浓香型白酒中多元醇的快速检测及分布规律研究

所属分类：经济论文阅读次时间：2020-10-20 10:05

本文摘要：摘要：利用高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用(LC-QTOF)技术，建立了一种浓香型白酒中多元醇的快速分析方法。结果表明，在浓香型白酒及蒸馏尾水各段中都有戊五醇、己六醇的存在，而黄水中的戊五醇含量平均在 900 mg/L 左右，己六醇含量平均在 500 mg/L

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　　摘要：利用高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用(LC-QTOF)技术，建立了一种浓香型白酒中多元醇的快速分析方法。结果表明，在浓香型白酒及蒸馏尾水各段中都有戊五醇、己六醇的存在，而黄水中的戊五醇含量平均在 900 mg/L 左右，己六醇含量平均在 500 mg/L 左右，说明白酒中的戊五醇和己六醇来自于酿酒自然发酵过程。

　　关键词：高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱; 浓香型白酒; 多元醇

分析化学

　　浓香型白酒属于固态发酵白酒，粮食原料经过高温蒸煮糊化以及 70 d以上的漫长发酵过程，微生物在好气条件下发酵可生成多元醇。随着浓香型白酒酒糟形成的蒸馏塔式特殊蒸馏过程，多元醇随着乙醇水蒸汽体系进入酒体，形成白酒的甜味和醇厚感。多元醇，即分子中含有二个或二个以上羟基的醇类。多元醇具有强极性及不挥发性的特点，在常用的正相及反相液相色谱柱上都无法实现分离，气相色谱也只能分析沸点相对较低的丙三醇[1] 。

　　王晓丹等[2] 利用高效液相色谱-蒸发光散射检测器法 (HPLC-ELSD) 测定 5 种多元醇，在 0.8～6.0 mg/mL 质量浓度范围内与峰面积呈良好的线性关系，而白酒中多元醇含量相对其他白酒骨架成分的含量较低，一般为μ g/mL 级。白酒中多元醇检测方法研究较多的是离子色谱法[3-5] ，韩兴林等[3] 对清香型白酒中多元醇含量的研究结果表明，清香型白酒中含量稍高的多元醇是丙三醇，其他多元醇含量均在μ g/L 级别。由此，笔者利用 LC-QTOF 对浓香型白酒中多元醇进行研究，以解决白酒中多元醇检测难度大的问题，同时对浓香型白酒生产过程的蒸馏尾水及黄水中的多元醇分布进行研究，为一些多元醇在浓香型白酒中存在的合理性提供依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料、试剂及仪器

　　耗材及试剂：黄水样品(实验室自备);丙三醇 (J&K,99 %)、丁四醇(J&K,98 %)、木糖醇(J&K,99 %)、甘露醇(J&K,98 %)、麦芽糖醇(J&K,98 %)，超纯水，浓香型白酒、尾水。仪器设备：1290 系列高效液相色谱仪(HPLC)- 6520B 系列质谱检测器(Q-TOF)，美国 Agilent 公司，Agilent MassHunter 数据采集工作软件、定性定量分析软件。

　　1.2 试验方法

　　1.2.1 色谱条件

　　色谱柱：Agilent Eclipse Plus C18(2.1*100 mm 1.8-micron) ;柱温：30 ℃;流速：0.2 mL/min;进样量：2 μ L;流动相为甲醇 B(液质级)和超纯水 A(含 0.1g/L 甲酸);梯度洗脱条件：0～5 min：0 %～0 % B，5.1～10 min：100 % B，10.1～12min：0 % B，12 min:stop。

　　1.2.2 质谱条件

　　采用电喷雾电离源(DESI);负离子模式扫描; 离子源温度为 350 ℃;干燥气流量为 10 L/min;雾化器压力为 40 psig ;碰撞电压为 70 V。

　　1.2.3 标准溶液配制

　　分别称取丙三醇、丁四醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇各 10 mg，用 5 mL 超纯水溶解后，以甲醇定容至 10 mL，配制成 1000 mg/L 的各单标标准储备液，标准储备液在-4 ℃保存。

　　1.2.4 样品前处理

　　白酒样品，称取 20 g 于 100 mL 玻璃烧杯中， 85 ℃水浴蒸干，2 mL 超纯水溶解，0.2 μ m 的 PTFE 膜过滤后，作为待测样品。尾水样品，吸取 1 mL，0.2 μ m 的 PTFE 膜过滤后，作为待测样品。黄水样品，吸取 0.1 mL，超纯水稀释至原样的 1/100，0.2 μ m的 PTFE膜过滤后，作为待测样品。

　　2 结果与分析

　　2.1 LC-QTOF对多元醇的离子响应

　　取 1.2.3 中各单标准储备液，用超纯水配制成 2 mg/L 的混合标准溶液，进样 LC-QTOF 进行负模式全扫描，检测各标准品的离子响应，对色谱图提取丙三醇、丁四醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇 5 个化合物的 M-H 分子离子的提取离子流图，丙三醇和丁四醇标品浓度为 2 mg/L时，丙三醇(MH：91.0401)和丁四醇(M-H：121.0506)质谱无响应，木糖醇(M-H：151.0612)、甘露醇(M-H：181.0718)和麦芽糖醇(M-H：343.1246)有较强的响应，在 C18柱上出峰时间相同，虽无法实现分离，但采用提取离子的方式可以实现对各多元醇的定性定量。

　　2.2 浓香型白酒中多元醇的初筛白酒样品按照

　　1.2.4 前处理方式处理后，进样 LC-QTOF 进行负模式全扫描。对色谱图提取分子离子 M- H：91.0401、M- H：121.0506、M- H： 151.0612、M-H：181.0718、M-H：343.1246，白酒中存在一定量的戊五醇(M-H：151.0612)和己六醇(M-H：181.0718)，因白酒中存在的五元醇和六元醇可能为木糖醇、甘露醇的同分异构体，由此以戊五醇、己六醇命名定性。

　　2.3 方法学考察

　　2.3.1 线性方程、检测限浓香型白酒中存在戊五醇、己六醇，木糖醇、甘露醇分别属于其中的一种，由此，以木糖醇和甘露醇进行方法学考察。精密吸取 1.2.3 中的木糖醇、甘露醇标准储备液，用 5 %甲醇稀释标准储备液，分别配制成浓度为 20 μ g/L、50 μ g/L、200 μ g/L、 500 μ g/L、1000 μ g/L 的标准溶液，并进样 LCQTOF 联用仪。以标准对照品的峰面积(Y)对相应浓度(X)进行线性回归，得到回归方程和线性相关系数。各化合物信噪比 S/N=10 时对应的浓度为定量检测限(LOD)。

　　2.3.2 加标回收率和精密度

　　尾水样品分别取 1 mL，共 3 份，其中的 2 份分别加入木糖醇和己六醇混合标准溶液 20 μ g/L、 50 μ g/L，过膜处理后作为加标回收率待测样品，考察方法的加标回收率。取加标 50 μ g/L的加标回收率待测样品，在 1 d 内连续进样 6 次，计算两种化合物峰面积的 RSD，考察方法的重复性、稳定性。结果表明，仪器精密度良好。

　　2.4 蒸馏尾水中多元醇的分布

　　分段摘取浓香型白酒蒸馏尾水，根据馏出的时间顺序，分为尾水前段、中段、后段，每段各 10 个样品，尾水样品按照 1.2.4 前处理方式处理后，进样 LC-QTOF 进行检测，样品检测的戊五醇和己六醇的质谱图。以 2.3建立的检测方法，分别以木糖醇、甘露醇对尾水中的戊五醇、己六醇类别进行定量。分别对前段、中段、后段的 10 个样品定量结果的平均值，作柱状图。

　　3 结果与讨论

　　本研究建立了一种快速检测浓香型白酒中多元醇的方法，该方法样品前处理简单，检测时长 12 min，检测时间短。利用 LC-QTOF 检测技术，负模式全扫描模式，木糖醇、甘露醇和麦芽糖醇具有较强的离子响应。经初步筛查，浓香型白酒中存在戊五醇(M- H：151.0612)和己六醇(M- H： 181.0718)，因该方法无法辨别出戊五醇、己六醇包含的同分异构体，由此分别以木糖醇、甘露醇作为标品定量戊五醇、己六醇种类。

　　经过方法学考察，该方法是一种行之有效的快速检测浓香型白酒中多元醇的方法。多元醇具有亲水性化学性质，由此选择浓香型白酒蒸馏尾水不同时段的样品作为其分布规律的研究对象，对蒸馏尾水分段取样，同时对各段中戊五醇、己六醇进行定量检测，研究结果表明，尾水中戊五醇和己六醇的含量分布规律为，后段>中段> 前段。蒸馏尾水酒精度的高低规律为，前段>中段 >后段。

　　由此说明，多元醇易于随着后期蒸粮过程中的水蒸汽蒸出，蒸馏摘酒过程中的戊五醇和己六醇含量应低于蒸馏尾水前段含量。黄水中的戊五醇含量平均在 900 mg/L左右，己六醇含量平均在 500 mg/L 左右，约是蒸馏尾水后段、中段、前段中两种多元醇含量的 2000～20000 倍。

　　化工师论文范例：分析化学中的化学分析与仪器分析

　　黄水中 2 种多元醇如此高含量的存在，说明了戊五醇和己六醇均来自酿酒自然发酵过程，证明其在浓香型白酒中存在的合理性，同时多元醇是难挥发性物质，随着白酒蒸馏过程进入酒体含量应该很低，含量过高则属于不正常现象。由此，笔者进行了蒸馏尾水中戊五醇和己六醇的含量及分布规律的研究，以蒸馏尾水特别是蒸馏尾水前段的戊五醇和己六醇的含量，评估浓香型白酒中正常的戊五醇和己六醇的含量范围，防止人为添加的不良行为，以实现浓香型白酒产品质量的控制[6] 。

　　参考文献：

　　[1] 陈贻文,李庆宏. 葡萄酒中甘油的快速气相色谱分析[J]. 分析化学,1989(8)：102.

　　[2] 王晓丹,白晓燕,朱国军,等.HPLC-ELSD法同时测定酵母发酵液中的多元醇[J].中国酿造,2018(3)：162-165.

　　[3] 韩兴林,王勇,魏金旺,等.清香型白酒中多元醇含量的分析研究[J].酿酒科技,2013(8)：44-46.

　　作者：雷钧，廖勤俭，安明哲，李杨华，周韩玲