氣相色譜測(cè)定啤酒中乙酸的含量

頂空氣相色譜測(cè)定啤酒中乙酸的含量
 

    　乙酸是啤酒中含量zui高的有機(jī)酸，它是啤酒正常發(fā)酵產(chǎn)物，由乙醛氧化而來(lái)，是啤酒中對(duì)口感影響zui大的酸味物質(zhì)。
    　乙酸，俗稱(chēng)為醋酸，相對(duì)分子質(zhì)量60.05，純醋酸在16.6℃以下會(huì)凝固成冰狀，故又稱(chēng)為冰醋酸，其分子式為CH3COOH。
    　醋酸是無(wú)色水狀液體，具有強(qiáng)烈刺鼻的特征酸味，極易溶于醇、醚、甘油和CCI4，不溶于CS2，遇明火、高熱、強(qiáng)氧化劑易引起燃燒，有腐蝕性，能灼傷皮膚。
    　乙酸形成的途徑有以下兩條：一條是發(fā)酵前期麥汁含量高和貯酒中不斷通風(fēng)的情況下，由乙醛和乙醇氧化形成；另一條是在發(fā)酵后期，酵母吸收丙酮酸進(jìn)行岐化反應(yīng)，形成乙酸和乳酸。啤酒酵母在滅菌麥汁中只形成少量的乙酸，若污染雜菌，則生成大量乙酸。因此，在發(fā)酵中檢出酒的揮發(fā)酸以乙酸為主，也是作為發(fā)酵是否正常的標(biāo)志之一。

    　啤酒中含有有機(jī)酸約100種以上，多數(shù)有機(jī)酸都具有酸味，它是啤酒的重要口味成分之一，酸類(lèi)不構(gòu)成啤酒香味，酸味和其他成分協(xié)調(diào)配合，即組成啤酒的酒體，有機(jī)酸是成品啤酒中一類(lèi)非常重要的風(fēng)味物質(zhì)，適量的有機(jī)酸賦予啤酒愉快的口感，缺乏酸類(lèi)的啤酒顯得呆滯、粘稠、不爽口，而酸過(guò)量或者種類(lèi)太單調(diào)，又會(huì)使啤酒口感粗糙、不柔和、不協(xié)調(diào)，同時(shí)引起酸露頭，減低啤酒飲用性。因此，研究啤酒釀造過(guò)程的有機(jī)酸，通過(guò)代謝監(jiān)控酸的種類(lèi)和含量，將直接影響到啤酒的品質(zhì)和風(fēng)味。
    　啤酒中揮發(fā)酸控制標(biāo)準(zhǔn)為80mg/L，如大于100mg/L則為明顯污染發(fā)酵。
    　乙酸的測(cè)定傳統(tǒng)方法采用常規(guī)水蒸氣蒸餾法，此方法既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且其中包括少量雜質(zhì)，如甲酸、丁酸、戊酸等揮發(fā)脂肪酸，所以誤差比較大。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可采用液相色譜法和離子色譜法測(cè)定，但此儀器價(jià)格不菲，且在啤酒業(yè)應(yīng)用面不廣，對(duì)中小啤酒企業(yè)來(lái)說(shuō)不太現(xiàn)實(shí)，所以，筆者嘗試研究用頂空進(jìn)樣器----氣相色譜方法建立一種簡(jiǎn)單快速的檢測(cè)啤酒中乙酸的測(cè)定方法，供同行參考指正。
1  實(shí)驗(yàn)部分
1.1  儀器和試劑
1.1.1  儀器裝置
    　 氣相色譜儀（配有FID檢測(cè)器）
    　全自動(dòng)頂空進(jìn)樣器
    　20mL頂空進(jìn)樣瓶，電子天平（精度0.0001），微量自動(dòng)移液器，1mL、5mL、10mL、20mL、25mL移液管，100mL容量瓶，5mL量筒。
1.1.2  試劑
    　色譜純乙酸，色譜純無(wú)水乙醇，重蒸水
1.1.3  色譜條件
    　毛細(xì)管柱DM－WAX色譜柱（30m×0.53×2um）
    　進(jìn)樣口溫度200℃，檢測(cè)器溫度260℃，載氣：氮?dú)?span lang="EN-US">（10mL/min）  ，分流比10：1   
    　色譜柱升溫程序：35℃保溫3min，10℃/min升溫至90℃，保溫1min，30℃/min升到220℃。
    　頂空進(jìn)樣器程序：柱溫85℃保溫30min，取樣器針溫120℃，傳輸線(xiàn)溫度120℃，

 
進(jìn)樣時(shí)間2s，頂空進(jìn)樣器載氣壓力120kpa。
1.2  標(biāo)準(zhǔn)試劑的配制
1.2.1  乙酸標(biāo)樣的配制
1.2.1.1  稱(chēng)取乙酸6.00mg，加入100mL容量瓶用*定容至100mL。
1.2.1.2  取1mL 1加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL。
1.2.1.3  取2 1mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為6ppm乙酸溶液。
1.2.1.4  取2 2mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為12ppm乙酸溶液。
1.2.1.5  取2 5mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為30ppm乙酸溶液。
1.2.1.6  取2 10mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為60ppm乙酸溶液。
1.2.1.7  取2 15mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為90ppm乙酸溶液。
1.2.1.8  取2 20mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為120ppm乙酸溶液。
1.2.1.9  取2 30mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL為180ppm乙酸溶液。
1.3  樣品預(yù)處理
    　將啤酒樣品放于冰箱冷藏24小時(shí)，不除氣量取5mL于頂空進(jìn)樣瓶，頂空自動(dòng)進(jìn)樣分析。
1.4 乙酸定性定量方法
1.4.1 乙酸定性
    　以標(biāo)準(zhǔn)樣品保留時(shí)間、樣品加標(biāo)來(lái)定性。
1.5 乙酸定量
    　將乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液在上述色譜條件和頂空條件下進(jìn)樣，以峰面積外標(biāo)法定量，用色譜軟件N3000建立色譜方法（標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程）自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。
    　乙酸定量結(jié)果表達(dá)
    　X=A1×C/As
    　式中：
    　X---樣品中乙酸含量mg/L
    　A1---樣品溶液峰面積
    　AS---乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積
2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1  氣相色譜標(biāo)準(zhǔn)方法的建立
    　將乙酸標(biāo)樣12ppm、30ppm、60ppm、90ppm、120ppm、150ppm
和180ppm分別取5mL于頂空瓶中封口后，在頂空進(jìn)樣器程序進(jìn)樣分析，得到在不同濃度下所對(duì)應(yīng)的色譜峰面積，根據(jù)此面積和濃度利用色譜N3000軟件多點(diǎn)校正建立外標(biāo)分析方法，保存?zhèn)溆谩?span lang="EN-US">
2.2  樣品的分析
    　將樣品放置冰箱中冷藏24小時(shí)，用量筒量取5mL于頂空進(jìn)樣瓶，在和標(biāo)準(zhǔn)樣品一樣的頂空進(jìn)樣器程序下自動(dòng)進(jìn)樣分析。
2.3  樣品數(shù)據(jù)處理
    　將樣品譜圖打開(kāi)，加載建立的標(biāo)準(zhǔn)方法，自動(dòng)得出乙酸數(shù)。
2.3  精密度與重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)
    　取同一標(biāo)準(zhǔn)樣品，按外標(biāo)法進(jìn)樣在同條件下六次重復(fù)檢測(cè)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。
2.4  回收率試驗(yàn)
    　分別往啤酒里面添加20mg/L，30mg/L，40mg/L乙酸，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
2.5  不同品牌啤酒，用液相色譜和氣相色譜檢測(cè)乙酸結(jié)果對(duì)比。
    　取不同品種同一批樣品分別用氣相色譜和液相色譜檢測(cè)，驗(yàn)證氣相色譜檢測(cè)乙酸的準(zhǔn)確度，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。
3  結(jié)論
3.1  從以上精密度實(shí)驗(yàn)中變異系數(shù)在5%以下，說(shuō)明該方法精密度和重復(fù)性都很好，符合微量分析的要求。

3.2  同一樣品回收率測(cè)定結(jié)果均在90%－105%之間，在色譜分析中是可以接受的，可以滿(mǎn)足日常分析要求。
3.3  從液相色譜和氣相色譜測(cè)定結(jié)果對(duì)比來(lái)看，測(cè)定誤差在5%左右，可以接受。
4  注意事項(xiàng)
4.1  保證進(jìn)樣量、色譜分析條件嚴(yán)格不變。
4.2  標(biāo)準(zhǔn)方法應(yīng)定期校正，保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性。
4.3  樣品在密封進(jìn)取樣瓶后，應(yīng)盡快分析檢測(cè)，不宜放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，防止氧化使檢測(cè)結(jié)果偏高。

[參考文獻(xiàn)]
[1]李紅,陳元,郭瑞涵和張五九等.啤酒乙酸的來(lái)源、形成機(jī)理、影響機(jī)制的研究及基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)模型.啤酒科技，2007（9）.
[2]《酒業(yè)質(zhì)量技術(shù)參考》.2005（2）中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院主辦.