化合物也是一種重要的香味物質(zhì)，尤其是構(gòu)成醬香型白酒香味的重要成分[1]。糠醛與有機(jī)酸、酯、醇等成分以一定比例調(diào)和均勻會(huì)使白酒散發(fā)出特有的香味，且口感醇厚。糠醛是構(gòu)成白酒風(fēng)味的重要成分，其主要來自糠麩等釀酒原料，含量在300 mg·L-1以下時(shí)，能賦予白酒特殊的香味[2]。糠醛分子式為C5H4O2，學(xué)名為呋喃甲醛，是呋喃2 位上的氫原子被醛基取代的衍生物，也是一種重要的雜環(huán)類有機(jī)化合物[3-4]。純凈的糠醛是無色液體，熔點(diǎn)為-38.7 ℃，沸點(diǎn)為161.7 ℃，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，20 ℃時(shí)在水中的溶解度為8.3%[5]。目前國(guó)內(nèi)無對(duì)食品中糠醛揮發(fā)速度測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。本文參考有關(guān)文獻(xiàn)[6-8]，采用紫外光分光光度法[9]測(cè)定某種醬香型白酒中不同時(shí)間段的糠醛剩余含量，以此推算出糠醛的揮發(fā)速度。紫外分光光度計(jì)法使用的儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、結(jié)果精確以及成本低。此方法適用于各種條件的實(shí)驗(yàn)室，包括企業(yè)和基層推廣使用，具有較大的實(shí)用性。各類白酒中的糠醛濃度含量會(huì)直接影響白酒的品質(zhì)與口感，其白酒中糠醛的揮發(fā)速度對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品儲(chǔ)存都有重要的參考意義和實(shí)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

小瓶某醬香型新白酒。

1.2 試劑與儀器

無水乙醇；超純水；島津UV-2600 紫外分光光度計(jì)；100 mL 燒杯；膠頭滴管；移液管；容量瓶；比色皿；計(jì)時(shí)器。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 空白對(duì)照的選擇

酒中的主要成分是水和乙醇。由于糠醛易溶于乙醇，實(shí)驗(yàn)使用無水乙醇分別配制濃度為10%、20%、30%、40%、50%和60%的乙醇溶液，用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行吸光度測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%乙醇溶液與白酒中的乙醇濃度最接近。因此，實(shí)驗(yàn)選用50%乙醇溶液作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的空白對(duì)照。

1.3.2 糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

精密稱取糠醛0.500 5 g 至50 mL 棕色的容量瓶中，用50%乙醇稀釋至刻度，搖勻，此溶液濃度為10.01 g·L-1，然后再?gòu)闹腥?.00 mL 至100 mL 容量瓶中，用50%乙醇稀釋至刻度，即得糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液（100.10 mg·L-1），備用。

1.3.3 最大吸收波長(zhǎng)的選擇

采用觀察法，將醬香型白酒配制成濃度分別為100.000%、50.000%、25.000%、12.500%、6.250% 和3.125%的白酒溶液，分別使用紫外光分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，得到200 ～800 nm 波長(zhǎng)下的吸收光譜，觀察到不同濃度白酒溶液的吸光度均在276 nm 處顯示最大吸收峰值。因此，為了使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，選擇了實(shí)驗(yàn)測(cè)定波長(zhǎng)為276 nm。

1.3.4 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

分別精密吸取100.10 mg·L-1的糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL 和5.0 mL 于10 mL 容量瓶中，用50%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻，配制成濃度分別為10.010 mg·L-1、20.020 mg·L-1、30.030 mg·L-1、40.040 mg·L-1和50.050 mg·L-1的 糠 醛 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液。以50%乙醇為空白對(duì)照，在276 nm 處測(cè)定吸光度，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理，以糠醛濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.5 白酒溶液的濃度選擇

配制50%的乙醇溶液作為空白對(duì)照，使用紫外光分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，以50%的乙醇溶液掃描所得吸收光譜曲線作為基準(zhǔn)線。再以純水為稀釋劑，稀釋白酒溶液，分別配制濃度為100.000%、50.000%、25.000%、12.500%、6.250%和3.125%和0%的白酒溶液，實(shí)驗(yàn)掃描其吸收光譜曲線。包含基準(zhǔn)線在內(nèi)，共獲得7 組數(shù)據(jù)，以紫外光波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制不同濃度的白酒吸收光譜圖。

1.3.6 糠醛的揮發(fā)速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)

根據(jù)2.2 吸光度與白酒濃度關(guān)系可知，當(dāng)白酒濃度低于12.500%時(shí)，白酒濃度和吸光度具有較好的線性變化，6.250%作為0%～12.500%內(nèi)的一個(gè)中間數(shù)值，它不受極端值的影響。因此選用濃度為6.250%的白酒溶液進(jìn)行糠醛的揮發(fā)速度測(cè)量試驗(yàn)。以50%的乙醇溶液為空白對(duì)照，使用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，得到基準(zhǔn)線。常溫下每隔3 min 快速掃描濃度為6.250%的白酒溶液，得到其吸收光譜曲線，共測(cè)量7 組，包括基準(zhǔn)線在內(nèi)，共獲得8 組數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到糠醛的揮發(fā)速度。

2 結(jié)果與分析

2.1 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

由圖1 可知，糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=0.009 5X+0.073 6，r=0.988 3（n=5）。

圖1 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.2 白酒溶液的濃度選擇

由圖2 可知，白酒溶液濃度低于50.000%時(shí)，不同濃度白酒溶液的吸光度曲線變化趨勢(shì)基本一致，當(dāng)白酒濃度為100.000%時(shí)，吸光度曲線變化與低濃度時(shí)的曲線變化規(guī)律不符，吸收光譜出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。

圖2 不同濃度的白酒吸收光譜圖

對(duì)圖2 部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)一步處理，以不同白酒濃度為橫坐標(biāo)，以白酒在276 nm 紫外光處的吸光度A為縱坐標(biāo)，將圖2 中得到的7 組不同的白酒濃度以及各濃度在276 nm 紫外光處的吸收系數(shù)A數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab，運(yùn)用函數(shù)數(shù)學(xué)關(guān)系運(yùn)算處理后得到吸光度與白酒濃度的關(guān)系圖（圖3）。由圖3 可知，白酒濃度低于12.5%時(shí)，白酒濃度和吸光度具有較好的線性變化。當(dāng)白酒濃度超過12.5%時(shí)，隨著白酒濃度的增大，吸光度變化很小，不再呈線性變化，吸光度出現(xiàn)飽和趨勢(shì)。因此，白酒濃度為0%～12.5%時(shí)，基于276 nm 紫外光的分光光度法測(cè)量其糠醛濃度效果最佳，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)中白酒糠醛溶液濃度的選擇提供了參考數(shù)據(jù)。

圖3 吸光度與白酒濃度的關(guān)系圖

2.3 吸光度與糠醛含量的關(guān)系

將1.3.5 中每隔3 min 測(cè)得的不同波長(zhǎng)下的糠醛吸收光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入matlab 中進(jìn)行圖像繪制，以紫外光波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，得到每隔3 min 白酒的吸收光譜圖（圖4）。由圖4 可知，在紫外光波長(zhǎng)為276 nm 時(shí)，糠醛的吸收系數(shù)最大。在每個(gè)吸收光譜曲線紫外光波長(zhǎng)為276 nm 處，通過糠醛的標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.009 5X+0.073 6，r=0.988 3（n=5）計(jì)算出溶液中的糠醛含量（表1）。由表1 可知，吸光度與糠醛含量呈正相關(guān)。常溫下，糠醛揮發(fā)速度定義為單位時(shí)間（min）內(nèi)糠醛濃度（mg·L-1）的減小量。實(shí)驗(yàn)中采用100 mL 燒杯（規(guī)格為杯身直徑52 mm，高度72 mm，杯口直徑62 mm），結(jié)合表1 數(shù)據(jù)，利用逐差法計(jì)算白酒中糠醛的平均揮發(fā)速度為0.007 46 mg·L-1·min-1。

表1 白酒中的糠醛含量結(jié)果表

圖4 6.250%白酒溶液的吸收光譜圖（每隔3 min）

3 結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)通過使用紫外分光光度法在200 ～800 nm進(jìn)行光譜掃描，確定糠醛最大吸收波長(zhǎng)為276 nm，在276 nm 處每隔3 min 測(cè)定同一濃度醬香型白酒溶液中糠醛濃度，然后計(jì)算出糠醛的揮發(fā)速度為0.007 46 mg·L-1·min-1。使用紫外分光光度法靈敏度較高，吸光度在10-2也能準(zhǔn)確測(cè)定糠醛濃度，且準(zhǔn)確度較高。此外，分光光度法測(cè)量的相對(duì)誤差為2%～5%，儀器操作簡(jiǎn)便，測(cè)量速度快。

通過本次實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)地確定了糠醛的最大吸收波長(zhǎng)，確定了醬香型白酒中糠醛暴露在空氣中的揮發(fā)速度，為釀酒企業(yè)用紫外分光光度法測(cè)定糠醛明確了波長(zhǎng)大小，對(duì)酒品質(zhì)的測(cè)定提供了一定的指標(biāo)。但本次實(shí)驗(yàn)仍有些許不足。①?gòu)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性來說，可能存在偶然的誤差，操作中，比色皿內(nèi)殘留液體的絕對(duì)洗凈、環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量、人體溫度以及周圍人員的多少都有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成細(xì)微差異。②本次實(shí)驗(yàn)僅測(cè)量了醬香酒的揮發(fā)速度，缺少對(duì)比實(shí)驗(yàn)，不同品質(zhì)不同環(huán)境的酒中糠醛揮發(fā)速度存在細(xì)微差異。此外，除水、乙醇、糠醛外的白酒內(nèi)的其他成分含量是否會(huì)影響糠醛的吸光度需進(jìn)一步探討。

本文得到白酒中糠醛的平均揮發(fā)速度為0.007 46 mg·L-1·min-1，一瓶醬香型白酒的糠醛含量為31 mg·L-1，而針對(duì)糠醛暴露在空氣中的揮發(fā)速度可計(jì)算出經(jīng)過24 h 后白酒中糠醛含量為21 mg·L-1。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)企業(yè)、商家針對(duì)白酒商品標(biāo)注最佳開啟后飲用時(shí)間，以及針對(duì)白酒商品開啟后的密閉保存方法進(jìn)一步改良具有參考意義，同時(shí)為白酒事業(yè)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。利用紫外分光光度法是一種快速測(cè)定糠醛的有效方法。這種方法簡(jiǎn)便、快速、易于掌握，對(duì)于釀酒企業(yè)的實(shí)用性較強(qiáng)。這可為釀酒企業(yè)生產(chǎn)和儲(chǔ)存白酒提供參考數(shù)據(jù)及理論支撐，使釀造出的白酒能更長(zhǎng)久的保存且不會(huì)讓口感隨著時(shí)間的推移而大打折扣。