氣相色譜測定啤酒中乙酸的含量

頂空氣相色譜測定啤酒中乙酸的含量
 

    　乙酸是啤酒中含量zui高的有機酸，它是啤酒正常發酵產物，由乙醛氧化而來，是啤酒中對口感影響zui大的酸味物質。
    　乙酸，俗稱為醋酸，相對分子質量60.05，純醋酸在16.6℃以下會凝固成冰狀，故又稱為冰醋酸，其分子式為CH3COOH。
    　醋酸是無色水狀液體，具有強烈刺鼻的特征酸味，極易溶于醇、醚、甘油和CCI4，不溶于CS2，遇明火、高熱、強氧化劑易引起燃燒，有腐蝕性，能灼傷皮膚。
    　乙酸形成的途徑有以下兩條：一條是發酵前期麥汁含量高和貯酒中不斷通風的情況下，由乙醛和乙醇氧化形成；另一條是在發酵后期，酵母吸收丙酮酸進行岐化反應，形成乙酸和乳酸。啤酒酵母在滅菌麥汁中只形成少量的乙酸，若污染雜菌，則生成大量乙酸。因此，在發酵中檢出酒的揮發酸以乙酸為主，也是作為發酵是否正常的標志之一。

    　啤酒中含有有機酸約100種以上，多數有機酸都具有酸味，它是啤酒的重要口味成分之一，酸類不構成啤酒香味，酸味和其他成分協調配合，即組成啤酒的酒體，有機酸是成品啤酒中一類非常重要的風味物質，適量的有機酸賦予啤酒愉快的口感，缺乏酸類的啤酒顯得呆滯、粘稠、不爽口，而酸過量或者種類太單調，又會使啤酒口感粗糙、不柔和、不協調，同時引起酸露頭，減低啤酒飲用性。因此，研究啤酒釀造過程的有機酸，通過代謝監控酸的種類和含量，將直接影響到啤酒的品質和風味。
    　啤酒中揮發酸控制標準為80mg/L，如大于100mg/L則為明顯污染發酵。
    　乙酸的測定傳統方法采用常規水蒸氣蒸餾法，此方法既費時費力，且其中包括少量雜質，如甲酸、丁酸、戊酸等揮發脂肪酸，所以誤差比較大。隨著檢測技術的發展，現在可采用液相色譜法和離子色譜法測定，但此儀器價格不菲，且在啤酒業應用面不廣，對中小啤酒企業來說不太現實，所以，筆者嘗試研究用頂空進樣器----氣相色譜方法建立一種簡單快速的檢測啤酒中乙酸的測定方法，供同行參考指正。
1  實驗部分
1.1  儀器和試劑
1.1.1  儀器裝置
    　 氣相色譜儀（配有FID檢測器）
    　全自動頂空進樣器
    　20mL頂空進樣瓶，電子天平（精度0.0001），微量自動移液器，1mL、5mL、10mL、20mL、25mL移液管，100mL容量瓶，5mL量筒。
1.1.2  試劑
    　色譜純乙酸，色譜純無水乙醇，重蒸水
1.1.3  色譜條件
    　毛細管柱DM－WAX色譜柱（30m×0.53×2um）
    　進樣口溫度200℃，檢測器溫度260℃，載氣：氮氣（10mL/min）  ，分流比10：1   
    　色譜柱升溫程序：35℃保溫3min，10℃/min升溫至90℃，保溫1min，30℃/min升到220℃。
    　頂空進樣器程序：柱溫85℃保溫30min，取樣器針溫120℃，傳輸線溫度120℃，

 
進樣時間2s，頂空進樣器載氣壓力120kpa。
1.2  標準試劑的配制
1.2.1  乙酸標樣的配制
1.2.1.1  稱取乙酸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為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為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為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為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為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為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為180ppm乙酸溶液。
1.3  樣品預處理
    　將啤酒樣品放于冰箱冷藏24小時，不除氣量取5mL于頂空進樣瓶，頂空自動進樣分析。
1.4 乙酸定性定量方法
1.4.1 乙酸定性
    　以標準樣品保留時間、樣品加標來定性。
1.5 乙酸定量
    　將乙酸標準溶液在上述色譜條件和頂空條件下進樣，以峰面積外標法定量，用色譜軟件N3000建立色譜方法（標準曲線方程）自動計算結果。
    　乙酸定量結果表達
    　X=A1×C/As
    　式中：
    　X---樣品中乙酸含量mg/L
    　A1---樣品溶液峰面積
    　AS---乙酸標準溶液峰面積
2  實驗結果與討論
2.1  氣相色譜標準方法的建立
    　將乙酸標樣12ppm、30ppm、60ppm、90ppm、120ppm、150ppm
和180ppm分別取5mL于頂空瓶中封口后，在頂空進樣器程序進樣分析，得到在不同濃度下所對應的色譜峰面積，根據此面積和濃度利用色譜N3000軟件多點校正建立外標分析方法，保存備用。
2.2  樣品的分析
    　將樣品放置冰箱中冷藏24小時，用量筒量取5mL于頂空進樣瓶，在和標準樣品一樣的頂空進樣器程序下自動進樣分析。
2.3  樣品數據處理
    　將樣品譜圖打開，加載建立的標準方法，自動得出乙酸數。
2.3  精密度與重現性實驗
    　取同一標準樣品，按外標法進樣在同條件下六次重復檢測測定結果見表1。
2.4  回收率試驗
    　分別往啤酒里面添加20mg/L，30mg/L，40mg/L乙酸，進行加標回收試驗結果見表2。
2.5  不同品牌啤酒，用液相色譜和氣相色譜檢測乙酸結果對比。
    　取不同品種同一批樣品分別用氣相色譜和液相色譜檢測，驗證氣相色譜檢測乙酸的準確度，檢測結果見表3。
3  結論
3.1  從以上精密度實驗中變異系數在5%以下，說明該方法精密度和重復性都很好，符合微量分析的要求。

3.2  同一樣品回收率測定結果均在90%－105%之間，在色譜分析中是可以接受的，可以滿足日常分析要求。
3.3  從液相色譜和氣相色譜測定結果對比來看，測定誤差在5%左右，可以接受。
4  注意事項
4.1  保證進樣量、色譜分析條件嚴格不變。
4.2  標準方法應定期校正，保證測定結果準確性。
4.3  樣品在密封進取樣瓶后，應盡快分析檢測，不宜放置時間過長，防止氧化使檢測結果偏高。

[參考文獻]
[1]李紅,陳元,郭瑞涵和張五九等.啤酒乙酸的來源、形成機理、影響機制的研究及基于人工神經網絡的預測模型.啤酒科技，2007（9）.
[2]《酒業質量技術參考》.2005（2）中國食品發酵工業研究院主辦.