鹽化-減壓濃縮-高效液相色譜法測定醬香白酒中乳酸和乙酸的含量

滕明德,莫新良,王先桂

(茅臺學院 實習實訓中心,仁懷 564500)

醬香白酒是中國最受歡迎的白酒之一,其中的兩種有機酸乳酸與乙酸對白酒口感的影響較為強烈,一直是行業(yè)研究的熱點。

目前,白酒中有機酸的分析方法主要有高效液相色譜法[1-2]、氣相色譜-質譜法[3-4]和離子色譜法[5]等。相較于其他香型白酒,醬香白酒的酒精度數(shù)大多在53°左右,含有更多種類的風味物質[6-7],這些復雜的物質與較高的酒精度數(shù)會給乳酸和乙酸的定量分析產(chǎn)生干擾。因此,在定量分析時往往需要對酒樣進行適當?shù)那疤幚?。文獻[8]采用稀釋的辦法來處理酒樣,然后用液相色譜法進行分析,但本工作發(fā)現(xiàn),簡單的稀釋無法消除乙醇對乳酸的干擾;文獻[4]用衍生的方式將酸轉化成酯,然后用氣相色譜-質譜法進行分析,但該方法需要昂貴的試劑與儀器,且前處理過程繁雜,不利于廣泛應用;離子色譜法測定酒中有機酸含量的報道中均未進行合適的前處理,但酒中的乙醇會對有機酸在色譜柱上的保留行為產(chǎn)生嚴重影響。鑒于此,本工作在醬香白酒中先加入堿溶液,使酒中的酸轉化為相應的鹽,再經(jīng)過減壓濃縮除掉乙醇,然后通過磷酸溶液調節(jié)酒樣酸度,提出了鹽化-減壓濃縮-高效液相色譜法測定醬香白酒中乳酸和乙酸含量的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1200 INFINITY型高效液相色譜儀,配紫外可見光檢測器;RE-52AA型旋轉蒸發(fā)儀;SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵。

混合標準溶液:取500 mL水于1 L容量瓶中,加入適量的乳酸和乙酸,再用水定容至1 L,配制成乳酸、乙酸質量濃度均為4 000 mg·L-1的混合標準溶液。

模擬酒樣:取500 mL 53%(體積分數(shù),下同)乙醇溶液于1 L容量瓶中,加入適量的乳酸和乙酸,再用53%乙醇溶液定容至1 L,配制成乳酸、乙酸質量濃度均為4 000 mg·L-1的模擬酒樣。

乳酸、乙酸、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、磷酸均為分析純;甲醇、乙醇為色譜純;試驗用水為超純水。

醬香輪次白酒取自于貴州省遵義仁懷市茅臺鎮(zhèn)某酒廠,7個輪次的酒樣來源于同一個生產(chǎn)周期,每輪次酒樣取500 mL裝于陶瓷酒瓶,編號后帶回實驗室常溫存放。

1.2 儀器工作條件

AquasilTMC18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5μm);柱溫28℃;流動相為0.02 mol·L-1磷酸二氫鈉溶液,等度洗脫;流量0.8 mL·min-1;檢測波長208 nm;進樣量5μL。

1.3 試驗方法

取醬香白酒25 mL,用2 mol·L-1氫氧化鈉溶液調節(jié)酒樣酸度至pH 9左右,使乳酸和乙酸轉化成乳酸鈉與乙酸鈉,于60℃減壓濃縮至12.5 mL,再用水定容至50 mL,然后用2 mol·L-1磷酸溶液調節(jié)酒樣酸度至pH 3,按照儀器工作條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 乙醇對乳酸、乙酸色譜保留的影響

按照儀器工作條件對混合標準溶液、53%乙醇溶液和用水稀釋100倍(體積比)的酒樣進行分析,結果見圖1。

圖1 色譜圖Fig.1 Chromatograms

由圖1可以看出:以水為溶劑時,乳酸和乙酸能夠實現(xiàn)基線的完全分離,出峰時間分別為7.746 min和8.323 min;但在相同測定條件下乙醇也有一定的響應,而且峰形極不對稱,峰底涵蓋了部分乙酸和全部乳酸;稀釋100倍后的酒樣色譜圖表明,雖然乙醇不影響乳酸和乙酸的定性,但嚴重影響了乳酸和乙酸的峰面積。因此,在使用高效液相色譜法分析乳酸和乙酸時,特別是高度數(shù)白酒時,需要經(jīng)過有效的前處理來除掉乙醇,僅通過稀釋無法消除其對乳酸和乙酸的影響。

2.2 減壓濃縮溫度對乳酸、乙酸回收率的影響

按照文獻[9]報道的方法,于40℃減壓濃縮模擬酒樣30 min,發(fā)現(xiàn)酒樣體積幾乎沒有發(fā)生變化。為較快除掉乙醇,設置減壓濃縮溫度為60℃,發(fā)現(xiàn)酒樣體積減少一半所需的時間縮短至5 min以內,但溫度升高導致乳酸和乙酸有不同程度的揮發(fā)。對比模擬酒樣和混合標準溶液中乳酸、乙酸的峰面積,發(fā)現(xiàn)模擬酒樣中兩種化合物的損失率超過40%。因此,需要進一步對前處理方法進行調整,以提高乳酸和乙酸的回收率。

2.3 鹽化效果以及酒樣酸度對乳酸、乙酸色譜保留的影響

乳酸沸點為122℃,乙酸沸點為118.1℃[10],為改善乳酸和乙酸的揮發(fā)損失,除乙醇前先在酒樣中加入氫氧化鈉溶液,使乳酸和乙酸轉化為乳酸鈉和乙酸鈉,從而提高其沸點,避免減壓濃縮中二者的損失。由于加堿溶液后的酒樣酸度接近pH 9,而流動相的酸度在pH 2.3左右,這種差異可能導致乳酸和乙酸的色譜行為發(fā)生改變。試驗對比了酒樣加堿溶液后不調節(jié)酸度和調節(jié)酸度至pH 3的色譜圖,結果見圖2。

圖2 不同酒樣酸度下的色譜圖Fig.2 Chromatograms on different acidities of liquor samples

由圖2(a)可知:乙酸的保留時間幾乎不受酒樣酸度的影響,但乳酸所受影響較大;當酒樣酸度在pH 9左右時,乳酸出現(xiàn)兩個色譜峰,出峰時間相對提前,這可能與乳酸鈉進入色譜系統(tǒng)后與流動相發(fā)生反應有關,一部分乳酸鈉轉換成了乳酸。乳酸的pKa為3.86,乙酸的pKa為4.76,而磷酸的pKa1為2.15[11],因此乳酸和乙酸均以未電離的分子狀態(tài)在色譜柱上進行分離,而未反應的乳酸鈉和乙酸鈉則以離子狀態(tài)進行分離,在該色譜條件下乳酸與乳酸根的保留行為略有差異,乙酸與乙酸根的保留行為一致。因此,為更精確的定性與定量,酒樣經(jīng)鹽化反應、減壓濃縮除乙醇后,再用磷酸溶液將其酸度調節(jié)至pH 3。酸度調節(jié)后的酒樣色譜圖見圖2(b),此時不再出現(xiàn)乙醇色譜峰(表明乙醇已被基本除去),并且乳酸和乙酸峰形較好,可實現(xiàn)較好的定性與定量。

2.4 標準曲線和檢出限

取適量的混合標準溶液,用水逐級稀釋,配制成乳酸、乙酸質量濃度均為20,80,200,500,1 000,2 000 mg·L-1的混合標準溶液系列,按照儀器工作條件進行測定。以乳酸、乙酸的質量濃度為橫坐標,對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果顯示:乳酸、乙酸標準曲線的線性范圍均為20～2 000 mg·L-1,線性回歸方程分別為y＝3.117×10-1x＋2.148,y＝2.319×10-1x＋7.603×10-1,相關系數(shù)均為0.999 9。

按照試驗方法對8個25 mL模擬酒樣(乳酸和乙酸的質量濃度為2 mg·L-1)進行分析,根據(jù)HJ 168-2020《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制訂技術導則》附錄A計算方法檢出限,結果顯示乳酸、乙酸的檢出限分別為0.5,0.7 mg·L-1。

2.5 精密度和回收試驗

鑒于醬香白酒中的乳酸與乙酸含量較高[12],按照試驗方法對8個實際醬香白酒樣品進行加標回收試驗,乳酸和乙酸的加標量均為1 000 mg·L-1,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD)。結果顯示:乳酸的回收率為98.1%～103%,測定值的RSD為3.5%;乙酸的回收率為95.6%～98.6%,測定值的RSD為3.3%。

2.6 樣品分析

按照試驗方法對采集到的7個輪次醬香白酒中的乳酸和乙酸進行檢測分析,結果見表1。

表1 樣品分析結果Tab.1 Analytical results of the samples mg·L-1

本工作提出了鹽化-減壓濃縮-高效液色譜法測定醬香白酒中乳酸和乙酸含量的方法,該方法準確度高、應用范圍廣。