水果中乙醇含量的气相色谱法测定

侯玉茹,王宝刚,李文生,苗　飞,周家华,常　虹

(北京市农林科学院林业果树研究所,北京 100093)



水果中乙醇含量的气相色谱法测定

侯玉茹,王宝刚*,李文生,苗飞,周家华,常虹

(北京市农林科学院林业果树研究所,北京 100093)

以樱桃、草莓、梨、枣四种水果为试材,采用DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm)毛细管色谱柱和氢火焰离子化检测器建立了气相色谱法测定水果中乙醇含量的方法。结果表明,在进样口温度230 ℃,FID检测器温度300 ℃,程序升温40 ℃(保持11 min),以20 ℃/min升至220 ℃(保持13 min),以氮气为载气,柱流量2 mL/min的条件下,乙醇有良好的分离效果。乙醇含量在0.25～100 μg/mL范围内,具有良好的线性关系(R2=0.99998),最低检出浓度为1.25 mg/kg。该方法稳定性、重复性和重现性良好,RSD均小于2%。在四种水果低中高三个添加水平下,平均回收率在90.88%～108.80%之间(RSD=0.18%～7.18%,n=6)。该方法操作简单,准确可靠,符合方法学要求,可用于水果中乙醇含量的检测。

乙醇,水果,气相色谱

乙醇是一种无色透明、易挥发的醇类物质,具有刺激的辛辣滋味。在水果采后贮藏过程中,由于自身的呼吸作用使乙醇有不同程度的积累,而乙醇在水果中的作用却具有两面性。一方面,低浓度乙醇可以赋予果实较好的风味;另一个方面,乙醇具有催熟的生理效果,过高浓度乙醇则对果实产生不利的影响,使果实产生异味,造成果实风味品质下降等[1-2]。因此,乙醇含量是评价果实贮藏期间品质的重要指标之一。目前,对酒类[3-5]、药品[6-7]、化妆品[8-9]中乙醇的气相色谱检测方法的报道较多,对于水果中乙醇检测的报道一般见于静态顶空气相色谱法[10-13],而传统液体进样气相色谱法的应用较少,仅有对红枣中乙醇含量测定的报道[14]。根据水果种类的划分,本研究选择了有代表性的四种水果(樱桃、草莓、梨、枣)为试材,通过简单的前处理后直接上机测定,建立了毛细管柱气相色谱外标法检测果实中乙醇含量的方法,旨在为果品采后贮藏期间的品质评价提供指导。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

樱桃、草莓、梨、枣购自北京市新发地水果批发市场。

乙醇标准物质(纯度99.9%)(色谱纯)Sigma-Aldrich公司。

Agilent 7890A气相色谱仪,附氢火焰离子化检测器(FID)及化学工作站Agilent公司。

1.2实验方法

1.2.1气相色谱分析条件的建立毛细管柱DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm),程序升温40 ℃(保持11 min),以20 ℃/min升至220 ℃(保持13 min),进样口温度230 ℃,FID检测器温度300 ℃,以氮气为载气,柱流量2 mL/min,进样量1 μL,分流比20∶1。

1.2.2标准工作曲线制定将乙醇标准溶液配制为0.25、0.5、1、10、50、100 μg/mL的系列标准溶液,放置在0～4 ℃环境下密封保存,并尽快上机测定。以保留时间定性、峰面积定量,绘制标准工作曲线。以3倍信噪比计算方法的最低检出浓度。

1.2.3样品前处理水果样品前处理方法参考曹建康的方法[15]。称取樱桃、草莓、梨、枣样品20.00 g,加10 mL超纯水研磨后,转入到100 mL容量瓶中,用超纯水冲洗研钵,一并转入容量瓶,定容至刻度,提取10 min后,过滤,滤液摇匀后过0.45 μm滤膜,放置在0～4 ℃环境下密封保存,并立即上机测定。

1.3数据分析方法

所有实验数据采用Excel 2003处理。

2　结果与分析

2.1色谱条件的选择

前期的研究结果显示,同一色谱条件对不同水果样品中乙醇的分离效果不同。因此,需要对色谱条件进行筛选,其中,初始柱温是影响乙醇分离和出峰效果的重要因素之一。另外,由于采用超纯水作为稀释剂,为了保护仪器和毛细管柱,进样口和FID检测器温度需要稍高一些,因此,实验设置进样口温度230 ℃,FID检测器温度300 ℃。初始柱温越高,乙醇的保留时间越短。但是对于不同水果样品,其中的干扰物质不同,不适当的初始柱温会影响样品中乙醇的分离效果。因此,对DB-WAX毛细管柱,分别设置了80、60、50、45、40 ℃,对比了乙醇标准品和四种不同水果样品(樱桃、草莓、梨、枣)中乙醇的分离和出峰效果。结果表明,初始柱温为80、60、50、45 ℃时乙醇的保留时间较短,但是乙醇在水果样品中分离效果不佳。当初始柱温为40 ℃时,乙醇标准品和四种水果样品中乙醇的分离和出峰效果良好,保留时间为7.79 min。乙醇标准品和水果样品的色谱图见图1和图2。

图1　乙醇标准品色谱图Fig.1　The chromatogram of ethanol standard

图2　水果样品色谱图Fig.2　The chromatogram of fruits

2.2方法的线性分析与检出限

在上述色谱条件下,分别对0.25,0.5,1,10,50,100 μg/mL系列浓度的乙醇标准溶液进行测定,以乙醇的峰面积Y对浓度X作图,得线性回归方程为Y=0.4066X+0.0577,R2=0.99998。结果表明,乙醇浓度在0.25～100 μg/mL范围内,具有良好的线性关系。乙醇的标准工作曲线见图3。以3倍信噪比计算得到本方法的最低检出浓度为1.25 mg/kg。

图3　乙醇标准工作曲线Fig.3　Standard curve of ethanol

2.3方法学考察

2.3.1稳定性实验取同一个供试样品,按1.2.3制备后,按1.2.1色谱条件分别于0、2、4、8、16、24 h测定,计算乙醇含量,RSD=0.71%(n=6)。结果表明,供试样品在24 h内基本稳定。

2.3.2重复性实验取同一个供试样品6份,按1.2.3制备后,按1.2.1色谱条件测定,计算得到该样品中乙醇的平均含量为5.34 mg/kg,RSD=0.77%(n=6)。结果表明,该方法重复性良好。

2.3.3重现性实验按1.2.3制备方法和1.2.1色谱条件,由三名分析人员对同一供试样品进行制备和测定,计算得到该样品中乙醇的平均含量为6.29 mg/kg,RSD=1.10%(n=3)。结果表明,该方法重现性良好。

2.3.4回收率实验选用四种水果(樱桃、草莓、梨、枣),分别在1.25、12.5、125 mg/kg三个水平进行添加回收实验,加入一定量的乙醇标准品,测定平均含量,并计算平均回收率及RSD。实验结果见表1。

表1　水果中乙醇加标回收率及相对标准偏差(n=6)

由表1可知,在四种水果中,本方法在低中高三个水平下,平均回收率在90.88%～108.80%之间(RSD=0.18%～7.18%),符合《GB/T 27404-2008 实验室质量控制规范 食品理化检测》的要求(被测组分含量为1～100 mg/kg时,回收率范围为90%～110%;被测组分含量>100 mg/kg时,回收率范围为95%～105%)[16]。实验结果表明,利用此方法检测水果中乙醇含量,结果准确、可靠。

3　结论

本实验建立了气相色谱法对水果中乙醇含量的测定方法。该方法经验证在0.25～100 μg/mL浓度范围内,乙醇的线性关系良好,相关系数R2=0.99998,最低检出浓度为1.25 mg/kg。该方法的稳定性、重复性和重现性良好,RSD均小于2%。在四种水果中,低中高三个浓度的添加回收率在90.88%～108.80%之间(RSD=0.18%～7.18%)。该方法准确可靠,满足方法学要求,可以用于水果中乙醇含量的测定。

[1]樊娟,刘芳春. 红元帅苹果贮藏过程中乙醇含量的测定[J]. 中国卫生检验杂志,2012,22(9):2061-2062,2065.

[2]Pesis E,Dvir O,Feygenberg O,et al. Production of acetaldehyde and ethanol during maturation and modified atmosphere storage of litchi fruit[J]. Postharvest Biology and Technology,2002,26(2):157-165.

[3]Zhang C Y,Lin N B,Chai X S,et al. A rapid method for simultaneously determining ethanol and methanol content in wines by full evaporation headspace gas chromatography[J]. Food Chemistry,2015,183:169-172.

[4]陈霞. 葡萄酒中乙醇含量的气相色谱法测定[J]. 中国酿造,2010,(9):152-153.

[5]杜利敏,陈宁宁,袁野. 毛细管柱气相色谱法测定白酒中乙醇的浓度[J]. 医药论坛杂志,2015,36(3):64-65.

[6]孙夏荣,吴馨. 气相色谱法测定紫杉醇注射液中乙醇的含量[J]. 生物技术世界,2012,(5):36-37,39.

[7]赵美艳,徐琛,吕燕平,等. 气相色谱法测定聚维酮碘溶液中乙醇和乙酸的残留量[J]. 中国临床药学杂志,2014,23(2):103-106.

[8]黄姣,马明,陈丹超,等. 气相色谱法测定香水中乙醇含量的研究[J]. 分析科学学报,2012,28(6):874-876.

[9]霍晓敏. 气相色谱内标法测定化妆品中的甲醇和乙醇含量[J]. 日用化学品科学,2012,35(8):27-29.

[10]黄艳凤,王永婵,张平. 静态顶空气相色谱法快速测定葡萄中乙醇和乙醛含量的研究[J]. 保鲜与加工,2009,9(6):28-30.

[11]纪淑娟,尹竞男,李家政,等. 静态顶空气相色谱法测定蜜柚中乙醇和乙醛含量[J]. 保鲜与加工,2010,10(4):17-20.

[12]赵玉梅,龙柳燕,丁薪源,等. 静态顶空气谱法同时测定李果实乙醇及乙醛含量[J]. 食品研究与开发,2013,34(5):80-83.

[13]Burdon J,Lallu N,Yearsley C,et al. The kinetics of acetaldehyde and ethanol accumulation in ‘Hass’ avocado fruit during induction and recovery from low oxygen and high carbon dioxide conditions[J].Postharvest Biology and Technology,2007,43(2):207-214.

[14]张艳艳,陈恺,许铭强,等. 气相色谱法测定红枣中乙醛、乙醇的含量[J]. 包装与食品机械,2012,30(5):13-15,19.

[15]曹建康,姜微波,赵玉梅. 果蔬采后生理生化实验指导[M]. 中国轻工业出版社,2007.

[16]GB/T 27404-2008 实验室质量控制规范食品理化检测[S].北京:中华人民共和国卫生部,2008.

Determination of ethanol content in fruits by gas chromatography

HOU Yu-ru,WANG Bao-gang*,LI Wen-sheng,MIAO Fei,ZHOU Jia-hua,CHANG Hong

(Institute of Forestry and Pomology Beijing Academy of Agriculture and Forestry Science,Beijing 100093,China)

The ethanol content in fruits(cherry,strawberry,pear,jujube)were determined by gas chromatography(GC)equipped with DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm)and hydrogen flame ionization detector. Results showed that the inlet and FID detector temperature were 230 ℃ and 300 ℃,respectively. The column temperature program was initial 40 ℃(held for 11 min),with the increase rate of 20 ℃/min to 220 ℃(held for 13 min). The carrier gas was nitrogen,and the flow rate was 2 mL/min. The calibration curve showed good linearity when ethanol concentration was in the range of 0.25～100 μg/mL with correlation coefficient of 0.99998,and the detection limit was 1.25 mg/kg. The method was stable,repeatable and reproducible with RSD less than 2%. The average recoveries ranged from 90.88% to 108.80%(RSD=0.18%～7.18%,n=6). The method was simple,accurate,and met the requirements of methodology,which may be used for the determination of the ethanol in fruits.

ethanol;fruit;chromatography(GC)

2015-12-16

侯玉茹(1985-)，女，硕士，研究方向：果品采后贮藏与加工，E-mail：hou_yuru@126.com。

王宝刚(1979-)，男，博士，副研究员，研究方向：果品物流包装及贮运保鲜技术，E-mail：wangbg1979@126.com。

北京市农林科学院科技创新能力建设专项资助项目(KJCX20140205)；公益性行业(农业)科研专项经费资助(201303075)。

TS207.3

A

1002-0306(2016)13-0287-03

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.050