氣相色譜法同時測定啤酒中的甲醛和乙醇

袁彩霞，錢瀅文，柴宗龍，張彥軍，王杰斌，張宏洲，張亞鑫

(甘肅省商業(yè)科技研究所，甘肅蘭州730010)

近年來，啤酒中的甲醛、乙醇、乙醛等危害物質(zhì)已成為社會和人類非常關(guān)心的問題之一[1]，雖然不少啤酒企業(yè)都開始自覺地對啤酒中的甲醛、乙醇?xì)埩袅窟M(jìn)行檢測和控制[2]，但該危害物給人體及環(huán)境造成的傷害不可忽視[3]。甲醛作為一種公認(rèn)的可疑致癌物質(zhì)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[4]，大量飲用含有甲醛的啤酒會增加肝臟負(fù)擔(dān)[5]，還會降低人體內(nèi)超氧化物歧化酶活力[6]，使機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)激狀態(tài)和脂質(zhì)過氧化[7]，從而引起組織細(xì)胞損傷和免疫能力下降[8]，同時對記憶力、注意力、感知速度等神經(jīng)行為功能也有一定程度的影響[9]。啤酒中乙醇含量的測定歷來都是啤酒質(zhì)量控制的關(guān)鍵項目[10]，因為啤酒發(fā)酵的主要代謝產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，酒精含量既是判定原麥汁濃度的一項主要指標(biāo)又可反映發(fā)酵過程是否正常[11]。

目前，用于檢測啤酒中乙醇、甲醛含量的檢測方法很多，有分光光度法[12]、高效液相色譜法[13]、氣相色譜法[14]、流動注射法[15]、催化動力學(xué)法[16]、極譜法[17]等。李軍等[18]對啤酒中甲醛的HPLC測定方法也進(jìn)行了研究，但甲醛衍生后需要進(jìn)行萃取操作，不僅操作過程復(fù)雜，而且操作過程中損失較大。林建[19]曾對改變甲醛衍生條件，衍生后不經(jīng)萃取直接測定的方法進(jìn)行了探討，并用于測定章魚樣品中的甲醛含量，方法可行。李紅等[20]也對甲醛不經(jīng)萃取直接測定的HPLC法進(jìn)行了相關(guān)研究。黃曉蘭等[21]利用比色法測定啤酒中的乙醇含量，由于啤酒本身具有一定的色度和濁度，采用比色法要求對樣品進(jìn)行蒸餾操作，不僅過程中損失大[22]，而且啤酒中的甲醛和乙醇含量很低，引起的誤差較大[23]。

目前，尚未見利用氣相色譜法直接同時測定啤酒中的甲醛和乙醇含量的報道。因此本實驗首次嘗試采用氣相色譜法直接對啤酒中的甲醛和乙醇樣品同時測定。經(jīng)過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，采用氣相色譜法直接測定啤酒中的甲醛和乙醇大大簡化了操作過程，減少了萃取、蒸餾、衍生等處理過程中甲醛和乙醇的損失，且省去了傳統(tǒng)方法的蒸餾與手工測定比重等繁瑣操作。數(shù)據(jù)可靠，干擾小，檢測的靈敏度高，分析速度快，適用于日常啤酒中甲醛和乙醇的檢測。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品及標(biāo)準(zhǔn)溶液：甲醛標(biāo)準(zhǔn)品(純度＞99%)、乙醇標(biāo)準(zhǔn)品(純度＞99%)，以上標(biāo)準(zhǔn)品均購于北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取適量甲醛和乙醇標(biāo)準(zhǔn)品,用超重水配制成1.00 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。

儀器設(shè)備：電子天平（XS 225A-SCS），渦旋振蕩儀（GENIUS3），臺式高速離心機(jī)（CF16RXⅡ），超聲波清洗機(jī)（SB-100B），氣相色譜儀（Agilent 7890B）。

試劑：丙酮（色譜純，99.6%，西安市永紅化工原料公司），啤酒樣品（來自本地同期生產(chǎn)的啤酒），二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 色譜條件

氮?dú)猓?.0 mL/min；色譜柱：DB-WAX（30 m×0.32 μm×0.25 μm）；柱溫：35 ℃(6 min)→10 ℃/min(180℃)→20℃/min→200℃(8 min)；汽化溫度：230 ℃；檢測溫度：230 ℃；分流比：30∶1；進(jìn)樣量：1.0 μL。

1.2.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

首先繪制出甲醛、乙醇標(biāo)準(zhǔn)曲線，再對啤酒樣本中痕量甲醛、乙醇進(jìn)行測定，以便于測定結(jié)果的比對分析。先準(zhǔn)確吸取不同量的甲醛、乙醇標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，配制系列濃度為0.01 μg/mL、0.03 μg/mL、0.05 μg/mL、0.07 μg/mL、0.09 μg/mL。取其配制好的溶液于氣相色譜儀進(jìn)行測定，不同濃度的樣本均重復(fù)進(jìn)樣3次，取測定出的峰面積的均值，依據(jù)乙醇、甲醛含量和其對應(yīng)的峰面積均值即可繪制出甲醛和乙醇標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。結(jié)果見表1和圖1。

表1 不同濃度的甲醛和乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液對應(yīng)的峰面積

1.2.3 線性關(guān)系

配制甲醛、乙醇標(biāo)準(zhǔn)系列溶液后，測定3次，計算測定的每個濃度峰值面積的平均值，以甲醛、乙醇含量為橫坐標(biāo)，峰值面積的積分值為縱坐標(biāo)，繪制出對應(yīng)的甲醛、乙醇標(biāo)準(zhǔn)曲線，其線性范圍為0.01～1.00 μg/mL 和 0.01～1.00 μg/mL，線性回歸方程為Y1=404.07X1-0.374和Y2=189.552X2-0.299，且相關(guān)系數(shù)為r1=0.99924和r2=0.99911。依據(jù)最低檢測限為信噪比的3倍，得知檢出限值約為R1=0.0065 μg/mL和R2=0.0023 μg/mL。

1.2.4 方法的精密度值

圖1 甲醛和乙醇的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖譜

取藍(lán)帶王啤酒作為樣品，按照啤酒樣品的測定方法進(jìn)行氣相色譜測定，分別做6個平行，測定結(jié)果見表2，方法精密度值為4.19%和2.66%。

表2 啤酒樣品中甲醛和乙醇測定方法的精密度(n=6)

2 結(jié)果與討論

2.1 實際樣品的分析

對15種不同品牌啤酒樣品中的甲醛、乙醇含量進(jìn)行測定分析。吸取每種啤酒1 mL于10 mL容量瓶中，加水定容至刻度線，渦旋2 min過0.22 μm水相膜后進(jìn)氣相色譜儀分析,測定結(jié)果見表3。

表3 不同品牌啤酒樣品中甲醛和乙醇的含量

2.2 樣品衍生前后的比較

隨機(jī)抽取5種不同品牌啤酒樣品作為衍生化處理比較，具體操作過程：分別吸取5種啤酒溶液5 mL于50 mL離心管中后，加入0.5 mL的2,4-二硝基苯肼，混勻，放入65℃電熱恒溫水浴鍋中，待衍生反應(yīng)15 min，取出后的離心管用流水進(jìn)行冷卻。加5 mL環(huán)己烷，充分混勻-萃取-離心，取上層清液進(jìn)樣測定。最后再從未衍生的5種不同品牌啤酒溶液中各吸取1.00 mL于10 mL容量瓶中，加水至刻度線，渦旋1 min，進(jìn)樣測定，結(jié)果見表4。

2.3 樣品蒸餾前后的比較

隨機(jī)抽取5種不同品牌啤酒樣品作為蒸餾處理比較，具體操作過程：分別吸取5種啤酒溶液100 mL，用50 mL純水分3次洗入蒸餾瓶中，緩緩加熱啤酒試樣，用100 mL容量瓶接收餾出液約96 mL，調(diào)節(jié)液溫20℃，加純水定容，進(jìn)樣測定。最后再從未蒸餾的5種不同品牌啤酒溶液中各吸取1.00 mL于10 mL容量瓶中，加水至刻度線，渦旋1 min，進(jìn)樣測定，結(jié)果見表5。

2.4 加標(biāo)回收率試驗

取稀釋20倍的雪花啤酒、青島啤酒各3份，分別加入10 μg、20 μg、30 μg的甲醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液，另取稀釋20倍的雪花啤酒、青島啤酒各3份，分別加入10 μg、20 μg、30 μg的乙醇標(biāo)準(zhǔn)儲備液，然后按照啤酒樣品的測定方法進(jìn)行氣相色譜分析，測定結(jié)果見表6。

表4 衍生法對啤酒中甲醛和乙醇測定的影響

表5 蒸餾法對啤酒中甲醛和乙醇測定的影響

表6 啤酒中甲醛和乙醇的回收率

3 結(jié)論

本實驗首次嘗試采用氣相色譜法直接對啤酒中甲醛和乙醇的含量進(jìn)行同時測定，啤酒中的甲醛和乙醇不經(jīng)過萃取、蒸餾等處理直接用氣相色譜同時進(jìn)行測定。經(jīng)過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，采用氣相色譜法直接測定啤酒中的甲醛和乙醇，可大大簡化操作過程，減少萃取、蒸餾等處理過程中甲醛和乙醇的損失。結(jié)果表明，該方法具有靈敏度高、干擾小、分析速度快、操作簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，適合日常啤酒中甲醛和乙醇的直接測定。

[1]崔娜,張曼玲,田艷玲.乙酰丙酮法測定啤酒中甲醛含量的研究[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報,2016(7)：906.

[2]陸道禮,林松,陳斌.近紅外光譜法快速測定啤酒中乙醇的含量[J].釀酒科技,2005(5)：87.

[3]曹桂榮,羅統(tǒng)全,羅廣福.某啤酒企業(yè)啤酒生產(chǎn)項目職業(yè)病危害預(yù)評價[J].中國衛(wèi)生工程學(xué),2014(4)：273.

[4]孟悅.啤酒中甲醛濃度定量測定的方法探討[J].醫(yī)學(xué)信息,2011(5)：102.

[5]劉敏,葛紅娟,王丹,等.吉林市市售啤酒中甲醛含量的測定與分析[J].釀酒科技,2016(10)：103.

[6]張允紅.淺談氣相色譜法測定啤酒中痕量甲醛[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘,2016(67)：285.

[7]BASHEER C,ALNEDHARYAA,RAO B S M,et al.Development and application of porous membraneprotected carbon nanotube micro-solid-phase extraction combined with gas chromatography/mass spectrometry[J].Analytical Chemistry,2006,78(8)：2853-2858.

[8]王曉輝,李新,胡志鮮,等.微生物電極法測定啤酒中乙醇含量[J].分析試驗室,1998(5)：81.

[9]張愛梅,田林芹.動力學(xué)分光光度法及熒光光度法測定痕量甲醛[J].分析科學(xué)學(xué)報,2004(5)：519.

[10]EVRAIRIDIS N P,KARAYANNIS M I.Determination of formaldehyde using a kinetic-spctrophotometric method.Part I.Oxidation of p-phenylenediamine with hydrogen peroxide[J].Analyst,1987(6)：831.

[11]張娟,鐘俊輝,王志沛,等.利用非線性化學(xué)指紋圖譜法測定啤酒中乙醇含量[J].分析化學(xué),2014(4)：559.

[12]宋興良,震兆嶺,朱化雨.動力學(xué)光度法測定啤酒中痕量甲醛[J].釀酒科技,2005(7)：79.

[13]葉青,魏培蓮,尤玉如,等.HPLC法直接測定啤酒中微量甲醛方法的研究[J].食品發(fā)酵工業(yè),2006(9)：126.

[14]顧秀英,鮑忠定,許榮年,等.衍生氣相色譜法測定啤酒中的甲醛[J].檢測分析,2008(6)：116.

[15]DAHLGRAN J R,JAMESON M N.Determination of formaldehyde and other aldehydes in industrial surfactants by liquid chromatographic separation of their respective 2,4-dinitrophenylhydrazone derivatives[J].Journal-Association of Official Analytical Chemists,1988,71(3)：560-563.

[16]陳玉靜,徐慧.催化動力學(xué)光度法間接測定啤酒中乙醇[J].理化檢驗(化學(xué)分冊),2013(49)：111.

[17]魯敏,呂淑清.測定啤酒中甲醛時影響測定結(jié)果的因素探討[J].釀酒科技,2007(7)：60.

[18]李軍,朱風(fēng)妹,彭濤.啤酒中甲醛的液相熒光色譜檢測方法研究[J].中國食品學(xué)報,2007(5)：128.

[19]林建.氣相色譜法測定甲醛中甲醇含量的研究[J].科學(xué)與財富,2015(31)：230.

[20]李紅,陳蘇娟,郭瑞涵,等.綠色食品啤酒標(biāo)準(zhǔn)中甲醛測定方法的探討[J].釀酒科技,2005(11)：81.

[21]黃曉蘭,黃芳,林曉珊,等.氣相色譜質(zhì)譜法測定食品中的甲醛[J].分析化學(xué),2004(12)：617.

[22]郭榮.氣相色譜在食品分析中的應(yīng)用[J].食品安全導(dǎo)刊,2015(30)：49.

[23]顧秀英,鮑忠定,許榮年,等.氣相色譜法測定甲醛中的甲醇含量[J].食品研究與開發(fā),2008(6)：116.