气相色谱测定啤酒中乙酸的含量

顶空气相色谱测定啤酒中乙酸的含量
 

    　乙酸是啤酒中含量zui高的有机酸，它是啤酒正常发酵产物，由乙醛氧化而来，是啤酒中对口感影响zui大的酸味物质。
    　乙酸，俗称为醋酸，相对分子质量60.05，纯醋酸在16.6℃以下会凝固成冰状，故又称为冰醋酸，其分子式为CH3COOH。
    　醋酸是无色水状液体，具有强烈刺鼻的特征酸味，极易溶于醇、醚、甘油和CCI4，不溶于CS2，遇明火、高热、强氧化剂易引起燃烧，有腐蚀性，能灼伤皮肤。
    　乙酸形成的途径有以下两条：一条是发酵前期麦汁含量高和贮酒中不断通风的情况下，由乙醛和乙醇氧化形成；另一条是在发酵后期，酵母吸收丙酮酸进行岐化反应，形成乙酸和乳酸。啤酒酵母在灭菌麦汁中只形成少量的乙酸，若污染杂菌，则生成大量乙酸。因此，在发酵中检出酒的挥发酸以乙酸为主，也是作为发酵是否正常的标志之一。

    　啤酒中含有有机酸约100种以上，多数有机酸都具有酸味，它是啤酒的重要口味成分之一，酸类不构成啤酒香味，酸味和其他成分协调配合，即组成啤酒的酒体，有机酸是成品啤酒中一类非常重要的风味物质，适量的有机酸赋予啤酒愉快的口感，缺乏酸类的啤酒显得呆滞、粘稠、不爽口，而酸过量或者种类太单调，又会使啤酒口感粗糙、不柔和、不协调，同时引起酸露头，减低啤酒饮用性。因此，研究啤酒酿造过程的有机酸，通过代谢监控酸的种类和含量，将直接影响到啤酒的品质和风味。
    　啤酒中挥发酸控制标准为80mg/L，如大于100mg/L则为明显污染发酵。
    　乙酸的测定传统方法采用常规水蒸气蒸馏法，此方法既费时费力，且其中包括少量杂质，如甲酸、丁酸、戊酸等挥发脂肪酸，所以误差比较大。随着检测技术的发展，现在可采用液相色谱法和离子色谱法测定，但此仪器价格不菲，且在啤酒业应用面不广，对中小啤酒企业来说不太现实，所以，笔者尝试研究用顶空进样器----气相色谱方法建立一种简单快速的检测啤酒中乙酸的测定方法，供同行参考指正。
1  实验部分
1.1  仪器和试剂
1.1.1  仪器装置
    　 气相色谱仪（配有FID检测器）
    　全自动顶空进样器
    　20mL顶空进样瓶，电子天平（精度0.0001），微量自动移液器，1mL、5mL、10mL、20mL、25mL移液管，100mL容量瓶，5mL量筒。
1.1.2  试剂
    　色谱纯乙酸，色谱纯无水乙醇，重蒸水
1.1.3  色谱条件
    　毛细管柱DM－WAX色谱柱（30m×0.53×2um）
    　进样口温度200℃，检测器温度260℃，载气：氮气（10mL/min）  ，分流比10：1   
    　色谱柱升温程序：35℃保温3min，10℃/min升温至90℃，保温1min，30℃/min升到220℃。
    　顶空进样器程序：柱温85℃保温30min，取样器针温120℃，传输线温度120℃，

 
进样时间2s，顶空进样器载气压力120kpa。
1.2  标准试剂的配制
1.2.1  乙酸标样的配制
1.2.1.1  称取乙酸6.00mg，加入100mL容量瓶用*定容至100mL。
1.2.1.2  取1mL 1加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL。
1.2.1.3  取2 1mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为6ppm乙酸溶液。
1.2.1.4  取2 2mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为12ppm乙酸溶液。
1.2.1.5  取2 5mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为30ppm乙酸溶液。
1.2.1.6  取2 10mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为60ppm乙酸溶液。
1.2.1.7  取2 15mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为90ppm乙酸溶液。
1.2.1.8  取2 20mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为120ppm乙酸溶液。
1.2.1.9  取2 30mL加入100mL容量瓶中，用4%酒精定容至100mL为180ppm乙酸溶液。
1.3  样品预处理
    　将啤酒样品放于冰箱冷藏24小时，不除气量取5mL于顶空进样瓶，顶空自动进样分析。
1.4 乙酸定性定量方法
1.4.1 乙酸定性
    　以标准样品保留时间、样品加标来定性。
1.5 乙酸定量
    　将乙酸标准溶液在上述色谱条件和顶空条件下进样，以峰面积外标法定量，用色谱软件N3000建立色谱方法（标准曲线方程）自动计算结果。
    　乙酸定量结果表达
    　X=A1×C/As
    　式中：
    　X---样品中乙酸含量mg/L
    　A1---样品溶液峰面积
    　AS---乙酸标准溶液峰面积
2  实验结果与讨论
2.1  气相色谱标准方法的建立
    　将乙酸标样12ppm、30ppm、60ppm、90ppm、120ppm、150ppm
和180ppm分别取5mL于顶空瓶中封口后，在顶空进样器程序进样分析，得到在不同浓度下所对应的色谱峰面积，根据此面积和浓度利用色谱N3000软件多点校正建立外标分析方法，保存备用。
2.2  样品的分析
    　将样品放置冰箱中冷藏24小时，用量筒量取5mL于顶空进样瓶，在和标准样品一样的顶空进样器程序下自动进样分析。
2.3  样品数据处理
    　将样品谱图打开，加载建立的标准方法，自动得出乙酸数。
2.3  精密度与重现性实验
    　取同一标准样品，按外标法进样在同条件下六次重复检测测定结果见表1。
2.4  回收率试验
    　分别往啤酒里面添加20mg/L，30mg/L，40mg/L乙酸，进行加标回收试验结果见表2。
2.5  不同品牌啤酒，用液相色谱和气相色谱检测乙酸结果对比。
    　取不同品种同一批样品分别用气相色谱和液相色谱检测，验证气相色谱检测乙酸的准确度，检测结果见表3。
3  结论
3.1  从以上精密度实验中变异系数在5%以下，说明该方法精密度和重复性都很好，符合微量分析的要求。

3.2  同一样品回收率测定结果均在90%－105%之间，在色谱分析中是可以接受的，可以满足日常分析要求。
3.3  从液相色谱和气相色谱测定结果对比来看，测定误差在5%左右，可以接受。
4  注意事项
4.1  保证进样量、色谱分析条件严格不变。
4.2  标准方法应定期校正，保证测定结果准确性。
4.3  样品在密封进取样瓶后，应尽快分析检测，不宜放置时间过长，防止氧化使检测结果偏高。

[参考文献]
[1]李红,陈元,郭瑞涵和张五九等.啤酒乙酸的来源、形成机理、影响机制的研究及基于人工神经网络的预测模型.啤酒科技，2007（9）.
[2]《酒业质量技术参考》.2005（2）中国食品发酵工业研究院主办.