气相色谱-质谱联用仪(Thermo ITQ1100)、自动进样器(Thermo TRIPLUS RSH)、30mL具塞三角瓶、试管、0.22μ m有机滤膜。

色谱柱:TR-5MS(Thermo 30m× 0.25mm× 0.25μ m )、CP-Wax57(Aglient 50m× 0.25mm× 0.2 μ m)、DB-FFAP(Agilent 60m× 0.25mm× 0.25 μ m)

试剂:环己烷(分析纯, 国药集团化学试剂有限公司)、正己烷(色谱纯, Fisher Scientific)、氯仿(分析纯, 北京化学试剂公司)、乙醚(分析纯, 国药集团化学试剂有限公司)、甲醇(色谱纯, Fisher Scientific)

仪器参数:离子源温度220℃; 进样口温度230℃; 载气He; 载气流量1.0ml/min; 传输线温度250℃。

样品:某品牌酱香型白酒(53%vol)、各种香型白酒。

2.1.1 色谱柱的选择 白酒中大部分组分的极性比较强, 根据经验, 实验选择TR-5MS(弱极性)、CP-WAX 57(极性)和DB-FFAP(极性)3种毛细管柱对样品进行了分析。在进样量1μ L, 分流比为30∶ 1的条件下, 根据不同色谱柱的性质, 选择各自分离效果比较好的升温程序, 3种色谱柱分离结果如图1所示:

图1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 不同色谱柱对白酒组分的分离结果比较

TR-5MS毛细管柱(固定液为5%苯基+95%甲基聚硅氧烷)属弱极性柱, 对白酒中大部分极性组分作用力弱, 因此, 使用TR-5MS毛细管柱分析时, 组分普遍保留时间比较短, 出峰集中, 致使各组分分离较差; CP-WAX57与DB-FFAP色谱柱均为聚乙二醇类柱, 极性强, 对样品组分的分离效果比较好, 单就这两种色谱柱而言, DB-FFAP能检出更多组分, 分离效果较CP-WAX57好, 因此, 实验选择DB-FFAP色谱柱。

2.1.2 初始温度优化 初始温度影响低温组分的分析, 一般情况下, 应较样品中最低沸点的组分低, 且高于柱子的玻璃化温度^[3]。在此温度范围内, 温度越低, 越有利于低温组分的分析, 但低温一方面不容易控制^[4], 另一方面会延长样品的分析时间, 因此有必要对其进行优化。实验考察了初始温度为45℃、50℃、55℃、60℃时白酒样品的分离效果, 结果显示, 初始温度对峰的重叠度及峰面积影响不大, DB-FFAP柱子的使用温度范围为40℃~250℃, 所以采用50℃为初始温度。

2.1.3 分流比的优化 分流比影响出峰个数与分离效果:分流比越大, 实际检测到的组分量越小, 谱图越清晰, 但分流比过大, 将造成相对低含量组分的严重流失, 引起进样歧视^[5]。因此, 应根据具体实验确定分流比。本实验分别测试了进样量为1μ L, 分流比为10∶ 1、20∶ 1、30∶ 1、40∶ 1、50∶ 1时, 组分的分离效果。分析实验结果, 随着分流比的加大, 各组分峰面积逐渐减小, 在样品浓度和柱容量允许的范围内, 分流比小一些有利于分析^[6]。因此, 最终选定分流比为30∶ 1。

2.1.4 载气流速的优化 载气选择主要考察载气种类和载气流速对样品分析效果的影响。气相色谱-质谱仪对载气有严格的要求^[7], 本实验选择最常用的氦气作为载气。载气流速的选择要与升温速率及色谱柱内径相适应。较快的载气流速有助于缩短分析时间, 但流速太快则有可能降低分离度, 造成组分的重叠^[4]。实验分别测试了载气流速为0.8ml/min, 0.9ml/min和1.0ml/min时样品组分的分离效果, 实验结果如图2所示:随着载气流速的增大, 样品组分保留时间稍有缩短, 分离度没有明显降低。在保证分离度的情况下, 实验选择1.0ml/min的载气流速。

图2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 样品在不同载气流速下的总离子流图

2.1.5 进样量的优化 进样量不能超过色谱柱的柱容量, 一般情况下, 填充柱的进样量为1μ L~5μ L, 而毛细管柱进样量约为0.1μ L ~2μ L^[4]。本文考察了进样量分别为0.5μ L, 1.0μ L, 1.5μ L和2.0μ L时样品的分离效果。分析结果见图3。由分析结果可知, 进样量较低时, 不利于某些低含量组分的测定, 而随着进样量的增加, 部分组分峰开始重叠, 综合考虑对柱子的保护, 实验最终确定进样量为1.0μ L。

图3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 不同进样量的样品总离子流图

综上所述, 实验最终采用的色谱条件为:初始温度50℃, 载气He, 流速1.0ml/min, 进样量1.0 μ L, 分流比30∶ 1, 升温程序:

50℃(5min) 120℃(2min) 170℃(2min) 220(20min),

在该最佳实验条件下, 样品的总离子流图如图4所示:

图4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 最优条件下样品总离子流图

2.2.1 仪器稳定性考察 实验采用样品组分峰面积比分别考察了仪器的日内稳定性和日间稳定性。按上述实验方法, 取同一酒样日内连续进样10次, 并取同一样品连续进样7d, 从总离子流图中选取10个代表组分, 计算各组分相对峰面积, 结果表明:各组分相对峰面积的RSD均小于5%, 该实验方法显示仪器的稳定性良好。表1和表2分别为仪器的日内和日间稳定性实验结果:

表1

表1

表1 仪器日内平行性实验结果(相对峰面积) RT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 average RSD(%) 10.01 1.52 1.46 1.44 1.41 1.47 1.49 1.54 1.42 1.51 1.51 1.477 2.99 13.19 7.55 7.04 6.88 6.98 6.91 7.34 7.33 6.66 7.43 7.32 7.144 4.03 15.64 2.38 2.33 2.31 2.33 2.25 2.35 2.44 2.27 2.5 2.4 2.356 3.24 23.95 3.03 3.18 3.12 3.03 3.2 3.11 3.1 3.21 3.12 3.18 3.128 2.07 27.44 31.62 31.71 32.95 32.25 33.26 32.4 32.63 33.27 32.15 32.92 32.516 1.82 35.35 20.55 20.91 20.84 20.67 20.9 20.5 21.08 20.33 21.18 20.76 20.772 1.27 41.24 0.64 0.63 0.62 0.61 0.59 0.61 0.64 0.63 0.64 0.68 0.629 3.85 50.52 0.66 0.64 0.65 0.65 0.68 0.68 0.63 0.62 0.67 0.69 0.657 3.51 54.19 3.09 3.49 3.46 3.44 3.24 3.11 3.04 3.35 3.05 3.22 3.249 5.41 60.04 28.96 28.6 27.73 28.63 27.49 28.41 27.57 28.26 27.74 27.32 28.071 2.03

表1 仪器日内平行性实验结果(相对峰面积)

表2

表2

表2 仪器日间稳定性实验结果(相对峰面积) RT 1 2 3 4 5 6 7 average RSD(%) 10.03 1.305 1.115 1.22 1.255 1.185 1.255 1.2 1.219286 5.00 13.2 6.57 5.855 5.8 6.035 5.995 6.375 6.285 6.130714 4.66 15.6 2.02 1.9 1.965 1.96 1.95 1.995 1.96 1.964286 1.91 23.93 2.785 2.835 2.965 2.91 2.85 2.835 2.865 2.863571 2.04 27.43 30.34 32.025 33.705 33.84 32.555 33.045 32.695 32.60071 3.63 35.35 24.77 24.13 25 24.355 23.685 24.16 23.305 24.20071 2.42 41.21 0.43 0.485 0.495 0.475 0.48 0.46 0.48 0.472143 4.53 50.52 0.75 0.715 0.755 0.765 0.745 0.74 0.72 0.741429 2.45 54.17 3.29 3.265 3.485 3.375 3.155 3.305 3.29 3.309286 3.06 60.05 27.735 27.675 24.62 25.03 27.41 25.82 27.195 26.49786 4.96

表2 仪器日间稳定性实验结果(相对峰面积)

2.2.2 样品稳定性 在相同仪器条件下, 实验采用样品组分峰面积比考察了该实验条件下样品的稳定性。取相同批次的6瓶白酒分别进行分析, 从总离子流图中选取10个代表组分, 计算各组分相对峰面积。结果表明:除个别组分, 各组分相对峰面积的相对标准偏差均小于5%, 样品稳定性较好。表3为样品稳定性实验结果。

通过NIST谱库(NIST MS SEARCH 2.0)检索并结合相关文献^{[8, 9, 10]}报道, 对白酒的部分组分进行了定性, 结果如表4所示。

实验选取8种白酒在本文选定优化条件下进行检测分析, 结果如图5所示。

表3

表3

表3 样品稳定性实验结果(相对峰面积) RT 1 2 3 4 5 6 average RSD(%) 10.49 18.58 17.49 18.66 18.04 18.08 17.97 18.14 2.38 11.97 5.02 4.25 4.56 4.31 3.91 3.99 4.34 9.37 12.88 5.06 4.83 4.96 4.87 5.18 5.07 5.00 2.66 18.79 19.47 19.17 19.45 19.56 19.24 19.77 19.44 1.12 20.39 5.44 4.88 5.18 4.99 4.84 4.75 5.01 5.11 27.29 20.65 22.35 21 21.88 22.13 22.42 21.74 3.41 35.26 16.49 17.28 16.43 16.87 16.94 17.17 16.86 2.06 44.56 1.02 1.1 0.96 1.04 0.99 1.07 1.03 4.99 54.12 1.88 2.18 1.91 1.96 1.98 2.04 1.99 5.41 60.03 6.39 6.47 6.89 6.48 6.71 5.74 6.446667 6.09

表3 样品稳定性实验结果(相对峰面积)

表4

表4

表4 某品牌白酒部分组分定性表 序号 化合物名称 序号 化合物名称 1 异丁醛 34 正庚醇 2 丙醛 35 辛酸乙酯 3 二乙氧基甲烷 36 二乙缩醛-2-糠醛 4 乙酸乙酯 37 糠醛 5 乙缩醛 38 2-乙酰基呋喃 6 2-甲基丁醛 39 苯甲醛 7 3-甲基丁醛 40 2, 3-丁二醇 8 乙醇 41 异丁酸 9 丁酸乙酯 42 2, 3-丁二醇 10 2-甲基丁酸乙酯 43 5-甲基糠醛 11 异戊酸乙酯 44 1, 2-丙二醇 12 1, 1-二乙氧基-2-甲基丁烷 45 2-乙酰基-5-甲基呋喃 13 1, 1-二乙氧基-3-甲基丁烷 46 丁酸 14 异丁醇 47 糠醇 15 乙酸异戊酯 48 异戊酸 16 2-戊醇 49 丁二酸二乙酯 17 戊酸乙酯 50 1, 1, 3, 3-四乙氧基丙烷 18 正丁醇 51 2, 2-二乙氧基乙基苯 19 3-甲基丁醛 52 戊酸 20 异戊醇 53 苯乙酸乙酯 21 己酸乙酯 54 乙酸苯乙酯 22 正戊醇 55 己酸 23 3-羟基-2-丁酮 56 苯甲醇 24 1, 1, 3-三乙氧基丙烷 57 苯丙酸乙酯 25 正己醇 58 β -苯乙醇 26 己酸丙酯 59 十四酸乙酯 27 2-庚醇 60 辛酸 28 庚酸乙酯 61 十五酸乙酯 29 乳酸乙酯 62 十六酸乙酯 30 正己醇 63 9-十六烯酸乙酯 31 2-甲基-6-乙基吡嗪 64 9-十八烯酸乙酯 32 三甲基吡嗪 65 9, 12-十八二烯酸乙酯 33 3-甲基-2-羟基丁酸乙酯

表4 某品牌白酒部分组分定性表

图5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 不同白酒总离子流图

由图可见, 本实验建立的方法可以对不同香型的白酒进行明确区分; 相同香型的白酒, 虽然其骨架组分接近, 但可以通过微量组分的差别或者骨架组分相对含量的差异实现鉴别区分。

本文以组分相对复杂的某酱香型白酒为例, 系统优化了GC-MS仪器分析条件, 并结合质谱图库检索技术对部分白酒组分进行定性, 确定了酒中部分风味物质, 所形成的方法操作简单, 组分分离度高, 结果稳定可靠, 不仅可以区分不同香型的白酒, 还可以对同一香型不同型号的白酒进行区分, 为不同白酒及真假白酒的鉴别区分提供依据。