王曉秋，朱 琦，凌欽才，朱志亮

（上?；ぱ芯吭河邢薰揪?xì)化工研究所，上海 200062）

水是白酒主要成分之一，在白酒原料浸潤(rùn)及蒸煮、制曲及制酒母、糖化與發(fā)酵、蒸餾及勾兌等制造生產(chǎn)過(guò)程都需要用到水，白酒另一種主要成分是乙醇，兩者在酒中共計(jì)約占98 %，其余2 %的微量物質(zhì)是酯、酸、醇、醛、芳香族化合物和酚類(lèi)等（主要包含乙醛、乙酸乙酯、甲醇、仲丁醇、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯、乳酸乙酯）。這些微量關(guān)鍵物質(zhì)使白酒呈香呈味，影響白酒的口感和風(fēng)味，決定白酒的風(fēng)格和質(zhì)量，是白酒品質(zhì)管控關(guān)鍵指標(biāo)之一，因此白酒企業(yè)具有對(duì)多種關(guān)鍵物質(zhì)進(jìn)行快速準(zhǔn)確定量分析的迫切需求。目前白酒中關(guān)鍵組分的分析方法主要采用氣相色譜法，如氣相色譜-火焰離子化檢測(cè)器法、氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器法、氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法等，國(guó)標(biāo)也推薦使用氣相色譜法測(cè)試這些成分含量。

水由氫氧兩種元素組成，其中氫有3 種同位素，即原子量分別為1、2、3 的H（H，氕）、H（D，重氫，氘）和H（T，超重氫，氚）。由氕與氧組成的水叫重水，重水與普通水看起來(lái)十分相像，它們的化學(xué)性質(zhì)也一樣，不過(guò)某些物理性質(zhì)卻不相同。水中氘含量低于自然界中常用水（氘的含量為150×10%）中氘含量的水就是低氘水。人體內(nèi)的水含量占到了65 %到70 %，可以說(shuō)水是生命之源。研究表明，低氘水在細(xì)胞活化、防癌保健、疾病治療以及美容減肥等方面有著非常重要的作用，對(duì)人體健康有諸多益處。低氘酒就是低氘水在飲料用水方面的應(yīng)用嘗試。低氘白酒能使人體自主神經(jīng)協(xié)調(diào)和平衡性維持在較高水平；顯著降低酒精毒性的作用，減少酒精性肝病的發(fā)生；能干預(yù)降低糖尿病血糖水平，提高血漿胰島細(xì)胞水平，減輕因過(guò)量飲酒導(dǎo)致的胰島細(xì)胞損傷。評(píng)價(jià)白酒是否為低氘酒，關(guān)鍵看氘濃度是否低于150 μg/g。氘作為一種穩(wěn)定的同位素，測(cè)試方法主要有質(zhì)譜法、氣相色譜法、核磁共振法。

有大量文獻(xiàn)報(bào)道白酒中關(guān)鍵成分的氣相色譜法測(cè)試，但未見(jiàn)低氘酒中關(guān)鍵組分及氘含量測(cè)試方面的文獻(xiàn)。況且在白酒中關(guān)鍵成分的氣相色譜法測(cè)試方面文獻(xiàn)中標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制均采用量取體積進(jìn)行稀釋?zhuān)撆渲品椒ㄊ軠囟燃绑w積讀數(shù)影響，進(jìn)而影響標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和測(cè)試結(jié)果。而采用稱(chēng)量法稀釋配制不受溫度影響，且稱(chēng)量精度比量取體積要高。

本研究嘗試采用稱(chēng)量法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋配制，報(bào)道低氘白酒中各成分及氘測(cè)試方法，旨在為低氘白酒企業(yè)質(zhì)量控制提供方法支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：低氘酒樣品（酒精度56%vol），上海化工研究院有限公司試制。

儀器設(shè)備：氣相色譜儀，Agilent 7890B 型（附氫火焰離子化檢測(cè)器），美國(guó)安捷倫公司；DB-WAX色譜柱（60 m×0.320 mm×0.25 μm），美國(guó)安捷倫公司；頂空進(jìn)樣器，Agilent 7697A 型（附1 mL 定量環(huán)，12 位20 mL頂空瓶），美國(guó)安捷倫公司；氣體同位素比質(zhì)譜儀（附EA IsoLink CN/OH 元素分析儀），Delta V advantage，賽默飛世爾科技有限公司；分析天平，ML304T型，梅特勒-托利多。

試劑及耗材：乙醛、乙酸乙酯、甲醇、仲丁醇、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯、乳酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99.5%），上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；貧氘水（氘含量≤1 μg/g），美國(guó)Sigma 公司；氫同位素標(biāo)準(zhǔn)水樣GBW 04458-GBW 04461，北京萬(wàn)佳首化生物科技有限公司；高純He，上海佳亞化工有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 頂空條件

頂空瓶：20 mL；定量環(huán)：1.0 mL；樣品平衡溫度：80 ℃；樣品環(huán)溫度：100 ℃；傳輸線溫度：120 ℃；樣品平衡時(shí)間：30.0 min；樣品瓶填充壓力：15 psi；壓力平衡時(shí)間：0.100 min；進(jìn)樣時(shí)間：0.500 min。

1.2.2 色譜條件

DB-WAX 色譜柱（60 m×0.320 mm×0.25 μm），載氣：氮?dú)?，進(jìn)樣口溫度：200 ℃；分流比：40∶1；色譜柱流量：1.5 mL/min；檢測(cè)器溫度：250 ℃；氫氣流速：30 mL/min；空氣流速：300 mL/min；尾吹氣流速：25 mL/min；柱溫：40 ℃，保持3 min；以3 ℃/min升至120 ℃；以30 ℃/min升至230 ℃，保持5 min。

1.2.3 混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制

稱(chēng)取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（精確到0.0001 g），分別加入0.5 g乙醛、5 g乙酸乙酯、0.5 g甲醇、0.5 g仲丁醇、5 g丙醇、5 g 異丁醇、5 g 正丁醇、5 g 異戊醇，加水至50 g；配制成質(zhì)量濃度1 %乙醛、10 %乙酸乙酯、1%甲醇、1%仲丁醇、10%丙醇、10%異丁醇、10%正丁醇，10%異戊醇。

1.3 氘含量測(cè)試

1.3.1 測(cè)試原理

在高溫條件下裂解定量生成H，然后在He 載氣攜帶下經(jīng)恒溫色譜柱分離，分別導(dǎo)入同位素比質(zhì)譜儀的離子源內(nèi)，測(cè)定質(zhì)量數(shù)為2 的H和質(zhì)量數(shù)為3的HD。

1.3.2 測(cè)試條件

載氣He 流速：60 mL/min；He 吹掃進(jìn)樣口的流速：80 mL/min；裂解管溫度：1380 ℃；氣相柱溫度：30 ℃。

1.3.3 計(jì)算

穩(wěn)定同位素組成常用δ值表示，δ值指樣品中某元素的穩(wěn)定同位素比值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品比值的千分偏差。

式中：R＝155.76×10，為國(guó)際公認(rèn)數(shù)據(jù)，表示維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海洋水中氘同位素和氕同位素含量之比；R樣品中氘同位素和氕同位素含量之比。測(cè)試出δ(D)，由式（2）計(jì)算出R，然后即可計(jì)算出氘含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 出峰位置

各成分出峰位置示于圖1。

圖1 出峰位置

由圖1 可知，乙醛、乙酸乙酯、甲醛、仲丁醛、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯按序先后出峰，乳酸乙酯最后出峰，出峰時(shí)間約21 min，可見(jiàn)分析操作時(shí)間較短。

2.2 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中各物質(zhì)濃度及其標(biāo)準(zhǔn)曲線分析

針對(duì)待測(cè)樣品中各成分濃度差異，采用外標(biāo)法定量。

取計(jì)量的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于20 mL 頂空瓶中，加入計(jì)量的己酸乙酯和乳酸乙酯，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的乙醇水溶液稀釋?zhuān)♂尯筚|(zhì)量5 g左右（精確到0.0001 g），配制5 個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。確保5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液中乙醛、甲醇、仲丁醇統(tǒng)一的濃度分別為0.001 %、0.003 %、0.005 %、0.007 %和0.010 %左右；乙酸乙酯、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇的統(tǒng)一濃度分別為0.01 %、0.03 %、0.05 %、0.07 %和0.10%左右；己酸乙酯和乳酸乙酯的統(tǒng)一濃度分別為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1.0%左右。根據(jù)稱(chēng)量準(zhǔn)確計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溶液中各組分的質(zhì)量濃度。測(cè)試前每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入1 g 氯化鈉。其結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 (%)

測(cè)試表1 所列標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積，以峰面積為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線、回歸方程和相關(guān)系數(shù)（R），圖2 列出乙醛峰面積與濃度關(guān)系曲線，上述10 條標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程和相關(guān)系數(shù)（R）示于表2。

圖2 乙醛峰面積與濃度關(guān)系

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程及相關(guān)系數(shù)

由表2 可知，使用上述標(biāo)準(zhǔn)溶液在頂空、色譜條件下進(jìn)行測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999。

由表2 也可知，乙醛在0.00103 %～0.0105 %、乙酸乙酯在0.0122 %～0.1013 %、甲醇在0.0011 %～0.0108 %、仲丁醇在0.0011 %～0.0099 %、丙醇在0.0156 %～0.1055 %、異丁醇在0.0103 %～0.1140 %、正丁醇在0.0115 %～0.1040 %、異戊醇在0.0099 %～0.1120 %、己酸乙酯在0.1109%～0.9985%、乳酸乙酯在0.1115%～1.0013%濃度范圍內(nèi)線性良好。

2.3 精密度試驗(yàn)

取標(biāo)準(zhǔn)溶液2，平行測(cè)試6 次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD,結(jié)果示于表3。

表3 精密度結(jié)果 (%)

由表3 可知，RSD 均小于5%，因此該測(cè)試方法精密度高。

2.4 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

在上述頂空、色譜條件下，對(duì)白酒樣品進(jìn)行加標(biāo)測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 加標(biāo)回收率結(jié)果

由表4 可知，本測(cè)試方法對(duì)乙醛、乙酸乙酯、甲醇、仲丁醇、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯和乳酸乙酯的加標(biāo)回收率分別在96.38 %與104.82 %、99.63 % 與104.87 %、101.02 % 與104.69%、95.79%與99.49%、96.28%與104.52%、95.70 %與102.13 %、98.38 %與102.46 %、95.12 %與104.32 %、96.45 %與100.61 %、96.97 %與102.49%之間，滿足測(cè)定要求。

2.5 方法檢出限

檢出限參照GB/T 5009.1—2003《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法理化部分總則》的方法，以3 倍信噪比（S/N）計(jì)算出檢出限，結(jié)果見(jiàn)表5。

根據(jù)表5 數(shù)據(jù)可知，該方法測(cè)試10 種成分的方法檢出限可達(dá)1.0×10%左右。

表5 方法檢出限 (%)

2.6 氘含量測(cè)試

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，稱(chēng)取待測(cè)樣品50.0000 g，分別加入50.0000 g 貧氘水及標(biāo)準(zhǔn)水樣GBW 04458-GBW 04461（其δ(D)示于表6）配成5 個(gè)序列待測(cè)液，每個(gè)待測(cè)液重復(fù)測(cè)量9 次，為消除記憶效應(yīng)的影響，忽略前3 次測(cè)試結(jié)果，取后6 次的測(cè)量值計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。所得結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 貧氘水及氫同位素標(biāo)準(zhǔn)水樣規(guī)格 (‰)

表7 樣品標(biāo)準(zhǔn)加入后測(cè)試結(jié)果 (‰)

對(duì)3 個(gè)酒樣分別以標(biāo)準(zhǔn)加入量為橫坐標(biāo)，6 次平行測(cè)試的平均值為縱坐標(biāo)作圖，所得回歸曲線示于圖3。

由表7 可知，對(duì)樣品采用標(biāo)準(zhǔn)加入，6 次平行測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于1‰，可見(jiàn)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)試精密度滿足要求。

由圖3 可知，標(biāo)準(zhǔn)加入回歸曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.9999，每個(gè)酒樣5 個(gè)加入點(diǎn)測(cè)試值都落在回歸直線附近，3 條回歸曲線的斜率都與1 相當(dāng)接近，進(jìn)一步說(shuō)明采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)試能夠滿足測(cè)試要求。

圖3 樣品標(biāo)準(zhǔn)加入回歸曲線

令回歸方程中的x=0，由此可計(jì)算出截距分別為-235.38‰、-243.20‰、-246.67‰。由截距按照下面推導(dǎo)的公式可計(jì)算出酒樣氘含量。

樣品氘組成為δ(D)、氘含量為R，取樣品m，加入氘組成為δ(D)、氘含量為R的氫同位素標(biāo)準(zhǔn)水樣或貧氘水m，混合后氘組成為δ(D)、氘含量為R，混合后質(zhì)量為m+m。

按式（5）可得出，3 個(gè)樣品的δ(D)分別為-470.76‰、-486.40‰、-493.34‰。

2.7 樣品測(cè)定

采用上述方法測(cè)定3 個(gè)白酒樣品，每樣取5 g于20 mL 頂空瓶中，并加入1 g 氯化鈉，測(cè)試乙醛、乙酸乙酯、甲醇、仲丁醇、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯、乳酸乙酯含量。所得結(jié)果示于表8。

按式（2）可進(jìn)一步換算成氘含量分別為82.43×10%、80.00×10%、78.92×10%。所得結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 樣品測(cè)試結(jié)果 (%)

由表8 可知，上述3 個(gè)酒樣中乙醛、甲醇、仲丁醇含量在一個(gè)數(shù)量級(jí)，乙酸乙酯、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇含量在一個(gè)數(shù)量級(jí)，己酸乙酯和乳酸乙酯含量在一個(gè)數(shù)量級(jí)。

由表8 可知，3 個(gè)樣品氘濃度均在80×10%左右，因此都屬于低氘白酒。

3 結(jié)論

建立了頂空-氣相色譜測(cè)試低氘酒中乙醛、乙酸乙酯、甲醇、仲丁醇、丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、己酸乙酯、乳酸乙酯的方法。該方法線性良好，標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5 %，檢出限均可達(dá)1×10%左右，加標(biāo)回收率在95.12 %～104.87 %之間。建立了標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)試酒樣氘含量，其回歸方程的相關(guān)系數(shù)接近1，并測(cè)試了低氘白酒中氘濃度，其含量在80×10%左右。