2.2 仪器条件气相色谱仪 : 配有毛细分流 / 不分流进样口和氢火焰离子化检测器 (FID) 的上海天美生产的赛里安 436C 和某市场主流知名进口品牌 A 气相色谱仪色谱柱 :KB-ALCOHOL A (V) 18 m*0.53 mm 分析条件 : 载气为高纯氮气, 流速 4 ml/min

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锻时
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Application 气相色谱仪在白酒分析中的应用比较摘要 : 本文利用气相色谱仪对白酒中的多种微量成分进行了定性和定量分析, 为严格控制白酒重要卫生指标提供了依据, 并通过此应用比较了国产赛里安品牌与市场主流知名进口品牌气相色谱仪在实际应用过程中的差距, 经实验证明国产赛里安气相色谱仪在白酒多种微量成分的定性及定量分析中能够和知名进口仪器达到相同的效果关键词 : 气相色谱 ; 白酒分析

1 Application 气相色谱仪在白酒分析中的应用比较摘要 : 本文利用气相色谱仪对白酒中的多种微量成分进行了定性和定量分析, 为严格控制白酒重要卫生指标提供了依据, 并通过此应用比较了国产赛里安品牌与市场主流知名进口品牌气相色谱仪在实际应用过程中的差距, 经实验证明国产赛里安气相色谱仪在白酒多种微量成分的定性及定量分析中能够和知名进口仪器达到相同的效果关键词 : 气相色谱 ; 白酒分析 ; 定性分析 ; 定量分析 ; 应用比较 1. 引言白酒的主要成分 99% 是乙醇和水, 另外含有 1% 丰富的微量成分, 形成白酒特有的风格, 它们是一些强极性的醇类酸类和一些中等极性酯类醛类等物质组分这些香味成分含量的多少直接决定白酒的风格特点因此, 准确测定这些微量香味组分及其含量是白酒质量控制的关键所在气相色谱法是一种具有高选择性高分离效能高灵敏度特点的分离分析技术, 样品用量少, 且分析速度快, 能对白酒中的甲醇杂醇油等控制性组分的含量及呈香呈味物质的含量进行准确的分析, 广泛用于酿酒行业及白酒成分检测行业 2. 材料和方法 2.1 试剂及标准品试剂 : 乙醇 ( 实验室缺少色谱纯乙醇, 因时间关系采用分析纯代替 ) 标品溶液 : 乙酸正戊酯溶液 (17.6 g/l, 使用毛细管柱时作内标用 );13 种组分及内标白酒混标溶液 ( 浓度见表 1) 表 1 13 种组分及内标白酒混标浓度标品名称浓度 (g/l) 标品名称浓度 (g/l) 乙醛正丁醇甲醇丁酸乙酯乙酸乙酯异戊醇正丙醇戊酸乙酯仲丁醇乙酸正戊酯乙缩醛正己醇异丁醇己酸乙酯

2 2.2 仪器条件气相色谱仪 : 配有毛细分流 / 不分流进样口和氢火焰离子化检测器 (FID) 的上海天美生产的赛里安 436C 和某市场主流知名进口品牌 A 气相色谱仪色谱柱 :KB-ALCOHOL A (V) 18 m*0.53 mm 分析条件 : 载气为高纯氮气, 流速 4 ml/min, 分流进样, 分流比为 30:1, 尾吹流速 25 ml/min; 氢气流速 30 ml/min, 空气流速 300 ml/min; 进样口温度 220 ; 检测器温度 240 ; 柱温为 65 恒温保持 20 min; 进样量 1μL 2.3 校正因子 (f 值 ) 的测定利用 13 种组分及内标白酒混标溶液, 待色谱仪基线稳定后, 用微量注射器进样 1μL, 记录甲醇正丙醇正丁醇异丁醇仲丁醇异戊醇正己醇乙醛乙缩醛乙酸乙酯丁酸乙酯戊酸乙酯己酸乙酯和内标峰乙酸正戊酯的保留时间及其峰面积, 用其比值计算出除内标外其余 13 种组分的相对校正因子 f 校正因子按式 (1) 计算 : 式中 : f 各组分的相对校正因子 A1 标样 f 值测定时内标的峰面积 A2 标样 f 值测定时各组分的峰面积 G1 内标物的含量, 单位为 g/l G2 标样中各组分的含量, 单位为 g/l 2.4 样品测定 f = A 1 A 2 G 2 G 1 (1) 吸取样品 10.0 ml 于 10 ml 容量瓶中并定容至刻度, 准确加入 0.2 ml 内标溶液乙酸正戊酯 (17.6 g/l), 混匀后, 在与 f 值的测定相同的条件下进行, 根据标准物质保留时间对甲醇正丙醇正丁醇异丁醇仲丁醇异戊醇正己醇乙醛乙缩醛乙酸乙酯丁酸乙酯戊酸乙酯己酸乙酯进行定性, 并测定各色谱峰与内标峰的峰面积, 求出峰面积之比, 计算出样品中各组分的含量测定结果按式 (2) 计算式中 : X 样品中各组分的含量, 单位为 g/l f 各组分的相对校正因子 A3 样品中各组分的峰面积 X = A 3 f G A 内 (2) 内

3 A 内添加于酒样中内标的峰面积 G 内内标物的质量浓度 ( 添加在酒样中 ), 单位为 g/l 3. 结果与分析 3.1 赛里安 436C 对白酒中 13 种组分的定性及定量分析结果与分析赛里安 436C 定性及定量分析方法的仪器验证以 13 种组分及内标白酒混标溶液为研究对象, 按照 2.2 分析条件操作, 通过一天内重复 5 次测定的保留时间和峰面积的相对标准偏差 (RSD) 表示仪器的稳定性之后将混标溶液分别稀释 10 倍和 100 倍, 在相同的分析条件下测定各组分的信噪比 (SNR), 并通过计算检出限 (LOD,3 倍信噪比 ) 和定量限 (LOQ,10 倍信噪比 ) 考察仪器的灵敏度通过上述方法得到的 14 种化合物的的色谱图见图 1 和图 2, 其重复性测定结果的保留时间峰面积及相应的 RSD 值见表 2, 不同浓度的检出限及定量限结果见表 3 125,000 礦 120, , , ,000 乙酸乙酯 100,000 95,000 90,000 85,000 80,000 75,000 70,000 65,000 60,000 55,000 50,000 正丙醇 45,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 甲醇仲丁醇异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇乙酸正戊酯己酸乙酯 15,000 10,000 5,000 乙醛乙缩醛戊酸乙酯正己醇 0 RT [min] 图 1 13 种组分及内标白酒混标溶液的色谱图礦 120, , , , ,000 95,000 90,000 85,000 80,000 75,000 70,000 65,000 60,000 55,000 50,000 45,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 RT [min] 图 2 13 种组分及内标白酒混标溶液重复进样 5 次叠加色谱图

4 表 2 13 种组分及内标白酒混标溶液重复性测定结果标品名称浓度 (g/l) 峰面积保留时间 RT RT-RSD(%) AREA (min) (μv min) AREA-RSD(%) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯表 3 13 种组分及内标白酒混标溶液分别稀释 10 倍及 100 倍后检出限 (LOD) 与定量限 (LOQ) 测定结果混标稀释 10 倍混标稀释 100 倍标品名称 AREA AREA 浓度 (g/l) (μv min SNR LOD(g/L) LOQ(g/L) 浓度 (g/l) (μv min SNR LOD(g/L) LOQ(g/L) ) ) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯注 : 表示未检出由图 1 和图 2 可知, 各化合物之间都能到达到很好的分离效果, 且 5 次重复进样各化合物的色谱峰图基本重合同时由表 2 和表 3 的具体数据可知,13 种组分及内标保留时间的相对标准偏差 (RSD 值 ) 在 0.04%~0.13% 之间, 峰面积的相对标准偏差 (RSD 值 ) 在 0.19%~2.68% 之间, 各标品浓度即使稀释到 ppm 级别, 在如此小的进样量 ( 分流比 30:1, 进样 1μL) 下仍能有较高的响应值, 当将混标稀释 100 倍时, 含量相对较低的乙醛戊酸乙酯及正己醇等 3 种成分未检出, 经统计各化合物的检出限范

5 围为 0.002~0.021 g/l, 定量限范围为 0.007~0.071 g/l 由此可知采用赛里安 436C 气相色谱仪对白酒成分分析具有良好的定性重复性定量重复性 ( 即具有较高的稳定性 ) 和较高的灵敏度, 满足对白酒组分定性分析和定量分析要求赛里安 436C 对实际白酒样品定性及定量分析结果对于有标准品的白酒组分 ( 甲醇正丙醇正丁醇异丁醇仲丁醇异戊醇正己醇乙醛乙缩醛乙酸乙酯丁酸乙酯戊酸乙酯己酸乙酯 ), 按照上述所建立的气相色谱分析方法及 2.4 中所描述的样品前处理方法对 2 种不同品牌的白酒样品进行分析, 每个样品重复进样 3 次根据表 2 所得到的各化合物的保留时间 (RT) 对样品组分进行定性分析, 同时利用表 2 中各化合物与内标的峰面积计算相应化合物的相对校正因子 f, 并通过样品中各组分的峰面积与相对校正因子 f 计算样品中各组分的含量, 2 种样品的定性及定量结果见表 4 表 4 2 种不同品牌白酒样品的定性及定量分析结果化合物名称样品 1 样品 2 相对校正含量含量因子 f RSD(%) RSD(%) (g/l) (g/l) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯正己醇己酸乙酯注 : 表示未检出由表 4 可知, 样品 1 共检出 11 种已知组分, 其中含量最低的是仲丁醇, 为 0.009g/L, 因其含量较低导致 3 次进样重复性 RSD 值偏大, 含量最高的是乙酸乙酯, 达 g/l; 样品 2 共检出 12 种已知成分, 且检出各组分 3 次进样重复性结果都在 4% 以内, 具有良好的重现性, 含量最高的同样是乙酸乙酯, 达 g/l 3.2 品牌 A 对白酒中 13 种组分的定性及定量分析结果与分析品牌 A 定性及定量分析方法的仪器验证按照与的完全相同的实验方法及分析条件, 并采用同一根色谱柱及同一组标准品溶液, 在品牌 A 气相色谱仪上进行分析, 得到的 13 种组分及内标的的色谱图见图

14 177.58 1.06 仲丁醇 0.341 2.20 0.10 119.12 1.13 乙缩醛 0.3359 2.43 0.03 36.56 2.23 异丁醇 0.4803 2.62 0.07 199.00 1.16 正丁醇 0.3375 3.17 0.11 133.32 1.06 丁酸乙酯 0.4277 3.84 0.

6 3 和图 4, 其保留时间峰面积及相应的 RSD 值 SNR 值分别见表 5 和表 6 图 3 13 种组分及内标白酒混标溶液的色谱图 - 品牌 A 图 4 13 种组分及内标白酒混标溶液重复进样 5 次叠加色谱图 - 品牌 A 表 5 13 种组分及内标白酒混标溶液重复性测定结果 - 品牌 A 标品名称浓度 (g/l) 峰面积保留时间 RT RT-RSD(%) AREA (min) (pa*s) AREA-RSD(%) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯

7 表 6 白酒混标溶液分别稀释 10 倍及 100 倍后检出限 (LOD) 与定量限 (LOQ) 测定结果 - 品牌 A 混标稀释 10 倍混标稀释 100 倍标品名称浓度 AREA LOD LOQ 浓度 AREA LOD LOQ SNR SNR (g/l) (pa*s) (g/l) (g/l) (g/l) (pa*s) (g/l) (g/l) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯注 : 表示未检出由图 3 和图 4 可知, 各组分化合物之间也都能到达到很好的分离效果, 且 5 次重复进样各化合物的色谱峰图基本重合同时由表 5 和表 6 的具体数据可知,13 种组分及内标的保留时间的相对标准偏差 (RSD 值 ) 在 0.03%~0.14% 之间, 峰面积的相对标准偏差 (RSD 值 ) 在 0.81%~4.45% 之间, 各标品浓度即使稀释到 ppm 级别, 在如此小的进样量 ( 分流比 30:1, 进样 1μL) 下仍能有较高的响应值, 当将混标稀释 100 倍时, 同样是含量相对较低的乙醛戊酸乙酯及正己醇等 3 种成分未检出, 经统计各化合物的检出限范围为 0.002~0.016 g/l, 定量限范围为 0.006~0.052 g/l 品牌 A 对实际白酒样品定性及定量分析结果按照与的完全相同的实验方法及分析条件, 并采用同一根色谱柱同一组标准品溶液和样品溶液, 在品牌 A 气相色谱仪上进行分析, 得到的各组分的相对校正因子 f 及 2 种样品的定性定量分析结果见表 7

8 表 7 2 种不同品牌白酒样品的定性及定量分析结果 - 品牌 A 化合物名称样品 1 样品 2 相对校正因含量含量子 f RSD(%) RSD(%) (g/l) (g/l) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯正己醇己酸乙酯注 : 表示未检出由表 7 可知, 样品 1 同样共检出 11 种已知组分, 其中含量最低的同样是仲丁醇, 为 0.006g/L, 因其含量较低导致 3 次进样重复性稍大, 含量最高的同样也是乙酸乙酯, 达 g/l; 样品 2 同样共检出 12 种已知成分, 且检出各组分 3 次进样重复性结果都在 5% 以内, 具有良好的重现性, 含量最高的同样是乙酸乙酯, 达 g/l 3.3 赛里安 436C 与品牌 A 在白酒组分定性及定量分析的结果比较赛里安 436C 与品牌 A 仪器性能结果比较对上述在相同条件下赛里安 436C 与品牌 A 的测试结果进行比对, 由图 1 图 2 与图 3 图 4 比对可得, 两种品牌的气相色谱仪对甲醇正丙醇正丁醇异丁醇仲丁醇异戊醇正己醇乙醛乙缩醛乙酸乙酯丁酸乙酯戊酸乙酯己酸乙酯乙酸正戊酯等白酒组分的分离效果都比较高, 且重复进样 5 次的叠加色谱图基本重合通过比对表 2 和表 5 的定性定量重复性数据 ( 见表 8) 可知, 两种仪器的定性重复性结果 ( 保留时间重复性 ) 基本一致, 赛里安 436C 的 RSD 值范围在 0.04%~0.13%, 品牌 A 的 RSD 值范围在 0.03~0.14%; 而整体来说赛里安 436C 的定量重复性结果 ( 峰面积重复性 ) 要优于品牌 A, 除正己醇外其余 13 种化合物赛里安 436C 测得的峰面积 RSD 值均小于品牌 A 测得的数据综上可知, 赛里安 436C 在 13 种白酒组分及内标检测时的定性定量重复性是优于品牌 A 的, 即稳定性相对较好

9 表 8 气相色谱仪稳定性比较标品名称赛里安 436C 品牌 A 浓度 RT-RSD RT-RSD (g/l) AREA-RSD(%) AREA-RSD(%) (%) (%) 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯通过比对表 3 和表 6 中两种仪器分别测得的 14 种化合物混标溶液稀释 10 倍和 100 倍的检出限 LOD( 定量限 LOQ 与检出限 LOD 只是倍数不同, 只比较一个即可 ) 的数值 ( 见表 9) 可知, 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇这四种已知化合物两者能达到相同的检出限, 而其余仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯等 10 种化合物赛里安 436C 测得的检出限要略高于品牌 A, 即灵敏度略低于品牌 A, 因此整体来说, 赛里安 436C 在 13 种白酒组分及内标检测中时的灵敏度是略低于品牌 A 的

10 表 9 气相色谱仪灵敏度比较 - 白酒混标溶液分别稀释 10 倍及 100 倍后检出限 (LOD) 比较标准名称混标稀释 10 倍 -LOD(g/L) 混标稀释 100 倍 - LOD(g/L) 赛里安 436C 品牌 A 赛里安 436C 品牌 A 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯乙酸正戊酯正己醇己酸乙酯注 : 表示未检出赛里安 436C 与品牌 A 对实际白酒样品定性及定量结果比较通过比较上述表 4 和表 7 两种仪器测得的 2 种白酒实际样品的数据可知, 两种仪器在样品 1 中同时都检测到了相同的 11 种已知组分, 在样品 2 中同时都检测到了相同的 12 种已知组分, 但两种仪器测得的含量结果略有差异 ( 见下表 10), 除了乙醛和乙酸乙酯外, 其余 10 种化合物赛里安 436C 测得的含量均略高于品牌 A 测得的结果, 这可能与当时在赛里安 436C 之后用品牌 A 测定校正因子 f 时采用的同一小瓶混标溶液, 因条件受限未及时将混标溶液置于冰箱中储存, 导致标液溶剂挥发浓度增大, 进而使实际测得的校正因子偏小导致测得含量偏低, 最终导致两不同品牌仪器测得的数据有略微的差异 ; 且测得各物质的含量均比较低, 如两个样品中仲丁醇的含量刚好处在定量限上下, 也可能会影响定量的准确性 ; 此外实验室缺少色谱纯的乙醇, 溶剂洗针也会受到一定影响但总体来说, 两种仪器测得的含量差异并不大, 属于不同仪器测量时出现的正常现象, 基本可以作为定量的依据此外通过表 10 对比数据发现, 两种品牌仪器对样品 2 中所含的乙醛含量的测定有明显的差异, 重新对两种品牌测定的 3 次重复性数据进行分析发现, 品牌 A 在样品 2 测定中乙醛出峰时有明显的拖尾 ( 见图 5), 导致积分峰面积变大, 进而使测得的乙醛含量值偏大 ; 而赛里安 436C 的分离则无此现象 ( 见图 6) 两者测定时使用的是同一根色谱柱, 因而推测导致差异的原因有可能是 FID 检测器的性能引起的, 上海天美赛里安 436C 的 FID 检测器的喷嘴是独有的陶瓷喷嘴, 能够有效减少峰拖尾和溶剂等干扰, 从此处来看, 赛里安 436C 比品牌 A 更适于分析白酒中的微量成分乙醛

11 表 10 气相色谱仪对 2 种不同品牌白酒样品的定性定量结果比较检出化合物名称样品 1 含量 (g/l) 样品 2 含量 (g/l) 赛里安 436C 品牌 A 赛里安 436C 品牌 A 乙醛甲醇乙酸乙酯正丙醇仲丁醇乙缩醛异丁醇正丁醇丁酸乙酯异戊醇戊酸乙酯正己醇己酸乙酯图 5 品牌 A 测定样品 2 重复 3 次进样的叠加色谱图图 6 赛里安 436C 测定样品 2 重复 3 次进样的叠加色谱图 4. 结论通过上海天美赛里安 436C 同市场上知名进口主流品牌 A 气相色谱仪对白酒分析中 13 种白酒组分及内标化合物在定性重复性定量重复性检出限定量限等方面以

12 及对实际白酒样品进行的对比试验结果比较可知 : 赛里安 436C 在 13 种白酒组分及内标检测时的定性定量重复性是优于品牌 A 的, 即赛里安 436C 稳定性相对较好, 而灵敏度是略低于品牌 A 的 ; 在实际白酒样品的检测中, 两者同时都检出了相同的化合物种类, 但定量结果存在较小的差异, 除乙醛和乙酸乙酯外其余化合物的差异规律较为一致, 很有可能是受到某些外部因素的干扰, 但并不影响整体定量结果, 而针对样品 2 两种仪器测得的乙醛含量有明显差异的现象, 从数据分析来看, 赛里安 436C 对白酒中微量成分乙醛的分析更有优势综合以上分析可知, 上海天美赛里安 436C 配备毛细分流 / 不分流进样口和 FID 检测器在白酒分析应用中的检测水平与市场上知名进口主流品牌 A 的气相色谱仪检测水平相当, 即国产赛里安 436C 的测试水平已达到国际领先水平, 使广大分析研究者有了更多的选择参考文献 : [1] 刘倩倩, 陈二芳, 刘杨, 等. 白酒分析中气相色谱仪的应用比较 [J]. 酿酒,2017,44(5):76-78 [2] 薛一平. 白酒分析中气相色谱分析技术的应用 [J]. 开发应用,2009,08(25):27-29 [3] 唐利. 气相色谱法在白酒分析中的相关知识 [J]. 酿酒科技,2008(04): [4] 佘开华. 气相色谱技术与白酒分析 [J]. 酿酒科技,2005(12):90-91 [5] 沈红林. 气相色谱在白酒分析中的应用 [J]. 山东食品发酵,2001(1):41-44

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