白酒中甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的測定
發布時間：2024-08-21作者：小編來源：點擊：次
白酒作為中國的國酒，和伏特加、威士忌、白蘭地、朗姆酒、杜松子酒并稱為世界六大蒸餾酒[1][2]。其獨特的香味特征不僅是酒品質的重要體現，更承載著中國傳統文化內涵[3][4]。傳統白酒的生產加工過程以糧谷為原料，以酒曲為發酵劑，經原料研磨、制曲、發酵、蒸餾和陳釀制成[5][6][7]。復雜的原料、特殊的工藝和多菌種共發酵等多種因素共同作用使得白酒的成分極其復雜。在白酒的組成中，水和乙醇約占98%左右，芳香物質如酸、酯、醇和醛占不到2%，這些化合物基本由碳、氫、氧和其他雜原子（如氮和硫）組成[8][9][10]。揮發性有機化合物基本上決定了不同酒類的品質和香型[11]。因此，將白酒分為濃香、醬香、米香、清香和兼香等12種香型[12][13]。其中，清香型白酒具有清新純正的復合香氣，且口感醇厚綿甜、余味悠長[14][15]。濃醬兼香白酒的釀造工藝將濃香型和醬香型白酒的釀造技術相結合，使酒體既有濃香型的濃郁窖香，又有醬香型的幽雅細膩[16]。
酯類是形成白酒香氣的主要呈味物質，其構成和配比是影響酒體風格和品質的關鍵因素[17]。乙酸乙酯和乳酸乙酯是清香型白酒的主體物質，乙酸乙酯以其獨特的花果香味為白酒增加了清爽的口感，使白酒的整體香氣更加豐富；乳酸乙酯則賦予白酒獨特的窖香和槽香，口感綿軟柔和，且因其能提高乙酯與水的互溶性，增加了酒的醇厚感[18][19][20][21]。己酸乙酯是濃香和醬香型白酒的主要成分，為白酒提供了獨特的窖香和菠蘿果香，口感柔和圓潤，而且己酸乙酯還帶有輕微的刺激感，這種刺激感與甜味相互交織，使白酒更加綿甜醇厚[22][23]。己酸作為己酸乙酯的前體物質，具有明顯的定味作用，賦予白酒獨特果味芳香，能有效降低白酒的辛辣味和苦味[24][25]。甲醇作為一種有毒物質是白酒中重要的食品安全指標，如果其在白酒中含量超標，會對人體健康產生不良影響。目前，白酒中的風味物質檢測分別對應不同的國標檢測方法，不僅效率低，而且增加了檢測工作的復雜性。因此，對標準中的方法進行優化，建立一種簡便、精確且高靈敏的方法，同時檢測清香型、濃香型或濃醬兼香型白酒中的甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸含量有重要的應用價值。
氣相色譜法（GC）由于其操作便捷、檢測分析快速、分離效果好、重復性強、靈敏度和分辨率較高等優點，成為白酒中風味物質分析的首選方法[26]。張琴[27]等建立了同時檢測清香型白酒中甲醇、乙酸乙酯和乳酸乙酯的GC內標法，標準曲線相關系數R2均＞0.999，加標回收率分別為94.3%～100.4%、93.4%～100.2%、96.3%～99.8%，精確度較高；孟雄飛[28]等采用GC檢測乙酸乙酯、己酸乙酯等10種物質，相關系數均在0.9990以上，加標回收率分別為94.3%～100.4%、93.4%～100.2%、96.3%～99.8%，具有較好的準確性和精密度。
本研究擬建立氣相色譜（GC）內標法，同時檢測清香型、濃香型或濃醬兼香型白酒中甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的含量，并進行方法確認驗證其可靠性，旨在優化現有國標方法，提高檢測效率，為白酒品質監控提供有力技術支持。
1 材料與方法
1.1 材料、試劑及儀器
酒樣：7個不同酒精度酒樣[1#（42.3%vol）、2#（50.0%vol）、3#（43.1%vol）、4#（52.0%vol）、5#（56.0%vol）、6#（43.2%vol）和7#（52.3%vol）]，市售白酒。
試劑及耗材：無水乙醇（色譜純，迪馬科技）；甲醇（GC，＞99.7%），中國計量科學研究院；乙酸乙酯（GC，＞99.7%），叔戊醇（GC，＞99.5%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；己酸乙酯（GC，＞99.5%），乙酸正戊酯（GC，＞99.5%），天津市光復科技發展有限公司；乳酸乙酯（GC，＞99.0%），上海麥克林生化科技有限公司；己酸（GC，＞99.5%），二乙基丁酸（GC，＞99.5%），天津市津科精細化工研究所。
儀器設備：GC-2010 Pro氣相色譜儀，日本島津公司；LA230s電子分析天平，北京賽多利斯科學儀器有限公司；Milipore超純水機，法國默克公司。
1.2 試驗方法
1.2.1 溶液的配制
1.2.1.1 乙醇溶液的配制
無水乙醇：色譜純。
乙醇溶液（40%vol）：量取40 mL無水乙醇，用一級水定容至100 mL，充分混勻。
乙醇溶液（50%vol）：量取250 mL無水乙醇，用一級水定容至500 mL，充分混勻。
1.2.1.2 混合標準儲備溶液的配制
甲醇標準儲備液：稱取0.5069 g甲醇至100 mL容量瓶中，用40%乙醇溶液定容至刻度，混勻。
乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯混合標準儲備液：分別稱取2.5139 g乙酸乙酯、2.5021g乳酸乙酯、2.5055 g己酸乙酯標準物質至100 mL容量瓶中，用無水乙醇（色譜純）定容至刻度，混勻。
己酸標準儲備液：稱取1.0081 g己酸標準物質至100 mL容量瓶中，用50%乙醇溶液定容至刻度，混勻。
1.2.1.3 混合內標溶液的配制
叔戊醇、乙酸正戊酯、二乙基丁酸混合內標溶液：分別準確稱取10.0079 g、10.0077 g、10.0124 g叔戊醇、乙酸正戊酯、二乙基丁酸標準物質至500 mL容量瓶中，用50%乙醇溶液定容至刻度，混勻。
1.2.1.4 混合標準工作溶液的配制
甲醇系列標準工作液：分別從甲醇標準儲備液中吸取了0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、5.0 mL，并分別注入25 mL容量瓶中，用40%乙醇溶液定容至刻度，依次得到了甲醇含量為101.076 mg/L、202.152 mg/L、404.303 mg/L、808.607 mg/L、1010.759 mg/L系列標準溶液。分別從每個甲醇系列標準溶液中吸取了10 mL，注入5個10 mL的容量瓶中，分別加入0.1 mL混合內標溶液，并進行充分的混合以確保均勻性。
乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸混合標準工作液：首先從乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯的混合標準儲備液中，分別吸取0.1 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL和1.0 mL，并分別注入5個10 mL的容量瓶中，同時，從己酸標準儲備液中，分別吸取了0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL和1.0 mL，分別加入到相應的容量瓶中，使用50%乙醇溶液定容，直至液面達到刻度線，分別加入0.1 mL混合內標溶液，充分混勻，配制成不同濃度的乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的混合標準工作溶液。其中，乙酸乙酯的質量濃度為251 mg/L、501 mg/L、1003 mg/L、1504 mg/L、2506 mg/L，乳酸乙酯的質量濃度為248 mg/L、495 mg/L、991 mg/L、1486 mg/L、2477 mg/L，己酸乙酯的質量濃度為249 mg/L、499 mg/L、997 mg/L、1496 mg/L、2493 mg/L系列混合標準工作溶液，己酸的質量濃度為201 mg/L、401 mg/L、602 mg/L、802 mg/L、1003 mg/L系列混合標準工作溶液，遵循現配現用的原則，以確保試驗結果的準確性和可靠性。
1.2.2 樣品前處理
吸取試樣10.0 mL于容量瓶中，加入0.1 mL混合內標溶液，充分混勻，上機測定。
1.2.3 分析檢測
甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的檢測采用氣相色譜法。
色譜條件：DB-WAX UI色譜柱（30.0 m×0.25 mm×0.50μm）；柱溫箱梯度升溫程序為初溫35 ℃，以5 ℃/min升至100 ℃，以10 ℃/min升至230 ℃，保持3 min；進樣口溫度230 ℃；氫火焰離子化檢測器（hydrogen flame ionization detector，FID）溫度240 ℃；進樣量0.5 μL；分流比30:1。
定性、定量分析：首先以色譜圖上甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸5種單標準品的色譜峰保留時間進行化合物的定性分析，采用內標法進行定量測定。甲醇選用叔戊醇作為內標物，乙酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯共同選用乙酸正戊酯作為內標，己酸使用二乙基丁酸作為內標。將已經配制好的5種混合標準工作溶液置于設定的色譜條件下進行測定，記錄其峰面積數據。以這種組分標準工作液的質量濃度與對應內標質量濃度的比值為橫坐標（記作X軸），以其峰面積與對應內標峰面積的比值為縱坐標（記作Y軸），繪制標準工作曲線，并通過線性回歸分析得到相應的回歸方程，計算樣品中各組分的含量。
1.2.4 方法確認
(1) 標準曲線、檢出限及定量限
遵循1.2.1.4中所述步驟，配制5種組分的混合標準工作溶液，按照規定色譜條件進行測定，以該5種組分標準工作液的質量濃度與對應內標質量濃度的比值為橫坐標（記作X軸），以其峰面積與對應內標峰面積的比值為縱坐標（記作Y軸），繪制標準工作曲線。采用信噪比法S/N=3和S/N=10，計算方法中5種組分的檢出限（limit of detection，LOD）和定量限（limit of quantitation，LOQ）。
(2)精密度及加標回收率試驗
精密度試驗：首先選取白酒酒樣1# ，遵循1.2.2的方法對樣品進行前處理，然后用1.3.3的色譜條件對樣品進行6次平行的測定，計算各組分測定結果的相對標準偏差（relative standarddeviation，RSD）。
加標回收率試驗：選取編號為2#的白酒酒樣進行加標操作。首先，測定2#白酒酒樣的本底值，在該酒樣中分別加入不同質量濃度的甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸標準溶液，各化合物選擇低、中、高三個不同的濃度水平，分別為甲醇（0.049、0.298、0.497 g/L）、乙酸乙酯（0.100、0.607、0.907 g/L）、乳酸乙酯（0.099、0.599、0.897 g/L）、己酸乙酯（0.100、0.603、0.902 g/L）、己酸（0.100、0.300、0.501 g/L），并在每個濃度水平下進行6次平行測定，遵循1.3.2的方法對樣品進行前處理，使用1.2.3的色譜條件進行測定，根據試樣本底值、加標后測量濃度、實際加標量計算得出方法回收率。
1.2.5 數據處理
利用LabSolution工作站查看色譜圖、繪制標準曲線，利用Excel 2021軟件進行數據處理。
2 結果與分析
2.1 定性分析
根據定性分析結果繪制5種標準物質和3種內標物質的混合溶液氣相色譜圖（見圖1）。從圖1可知，甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、己酸及其對應的3種內標物質在色譜圖中實現了完全分離，且峰形尖銳，表明分離效果良好。更重要的是，整個檢測過程在30 min內完成，體現了方法的高效性。
圖1 混合標準溶液氣相色譜圖
2.2 方法確認
2.2.1標準曲線、檢出限及定量限
對混合標準工作溶液進行測定，并繪制標準工作曲線，分析得出各組分回歸方程、相關系數及線性范圍，結果見表1。在各自的質量濃度范圍內，各組分均呈現出良好的線性關系，相關系數R2均>0.999，表明該方法具有較高的精確性和可靠性。甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸檢出限分別為3.04 mg/L、1.46 mg/L、1.36 mg/L、0.92 mg/L、0.67 mg/L，定量限分別為10.13 mg/L、4.88 mg/L、4.53 mg/L、3.08 mg/L、2.23 mg/L，說明該方法具有較好的檢測能力和靈敏度。
組分 | 標準曲線 線性方程 | 相關系數 （R2） | 線性范圍 (g/L) | 檢出限 (mg/L) | 定量限 (mg/L) |
甲醇 | Y=2.21699X+0.00512772 | 0.9998 | 0.10～1.01 | 3.04 | 10.13 |
乙酸乙酯 | Y=3.31392X-0.0226698 | 0.9998 | 0.25～2.51 | 1.46 | 4.88 |
乳酸乙酯 | Y=2.85940-0.0270159 | 0.9999 | 0.25～2.48 | 1.36 | 4.53 |
己酸乙酯 | Y=5.29158-0.0174734 | 0.9998 | 0.25～2.49 | 0.92 | 3.08 |
己酸 | Y=5.19118-0.0570233 | 0.9997 | 0.20～1.00 | 0.67 | 2.23 |
2.2.2 精密度試驗
酒樣1#中各組分的含量和相對標準偏差結果見表2。甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸組分含量測定結果的RSD分別為0.57%、0.33%、0.59%、0.12%、2.04%，表明該方法精密度良好。
組分 | 測定次數 | 平均值(g/L) | RSD(%) | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
甲醇 | 0.183 | 0.183 | 0.182 | 0.181 | 0.183 | 0.184 | 0.183 | 0.57 |
乙酸乙酯 | 0.945 | 0.953 | 0.946 | 0.947 | 0.947 | 0.951 | 0.948 | 0.33 |
乳酸乙酯 | 0.586 | 0.591 | 0.583 | 0.582 | 0.586 | 0.589 | 0.586 | 0.59 |
己酸乙酯 | 0.328 | 0.328 | 0.328 | 0.328 | 0.328 | 0.327 | 0.328 | 0.12 |
己酸 | 0.113 | 0.118 | 0.119 | 0.119 | 0.119 | 0.119 | 0.118 | 2.04 |
2.2.3 加標回收率試驗
酒樣2#中各組分的加標回收率、平均加標回收率及RSD，結果見表3。甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的平均加標回收率分別為為97.6%~102.8%、102.3%~104.0%、96.0%~99.9%、98.2%~102.4%、91.7%~94.2%，RSD分別為1.10%~1.69%、0.60%~1.22%、0.98%~1.91%，0.50%~1.50%，1.17%~2.88%，均<3%，滿足分析要求，表明本方法回收率較高、穩定性較好。
組分 | 本底值 (g/L) | 加標量(g/L) | 檢測結果(g/L) | 回收率(%) | 平均回收率(%) | RSD(%) | |
甲醇 | 0.204 | 0.049 | 0.252、0.253、0.253、 0.251、0.252、0.253 | 98.0、100.0、100.0、 95.9、98.0、100.0 | 98.7 | 1.69 | |
0.298 | 0.487、0.495、0.502、 0.494、0.494、0.496 | 95.0、97.7、100.0、 97.3、97.3、98.0 | 97.6 | 1.64 | |||
0.497 | 0.715、0.723、0.706、 0.712、0.717、0.716 | 102.8、104.4、101.0、 102.2、103.2、103.0 | 102.8 | 1.10 | |||
乙酸乙酯 | 0.316 | 0.100 | 0.419、0.421、0.420、 0.421、0.418、0.421 | 103.0、105.0、104.0、 105.0、102.0、105.0 | 104.0 | 1.22 | |
0.607 | 0.934、0.943、0.936、 0.932、0.937、0.939 | 101.8、103.3、102.1、 101.5、102.3、102.6 | 102.3 | 0.62 | |||
0.907 | 1.256、1.257、1.263、 1.251、1.248、1.248 | 103.6、103.7、104.4、 103.1、102.8、102.8 | 103.4 | 0.60 | |||
乳酸乙酯 | 0.309 | 0.099 | 0.407、0.405、0.403、 0.404、0.403、0.402 | 99.0、97.0、94.9、 96.0、94.9、93.9 | 96.0 | 1.91 | |
0.599 | 0.898、0.895、0.907、 0.910、0.911、0.904 | 98.3、97.8、99.8、 100.3、100.5、99.3 | 99.3 | 1.10 | |||
0.897 | 1.192、1.212、1.205、 1.213、1.197、1.210 | 98.4、100.7、99.9、 100.8、99.0、100.4 | 99.9 | 0.98 | |||
己酸乙酯 | 0.313 | 0.100 | 0.412、0.411、0.409、 0.412、0.410、0.413 | 99.0、98.0、96.0、 99.0、97.0、100.0 | 98.2 | 1.50 | |
0.603 | 0.932、0.928、0.925、 0.926、0.926、0.923 | 102.7、102.0、101.5、 101.7、101.7、101.2 | 101.8 | 0.50 | |||
0.902 | 1.239、1.231、1.238、 1.228、1.242、1.241 | 102.7、101.8、102.5、 101.4、103.0、102.9 | 102.4 | 0.63 | |||
己酸 | 0.190 | 0.100 | 0.287、0.281、0.283、 0.283、0.283、0.288 | 97.0、91.0、93.0、 93.0、93.0、98.0 | 94.2 | 2.88 | |
0.300 | 0.467、0.467、0.460、 0.465、0.469、0.463 | 92.3、92.3、90.0、 91.7、93.0、91.0 | 91.7 | 1.17 | |||
0.501 | 0.646、0.642、0.650、 0.650、0.664、0.644 | 91.0、90.2、91.8、 91.8、94.6、90.6 | 91.7 | 1.72 | |||
2.2.4 實際樣品的測定
選取3#-7#不同酒精度的清香型和濃醬兼香型白酒樣品，按照方法1.23.2進行樣品前處理，1.2.3色譜條件分析檢測，檢測結果按照GB 2757—2012、GB/T 10781.2—2022 、GB/T 10781.8—2021進行判定，檢測及判定結果見表4、5。結果表明檢測方法能夠較好地滿足企業實際樣品檢測的需求。
序號 | 酒精度(%vol) | 甲醇 (g/L) | 乙酸乙酯(g/L) | 乳酸乙酯(g/L) | 己酸乙酯(g/L) | 己酸 (g/L) | 判定結果 |
1 | 43.1 | 0.231 | 0.93 | 0.58 | 0.04 | 0.03 | 合格 |
2 | 52.0 | 0.180 | 1.62 | 0.89 | 0.02 | 0.02 | 合格 |
3 | 56.0 | 0.259 | 1.03 | 0.51 | 0.03 | 0.03 | 合格 |
序號 | 酒精度 (%vol) | 甲醇 (g/L) | 乙酸乙酯(g/L) | 乳酸乙酯(g/L) | 己酸乙酯(g/L) | 己酸 (g/L) | 判定結果 |
1 | 43.2 | 0.117 | 1.04 | 0.67 | 0.74 | 0.18 | 合格 |
2 | 52.3 | 0.112 | 1.53 | 0.82 | 1.00 | 0.26 | 合格 |
3 結論
本方法能夠將5種組分有效分離，峰形尖銳，分析時間約30 min。在各自的質量濃度范圍呈現線性關系良好，相關系數R2均>0.999；精密度試驗結果的RSD分別為0.57%、0.33%、0.59%、0.12%、2.04%；甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的LOD分別為3.04 mg/L、1.46 mg/L、1.36 mg/L、0.92 mg/L、0.67 mg/L，LOQ分別為10.13 mg/L、4.88 mg/L、4.53 mg/L、3.08 mg/L、2.23 mg/L；加標回收率分別為97.6%~102.8%、102.3%~104.0%、96.0%~99.9%、98.2%~102.4%、91.7%~94.2%。實際樣品測定能夠滿足國標相應的檢測要求。
本試驗建立了一種可以同時測定清香型、濃香型或濃醬兼香型白酒中甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸含量的氣相色譜檢測方法，方法分離效果好，分析時間短，相較于國標方法檢測效率有明顯提高，檢測結果準確可靠，可用于清香型、濃香型和濃醬兼香型白酒中甲醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和己酸的分析檢測。