（发酵工程专业论文）气相色谱分析方法的建立及其在分离酒风味物质中的应用.pdf

关于硕士学位论文使用授权的说明 论文题目：氢担鱼遭佥近立这丝建童区基在岔直道丛嗑塑亟主鲍座旦 本学位论文作者完全了解大连工业大学有关保留、使用学位论文的规 定，大连工业大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学 位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 是否保密( i 0 ，保密期至勘7 。年斗月f 日为止。 学生签名：壅盘鱼 幺 导师签名：兰坠 础年卢月目 一 一_-_-_一 摘要 摘要 本论文针对目f j 成品酒出现很多质量问题，采用气相色谱法对成品酒中的风味成分 进行了分析，建立了一种快速分析酒类产品的气相色谱分析方法，以期能有针对的改进 酒类工艺中出现的问题，提高酒体的质量。 本文分别对酒中风味物质毛细管柱气相色谱分析方法的建立、啤酒样品前处理、啤 酒中高级醇的气相色谱分析方法与化学方法比较、白酒中乙酯类物质定性和定量分析四 个方面进行了研究。 采用g c 一1 2 2 气相色谱仪，酒类分析专用柱可以较快地分析出酒中的风味物质，通 过对改变影响峰分离的因素进行分析，最终确定了最佳色谱分离条件为：柱箱初始温度： 5 0 ；初始时间：2 m i n ；柱箱终止温度：1 3 0 ；终止时间：0 m i n ：升温速率：1 0 m i n ； 离子室温度：1 7 0 ；进样室温度：1 6 0 ；空气流速：2 0 0 m l m i n ；氢气流速：2 0 m l m i n ； 氮气流速：2 0 m l m i m 色谱柱前压：0 0 6 m p a 。 通过与直接进样法比较，得出了蒸馏法更适合啤酒中高级醇的定性定量分析，结果 证明了蒸馏法是一种优化的进样方法：实验还摸索出了一种一次性将乙酯类成分及高级 醇组分同时进行分离分析的方法。 通过对啤酒中高级醇的气相色谱分析方法与化学方法比较，得出化学法不能完全准 确的反映酒中高级醇的真实含量，且操作比较麻烦，结果比气相色谱法偏大。气相色谱 法测高级醇最突出特点就是准确，迅速，减少主观误差，而且高级醇和乙酸乙酯可以同 时测定，省事省力。同时，气相色谱法可以减少药品消耗，减少环境污染。 最后一部分为白酒中乙酯类物质定性和定量分析，得出乙酸乙酯与己酸乙酯、丁酸 乙酯与己酸乙酯、乳酸乙酯与己酸乙酯的量比关系对于酒的风味有决定性的影响。实验 测得样品的回收率为9 9 5 l o o 5 ，仪器的相对标准偏差为0 1 7 0 8 1 ，实验的重复性和 精密度较好。 关键词：气相色谱法，啤酒，前处理，高级醇，白酒，乙酯类物质 一 a b s t r a c t _-_-_-_一_一一一 a b s t r a c t w i t ht h eq u a l i t yp r o b l e mo fa l c o h o lp r o d u c t s ，t h i st e x ta n a l y s e sf l a v o rs u b s t a n c e sb yg c ， e s t a b l i s h e da q u i c km e a s u r e m e n tm e t h o do fa l c o h o lp r o d u c t s ，i no m e rt oi m p r o v et h ep r o b l e m o fp r o d u c i n ga l c o h o lt e c h n o l o g y , m v a n c et h eq u a l i t yo ft h ea l c o h o lp r o d u c t s t h i st e x ti n c l u d e sf o u rp a r t s ，w h i c hi st h ee s t a b l i s ho fa n a l y s i sm e t h o d sb y c a p i l l a r yg a s c h r o m a t o g r a p hf o ra l c o h o l 、p r e - p r o c e s s i n go fb e e rs a m p l e 、t h ec o m p a r i s o nt of a t t ya l c o h o l o fb e e rb yg a sc h r o m a t o g r a p ha n d c h e m i s t r ym e t h o d s 、t h ea n a l y s i so fe t h y le s t e rm a t e r i a lo f a l c o h o lb yq u a l i t a t i o na n d q u a n t i t a t i o nm e t h o d s t h r o u g ht h es t u d yo fa l c o h o l sg a sc h r o m a t o g r a p h y , w eg e tt h eo p t i m u ms e p a r a t i o n c o n d i t i o n s ： o v e n si n i t i a lt e m p e r a t u r e ：5 0 i n i t i a lt i m e ：2m i n o v e n st e r m i n a t i o nt e m p e r a t u r e ：13 0 t e r m i n a t i o n t i m e ：0m i n w a r m i n gr a t e ：10 m i ni n t r o d u c t i o nr o o m t e m p e r a t u r e ：16 0 ( 2 i o nr o o mt e m p e r a t u r e ：17 0 ( 2 h y d r o g e ng a sv e l o c i t y ：2 0 m l m i n n i t r o g e ng a sv e l o c i t y ：2 0 m l m i na i rv e l o c i t y ：2 0 0 m l m i n t h r o u g ht h ec o m p a r i s o nb yi n i t i a li n j e c t ，w ed r a wt h ec o n c l u s i o nt h a td i s t i l l a t i o nm e t h o d i sm u c hf i t t e rf o ra n a l y s i so ff a t t ya l c o h o lo fb e e rb yq u a l i t a t i o na n dq u a n t i t a t i o nm e t h o d s a n e wm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fe t h y la c e t a t ea n d f a t t ya l c o h o lb yc a p i l l a r yg a s c h r o m a t o g r a p h yw a ss t u d i e d t h r o u g ht h ec o m p a r i s o nt of a t t ya l c o h o lo fb e e rb yg a sc h r o m a t o g r a p ha n dc h e m i s t r y m e t h o d s ，w ed r a wt h ec o n c l u s i o nt h a tc h e m i s t r ym e t h o d sc a nn o tr e f l e c tt h er e a lc o n t e n to f t h eb e e r , a n dt h eo p e r a t i o ni st r o u b l e ，t h er e s u l td e v i a t i o ni sb i g g e rt h a ng a sc h r o m a t o g r a p h t h em e t h o df o rd e t e r m i n a t i o nf a t t ya l c o h o li nb e e rb y c a p i l l a r yg a sc h r o m a t o g r a p h yi ss i m p l e ， r a p i da n da c c u r a t e ，a n da c e t o a c e t a t ec a l lb em e a s u r e ds i m u l t a n e o u s l y a tt h es a m et i m e ，i tc a n r e d u c et h ec o n s u m p t i o no ft h es a m p l ea n d p o l l u t i o no fe n v i r o n m e n t t h el a s tp a r ti st h ea n a l y s i so fe t h y le s t e rm a t e r i a lo fa l c o h o l b yq u a l i t a t i o na n d q u a n t i t a t i o nm e t h o d s ，t h er e s u l ts h o w st h a tt h ec o n t e n ta n dr a t i oo fe t h y l a c e t a t e 、e t h y l b u t y r a t e 、e t h y ll a c t a t ew i t he t h y lh e x a n o a t eh a v ead e c i s i v ei n f u e n c et oi t sf l a v o r t h e a b s t r a c t r e c o v e r yr a t ei s9 9 5 - 1 0 0 5 a n dt h er s di s0 17 o 81 t h em e t h o di sq u i c k 、c o n v e n i e n t a n dr e p e a t a b l e k e y w o r d s ：g a sc h r o m a t o g r a p h y b e e r ，p r e p r o c e s sin g ，f a t t yaic o h oi ，dis ti i ia t e s p iri t e t h y ie s t e rm a t e ri a i -j- r k 日录 目录 第一章绪论1 1 1 色谱法简介1 1 1 1 气相色谱法简介1 1 1 1 1 气相色谱法的特点1 1 1 1 2 气相色谱分类2 1 1 1 3 气相色谱分离的原理2 1 1 2 色谱仪工作原理3 1 1 3g c 一1 2 2 气相色谱仪3 1 2 气相色谱检测器分类5 1 2 1 按性能特征分类5 1 2 2 按工作原理分类5 1 2 3 氢火焰离子检测器( f i d ) 6 1 3 气相色谱的定性、定量分析7 1 3 1 气相色谱定性分析7 1 3 1 1 保留时间定性7 1 3 1 2 利用不同检测方法定性7 1 3 1 3 保留指数定性7 1 3 1 4 柱前或柱后化学反应定性7 1 3 1 5 与其他仪器联用定性7 1 3 1 6 利用增加峰面积的方法进行定性分析8 1 3 2 气相色谱定量分析8 1 3 2 1 外标法8 1 3 2 2 归一化法9 1 3 2 3 内标法9 1 3 2 4 定量分析方法的合理选用9 1 4 酒类的风味物质9 1 4 1 高级醇概述1 0 1 4 2 高级醇的测定方法比较11 l 1 4 2 1 化学法1 1 i v 目录 1 4 2 2 气相色谱法1 1 1 4 3 乙酯类物质概述11 1 4 4 测定高级醇及乙酯类的意义1 2 1 5 样品的处理方法1 3 1 5 1 啤酒的预处理1 3 1 5 2 白酒的预处理1 3 1 6 本论文主要研究内容1 4 1 7 对于气相色谱仪的使用方面发现的问题1 4 第二章实验器材与方法1 7 2 1 实验器材1 7 2 1 1 实验试剂1 7 2 1 2 实验仪器1 7 2 1 3 实验样品1 8 2 2 实验方法1 8 2 2 1 气相色谱条件的选择1 8 2 2 1 1 色谱柱的选择18 i 2 2 1 2 柱温的选择1 8 2 2 1 3 升温速率对色谱分离的影响1 8 2 2 1 4 色谱柱前压对色谱分离峰形的影响1 8 2 2 1 5 载气流速、氢气流速、空气流速对色谱分离的影响1 8 2 2 1 6 最佳色谱检测条件的研究1 8 2 2 2 啤酒样品预处理1 9 2 2 2 1 直接进样法1 9 2 2 2 2 蒸馏法1 9 2 2 3 试剂的配置1 9 2 2 3 1 啤酒中高级醇标准溶液的配制1 9 2 2 3 2 白酒乙酯类标准溶液的配制2 0 2 2 4 样品色谱峰的定性分析2 0 2 2 4 1 利用保留值的方法定性2 0 2 2 4 2 利用增加峰面积的方法定性2 l 2 2 5 样品色谱峰的定量分析2 1 v 日录 2 2 5 1 内标标准曲线法2 1 2 2 5 2 外标标准曲线法2 2 2 2 6 回收率的计算2 2 2 2 7 精密度的测定2 2 2 2 8 样品测定2 3 2 3 化学方法测啤酒中高级醇2 3 2 3 1 实验方法2 3 2 3 1 1 标准高级醇的合成2 3 2 3 1 2 标准曲线的绘制2 3 2 3 1 3 高级醇含量测定2 3 2 3 2 高级醇的测定方法比较2 3 第三章结果与讨论2 4 3 1 气相色谱分析酒类产品中醇、酯类成分方法的建立2 4 3 1 1 色谱柱的选择2 4 3 1 2 柱温的选择2 4 3 1 3 升温速率对色谱分离的影响2 5 3 1 4 色谱柱前压对色谱分离的影响2 6 3 1 5 载气流速、氢气流速、空气流速对色谱分离的影响2 7 3 1 6 最佳色谱检测条件的研究2 7 3 2 啤酒样品的前处理2 9 3 2 1 直接( 啤酒过滤) 进样2 9 3 2 2 啤酒蒸馏液进样2 9 3 3 啤酒中高级醇组分的定性定量分析3 0 3 3 1 利用保留时间定性3 0 3 3 1 1 以乙醛为例列出定性分析过程3 0 3 3 1 2 啤酒样品3 l 3 3 1 3 加入标准样3 2 3 3 2 增加峰高法定性3 2 3 3 2 1 啤酒样一乙醛混合样3 2 3 3 2 2 加入混标3 3 3 3 3 啤酒高级醇组分定量分析3 4 v i l 日录 3 3 3 1 标准曲线的绘制3 4 3 3 3 2 乙醛含量的计算3 5 3 3 4 啤酒样分析报告3 5 3 3 4 1 结果计算3 5 3 3 4 2 报告编辑3 6 3 3 5 精密度的计算3 7 3 3 6 啤酒样品回收率的计算3 7 3 3 7 啤酒样品测定3 9 3 4 化学方法测高级醇含量4 0 3 4 1 结果与计算4 0 3 4 1 1 绘制o d - c 标准曲线4 0 3 4 1 2 结果计算4 1 3 4 2 高级醇的测定方法比较4 l 3 5 白酒中五大酯类的定性定量分析4 l 3 5 1 利用保留时间定性分析4 l 3 5 1 1 乙酸乙酯的定性分析4 1 3 5 1 2 丁酸乙酯的定性分析4 2 3 5 1 3 戊酸乙酯的定性分析4 2 3 5 1 4 乳酸乙酯的定性分析4 3 3 5 1 5 己酸乙酯的定性分析4 4 3 5 1 6 五种酯的定性分析4 4 3 5 2 利用增加峰面积法定性4 5 3 5 3 利用外标法定量分析4 6 3 5 3 1 标准曲线的绘制4 6 3 5 4 白酒样品的定量分析4 7 3 5 4 1 汾酒4 7 3 5 4 2 沱牌4 8 3 5 4 3 董酒4 9 3 5 4 4 冰酒5 0 3 5 5 四种白酒中酯类成分间的量比关系5 l 3 5 6 回收率的计算5 2 v i i 日录 3 5 7 方法精密度的测定5 3 第四章结论5 4 参考文献5 5 致谢5 7 第一章绪论 1 1 色谱法简介 第一章绪论 色谱法又叫色层法、层析法，是现代分析化学中发展很快的一种分离分析技术。在 本世纪3 0 年代后才逐渐获得较广泛的应用，至今已成为分析化学、生物化学和制备化 学中极为重要的新分析方法【i 】。色谱法是利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分 离。当两相做相对移动时，使被测物质在两相之间进行多次分配，这样原来的微小差异 产生了很大的效果，使各组分分离，以达到分离分析及测定一些物理化学常数的目的。 色谱分析法与其他的分析方法相比，具有分离效能高、分析速度快、适应范围广、样品 用量少、定性定量准确，易于实现自动化等优点，故在近代科学技术中占有举足轻重的 地位【2 】o 1 1 1 气相色谱法简介 气相色谱法作为色谱分析法的一个重要分支，由于其具有分离效能高、分析速度快、 样品用量少以及应用范围广和操作简便等特点，因此被广泛的应用于石油、化工、环境 保护、食品、轻工、医药等相关的分析领域。目前在白酒、啤酒工业中，气相色谱法对 酒类生产的分析检测、产品质量的监控以及酒类产品的科学研究，都发挥着极其重要的 作用。相信在电子计算机技术和信息科学的推动下气相色谱法将会在分析领域中发挥巨 大的作用【3 j 。 气相色谱法( g a sc h r o m a t o g r a p h y ) 又称气体色谱法和气相层析法。它是以气体作 为流动相，利用冲洗的方法，是以柱色谱的形式进行分离的一种分析方法1 引。 1 1 1 1 气相色谱法的特点 ( 1 ) 高效能：是指一般填充柱都有几千理论塔板，毛细管柱可达1 0 5 1 0 6 的理论塔板 数。因而可以分析沸点十分相近的组分和极为复杂的多组分混合物【5 】。 ( 2 ) 高选择性：指固定相对性质极为相似的物质，如同位素、烃类异构体等有较强的 分离能力，主要是通过高选择性的固定液，使各组分间的分配系数有较大的差别而实现 分离。 第一章绪论 ( 3 )高灵敏度：目前使用的高灵敏度检测器可以检出1 0 j 1 到1 0 。3 的物质，因此在痕 量杂质分析中，可以测出超纯气体、离分子单体和高纯试剂中l p p m l p p b 的杂质。 ( 4 ) 应用范围广：气相色谱可以分析气体、液体和固体，不仅可以分析有机物，也可 以分析无机物，还可以分析高分子和生物大分子物质，而且应用范围仍然在扩大1 6 j 。 1 1 1 2 气相色谱分类 按固定相不同可分为：气固色谱和气液色谱。 按色谱柱的不同形式可分为：填充柱色谱、空心柱色谱和毛细管色谱。 1 1 1 3 气相色谱分离的原理 在色谱分析过程中，当流动相携带着试样通过色谱柱固定相时，试样分子与固定相 之间发生了相互作用，于是试样分子就在流动相和固定相间进行分配。由于试样中各组 分的物理化学性质的不同，所以各自在两相间的分配比( 通常叫平衡系数或分配系数) 也不同。于是各组分沿着色谱柱运行的速度不同。当经过适当长度的色谱柱( 即反复进 行了多次分配以后) ，各组分彼此间会拉开一定的距离，按先后次序从色谱柱流出，从 而得到分离【4 1 。 4 图i 1 气相色谱分离原理图 f i g i ib a s i cc i r c u i to fg a sc h r o m a t o g r a p h y 图1 1 _ 说明了试样的各组分在色谱柱中的分离过程。假定试样中含有a b 两种组 分，它们在气相和固定相上的分离能力不同，其中b 相在固定相中的分配能力大于a 随 2 第一章绪论 着载气的不断通入，组分a 和b 在固定相和气相中反复多次进行分配，分配系数小的组 分a 不易被固定相吸附和溶解。随着载气走在前面，而分配系数大的组分b ，不易被载 气带走而留在后面，由此达到了a ，b 两组分的全分离。 1 1 2 色谱仪工作原理 当某一种被分析的多组份混合样品被注入进样器且瞬间汽化以后，样品由流动相气 体载气所携带，经过装有固定相的色谱柱时，由于组分分子与色谱柱内部固定相分子间 要发生吸附、脱附溶解等过程，那些性能结构相近的组份，因各自的分子在两相问反复 多次分配，发生很大的分离效果，且由于每种样品组份吸附、脱附的作用力不同，所反 应的时间也不同，最终结果使混合样品中的组份得到完全地分离。被分离的组份顺序进 入检测器系统，由检测器转换为电信号送至记录仪或积分仪绘出色谱图1 7 j 。 1 高瓜 c 瓶2 减觚阀钒 t 友或氧鼻乇戒)3 净化器 4 稳胍阀5 抓力农6 仆阀或稳流阀7 爪夕j 投 8 气化：寮9 色讲 l ：1 0 拎测器 l1 恒泓输 图1 2 双气路气相色谱仪流程图 f i g 1 2t h ef l u i d o g r a mo fd o u b l eg a sp a t hg a sc h r o m a t o g r a p h 1 1 3g c - 12 2 气相色谱仪 气相色谱仪是实现气相色谱法的装置，因此它是一种多组分混合物的分离分析工 具。基本分析程序是载气由高压气瓶供给，经减压阀，稳压阀，稳流阀等以稳定的流量 3 进入汽化 组分依次 入记录仪 分的含量 f i g 1 3g c 一1 2 2g a sc h r o m a t o g r a p h y 完整成套的气相色谱仪必须包括：气路系统，进样系统，温度控制系统，分离检测 系统，记录仪，数据处理系统等。图1 3 为本实验所用仪器上分生产的o c 1 2 2 型气相 色谱仪。 4 1 2 气相色谱检测器分类 1 2 1 按性能特征分类 ( 1 ) 对样品破坏与否 组分在检测过程中，如其分子形式被破坏，即为破坏性检测器。如f i d 、n p d 、f p d 、 m s d 等。 组分在检测过程中，如仍保持其分子形式，即为非破坏性检测器。如t c d 、p i d 、 i r d 等。 ( 2 ) 按响应值与时间的关系 检测器的响应值为组分在该时间的累积量，为积分型检测器，如体积检测器等。现 气相色谱分析中，此类检测器一般己不用。 检测器的响应值为组分在该时间的瞬时量，为微分型检测器，一般检测器均属此类。 ( 3 ) 按响应值与浓度还是质量有关 检测器的响应值取决于载气中组分的浓度，为浓度敏感型检测器，或简称浓度型检 测器。如t c d 、p i d 等。凡非破坏性检测器，均是浓度型检测器。 当检测器的响应值取决于单位时间内进入检测器的组分量时，为质量型检测器。如 f i d 、n p d 、f p d 、m s d 等。 ( 4 ) 按不同类型化合物响应值的大小 检测器对不同类型化合物的响应值基本相当，或各类化合物的r r f 值之比小于l o 时，称通用型检测器，如t c d 、p i d 等。 当检测器对某类化合物的r r f 值比另一类大十倍以上时，为选择性检测器。如n p d 、 e c d 、f p d 等【们。 1 2 2 按工作原理分类 从工作原理考虑，检测器是利用组分和载气在物理或化学性能上的差异，来检测组 分的存在及其量的变化的。如物理常数检测法、光度学检测法等【1 0 , 1 1 】。常见气相色谱检 测器分类如表1 1 。 5 第一章绪论 表1 1 气相色谱检测器分类 t l b 1 1t h ec l a s s i f i c a t i o no fg cd e t e c t o r 检测方法1 ：作原理检测器应川范阐 中文名称符号 物理常数法 气相电离法 热导系数差异 热导检测器 密度差异气体密度天平 火焰电离火焰电离检测器 热表面电离氮磷检测器 化学电离电子俘获检测器 光电离光电离检测器 氮电离氮电离检测器 光度法原子发射原子发射检测器 原予吸收原子吸收检测器 原子荧光原子荧光检测器 火焰红外发射火焰红外发射检测器 电化学法电导变化电导检测器 电流变化库仑检测器 原电池电动势氧化锆监测器 质谱法电离和质量 质量选择检测器 t c d g d b f i d n p d e c d p i d h i d a e d 舢m a f d f i r e e l c d c d z d m s d 所有化合物 所有化合物 有机物 氮、磷化合物 电负性化合物 所有化合物 电离能低于1 9 8 e v 的化合物 多元素( 也具选择性) 多元素( 也具选择性) 某些有机金属化合物 环境和工业污染物 卤、硫、氮化合物 无机物和烃类 氧化、还原性化合物或单质 所有化合物( 结构鉴定) 1 2 3 氢火焰离子检测器( f l d ) 由于酒类中醇酯物质分析使用的是氢火焰离子检测器，故主要介绍其使用原理。在 氢火焰燃烧时，在火焰的上方会有一个温度很高的区域，样品在这个区域被离子化，形 成一些j 下负离子，在火焰的周围加上一个电场，让离子定向移动，形成电流，经过一系 列放大后得到放大信号，也就是检测到的信号。 f i d 只对有机化合物有响应，因此，是选择性的检测器。但是它的灵敏度较高，所 以我们现在的仪器上都是配双检测器的，以方便互相弥补。 6 第一章绪论 1 3 气相色谱的定性、定量分析 1 3 1 气相色谱定性分析 定性分析就是要确定分析样品中所含组分。在气相色谱分析中，就是要确定各色谱 峰所代表组分。酒行业常用气相色谱分析定性方法有六种。 1 3 1 1 保留时间定性 在一定的色谱系统和操作条件下，每种物质都有一定的保留时间，如果在相同色谱 条件下，未知物的保留时间与标准物质相同，则可初步认为它们为同一物质。为了提高 定性分析的可靠性，还可进一步改变色谱条件( 分离柱、流动相、柱温等) 或在样品中 添加标准物质，如果被测物的保留时间仍然与标准物质一致，则可认为它们为同一物质， 即通过保留时间定性【12 1 。 1 3 1 2 利用不同检测方法定性 同一样品可以采用多种检测方法检测，如果待测组分和标准物在不同的检测器上有 相同的响应行为，则可初步判断两者是同一种物质。在液相色谱中，还可通过二极管阵 列检测器比较两个峰的紫外或可见光谱刚13 1 。 1 3 1 3 保留指数定性 在气相色谱中，可以利用文献中的保留指数数据定性。保留指数随温度的变化率还 可用来判断化合物的类型，因为不同类型化合物的保留指数随温度的变化率不同。 1 3 1 4 柱前或柱后化学反应定性 在色谱柱后装t 型分流器，将分离后的组分导入官能团试剂反应管，利用官能团的 特征反应定性。也可在进样l j 将被分离化合物与某些特殊反应试剂反应生成新的衍生 物，于是，该化合物在色谱图上的出峰位置或峰的大小就会发生变化甚至不被检测。由 此得到被测化合物的结构信息。 1 3 1 5 与其他仪器联用定性 将具有定性能力的分析仪器如质谱( m s ) 、红外( i r ) 、原子吸收光谱( a a s ) 、 原子发射光谱( a e s ，i c p a e s ) 等仪器作为色谱仪的检测器即可获得比较准确的定性 信息【1 4 】。 7 第一章绪论 1 3 1 6 利用增加峰面积的方法进行定性分析 将纯物质加入样品中，通过观察色谱峰的峰高和峰面积的变化来对样品中的物质进 行定性。此法对于保留值接近的相邻组分的定性十分有效【1 5 j 。 1 3 2 气相色谱定量分析 色谱定量分析就是要确定样品中某一组分的准确含量。色谱定量分析与绝大部分的 仪器定量分析一样，是一种相对定量方法，而不是绝对定量方法。它是根据仪器检测器 在某些条件限定下，色谱峰的峰高或峰面积与所测组分的浓度成正比来进行定量的，其 基本公式为【1 6 】： w i ( c i ) = f i x i i ( h i ) 公式( 1 1 ) 其中：w i 组分i 的质量； c i 组分i 的浓度； 组分i 的校j 下因子，与检测器的性质和被测组分的性质有关： a i 组分i 的峰面积； h i 组分i 的峰高。 由此可见，在色谱定量分析中，要得到可靠的定量分析结果，必须准确测定峰面积 或峰高和校正因子，选择合适的定量方法，尽可能减少分析步骤带来的误差。 酒类气相色谱分析方法主要有三种：外标法、归一化法、内标法，三种分析方法各 有其优缺点1 17 1 。 1 3 2 1 外标法 又称已知样品校j 下法或标准曲线法，具体方法为配制已知浓度的标准样进行色谱分 析，计算出校j 下因子，然后在与标准样相同的操作条件下，注入同样体积的被分析试样， 根据已求校j 下因子获得被分析试样中微量成分的含量【墙j 。一般常规快速控制分析适宜采 用此法。该方法操作简单，分析结果的准确性主要取决于进样量的重复性及操作条件的 稳定程度。 1 3 2 2 归一化法 归一化法是将所有组分的峰面积a i 分别乘以它们的相对校正因子后求和，即所谓 “归一 ，被测组分x 的含量可以用下式求得： 8 第一章绪论 j ：甚 a ， ，- l 公式( 1 2 ) 当被测样品中的所有组分都能流出色谱柱，并且在色谱图上都显示色谱峰时，可采 用此法直接进样计算各组分的百分比含量。此法简便、准确，进样量的变动与结果无关， 仪器与操作条件稍有变动时，对结果影响也较小。缺点是要求被测样品中组分不能太多， 而且必须都能流出色谱柱并能被测量。 1 3 2 3 内标法 内标法是将已知浓度的标准物质( 内标物) 加入到未知样品中去，然后比较内标物 和被测组分的峰面积，从而确定被测组分的浓度。由于内标物和被测组分处在同一基体 中，因此可以消除基体带来的干扰。而且当仪器参数和洗脱条件发生非人为的变化时， 内标物和样品组分都会受到同样影响，这样消除了系统误差。当对样品的情况不了解、 样品的基体很复杂或不需要测定样品中所有组分时，采用这种方法比较合适【l 9 1 。 当试样中所有组分不能全部出峰，或只要求测定试样中部分组分时，可采用此法。 此法的优点是进样量不要求严格控制，可避免进样量变化造成的误差。由于每次分析都 要准确向被测试样中加入内标物，并且分析时间较长，不适用于快速控制分析【2 们。 1 3 2 4 定量分析方法的合理选用 在实际分析过程中，应根据不同的分析需要合理选用定量分析方法，最大限度地降 低分析误差【2 。 如主要酯类物质的测定，常规分析时，如果只检测酒中的主要酯类物质，宜选用外 标法。采用外标法分析结果的重复性较好。在测定白酒中的己酸乙酯时，尽管国家推荐 性标准要求采用内标法【2 2 】，从准确性和快捷性考虑，宜选用外标法进行分析。 1 4 酒类的风味物质 酒中的风味物质指的是酒中醇类，酯类，有机酸等，一般为发酵过程中的副产物， 是酒类产品中不可缺少的特征物质【2 3 1 。四大乙酯( 己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁 酸乙酯) 是我国白酒中的主要香气成分，其含量占总酯的9 0 9 5 ，乳酸乙酯含量高是 我国白酒的显著特征之一1 2 4 1 。 9 第一章绪论 1 4 1 高级醇概述 杂醇油是指甲醇、乙醇外的具有很强气味的高级醇类，是发酵法制造酒精等的副产 品，由氮、氨、糖类经过酵母细胞从“氮代谢”中分解而束的【2 ”。通常包括异戊醇、异 丁醇、j 下丙醇、异丙醇、叔丁醇、正戊醇、仲戊醇( 2 戊醇) 、叔戊醇、正己醇、异己 醇、庚醇、正辛醇、仲辛醇( 2 辛醇) 、异辛醇、丁二醇、2 ，3 丁二醇、丙三醇、甘露 醇( 己六醇) 、赤藓醇、阿拉伯醇、环己六醇、十一醇、十二醇( 月桂醇) 、肉桂醇、糠 醇、壬醇、癸醇、d 苯乙醇等。通常所说的高级醇是j 下丙醇、异丁醇和异戊醇，在水溶 液中成油状物，所以又叫杂醇油【2 州。但在标准配制中，按g b t 5 0 0 9 4 8 1 9 9 6 的方法， 杂醇油组分包括：正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、正戊醇、异戊醇等六种成分，配 制时需全部配置在一起【2 7 1 。但各种酒中所含的高级醇也各不相同，如表1 2 所示。 表1 2 几种酒的高级醇含量 t a b 1 2t h ef a t t ya l c o h o lc o n t e n to fs o m ek i n d so fd i s t i l l a t es p i r i t 产品名称 高级醇含鼙( m g 1 0 0 m l ) 老姆酒 白兰地 威士忌 日本烧酒( 乙类) 中国f i l i i 态发酵法白酒( 小曲酒除外) 中国? 仁液态发酵法白酒( 小曲酒除外) 中国同态发酵法小曲白酒 中国液态发酵法小曲白酒 6 5 2 4 0 1 0 0 2 0 0 5 0 1 5 0 3 1 7 0 5 0 1 8 0 l6 0 - - 2 5 0 2 5 0 以上 2 5 0 以上 高级醇是一类高沸点的混合物，是淡黄色至棕褐色的透明液体，具有特殊的强烈的 刺激性臭气味，酒中如果高级醇含量过高( 超过国家规定的卫生标准) ，对人体有毒害 作用，它对人体的中毒和麻醉作用比乙醇强，能使神经系统充血，使人感觉头痛。其毒 性随分子量增大而加强。高级醇在人体内的氧化速度比乙醇慢，在人体内停留时间长。 如果含量过高，不仅对人体有害，而且还给酒的风味带来邪杂味。高级醇是酒中的重要 组成成分之一，其种类多，总量也较大，但如果酒中根本没有或十分缺少高级醇的话， 酒昧将变得十分单调淡薄。各种高级醇都有各自的香气和口味1 2 引。 l o 第一章绪论 甲醇、杂醇油是衡量酒类质量的重要指标，他们的分离、检测方法也是多种多样， 如：化学法、气相色谱法，而目前最常用的是气相色谱法【2 引，该方法具有分离效率高， 分析速度快，样品用量少，检测灵敏度高，选择性好，应用范围广等特点，所以常用其 对高级醇的进行定性和定量的分析。 1 4 2 高级醇的测定方法比较 测定酒中高级醇含量常用的方法主要有比色法和气相色谱法【2 8 】。 1 4 2 1 化学法 用比色法测定高级醇时，对二甲氨基苯甲醛与高级醇反应不符合化学计量关系，各 种醛显色的灵敏度也各不相同，而j 下丙醇则完全不显色【3 们。这种方法不能完全准确的反 映各种酒中高级醇的真实含量，测定结果与真实含量也不能完全符合，对二甲氨基苯甲 醛与高级醇的反映不是高级醇的特效反应，酒中能脱水生成不饱和烃化合物，如醛、缩 酮、酮、萜都将干扰测定；杂醇油是原料中的蛋白质、氨基酸和糖类分解成高级醇类， 不仅仅指异戊醇和异丁醇。比色法操作比较烦琐且不能测定单一组分，其结果比气相色 谱法偏大f 3 1 1 。 1 4 2 2 气相色谱法 国家标准中气相色谱法测定的高级醇，用异丁醇+ 异戊醇表示，不能完全代表酒中 各种高级醇含量，象正丙醇、j 下丁醇、仲丁醇、2 戊醇、正戊醇、正己醇在某些白酒中 含量不容忽视【3 2 】。气相色谱法测高级醇最突出特点就是准确，迅速，减少主观误差，而 且高级醇和己酸乙酯可以同时测定，省事省力。同时，气相色谱法可以减少药品消耗， 减少环境污染【3 3 l 。 1 4 3 乙酯类物质概述 酸与醇在发酵过程中生成各种酯，酯类物质是白酒中含量最多和最主要的芳香组 分。因酒中主要成分是乙醇，因此脂肪酸乙酯是酒中酯类的主体部分，而又以偶数碳的 乙、丁、己酸的乙酯量较多，含碳数在l o 以下的脂肪酸乙酯有香气，1 2 个碳以上的高 级脂肪酸乙酯几乎无气味，具有香气的乙酯大多为使人喜欢的水果香，有的在低浓度下， 也能表现出重要的芳香气味i j 引。 乙酸乙酯，乳酸乙酯是我国白酒的主体酯类。在浓香及酱香型酒中还有相当数量的 第一章绪论 己酸乙酯，其次是丁酸乙酯，含量少的是戊酸乙酯，乙酸异戊酯，甲酸乙酯以及微景的 高沸点酯类，如庚酸乙酯，辛酸乙酯，壬酸乙酯等，这些为数不多的酯常常是优质酒中 含量较多。 乙酸乙酯和乳酸乙酯是白酒的基础芳香物质，其含量的多少直接影响酒的质量，它 们是构成清香型白酒的典型香气。乙酸乙酯稀时呈清香，浓时呈梨香。优质酒中乙酸乙 酯在每l o o m l 酒中含l o o m g 以上，液态酒含量较少。优质酒中乳酸乙酯很高，都在 1 0 0 - 2 0 0 m g ，而威士忌、兰姆酒等洋酒乳酸乙酯很少。这是与白酒的开放式自然生产、 固态发酵的工艺特点分不开的。米香型的三花酒乳酸乙酯高于乙酸乙酯【3 5 l 。 己酸乙酯为浓香型酒的主体香气，通常称做窖底香，由于人工窖泥的培养和乙酸菌 的分离应用等生产技术的重大突破，近年来此类酒同益增多。名酒中的己酸乙酯含量达 到1 5 0 2 0 0 m g ，有的高达4 0 0 m g ，因此注意与其他芳香成分间的平衡协调是必要的。 酱香型白酒的主体香气，目前还未能确定，但从酯的分析结果看，其成分最为复杂， 它的总酯比浓香型白酒低，己酸乙酯含量中等，不如浓香酒突出【3 6 1 。 表