气相色谱法同时测定啤酒中的甲醛和乙醇

袁彩霞，钱滢文，柴宗龙，张彦军，王杰斌，张宏洲，张亚鑫

(甘肃省商业科技研究所，甘肃兰州730010)

近年来，啤酒中的甲醛、乙醇、乙醛等危害物质已成为社会和人类非常关心的问题之一[1]，虽然不少啤酒企业都开始自觉地对啤酒中的甲醛、乙醇残留量进行检测和控制[2]，但该危害物给人体及环境造成的伤害不可忽视[3]。甲醛作为一种公认的可疑致癌物质已成为人们关注的焦点[4]，大量饮用含有甲醛的啤酒会增加肝脏负担[5]，还会降低人体内超氧化物歧化酶活力[6]，使机体产生应激状态和脂质过氧化[7]，从而引起组织细胞损伤和免疫能力下降[8]，同时对记忆力、注意力、感知速度等神经行为功能也有一定程度的影响[9]。啤酒中乙醇含量的测定历来都是啤酒质量控制的关键项目[10]，因为啤酒发酵的主要代谢产物是酒精和二氧化碳，酒精含量既是判定原麦汁浓度的一项主要指标又可反映发酵过程是否正常[11]。

目前，用于检测啤酒中乙醇、甲醛含量的检测方法很多，有分光光度法[12]、高效液相色谱法[13]、气相色谱法[14]、流动注射法[15]、催化动力学法[16]、极谱法[17]等。李军等[18]对啤酒中甲醛的HPLC测定方法也进行了研究，但甲醛衍生后需要进行萃取操作，不仅操作过程复杂，而且操作过程中损失较大。林建[19]曾对改变甲醛衍生条件，衍生后不经萃取直接测定的方法进行了探讨，并用于测定章鱼样品中的甲醛含量，方法可行。李红等[20]也对甲醛不经萃取直接测定的HPLC法进行了相关研究。黄晓兰等[21]利用比色法测定啤酒中的乙醇含量，由于啤酒本身具有一定的色度和浊度，采用比色法要求对样品进行蒸馏操作，不仅过程中损失大[22]，而且啤酒中的甲醛和乙醇含量很低，引起的误差较大[23]。

目前，尚未见利用气相色谱法直接同时测定啤酒中的甲醛和乙醇含量的报道。因此本实验首次尝试采用气相色谱法直接对啤酒中的甲醛和乙醇样品同时测定。经过反复试验发现，采用气相色谱法直接测定啤酒中的甲醛和乙醇大大简化了操作过程，减少了萃取、蒸馏、衍生等处理过程中甲醛和乙醇的损失，且省去了传统方法的蒸馏与手工测定比重等繁琐操作。数据可靠，干扰小，检测的灵敏度高，分析速度快，适用于日常啤酒中甲醛和乙醇的检测。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

农药标准品及标准溶液：甲醛标准品(纯度＞99%)、乙醇标准品(纯度＞99%)，以上标准品均购于北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司。

标准溶液的配制：准确称取适量甲醛和乙醇标准品,用超重水配制成1.00 mg/mL标准储备溶液。

仪器设备：电子天平（XS 225A-SCS），涡旋振荡仪（GENIUS3），台式高速离心机（CF16RXⅡ），超声波清洗机（SB-100B），气相色谱仪（Agilent 7890B）。

试剂：丙酮（色谱纯，99.6%，西安市永红化工原料公司），啤酒样品（来自本地同期生产的啤酒），二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 色谱条件

氮气：1.0 mL/min；色谱柱：DB-WAX（30 m×0.32 μm×0.25 μm）；柱温：35 ℃(6 min)→10 ℃/min(180℃)→20℃/min→200℃(8 min)；汽化温度：230 ℃；检测温度：230 ℃；分流比：30∶1；进样量：1.0 μL。

1.2.2 绘制标准曲线

首先绘制出甲醛、乙醇标准曲线，再对啤酒样本中痕量甲醛、乙醇进行测定，以便于测定结果的比对分析。先准确吸取不同量的甲醛、乙醇标准储备溶液，配制系列浓度为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气相色谱仪进行测定，不同浓度的样本均重复进样3次，取测定出的峰面积的均值，依据乙醇、甲醛含量和其对应的峰面积均值即可绘制出甲醛和乙醇标准曲线图。结果见表1和图1。

表1 不同浓度的甲醛和乙醇标准溶液对应的峰面积

1.2.3 线性关系

配制甲醛、乙醇标准系列溶液后，测定3次，计算测定的每个浓度峰值面积的平均值，以甲醛、乙醇含量为横坐标，峰值面积的积分值为纵坐标，绘制出对应的甲醛、乙醇标准曲线，其线性范围为0.01～1.00 μg/mL 和 0.01～1.00 μg/mL，线性回归方程为Y1=404.07X1-0.374和Y2=189.552X2-0.299，且相关系数为r1=0.99924和r2=0.99911。依据最低检测限为信噪比的3倍，得知检出限值约为R1=0.0065 μg/mL和R2=0.0023 μg/mL。

1.2.4 方法的精密度值

图1 甲醛和乙醇的标准曲线图谱

取蓝带王啤酒作为样品，按照啤酒样品的测定方法进行气相色谱测定，分别做6个平行，测定结果见表2，方法精密度值为4.19%和2.66%。

表2 啤酒样品中甲醛和乙醇测定方法的精密度(n=6)

2 结果与讨论

2.1 实际样品的分析

对15种不同品牌啤酒样品中的甲醛、乙醇含量进行测定分析。吸取每种啤酒1 mL于10 mL容量瓶中，加水定容至刻度线，涡旋2 min过0.22 μm水相膜后进气相色谱仪分析,测定结果见表3。

表3 不同品牌啤酒样品中甲醛和乙醇的含量

2.2 样品衍生前后的比较

随机抽取5种不同品牌啤酒样品作为衍生化处理比较，具体操作过程：分别吸取5种啤酒溶液5 mL于50 mL离心管中后，加入0.5 mL的2,4-二硝基苯肼，混匀，放入65℃电热恒温水浴锅中，待衍生反应15 min，取出后的离心管用流水进行冷却。加5 mL环己烷，充分混匀-萃取-离心，取上层清液进样测定。最后再从未衍生的5种不同品牌啤酒溶液中各吸取1.00 mL于10 mL容量瓶中，加水至刻度线，涡旋1 min，进样测定，结果见表4。

2.3 样品蒸馏前后的比较

随机抽取5种不同品牌啤酒样品作为蒸馏处理比较，具体操作过程：分别吸取5种啤酒溶液100 mL，用50 mL纯水分3次洗入蒸馏瓶中，缓缓加热啤酒试样，用100 mL容量瓶接收馏出液约96 mL，调节液温20℃，加纯水定容，进样测定。最后再从未蒸馏的5种不同品牌啤酒溶液中各吸取1.00 mL于10 mL容量瓶中，加水至刻度线，涡旋1 min，进样测定，结果见表5。

2.4 加标回收率试验

取稀释20倍的雪花啤酒、青岛啤酒各3份，分别加入10 μg、20 μg、30 μg的甲醛标准储备液，另取稀释20倍的雪花啤酒、青岛啤酒各3份，分别加入10 μg、20 μg、30 μg的乙醇标准储备液，然后按照啤酒样品的测定方法进行气相色谱分析，测定结果见表6。

表4 衍生法对啤酒中甲醛和乙醇测定的影响

表5 蒸馏法对啤酒中甲醛和乙醇测定的影响

表6 啤酒中甲醛和乙醇的回收率

3 结论

本实验首次尝试采用气相色谱法直接对啤酒中甲醛和乙醇的含量进行同时测定，啤酒中的甲醛和乙醇不经过萃取、蒸馏等处理直接用气相色谱同时进行测定。经过反复试验发现，采用气相色谱法直接测定啤酒中的甲醛和乙醇，可大大简化操作过程，减少萃取、蒸馏等处理过程中甲醛和乙醇的损失。结果表明，该方法具有灵敏度高、干扰小、分析速度快、操作简单、稳定性好等优势，适合日常啤酒中甲醛和乙醇的直接测定。

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