关于气相色谱内标法测定白酒中甲醇含量的研究

◎ 曹 静

（靖边县食品检验检测中心，陕西 榆林 718500）

白酒中的CH3OH 是在白酒发酵环节中，原料与辅料中果胶质内甲基酯降解而成的，它不仅能够与有机酸反应产生酯类，出现不同的酒香，而且CH3OH本身就有很大的毒性，其在身体中积累，即使少量的CH3OH 也能引发慢性中毒、头疼恶心、视力不清晰，5 ～10 mL 就能导致失明，对大脑神经特别是视神经损伤较大。中国是酒类消费主地，尤其是白酒消耗量位居世界第一，所以控制好白酒中CH3OH 的含量，保障人民身体健康是一项非常关键的工作。为此，CH3OH 含量属于酒类商品卫生监督测定的重要指标。国家对CH3OH 的含量提出了明确的规定，为保障食品安全，需要制定精确可行的CH3OH 含量检测方法。国家标准GB 5009.266-2016《食品安全国家标准 食品中甲醛的测定》显示，CH3OH 的测定方法是气相色谱毛细管柱内标法，该实验选择气相色谱内标法检测白酒中CH3OH 的含量，测出CH3OH 的结果正确，稳定性好，而且可以迅速分离白酒中的其他不同气味，最后得到一种简便、灵敏度高与显著分离效果的新测定方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料与药品

乙醇（AR）与甲醇（GR），购自阿拉丁药剂有限公司，实验水为超纯水。

1.2 仪器设备

气相色谱设备Agilent 7820，带FID（载气为氮气，燃烧气体为氢气，助燃器为Air），毛细管柱HP-5 （30 m×0.33 mm×0.25 μm）；DHG-9075 号电热恒温 鼓风设备以及BSA323S 电子称。

1.3 色谱要求

柱温的升温程序：初始温度4 ℃，维持2 min，以 5 ℃·min-1的速度升高到90 ℃之后，以50 ℃·min-1的速度升高到230 ℃，气化温度为240 ℃，分流比例为100 ∶1，大 气 流 量 为400 mL·min-1， 柱 流 量 为1 mL·min-1， 测定设备温度为300 ℃，H2流量为30 mL·min-1，放样量为1 μL[1]。色谱图如图1 所示。

图1 色谱示意图

1.4 单因素检测

1.5 正交测试

基于单因素测试，该实验选择3 因素3 水平L9（33）正交测试设计，具体见表1。

表1 测试因素水平参数表

1.6 分析方法

（1）操作曲线。精准配备0.1 mg·mL-1CH3OH 标准液体，逐次取0.5、2、4、6、8 mL 和10 mL 的CH3OH 标准液体在10 mL 的容器中，再添加60%的乙醇水溶液定容，最后获得5-100μg·mL-1CH3OH 溶液，展开色谱研究。

（2）精密度和样本加标回收率测试。①日内精密度，选择同种未知白酒，平行检测6 次，求出其相对标准偏差RSD。②日间精密度，次日取同种未知白酒，平行检测6 次，求出其相对标准误差RSD[2]。③样本加标回收率，选择2 份同种白酒，其中一份添加1 mL 的定量标准CH3OH；2 份样本都在相同条件下做加标回收测试，平行检测6 次。

（3）最低测出限。2 倍信号噪音比相应的样本浓度为：DL=3Nc/h

其中，DL 表示检测下限（mg·L-1）；c，表示组分质量含量（mg·kg-1）；h 表示对应峰高（μV）；N表示基线噪音峰高（μV）。

1.7 未知白酒样本的检测

采取随机方法获得的10 个白酒样本，根据正交试验完善的分析CH3OH 的色谱要求检测白酒中CH3OH的含量。

2 结果与分析

2.1 单因素测试

2.1.1 选取气化气温

（1）2018年 1月 23日发布的 《2017年京东商品短视频数据研究报告》，通过对京东商品短视频大数据的研究分析可知2017年短视频在电子商务领域全面爆发，增长强劲。短视频内容与电子商务高度结合将成为提升用户体验与内容营销的重点方向。25%的京东用户会在购买前主动观看短视频。2017年下半年商品短视频平均每周环比增加超过20%，11月呈现爆发式增长，还比10月商品短视频数量增加超过70%，视频播放量也实现飞跃式增长。

由图2 得知，温度为240 ℃时，AR 峰（乙醇）与GR峰（甲醇）相重叠，且拖尾，但当温度上升至300 ℃后，峰彻底分离[3]。故此次实验选择的气化气温为300 ℃。

图2 峰面积与气化气温示意图

2.1.2 H2流量优化

由图3 得知，在H2流速为22 mL·min-1时，GR 峰面积最小，但是GR 峰面积会随着H2流速的加大而增加，当H2流速为28 mL·min-1时峰面积最大，随后GR峰面积伴随H2流速的加大而慢慢缩小[4]。因此，本实验H2流速选用28 mL·min-1。

图3 峰面积与H2 流量优化示意图

2.1.3 增温速率选取

增温速率在4 ℃·min-1时，GR 峰与AR 峰不彻底分离，但伴随增温速率的加大，GR 峰与AR 峰慢慢分离，随后在6 ℃·min-1开始分离彻底紧随着增温速率然后加大GR 峰，且拖尾[5]。所以，本实验柱温选取 6 ℃·min-1。

2.1.4 载气流速选取

但载气流速是0.8 mL·min-1时，峰型前伸与拖尾；伴随流速加大，在1 mL·min-1峰形逐渐缩小尖锐；随后持续加大令峰形重叠，干扰分离效果。

2.1.5 测定设备温度选取

由图4 发现，当温度为280 ℃时，GR 峰（甲醇）面积最小，随后GR 峰面积伴随测定设备温度的升高而加大，在300 ℃时峰面积最大，后GR 峰面积随测定设备温度升高而不断减小。因此，本实验测定设备温度选取300 ℃。

图4 峰面积与测定设备温度示意图

2.2 正交结果

通过上述单因素测试获得最优单因素为载气流速 1 mL·min-1、气化气温300 ℃、升温为6 ℃·min-1。3 个因素对CH3OH 分离效果的影响大小依次是为A ＞C ＞B。 最好水平组合是A2B2C3，即气化温度330 ℃、升温为6 ℃·min-1、载气流速1 mL·min-1。和单因素测试结果存在误差，气化气温因素极差值误差是0.11，影响检测的分离条件是气化气温小于柱温，柱温小于载气流速（如表2 所示）。因此，此次实验选择载气流速 1 mL·min-1、气化气温300 ℃、升温为6 ℃·min-1为最优色谱标准。

表2 分离极度差研究结果表

2.3 分析方法学探究

2.3.1 CH3OH 标准曲线

以CH3OH 含量为横坐标x，GR 峰面积为纵坐标y，分析线性回归。方程式为：y=66.208x+1.7126，r 为0.999 6。表示CH3OH 在所取的含量范围内其含量与GR 峰面积是较好的线性关系。

2.3.2 精密度、最低测出线以及加标回收率的检测

在日内与日间平行检测6 次CH3OH 含量，其RSD 分别是2.074%和2.403%，结果显示该方式精密度很好。加标回收率保持在83.87%～94.54%，最低测出限是3 倍的信噪比，即DL=0.42 mg·L-1。

2.4 未知白酒样本检测

使用完善的色谱条件来检测10 种白酒样本中CH3OH 含量，检测获得的结果在4.19 ～66.98 mg·L-1。具体检测结果如表3 所示。

3 结论

试验结果显示，初始40 ℃（维持2 min），以 6 ℃·min-1的速度上升到90 ℃后，测定设备气化温度300 ℃，H2流量28 mL·min-1，载气流量为1 mL·min-1， 放样量为1 μL 的色谱标准，能够测定白酒中的CH3OH 含量。

表3 10 种白酒的CH3OH 含量检测结果表