气相色谱仪在白酒分析中的应用比较

【概述】

白酒的主要成分99%是乙醇和水，另外含有1%丰富的微量成分，形成白酒特有的风格，它们是一些强极性的醇类、酸类和一些中等极性酯类、醛类等物质组分。这些香味成分含量的多少直接决定白酒的风格特点。因此，准确测定这些微量香味组分及其含量是白酒质量控制的关键所在。

气相色谱法是一种具有高选择性、高分离效能、高灵敏度特点的分离分析技术，样品用量少，且分析速度快，能对白酒中的甲醇、杂醇油等控制性组分的含量及呈香呈味物质的含量进行准确的分析，广泛用于酿酒行业及白酒成分检测行业。

【实验/设备条件】

气相色谱仪：配有毛细分流/不分流进样口和氢火焰离子化检测器（FID）的上海天美生产的赛里安436C和某市场主流知名进口品牌A气相色谱仪。

色谱柱：KB-ALCOHOL A (V) 18 m*0.53 mm

分析条件：载气为高纯氮气，流速4 mL/min，分流进样，分流比为30:1，尾吹流速25 mL/min；氢气流速30mL/min，空气流速300 mL/min；进样口温度220℃；检测器温度240℃；柱温为65℃恒温保持20 min；进样量1μL。

【样品提取】

【实验/操作方法】

校正因子（f值）的测定

利用13种组分及内标白酒混标溶液，待色谱仪基线稳定后，用微量注射器进样

1μL，记录甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、异戊醇、正己醇、乙醛、乙缩醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯和内标峰乙酸正戊酯的保留时间及其峰面积，用其比值计算出除内标外其余13种组分的相对校正因子f。

校正因子按式（1）计算：

式中：

f—各组分的相对校正因子

A1—标样f值测定时内标的峰面积

A2—标样f值测定时各组分的峰面积

G1—内标物的含量，单位为g/L

G2—标样中各组分的含量，单位为g/L

样品测定

吸取样品10.0 mL于10 mL容量瓶中并定容至刻度，准确加入0.2 mL内标溶液乙酸正戊酯（17.6 g/L），混匀后，在与f值的测定相同的条件下进行，根据标准物质保留时间对甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、异戊醇、正己醇、乙醛、乙缩醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯进行定性，并测定各色谱峰与内标峰的峰面积，求出峰面积之比，计算出样品中各组分的含量。

测定结果按式（2）计算

式中：

X—样品中各组分的含量，单位为g/L

f—各组分的相对校正因子

A3—样品中各组分的峰面积

A内—添加于酒样中内标的峰面积

G内—内标物的质量浓度（添加在酒样中），单位为g/L

【实验结果/结论】

赛里安436C定性及定量分析方法的仪器验证以13种组分及内标白酒混标溶液为研究对象，按照2.2分析条件操作，通过一天内重复5次测定的保留时间和峰面积的相对标准偏差（RSD）表示仪器的稳定性。之后将混标溶液分别稀释10倍和100倍，在相同的分析条件下测定各组分的信噪比(SNR)，并通过计算检出限（LOD，3倍信噪比）和定量限（LOQ，10倍信噪比）考察仪器的灵敏度。通过上述方法得到的14种化合物的的色谱图见图1和图2，其重复性测定结果的保留时间、峰面积及相应的RSD值见表2，不同浓度的检出限及定量限结果见表3。

图1  13种组分及内标白酒混标溶液的色谱图

图2  13种组分及内标白酒混标溶液重复进样5次叠加色谱图

表2  13种组分及内标白酒混标溶液重复性测定结果

表3  13种组分及内标白酒混标溶液分别稀释10倍及100倍后检出限（LOD）与定量限（LOQ）测定结果

由图1和图2可知，各化合物之间都能到达到很好的分离效果，且5次重复进样各化合物的色谱峰图基本重合。同时由表2和表3的具体数据可知，13种组分及内标保留时间的相对标准偏差（RSD值）在0.04%~0.13%之间，峰面积的相对标准偏差（RSD值）在0.19%~2.68%之间，各标品浓度即使稀释到ppm级别，在如此小的进样量（分流比30：1，进样1μL）下仍能有较高的响应值，当将混标稀释100倍时，含量相对较低的乙醛、戊酸乙酯及正己醇等3种成分未检出，经统计各化合物的检出限范围为0.002~0.021 g/L，定量限范围为0.007~0.071 g/L。由此可知采用赛里安436C气相色谱仪对白酒成分分析具有良好的定性重复性、定量重复性（即具有较高的稳定性）和较高的灵敏度，满足对白酒组分定性分析和定量分析要求。

赛里安436C对实际白酒样品定性及定量分析结果

对于有标准品的白酒组分（甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、异戊醇、正己醇、乙醛、乙缩醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯），按照上述所建立的气相色谱分析方法及2.4中所描述的样品前处理方法对2种不同品牌的白酒样品进行分析，每个样品重复进样3次。根据表2所得到的各化合物的保留时间（RT）对样品组分进行定性分析，同时利用表2中各化合物与内标的峰面积计算相应化合物的相对校正因子f，并通过样品中各组分的峰面积与相对校正因子f计算样品中各组分的含量，2种样品的定性及定量结果见表4。

表4  2种不同品牌白酒样品的定性及定量分析结果

由表4可知，样品1共检出11种已知组分，其中含量Zdi的是仲丁醇，为0.009g/L，因其含量较低导致3次进样重复性RSD值偏大，含量Z高的是乙酸乙酯，达0.906 g/L；样品2共检出12种已知成分，且检出各组分3次进样重复性结果都在

4%以内，具有良好的重现性，含量Z高的同样是乙酸乙酯，达0.976 g/L。

品牌A对白酒中13种组分的定性及定量分析结果与分析

品牌A定性及定量分析方法的仪器验证

按照与3.1.1的完全相同的实验方法及分析条件，并采用同一根色谱柱及同一组标准品溶液，在品牌A气相色谱仪上进行分析，得到的13种组分及内标的的色谱图见图3和图4，其保留时间、峰面积及相应的RSD值、SNR值分别见表5和表6。

图3  13种组分及内标白酒混标溶液的色谱图-品牌A

图4  13种组分及内标白酒混标溶液重复进样5次叠加色谱图-品牌A

表5  13种组分及内标白酒混标溶液重复性测定结果-品牌A

表6白酒混标溶液分别稀释10倍及100倍后检出限（LOD）与定量限（LOQ）测定结果-品牌A

由图3和图4可知，各组分化合物之间也都能到达到很好的分离效果，且5次重复进样各化合物的色谱峰图基本重合。同时由表5和表6的具体数据可知，13种组分及内标的保留时间的相对标准偏差（RSD值）在0.03%~0.14%之间，峰面积的相对标准偏差（RSD值）在0.81%~4.45%之间，各标品浓度即使稀释到ppm级别，在如此小的进样量（分流比30：1，进样1μL）下仍能有较高的响应值，当将混标稀释100倍时，同样是含量相对较低的乙醛、戊酸乙酯及正己醇等3种成分未检出，经统计各化合物的检出限范围为0.002~0.016 g/L，定量限范围为0.006~0.052 g/L。

品牌A对实际白酒样品定性及定量分析结果

按照上述的完全相同的实验方法及分析条件，并采用同一根色谱柱、同一组标准品溶液和样品溶液，在品牌A气相色谱仪上进行分析，得到的各组分的相对校正因子f及2种样品的定性定量分析结果见表7。

表7  2种不同品牌白酒样品的定性及定量分析结果-品牌A

由表7可知，样品1同样共检出11种已知组分，其中含量Zdi的同样是仲丁醇，为0.006g/L，因其含量较低导致3次进样重复性稍大，含量Z高的同样也是乙酸乙酯，达0.886 g/L；样品2同样共检出12种已知成分，且检出各组分3次进样重复性结果都在5%以内，具有良好的重现性，含量Z高的同样是乙酸乙酯，达0.996 g/L。

赛里安436C与品牌A在白酒组分定性及定量分析的结果比较

赛里安436C与品牌A仪器性能结果比较

对上述在相同条件下赛里安436C与品牌A的测试结果进行比对，由图1、图2与图3、图4比对可得，两种品牌的气相色谱仪对甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、异戊醇、正己醇、乙醛、乙缩醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乙酸正戊酯等白酒组分的分离效果都比较高，且重复进样5次的叠加色谱图基本重合。通过比对表2和表5的定性定量重复性数据（见表8）可知，两种仪器的定性重复性结果（保留时间重复性）基本一致，赛里安436C的RSD值范围在0.04%~0.13%，品牌A的RSD值范围在0.03~0.14%；而整体来说赛里安436C的定量重复性结果（峰面积重复性）要优于品牌A，除正己醇外其余13种化合物赛里安436C测得的峰面积RSD值均小于品牌A测得的数据。综上可知，赛里安436C在13种白酒组分及内标检测时的定性定量重复性是优于品牌A的，即稳定性相对较好。

表8气相色谱仪稳定性比较

通过比对表3和表6中两种仪器分别测得的14种化合物混标溶液稀释10倍和100倍的检出限LOD（定量限LOQ与检出限LOD只是倍数不同，只比较一个即可）的数值（见表9）可知，乙醛、甲醇、乙酸乙酯、正丙醇这四种已知化合物两者能达到相同的检出限，而其余仲丁醇、乙缩醛、异丁醇、正丁醇、异戊醇、戊酸乙酯、乙酸正戊酯、正己醇、己酸乙酯等10种化合物赛里安436C测得的检出限要略高于品牌A，即灵敏度略低于品牌A，因此整体来说，赛里安436C在13种白酒组分及内标检测中时的灵敏度是略低于品牌A的。

表9气相色谱仪灵敏度比较-白酒混标溶液分别稀释10倍及100倍后检出限（LOD）比较

赛里安436C与品牌A对实际白酒样品定性及定量结果比较

通过比较上述表4和表7两种仪器测得的2种白酒实际样品的数据可知，两种仪器在样品1中同时都检测到了相同的11种已知组分，在样品2中同时都检测到了相同的12种已知组分，但两种仪器测得的含量结果略有差异（见下表10），除了乙醛和乙酸乙酯外，其余10种化合物赛里安436C测得的含量均略高于品牌A测得的结果，这可能与当时在赛里安436C之后用品牌A测定校正因子f时采用的同一小瓶混标溶液，因条件受限未及时将混标溶液置于冰箱中储存，导致标液溶剂挥发浓度增大，进而使实际测得的校正因子偏小导致测得含量偏低，Z终导致两不同品牌仪器测得的数据有略微的差异；且测得各物质的含量均比较低，如两个样品中仲丁醇的含量刚好处在定量限上下，也可能会影响定量的准确性；此外实验室缺少色谱纯的乙醇，溶剂洗针也会受到一定影响。但总体来说，两种仪器测得的含量差异并不大，属于不同仪器测量时出现的正常现象，基本可以作为定量的依据。

此外通过表10对比数据发现，两种品牌仪器对样品2中所含的乙醛含量的测定有明显的差异，重新对两种品牌测定的3次重复性数据进行分析发现，品牌A在样品2测定中乙醛出峰时有明显的拖尾（见图5），导致积分峰面积变大，进而使测得的乙醛含量值偏大；而赛里安436C的分离则无此现象（见图6）。两者测定时使用的是同一根色谱柱，因而推测导致差异的原因有可能是FID检测器的性能引起的，上海天美赛里安436C的FID检测器的喷嘴是独有的陶瓷喷嘴，能够有效减少峰拖尾和溶剂等干扰，从此处来看，赛里安436C比品牌A更适于分析白酒中的微量成分乙醛。

表10气相色谱仪对2种不同品牌白酒样品的定性定量结果比较

图5品牌A测定样品2重复3次进样的叠加色谱图

图6赛里安436C测定样品2重复3次进样的叠加色谱图

结论

通过上海天美赛里安436C同市场上知名进口主流品牌A气相色谱仪对白酒分析中13种白酒组分及内标化合物在定性重复性、定量重复性、检出限、定量限等方面以及对实际白酒样品进行的对比试验结果比较可知：赛里安436C在13种白酒组分及内标检测时的定性定量重复性是优于品牌A的，即赛里安436C稳定性相对较好，而灵敏度是略低于品牌A的；在实际白酒样品的检测中，两者同时都检出了相同的化合物种类，但定量结果存在较小的差异，除乙醛和乙酸乙酯外其余化合物的差异规律较为一致，很有可能是受到某些外部因素的干扰，但并不影响整体定量结果，而针对样品2两种仪器测得的乙醛含量有明显差异的现象，从数据分析来看，赛里安436C对白酒中微量成分乙醛的分析更有优势。

综合以上分析可知，上海天美赛里安436C配备毛细分流/不分流进样口和FID检测器在白酒分析应用中的检测水平与市场上知名进口主流品牌A的气相色谱仪检测水平相当，即国产赛里安436C的测试水平已达到国际领xian水平，使广大分析研究者有了更多的选择。

【仪器/耗材清单】

气相色谱仪：配有毛细分流/不分流进样口和氢火焰离子化检测器（FID）的上海天美生产的赛里安436C和某市场主流知名进口品牌A气相色谱仪。

色谱柱：KB-ALCOHOL A (V) 18 m*0.53 mm

试剂：乙醇（实验室缺少色谱纯乙醇，因时间关系采用分析纯代替）

标品溶液：乙酸正戊酯溶液（17.6 g/L，使用毛细管柱时作内标用）；13种组分及内标白酒混标溶液（浓度见表1）

表113种组分及内标白酒混标浓度

【参考文献】

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（来源：天美（ZG）科学仪器有限公司）