紫外分光光度法測量白酒中糠醛的揮發(fā)速度

◎ 涂 夢，翟金菊，李杭洋，劉瑞祥，樊 京，李定珍

（南陽理工學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 南陽 473000）

白酒為我國獨(dú)有的一種蒸餾酒，因其醬香突出、酒體醇厚、回味悠長的特點(diǎn)深受國人喜愛。人們所熟知的白酒中香味物質(zhì)是酯類、有機(jī)酸類及高級醇類，但實際上酒中的羰基化合物也是一種重要的香味物質(zhì)，尤其是構(gòu)成醬香型白酒香味的重要成分[1]?？啡┡c有機(jī)酸、酯、醇等成分以一定比例調(diào)和均勻會使白酒散發(fā)出特有的香味，且口感醇厚?？啡┦菢?gòu)成白酒風(fēng)味的重要成分，其主要來自糠麩等釀酒原料，含量在300 mg·L-1以下時，能賦予白酒特殊的香味[2]?？啡┓肿邮綖镃5H4O2，學(xué)名為呋喃甲醛，是呋喃2 位上的氫原子被醛基取代的衍生物，也是一種重要的雜環(huán)類有機(jī)化合物[3-4]。純凈的糠醛是無色液體，熔點(diǎn)為-38.7 ℃，沸點(diǎn)為161.7 ℃，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，20 ℃時在水中的溶解度為8.3%[5]。目前國內(nèi)無對食品中糠醛揮發(fā)速度測定的國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法。本文參考有關(guān)文獻(xiàn)[6-8]，采用紫外光分光光度法[9]測定某種醬香型白酒中不同時間段的糠醛剩余含量，以此推算出糠醛的揮發(fā)速度。紫外分光光度計法使用的儀器構(gòu)造簡單、操作方便、結(jié)果精確以及成本低。此方法適用于各種條件的實驗室，包括企業(yè)和基層推廣使用，具有較大的實用性。各類白酒中的糠醛濃度含量會直接影響白酒的品質(zhì)與口感，其白酒中糠醛的揮發(fā)速度對企業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品儲存都有重要的參考意義和實用價值。

1 材料與方法

1.1 材料

小瓶某醬香型新白酒。

1.2 試劑與儀器

無水乙醇；超純水；島津UV-2600 紫外分光光度計；100 mL 燒杯；膠頭滴管；移液管；容量瓶；比色皿；計時器。

1.3 實驗方法

1.3.1 空白對照的選擇

酒中的主要成分是水和乙醇。由于糠醛易溶于乙醇，實驗使用無水乙醇分別配制濃度為10%、20%、30%、40%、50%和60%的乙醇溶液，用紫外分光光度計進(jìn)行吸光度測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%乙醇溶液與白酒中的乙醇濃度最接近。因此，實驗選用50%乙醇溶液作為后續(xù)實驗的空白對照。

1.3.2 糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

精密稱取糠醛0.500 5 g 至50 mL 棕色的容量瓶中，用50%乙醇稀釋至刻度，搖勻，此溶液濃度為10.01 g·L-1，然后再從中取1.00 mL 至100 mL 容量瓶中，用50%乙醇稀釋至刻度，即得糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液（100.10 mg·L-1），備用。

1.3.3 最大吸收波長的選擇

采用觀察法，將醬香型白酒配制成濃度分別為100.000%、50.000%、25.000%、12.500%、6.250% 和3.125%的白酒溶液，分別使用紫外光分光光度計進(jìn)行掃描，得到200 ～800 nm 波長下的吸收光譜，觀察到不同濃度白酒溶液的吸光度均在276 nm 處顯示最大吸收峰值。因此，為了使實驗效果更明顯，選擇了實驗測定波長為276 nm。

1.3.4 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

分別精密吸取100.10 mg·L-1的糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL 和5.0 mL 于10 mL 容量瓶中，用50%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻，配制成濃度分別為10.010 mg·L-1、20.020 mg·L-1、30.030 mg·L-1、40.040 mg·L-1和50.050 mg·L-1的 糠 醛 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液。以50%乙醇為空白對照，在276 nm 處測定吸光度，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理，以糠醛濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.5 白酒溶液的濃度選擇

配制50%的乙醇溶液作為空白對照，使用紫外光分光光度計進(jìn)行掃描，以50%的乙醇溶液掃描所得吸收光譜曲線作為基準(zhǔn)線。再以純水為稀釋劑，稀釋白酒溶液，分別配制濃度為100.000%、50.000%、25.000%、12.500%、6.250%和3.125%和0%的白酒溶液，實驗掃描其吸收光譜曲線。包含基準(zhǔn)線在內(nèi)，共獲得7 組數(shù)據(jù)，以紫外光波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制不同濃度的白酒吸收光譜圖。

1.3.6 糠醛的揮發(fā)速度測量實驗

根據(jù)2.2 吸光度與白酒濃度關(guān)系可知，當(dāng)白酒濃度低于12.500%時，白酒濃度和吸光度具有較好的線性變化，6.250%作為0%～12.500%內(nèi)的一個中間數(shù)值，它不受極端值的影響。因此選用濃度為6.250%的白酒溶液進(jìn)行糠醛的揮發(fā)速度測量試驗。以50%的乙醇溶液為空白對照，使用紫外分光光度計進(jìn)行掃描，得到基準(zhǔn)線。常溫下每隔3 min 快速掃描濃度為6.250%的白酒溶液，得到其吸收光譜曲線，共測量7 組，包括基準(zhǔn)線在內(nèi)，共獲得8 組數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到糠醛的揮發(fā)速度。

2 結(jié)果與分析

2.1 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

由圖1 可知，糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=0.009 5X+0.073 6，r=0.988 3（n=5）。

圖1 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.2 白酒溶液的濃度選擇

由圖2 可知，白酒溶液濃度低于50.000%時，不同濃度白酒溶液的吸光度曲線變化趨勢基本一致，當(dāng)白酒濃度為100.000%時，吸光度曲線變化與低濃度時的曲線變化規(guī)律不符，吸收光譜出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。

圖2 不同濃度的白酒吸收光譜圖

對圖2 部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)一步處理，以不同白酒濃度為橫坐標(biāo)，以白酒在276 nm 紫外光處的吸光度A為縱坐標(biāo)，將圖2 中得到的7 組不同的白酒濃度以及各濃度在276 nm 紫外光處的吸收系數(shù)A數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab，運(yùn)用函數(shù)數(shù)學(xué)關(guān)系運(yùn)算處理后得到吸光度與白酒濃度的關(guān)系圖（圖3）。由圖3 可知，白酒濃度低于12.5%時，白酒濃度和吸光度具有較好的線性變化。當(dāng)白酒濃度超過12.5%時，隨著白酒濃度的增大，吸光度變化很小，不再呈線性變化，吸光度出現(xiàn)飽和趨勢。因此，白酒濃度為0%～12.5%時，基于276 nm 紫外光的分光光度法測量其糠醛濃度效果最佳，為后續(xù)實驗中白酒糠醛溶液濃度的選擇提供了參考數(shù)據(jù)。

圖3 吸光度與白酒濃度的關(guān)系圖

2.3 吸光度與糠醛含量的關(guān)系

將1.3.5 中每隔3 min 測得的不同波長下的糠醛吸收光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入matlab 中進(jìn)行圖像繪制，以紫外光波長為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，得到每隔3 min 白酒的吸收光譜圖（圖4）。由圖4 可知，在紫外光波長為276 nm 時，糠醛的吸收系數(shù)最大。在每個吸收光譜曲線紫外光波長為276 nm 處，通過糠醛的標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.009 5X+0.073 6，r=0.988 3（n=5）計算出溶液中的糠醛含量（表1）。由表1 可知，吸光度與糠醛含量呈正相關(guān)。常溫下，糠醛揮發(fā)速度定義為單位時間（min）內(nèi)糠醛濃度（mg·L-1）的減小量。實驗中采用100 mL 燒杯（規(guī)格為杯身直徑52 mm，高度72 mm，杯口直徑62 mm），結(jié)合表1 數(shù)據(jù)，利用逐差法計算白酒中糠醛的平均揮發(fā)速度為0.007 46 mg·L-1·min-1。

表1 白酒中的糠醛含量結(jié)果表

圖4 6.250%白酒溶液的吸收光譜圖（每隔3 min）

3 結(jié)論與討論

本實驗通過使用紫外分光光度法在200 ～800 nm進(jìn)行光譜掃描，確定糠醛最大吸收波長為276 nm，在276 nm 處每隔3 min 測定同一濃度醬香型白酒溶液中糠醛濃度，然后計算出糠醛的揮發(fā)速度為0.007 46 mg·L-1·min-1。使用紫外分光光度法靈敏度較高，吸光度在10-2也能準(zhǔn)確測定糠醛濃度，且準(zhǔn)確度較高。此外，分光光度法測量的相對誤差為2%～5%，儀器操作簡便，測量速度快。

通過本次實驗精準(zhǔn)地確定了糠醛的最大吸收波長，確定了醬香型白酒中糠醛暴露在空氣中的揮發(fā)速度，為釀酒企業(yè)用紫外分光光度法測定糠醛明確了波長大小，對酒品質(zhì)的測定提供了一定的指標(biāo)。但本次實驗仍有些許不足。①從實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性來說，可能存在偶然的誤差，操作中，比色皿內(nèi)殘留液體的絕對洗凈、環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量、人體溫度以及周圍人員的多少都有可能對實驗數(shù)據(jù)造成細(xì)微差異。②本次實驗僅測量了醬香酒的揮發(fā)速度，缺少對比實驗，不同品質(zhì)不同環(huán)境的酒中糠醛揮發(fā)速度存在細(xì)微差異。此外，除水、乙醇、糠醛外的白酒內(nèi)的其他成分含量是否會影響糠醛的吸光度需進(jìn)一步探討。

本文得到白酒中糠醛的平均揮發(fā)速度為0.007 46 mg·L-1·min-1，一瓶醬香型白酒的糠醛含量為31 mg·L-1，而針對糠醛暴露在空氣中的揮發(fā)速度可計算出經(jīng)過24 h 后白酒中糠醛含量為21 mg·L-1。本實驗研究結(jié)果對企業(yè)、商家針對白酒商品標(biāo)注最佳開啟后飲用時間，以及針對白酒商品開啟后的密閉保存方法進(jìn)一步改良具有參考意義，同時為白酒事業(yè)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。利用紫外分光光度法是一種快速測定糠醛的有效方法。這種方法簡便、快速、易于掌握，對于釀酒企業(yè)的實用性較強(qiáng)。這可為釀酒企業(yè)生產(chǎn)和儲存白酒提供參考數(shù)據(jù)及理論支撐，使釀造出的白酒能更長久的保存且不會讓口感隨著時間的推移而大打折扣。