气相色谱检测葡萄酒中甲醇的优化条件_彭婷婷
酿酒科技2015年第4期(总第250期)·LIQUOR -MAKING SCIENCE &TECHNOLOGY 2015No . 4(Tol . 250)
DOI :10.13746/j.njkj.2014348
气相色谱检测葡萄酒中甲醇的优化条件
彭婷婷,赵舒悦,吴广芬
(烟台大学环境与材料工程学院,山东烟台264005)
摘
要:采用GC -122气相色谱仪、PEG -20M 分析柱和FID 检测器,通过改变柱温、气化室温度、检测器温度3种
主要影响因素,结合正交试验方案确定检测甲醇的优化条件。关键词:气相色谱法;正交试验;内标法;葡萄酒中图分类号:TS262.6;TS261.7;O657.71
文献标识码:A
文章编号:1001-9286(2015)04-0103-02
Optimization of Detection Conditions of Methanol in Grape Wine by GC
PENG Tingting, ZHAO Shuyue and WU Guangfen
(Schoolof Environment &Materials Engineering, Yantai University, Yantai, Shandong 264005, China)
Abstract :In this study, GC-122gas chromatograph, PEG-20M analytic column, and FID detector were used for the detection of methanol in grape wine. And the optimum detection conditions were obtained through orthogonal test coupled with the change of column temperature, va-porization room temperature, and the detector temperature.
Key words :GC; orthogonal test; internal standard method; grape wine
当今,葡萄酒为越来越多的人所喜爱,成为大家提高生活品味必备的消费品。葡萄酒成分复杂,除水、乙醇、糖、蛋白质、无机盐、果胶、有机酸和微量元素外,还存在一定量有毒有害的甲醇,因此,甲醇是饮料酒中最重要的卫生控制指标之一,甲醇超标会危害人体健康。
甲醇对人体有毒害作用,甲醇在人体中随新陈代谢氧化成毒性更强的甲醛和甲酸,饮用甲醇含量超标的酒可导致失明、肝病、甚至死亡。误饮纯甲醇4mL 以上会出现中毒症状,超过10mL 会造成对视神经的永久破坏而导致失明,超过30mL 可能导致死亡。GB15037—2006中规定白、桃红葡萄酒中甲醇含量≤250mg/L,红葡萄酒中甲醇含量≤400mg/L。本研究通过采用实验室现有的GC -122气相色谱仪及检测器、分析柱摸索出检测葡萄酒中甲醇含量的条件,以便提供检测的便利。11.1
材料与方法材料、试剂及仪器
样品:张裕干红葡萄酒(酒精度12%vol),查理斯堡黄金海岸经典红高级干红葡萄酒(酒精度11.5%vol),长城干红葡萄酒(酒精度12%vol),张裕特种金奖白兰地(酒精度38%vol)。
仪器设备:GC -122型气相色谱仪,PEG -20M 毛细管
基金项目:烟台大学大学生科技创新基金项目。收稿日期:2014-08-13;修回日期:2014-10-08
分析柱(30m×0.32mm×0.5μm ),FID 氢火焰离子检测器。
试剂:戊酸乙酯(色谱纯,98%),甲醇(色谱纯,99.9%),无水乙醇(色谱纯99.7%),1.2试验方法1.2.1影响因素的确定
气相色谱检测微量成分(如甲醇)影响因素很多,如:分析柱的类型、毛细管类型、检测器温度、进样器温度、分析柱温度、进样量、载气流速、气化室温度等。其中在固定载气流速的前提下,检测器温度、进样器温度、柱温成了检测葡萄酒中甲醇的最大影响因素。1.2.2内标物的确定
气相色谱法分为定性分析和定量分析。定量分析方法有归一法、外标法、内标法。由于试验需人工进样,为保证试验结果的准确性,减少人工进样对试验的影响,采用定量分析中的面积内标法。
能完全溶解于样品中,且不与待测组分发生化学作用,峰位尽可能与待测组分的峰位靠近,但能与待测组分完全分开的纯物质可作为内标物,如可作为检测葡萄酒中甲醇的内标物有乙酸丁酯、戊酸乙酯、乳酸乙酯和4-甲基-2-戊醇等。通过检测分析每种可做内标物与甲醇
作者简介:彭婷婷(1991-) ,女,山东济宁人,烟台大学环境与材料工程学院环境科学专业学生。
优先数字出版时间:2015-01-05;地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20150105.1504.012.html。
的色谱峰的分离程度、保留时间、响应值等,本次试验确定戊酸乙酯为内标物。1.2.3
正交试验方案
根据确定的影响因素和影响水平,采用3因素4水平(见表1)设计正交试验:A 1B 1C 1、A 2B 2C 2、A 3B 3C 3、A 4B 4C 4、A 4B 2C 3、A 3B 1C 4、A 2B 4C 1、A 1B 3C 2、A 2B 3C 4、A 1B 4C 3、A 4B 1C 2、A 3B 2C 1、A 3B 4C 2、A 4B 3C 1、A 1B 2C 4、A 2B 1C 3,共计16个。
表1
正交试验条件
葡萄酒、查理斯堡干红葡萄酒、长城干红葡萄酒、张裕特种金奖白兰地中甲醇含量的极差分析结果(见表2)得出,用该试验设备和分析柱检测的影响条件主次排序为:柱温>气化室温度>检测器温度;由K 值分析测定系列葡萄酒中甲醇的优化条件组合为A 3B 1C 4,即检测器温度240℃,柱温40℃(2min )以20℃/min 升至100℃(2min ),再以45℃/min升至190℃,气化室温度250℃。2.2正交试验结果统计分析检测优化条件
通过系列正交试验得出,4种葡萄酒在不同试验条件下的检测甲醇数据见表3,在优化试验条件下检测的各种葡萄酒中甲醇含量如表3中的第6组数据所示。
通过关系曲线可分析试验中第6组试验结果较好,4种葡萄酒中甲醇含量在不同试验条件下的变化趋势一致,即对本次试验检测葡萄酒中甲醇含量来说第6组试验条件更为适合。较优试验组合为A 3B 1C 4,即检测器温度240℃,柱温40℃(2min )以2℃/min 升至100℃(2min ),再以45℃/min升至190℃,气化室温度250℃。3
结论
通过采用正交气相色谱法对检测葡萄酒中甲醇含量
注:程序升温1:柱温40℃(2min)以20℃/min升至100℃(2min),再以45℃/min升至190℃;程序升温2:柱温70℃(7min)以15℃/min升至190℃(1min);程序升温3:柱温80℃(9min)以10℃/min升至190℃(1min)。
22.1
结果与分析
正交试验结果统计分析主要影响因素
对相关试验数据进行统计分析,由对检测张裕干红
表2
正交试验统计分析结果
注:Ki 表示任一列上水平号为i 时,所对应的试验结果之和。ki表示任一列上因素取水平i 时所得试验结果的算术平均值。
表3
葡萄酒中甲醇含量检测统计结果
(mg/L
)
)
塑料桶酒样中的高级醇总量均有不同程度下降。参考文献:
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图6
高级醇总量随陈酿时间的变化
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等高级醇挥发性较小,随着乙醇和水的挥发,导致了高级醇的相对浓缩,使其含量变大[12]。橡木桶孔隙大,与外界气体交换率高,这可能导致含量升高的浓缩作用大于降低含量的化学反应,致使橡木桶酒样高级醇总量呈上升趋势;瓷坛与塑料桶气体交换率低,高级醇含量呈下降趋势。3
结论
本实验建立起一种利用毛细管气相色谱法同时测定红枣白兰地中甲醇、高级醇的方法,该方法准确、快速、操作简单,为今后红枣白兰地的分析研究提供了方法。利用本方法对不同陈酿容器中的红枣白兰地甲醇、高级醇含量进行了测定,结果表明,经一段时间陈酿后,不同陈酿容器中红枣白兰地的甲醇均有不同程度的下降,其中下降最快的是橡木桶中的酒样,从最初的3.36g/L下降到2.74g/L,这表明橡木桶对降低红枣白兰地中的甲醇含量有显著作用;橡木桶酒样中的高级醇总量呈上升趋势,经过270d 陈酿,从1.0065g/L上升到1.1004g/L,瓷坛、
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)
(2min ),再以45℃/min升至190℃,气化室温度250℃。参考文献:
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图1
不同条件下检测出的葡萄酒中甲醇含量变化曲线
试验条件进行探索,确定了检测的优化条件,可以进一步了解气相色谱检测葡萄酒中甲醇的原理,也可以满足操作人员利用非专业葡萄酒检测仪器对葡萄酒中甲醇含量检测的需要。本试验得出的最佳试验条件为:检测器温度240℃,柱温40℃(2min )以20℃/min 升至100℃