分析与检测 中 国 酿造 2017年第36卷第8期 总第306期 ・161・ 气相色谱直接进样法与顶空进样法测定白酒中甲醇的比较 罗明,成桂红,钟红霞,王健,徐跃成 (四川省食品药品检验检测院,四川成都610100) 摘要:该实验对气相色谱直接进样法与顶空进样法测定白酒中甲醇的方法进行比较。直接进样法测定按GB/T 500948—2Oo3《蒸 .馏酒与配制酒卫生标准的方法分析》进行,并对色谱条件进行了改进及优化;顶空进样法测定时,对取样量、加热温度进行优化,建 立最佳色谱条件。两种方法的线性范围为0.032 ̄1.288 g/L,线性相关系数R均>O.999。直接进样法的检出限为0.04 g几,加标回收率 为90% 1 10%,相对标准偏差(RSD)<1%,方法不确定度结果为(0.166 ̄0.012)g/L;顶空进样法的检出限为0.02 g门L,加标回收率范 围为90%110%,相对标准偏差(RSD)<3%,方法不确定度结果为(O.160 ̄0.012)g/L。以两种方法测定市售20种白酒样品,测定结果 经配对舱验,无显著性差异(P>0.05)。直接进样法无前处理过程,简单快速精密度高;顶空进样法检出限更低,灵敏度更高。 关键词:气相色谱直接进样;项空进样;甲醇;白酒 中图分类号:0657.7 文章编号:0254—5071(2017)08—0161—04 doi:l0.11882/j.issn.0254—5071.2017.08.035 Comparison of direct injection and headspace nijection method n idetermination ofmethanol n iBaiifu LUO Yue,CHENG Guihong,ZHONG Hongxia,WANG Jian,XU Yuecheng (SichuanInstitute ofProductQualitySupervision&Inspection,Chengdu 610100,china) Abstract:The methanol determination method in Baijiu WaS compared between the direct injection method and headspace nijection method.The di— rect injection method was conducted according to GB/T 5009.48—2003 by direct sampling.and the chromatographic conditions were improved and optimized.When the samples were measured by methanol headspace method,the sample volume,heating temperature was optimized and the optimal chromatographic condition was established.The linearity of two methods ranged from 0.032 gm to 1.288 gm.The detection limit of direct nijection method was O.04 gm,the adding standard recovery rate range was 90%一1 10%,relative standard deviation(RSD)<1%,and the results uncertainty of the mehod twas(0.166 ̄0.012)gm.The detection limit ofheadspace method was 0.02 ,the adding standard recovery rate range was 90%一1 10%, RSD<3%,andtheresultsuncertainty ofthe mehod twas(O.160 ̄0.012)g/L.Two methods were used to determine the 20 kinds ofBaijiu samples,the results were analyzed by paired t test,and htere was no signiifcant difference(P>0.05).The direct injection method had no pretreatment process,it was simple and rapid with high precision,low sensitivity.The detection limit ofheadspace method was lower,and the sensitivity was higher. Key words:gas chromatography direct injection;headspace injection;methanol;Baijiu 甲醇是一种无色透明、易挥发性液体,在人体内代谢 产物为甲醛、甲酸,有很强的毒性,尤其对视神经损害严 重,误饮过量的甲醇会引起失明或中毒死亡【 。白酒是以 粮谷、薯类、水果、乳类等为主要原料,经发酵、蒸馏、勾兑 1材料与方法 1.1材料与试剂 乙醇(色谱纯):天津四友精细化学品有限公司;甲醇 色谱标样(纯度为99.5%):天津市化学试剂研究所;超纯 水(Eg导率为18.2MfD:Milli—Q超纯水机制备;20种白酒(编 号为1 ~20 :市售。 而成的饮料酒,白酒中少量的甲醇可构成白酒不同的风格, 过量则有害健康。目前,甲醇的检测方法有比色法、滴定法、 生物传感器法、液相色谱法、气相色谱法,气相色谱法是 世界上公认的测定酒中甲醇的方法[61。GB/T 5009.48—2o03 《蒸馏酒与配制酒卫生标准的方法分析》中甲醇的测定方 取色谱纯乙醇用超纯水配制成体积分数60%的乙醇 溶液,用作溶剂及试剂空白;标准储备液的配制:取1 mL 甲醇色谱标样称质量为0.805 0 g,用体积分数60%乙醇溶 液定容至50 mL,得16.1 g/L甲醇标准储备液,备用。标准使 用液的配制:分别准确吸取标准储备液0.02 mL、0.05 mL、 0.10 mL、0.20 mL、0.40 mL、0.80 mL于10 mL容量瓶中,用 体积分数60%乙醇溶液定容至10 mL,现用现配。 1.2仪器与设备 法有比色法和气相色谱直接进样法川,比色法操作繁琐、 费时【 ,气相色谱法采用填充柱恒温进样,对成分复杂的 白酒分离效果差【9]。本实验拟选用毛细色谱柱对气相色谱 直接进样法和顶空进样法分别进行色谱条件优化,用最佳 色谱条件分别进行方法学验证,目的是便于选择白酒中甲 醇含量测定的方法。 收稿日期:2017.02.27 7890B气相色谱仪(gas chromatography,GC)配氢火 作者简介:罗弱(1986.),女,工程师,本科,主要从事食品检验方面的工作 ・1 62・ 201 7 Vo1.36 No.8 Serial No.306 China Brewing Analysis and Examination 焰检测器(lfame ionization detector,FID)及OpenLAB ̄2作 站、7697A顶空(Headspace,HS)自动进样器、HP-INNOWAX 毛细色谱柱(30 mx0.32 minx0.50 m)、HP-INNOWAX毛 接进样法测白酒中甲醇的色谱条件为:进样体积0.5 L, 进样口温度220℃,柱流速0.8 mL/min,分流 ̄L50:1,程序升 温30℃保持8 min,以2 ̄C/min升至70℃,保持1 min,再以 50%/min升至190 o【=,保持4 min。此条件下甲醇峰峰形好, 细色谱柱(30 mx0.25 rnmx0.25 m)、CP.WAX57CB色谱柱 (5O mx0.25 mmx0.20 m):美捷伦科技有限公司; 白酒样品中甲醇峰的分离度为1.268,直接进样法甲醇标准 2010plus气相色谱仪配氢火焰检测器(flame ionization detector,FID)及GCsolutionI作站:日本岛津公司;Milli-Q 超纯水机:密理博中国有限公司;XS105电子天平:瑞士 METTLER TOLEDO集团;吉尔森移液器(100 ̄5 000 IxL): 法国GILS0N公司。 l_3方法 1.3.1色谱条件 (1)直接进样法 Agilent CP.wax57CB色谱柱;程序升温:30℃保持8 min, 以2 ̄C/min升至70℃,保持1 min,再以50%/min升至190℃, 保持4 min;进样口温度:220℃;检测器温度:280 0C;分流 比:50:1;柱流速:0.80 mL/min;定量方法:外标法;进样体 积:0.5 L。 (2)顶空进样法 Agilent HP—INNOWAX色谱柱;程序升温:40 qc保持 8 min,以5℃/min升至100℃,不保持,再以40℃/min升至 180。【=,保持4min;进样口温度:220cc;检测器温度:250℃; 分流比:60:1;柱流速:1 mL/min;定量方法:外标法;进样 体积:1 mL;顶空自动进样器条件:加热箱90℃,定量环 100℃,传输线1 10℃,样品瓶平衡时I' ̄20 min,进样持续时 间:0.5 min,进样循环36 min。 1.3.2测定步骤 直接进样法取混匀的标准使用液及洒样约1 mL于进 样小瓶,待测;顶空进样法准确取混匀的标准使用液及酒 样各2 mL于20 mL顶空瓶中,压紧瓶盖,待测。待仪器工作 正常且稳定后,依次对标准使用液各浓度梯度、空白、加 标回收、样液进行测定。 2结果与分析 2.1直接进样法色谱条件优化 甲醇沸点为64.7 cc ,选择气化温度80℃、90℃、100℃、 120℃、150℃、200 cCI、220℃,程序升温条件:40℃保持5 min, 以5 qC/min速率升至200 oC,保持1 min,检测器:280 oC,分 流LL:40:1,进样体积:0.5 L,在此条件下对甲醇标品定性 并比较峰面积,结果表明,气化温度不低于150 oC时,甲醇 峰峰面积趋于稳定且峰形好,因此选择150℃作为进样口 温度。但是对于成分比较复杂的白酒样品时会发现甲醇峰 和其他峰包裹的现象,继续做了如下优化:选择进样口温 度220℃,检测器280℃条件不变情况下,分别对初始柱温 保持时间、初始柱温、初始柱温保持时问、柱流速、程序升 温速率、分流比、进样量进行一系列优化试验… ,确定直 溶液色谱图及白酒样品色谱图见图1。 7 0 6・O 至5.0 4.0 酱3.0 2 O 1 0 O.O l O O O 旦 j型 保目时Pj/min 图1 直接进样法甲醇标准溶液(A)及白酒样品(B)色谱图 Fig.1 Chromatogram of methanol standard solution(A)and Baijiu sample(B)by direct injection 2.2顶空进样法色谱条件优化 2.2.1 HP—INNOWAX毛细色谱柱优化 HP.1NNOWAX色谱柱的最低使用温度为40℃,初始温 度40℃不变的情况下,对初始温度保持时间、柱流速、程序 升温速率、分流比、进样量参照直接进样法进行优化,甲醇 峰不能得到理想的优化条件,于是考虑换用HP—INN0wAx 色谱柱,在上述优化条件下继续优化,得到顶空进样的最 佳色谱条件:程序升温为40℃保持8 min,以5 oC/min升至 100℃,不保持,再以40℃/min升至180℃,保持4 min;进样 口温度:220℃;检测器温度:250℃;分流比:60:1;柱流 速:1 mL/min;顶空自动进样器条件:加热箱90℃,定量环 100℃,传输线ll0℃,样品瓶平衡时间20 min,进样持续时 间0.5 min,进样循环36 min。 2.2-2样品瓶加热温度及取样量优化 因为甲醇沸点为64.7℃,样品瓶加热温度分别设为60℃、 70℃、80℃、90℃、100℃进行试验,60℃、70℃响应值较小, 100℃有拖尾峰,因此确定90℃为最佳样品瓶加热温度。样 品瓶中分别取1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL进行试验。结果 5 4 4 3 3 2 2 分析与检测 如 ∞ 如 加 中 国 酿m 造 2017年第36卷第8期 总第306期 ・163・ 表明,进样量不低于2 mL时甲醇峰峰面积几乎无变化,确 定标准溶液及样品取样量为2 mL。在此优化条件下,测得 白酒样品中甲醇峰分离度为2.82,顶空进样法甲醇标准溶 表2直接进样法与顶空进样法的精密度比较 Table 2 Comparison of precision of direct injection method and headspace injection method 液色谱图及白酒样品色谱图见图2。 晷 8 9 10 l1 保留时间/arin 180 160 140 l20 撂tO0 — 80 60 40 20 .笺.j^ 鳖. U溘+ 藿 i l 5 10 15 2O 保留时间/rain 图2顶空进样法甲醇标准溶液(A)及白酒样品(B)色谱图 Fig.2 Chromatogram of methanol standard solution(A)and eaijiu sample(B)by headspace injection method 2.3线性范围、相关系数及检出限的比较 分别用两种方法测定配制的甲醇标准使用液系列浓 度,两种方法的标准曲线线性范围、相关系数及检出限 结果见表l。 表1 直接进样法与顶空进样法的线性范围、相关系数及检出限 Table 1 Linear range.correlation coefficient and detection limit Of direct injection method and headspace injection m ̄hod 由表1可知,两种方法得到线性范围0.032 2~1.288 gm, 以甲醇含量(x,gm)为横坐标,峰面积(y)为纵坐标的甲 醇标准曲线回归方程相关系数R均0.999。表明两种方法均 有良好的线性关系,优化后的直接进样法检出限(0.04 g/L) 高于顶空进样法检出限(0.02 g/L)。 2.4精密度实验 取16.1 g门L甲醇标准储备液0.25 mL用阴性样品定容 至25 mL,混匀后分别用两种方法进行精密度考察(平行 实验6次),结果见表2。 由表2可知,直接进样法相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)<l%,顶空进样法RSD<3%,项空进样法 更接近真值,精密度符合GB/T 27404--2008《实验室质量 控制规范食品理化检测》的技术要求[ 。 2.5回收率实验 选择加标质量浓度0.048 gm、0.161 g/L、0.483 gm-个 不同质量浓度水平对3个不同酒样进行加标实验,考察两种方 法的准确度,结果见表3。 表3两种方法加标回收率结果 Table 3 Adding standa ̄recovery results of two m ̄hods 由表3可知,两种方法的加标回收率为90%~1 10%,表 明两种方法准确度较好。 2.6样品测定 取20种市售白酒分别用两种方法进行测定,结果见表4。 表4两种方法测定2O种白酒中甲醇结果比较 Table 4 Comparison of the results of the methanol content determination by two methods 201 7 Vo1.36 NO.8 ・1 64. Serial No.306 China Brewing A由表4可知,两种方法测定结果经配对t检验,t=1.068, 两种方法测定白酒中甲醇无显著性差异fl5](P>0.05)。 2.7不确定度比较 按标准曲线外标法计算白酒试样中甲醇含量,计算公 式如下: 甲醇按100%酒精度折算值X(g/L)= ×100 式中:x为白酒中甲醇含量,按100%酒精度折算,g/L;C为由 标准曲线计算出进样液中甲醇含量,g门L;B为实测酒 精度,%vol;100为按100%酒精度换算 。 通过计算公式建立数学模型,不确定度评定步骤如下: ①根据6次平行测定结果计算A类相对标准不确定度②B类 不确定度由甲醇色谱标样、实测酒精度、仪器引入相对标 准不确定度『】7_ 。通过合成计算得到不确定度结果见表5。 表5两种方法的不确定度结果 Table 5 Uncertainty representation results of two methods L 方法 测定结果 =6) 不确定度 直接进样法0.1652 0.165 8 O.1654 0.1646 0.1667 O.1657(0.166 ̄0.012) 顶空进样法0.163 6 0.164 1 O.157 3 0.156 1 0.155 7 0.165 3(O.160 ̄0.012) 由表5可知,直接进样法的方法不确定度结果为 (0.166+0.012) ;顶空进样法的方法不确定度结果为 (0.160_+0.012)g/L。 2.8再现性实验 实验室内不同时间不同人员进行再现性实验,选择 0.03 g门L、0.09 rdL两个质量浓度进行6次加标实验,结果见 表6。 表6再现性实验结果 Table 6 Results of reproducibility experiments 由表6可知,精密度和回收率范围均能满足GB/T27404-- 2008《实验室质量控制规范食品理化检测》中的技术要求, 说明两种方法再现性好。 3结论 本实验通过气相色谱直接进样法和顶空进样法分别从 条件优化到方法学验证比较,结果表明,两种方法各项指标 都能满足实验室要求。两种方法的线性范围为0.032 2~ 1.288 0 gm,线性相关系数R均>0.999。直接进样法的检出 nalysis and Examination 限为0.04 g/L,加标回收率为90% 110%,相对标准偏差 (RSD)<1%,方法不确定度结果为(0.166±O.012)gm; 顶空进样法的检出限为0.02 g/L,加标回收率范围为90%-- 1 10%,相对标准偏差(RSD)<3%,方法不确定度结果为 (0.160_+0.012)g/L。以两种方法测定市售20种白酒样品, 测定结果经配对fj佥验,无显著性差异(P>0.05)。直接进样 法无前处理过程,简单快速精密度高;顶空进样法检出限 更低,灵敏度更高。两种方法各有优点,可灵活运用于白酒 中甲醇含量的测定。 参考文献: [1]申科敏,胡晓琴.顶空进r4-毛细管柱气相色谱法测定酒中甲醇的含量 .食品与药品,2016,1 8(5):358—360. [2]黄鸣,刘江勋,黎锡流.项空气相色谱法测深色酒中微量甲醇Ⅲ食 品科学,2002,23(2):106—108. [3]陈捷敏.甲醇中毒视网膜功能结构和蛋白质组学研究[D].上海:复旦 大学,2012. [4]李莹.白酒中甲醇分析方法的研究 .酿酒,2010,37(2):77.78. [5]张明赞,何腊平,张义明.白酒中甲醇、甲醛、氰化物和金属离子的研 究进展『J】.食品安全质量检测,2015,6(9):3563—3568. 【6]WANG M L,WANG J T,CHOONG Y M.A rapid and accurate method for determination of methanol in alcoholic beverage by direct injection capillarygas chromatography[J]l J Food Compos Anal,2004,17:1 87— 196. 【7]中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.48--2003蒸馏酒与配制酒卫生 标准的方法分析[s】.北京:中国标准出版社,2003. [8]张钟,陈海蓉.影响荔枝酒甲醇含量的因素[J].中国酿造,2014,33 (3):125一l27. [9]彭黎旭,刘洪升,王明月.气相色谱高温法快速测定酒中甲醇、杂醇 油、乙酸乙醋和酒度【JJ.热带农业科学,1997(3):4l一45 [1O]徐万秀.毛细管白酒专用柱气相色谱法测定白酒中甲醇含量[J].上海 计量测试,2014(5):27—29. [11]李超豪,胡强,吴蔚,等.气相色谱法同时测定白酒中甲醇和乙 (己)酸乙酯[JJ.食品与机械,2013,29(1):8l-87. [12]亓学奎,王欣欣,杨华.毛细管色谱法测定白酒中的甲醇、乙酸乙 酯、乳酸乙酯和正丙醇….食品科技,2014,39(2):276。278. [13]莫国荣.程序升温毛细管气相色谱法测定白酒中甲醇和杂醇油Ⅲ. 中国卫生检验杂志,2012,22(2):229—230. [14]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 27404--2008实 验室质量控制规范食品理化检测【s].北京:中国标准出版社,2008. [15]郭爱华,袁佗,王玮,等.气相色谱法和离子色谱法测定饮料中 甜蜜素的方法比较[J].现代预防医学,2015,42(11):1975.1978 【16]中华人民共和国卫生部.GB 2757—2012,食品安全国家标准蒸馏酒 及其配制酒[S].北京:中国标准出版社,2013. [17]刘忠,陈涛.蒸馏酒中甲醇测量结果不确定度分析[J1.医学信息, 2010,23(5):1498—1499. [18]侯凤仙,宁霞,黄爱华.气相色谱法测定白酒中甲醇的不确定度评 估『J].预防医学,2014,10(5):38—39. [19]黄丽金,童优芸,袁勇军.气相色谱法测定白酒中甲醇含量测量结果 不确定度的评定[J].安徽农业科学,2013,41(13):5952.5953.