反吹-氣相色譜法快速檢測啤酒中的主要風味物質(zhì)

楊 珍，賀立東

（1.鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校 醫(yī)藥與化材學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028；2.鎮(zhèn)江市功能化學(xué)重點實驗室，江蘇 鎮(zhèn)江 212028；3.華潤雪花啤酒（中國）有限公司技術(shù)中心，天津 300400）

啤酒是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡娘嬈分?。啤酒的口感與醇香主要由風味物質(zhì)保持，盡管風味物質(zhì)的濃度很低，但成分非常復(fù)雜，已檢出的就有上百種，包括醇類、酯類、酸類、醛類、酮類、硫化物、酚類化合物等[1-5]。其中風味閾值低、含量較高的乙醛、二甲基硫、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、正丙醇、異丁醇、乙酸異戊酯、異戊醇、己酸乙酯和辛酸乙酯等化合物對啤酒風味影響最大。LI H M等[6-8]對啤酒釀造過程及原料中的風味化合物和異味組分進行了分析研究，以氣相色譜（gas chromatography，GC）法為主，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了氣相色譜-氣味檢測技術(shù)（gas chromatographyodor detection technology，GCO）[9]、電子自旋技術(shù)[1，10]、核磁共振技術(shù)[11]以及氣質(zhì)聯(lián)用（gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）技術(shù)等[12-18]。眾所周知，氣相色譜法中采用直接進樣簡便，無制備損失與污染，苗延林等[19]就嘗試過直接進樣法，但是啤酒本身的黏度較大，其中不揮發(fā)組分會使色譜柱污染，所以在采用氣相色譜法分析或是各種聯(lián)用技術(shù)時，很少采用直接進樣的方式，一般都要進行預(yù)處理。常用的預(yù)處理方法有溶劑萃取法[5，14]、頂空（headspace，HS）分析法[6，11]、固相微萃取法（solid-phase microextraction，SPME）等[16，20]。但是這些方法所需要的儀器昂貴，前處理工序復(fù)雜，花費時間較多，因此這些方法不利于啤酒企業(yè)生產(chǎn)過程中優(yōu)化工藝的快速分析。

隨著啤酒生產(chǎn)規(guī)?；⒓瘓F化發(fā)展，主要風味物質(zhì)的快速檢出對啤酒的釀造過程控制和啤酒質(zhì)量起關(guān)鍵作用。本實驗利用氣相色譜儀及其反吹微板流控裝置，對啤酒直接進樣，建立了一種快速分析啤酒中主要風味物質(zhì)的氣相色譜分析方法。該方法簡單易行，有效降低樣品基質(zhì)的影響，縮短樣品的檢測運行時間，減少材料消耗，能及時、有針對性地控制啤酒類生產(chǎn)工藝中風味物質(zhì)的含量，提高啤酒的質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乙醛、二甲基硫（dimethyl sulfide，DMS）、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、正丙醇、異丁醇、乙酸異戊酯、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯（均為色譜純）、無水乙醇（分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A氣相色譜儀（配有分流/不分流進樣口、火焰離子化檢測器（flame ionization detector，F(xiàn)ID）、液體自動進樣器及微板流路控制反吹裝置（QuickSwap））：美國安捷倫公司；ME204分析天平：梅特勒托利多公司。

1.3 方法

1.3.1 標準儲備溶液的制備

在100 mL 容量瓶中加入適量無水乙醇，用電子天平準確稱取乙酸乙酯0.834 4 g，正丙醇0.603 3 g，辛酸乙酯0.066 5 g，乙酸異戊酯0.093 5 g，己酸乙酯0.081 0 g，乙酸異丁酯0.049 0 g，二甲基硫0.024 6 g，無水乙醇定容，制成標準儲備液一；另取100 mL 容量瓶，加入適量無水乙醇后，準確量取10 mL標準儲備液一加入，再準確稱取加入異丁醇0.295 2 g，異戊醇1.734 6 g，乙醛0.187 8 mg，然后用無水乙醇定容，然后用無水乙醇定容，制成標準貯備液二，冰箱貯存待用（0～5 ℃）。

1.3.2 正丁醇內(nèi)標溶液的制備

準確稱取正丁醇0.4 g于預(yù)先加入適量無水乙醇的100 mL容量瓶中，用無水乙醇定容，冰箱貯存待用。

1.3.3 標準曲線的制作

準確移取10 μL、20 μL、40 μL、60 μL、80 μL標準儲備液二，分別于預(yù)先加入10 mL去離子水的比色管中，再分別加入50 μL正丁醇內(nèi)標溶液（此時正丁醇內(nèi)標溶液質(zhì)量濃度為20 mg/L），輕搖混勻后，進氣相色譜儀分析，分別測得各組分色譜峰和內(nèi)標峰的峰面積，用內(nèi)標法制作標準曲線。

1.3.4 啤酒樣品的準備

瓶裝啤酒于冰箱中冷卻至5 ℃左右，開蓋后迅速移取。定性分析時，用標準物質(zhì)對照保留時間。定量分析時，在裝有10 mL啤酒的比色管中，加入50 μL正丁醇內(nèi)標溶液，輕搖混勻，氣相色譜分析，計算各風味物質(zhì)的質(zhì)量濃度。

1.3.5 色譜條件

色譜柱：HP-InnowaxAgilent19091N-213（30m×320μm×0.5 μm）；進樣口條件：溫度220 ℃，分流比5∶1，總流速15 mL/min，隔墊吹掃流速3 mL/min。

柱溫箱升溫程序：起始35 ℃，以5 ℃/min升溫至50 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min升溫至120 ℃，保持2 min，然后以25 ℃/min升溫至200 ℃，保持2 min。

色譜柱載氣流量程序：2mL/min保持9min，以100mL/min降至9.5mL/min，保持1.5min，再以100mL/min降至0.1mL/min，保持2.5 min。

色譜柱出口壓力8.366 5 psi。Quick swap 壓力程序：起始壓力8.366 5 psi，保持10.6 min，然后以100 mL/min升至83.665 psi，保持2.5 min。

FID條件：溫度280 ℃，氫氣流量60 mL/min，空氣流量500 mL/min，尾吹流量25 mL/min。進樣量：1 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 定性結(jié)果

在上述色譜條件下，對標準溶液進行測定，用標準物質(zhì)對照保留時間定性，可得啤酒中主要風味物質(zhì)的色譜圖（圖1），各標準物質(zhì)的保留時間見表1。由圖1及表1可知，乙醛、二甲基硫、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、正丙醇、異丁醇、乙酸異戊酯、異戊醇、己酸乙酯和辛酸乙酯10種成分都能檢出。此方法靈敏度高、檢測的組分都實現(xiàn)基線分離和自動積分，并且分析時間較短，約11 min，操作簡便，快速又準確。

圖1 啤酒中主要風味物質(zhì)混合標準樣品溶液氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of the standard mixture of main flavor compounds in beer

表1 標準樣品組分保留時間Table 1 Retention time of standard mixture

2.2 繪制標準曲線

將配制的啤酒風味物質(zhì)標準溶液用內(nèi)標法在上述色譜條件下進樣，分別測定其與內(nèi)標液正丁醇的峰面積比，并以此為縱坐標，標準液中各物質(zhì)與正丁醇的質(zhì)量比為橫坐標，繪制標準曲線。重復(fù)進樣進行3次測定。結(jié)果如表2所示。由表2可知，10種風味物質(zhì)都具有良好的線性關(guān)系（見所得線性回歸方程），其中乙酸異戊酯的相關(guān)系數(shù)能達到0.999 97。除正丙醇和異戊醇之外，其他組分的相對標準偏差（rlative sandard deviation，RSD）都＜1.5%。試驗精密度較高，說明該方法能較準確地定量分析啤酒中主要風味成分。

表2 啤酒中主要風味物質(zhì)的線性回歸方程Table 2 Linear regression equation of main flavor compounds in beer

2.3 實際啤酒樣品的測定及重復(fù)性實驗

采用上述分析方法測定了某品牌啤酒中主要風味物質(zhì)的含量，進樣5次。結(jié)果如表3所示。由表3可知，該方法能有效地檢測成品啤酒中乙醛、二甲基硫、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、正丙醇、異丁醇、乙酸異戊酯、異戊醇、己酸乙酯和辛酸乙酯10種風味成分，5次進樣，重現(xiàn)性高，精密度較高。

表3 啤酒中風味物質(zhì)含量檢測結(jié)果Table 3 Determination results of flavor compounds contents in beer mg/L

2.4 加標回收實驗

取10.0 mL啤酒，加入30 μL標準儲備液二，再加入內(nèi)標液正丁醇50 μL，用內(nèi)標法進行測定，計算回收率，結(jié)果見表4。從表4可以看出，同一樣品回收率測定結(jié)果均在96%～104%，符合色譜分析的回收率要求，滿足日常分析需要。

表4 加標回收率實驗結(jié)果Table 4 Results of adding standard recovery rates

2.5 討論

本方法通過使用微板流控裝置實現(xiàn)反吹，優(yōu)點主要體現(xiàn)如下：一是每次啤酒樣品中所需分析的目標物出峰之后，高沸點物質(zhì)可以通過反吹從分流口反向排出，因此幾乎沒有基質(zhì)殘留于色譜柱中，使分析的準確性得以提高；二是由于增加了反吹功能，實現(xiàn)了啤酒樣品的直接進樣，相對于常用的頂空進樣，避免了復(fù)雜的前處理，因此每次樣品分析的時間縮短，可以實現(xiàn)快速分析；三是反吹有效保護了色譜柱，既提高了樣品分析的穩(wěn)定性，又延長了色譜柱的壽命，節(jié)約成本，特別適用于工業(yè)化質(zhì)控分析。

3 結(jié)論

本文采用氣相色譜儀及其反吹微板流控裝置，對啤酒進行直接進樣分析，建立了一種快速分析啤酒中主要風味物質(zhì)的氣相色譜分析方法。該方法無需對樣品進行前處理，操作簡單，定量數(shù)據(jù)準確可靠，分析周期短，是啤酒生產(chǎn)企業(yè)快速檢測的一種理想分析方法。