白酒中1-丙醇的气相色谱-质谱联用测定法

白酒中1-丙醇的气相色谱-质谱联用测定法
葛城;费俊杰;谢轶羲
【摘要】建立并优化了一种测定白酒中1-丙醇含量的气相色谱-质谱联用检测方法.以氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5为内标,用内标定量法分析白酒样品中的1-丙醇含量.该方法使用氘代试剂可以避免白酒中其他醇、酯类的干扰,使用INNOWAX弹性毛细管柱可以缩短分析时间,且对目标物质1-丙醇有良好的保留以及分辨率,其线性范围是1～100μg/mL,检出限为0.020 μg/mL,线性关系良好,R2=0.999 9,检测1-丙醇含量的相对标准偏差为3.03％～4.44％,加标回收率为90.33％～105.21％,样品前处理简单,直接取样加标即可.该方法对于白酒中1-丙醇的检测具有重现性好、精确度高、操作简单快捷等特点.
【期刊名称】《湘潭大学自然科学学报》
【年(卷),期】2018(040)003
【总页数】4页(P12-15)
【关键词】气相色谱-质谱联用;白酒;1-丙醇
【作者】葛城;费俊杰;谢轶羲
【作者单位】湘潭大学化学学院,湖南湘潭411105;湘潭大学化学学院,湖南湘潭411105;湘潭大学化学学院,湖南湘潭411105
【正文语种】中文
【中图分类】O152.1
1-丙醇是一种无色透明易挥发的液体，能与水、醇混溶.资料显示，1-丙醇大鼠经口LD50为1 870 mg/kg.1-丙醇能对眼部造成严重损伤，蒸汽可能导致困倦或头晕[1-2].白酒中通常含有微量的1-丙醇，它能影响白酒的口感以及香味.2002年以及2008年，国家质量监督检验检疫总局颁布实施《GB10343—2002 食用酒精》《GB10343—2008 食用酒精》，先后规定了不同级别食用酒精中1-丙醇等的要求(表1).快速、精准地检测白酒中1-丙醇含量对于鉴别白酒真伪，评价白酒品质具有重要的意义.目前有关1-丙醇含量测定的文献报道主要采用气相色谱法分析1-丙醇溶剂的纯度[3]，测定酒精中1-丙醇含量[4-6]，测定工作场所空气中1-丙醇的含量[7]，测定血液中1-丙醇的含量[8-9]，以及采用气相色谱-氢火焰离子化检测法[10-11]检测液体样品中的1-丙醇，但该方法精确度不高，杂质样品中的基质会干扰检测[11].相对而言，气相色谱-质谱联用法在1-丙醇分析中也有所应用，该法灵敏度高、定性及定量测量较为准确[12-13].本次实验采用气相色谱-质谱联用法来测定白酒中1-丙醇的含量，并对其方法做了一定的优化.
表1 食用酒精国标2002版及2008版中1-丙醇要求Tab.1 1-propanol requirements in edible alcohol GB 2002 edition and 2008 edition标准项目特级酒精优级酒精普通级酒精GB10343-20021-丙醇含量
/(mg/L)≤2≤35≤100GB10343-20081-丙醇含量/(mg/L)≤2≤15≤100
1 实验部分
1.1 试剂
Thermo气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)，进样口具有分流进样方式，具有选择离子检测(SIM)功能.电子天平，精确至0.000 1 g.振荡器.锥形瓶，50 mL.有机相滤膜，0.22 μm.
1.2 仪器和材料
乙醇(纯度≥99%)、1-丙醇(纯度≥99%)、氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5(内标，纯度
≥99%).所有试剂纯度均为色谱纯.
1.3 色谱分析条件
1.3.1 气相色谱条件色谱柱：INNOWAX弹性毛细管柱(固定相为聚乙二醇；规格30 m×0.25 mm×0.25 μm).进样口温度：220 ℃.载气：氦气(纯度≥99.999%).恒流流速：1.0 mL/min.进样量：1 μL.分流进样，分流比10∶1.程序升温：初始温度40 ℃，保持5 min,然后以10 ℃/min的速率升温至100 ℃，再以20 ℃/min 的速率升温至220 ℃，并保持5 min.
1.3.2 质谱条件传输线温度，230 ℃.电离方式，电子轰击源(EI).电离能量，70 eV.离子源温度，230 ℃.四极杆温度，150 ℃.溶剂延迟，4.5 min.测定方式，选择离子监测(SIM)模式.离子选择参数见表
2.
表2 1-丙醇和氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5的定性定量离子Tab.2 Qualitative quantitative ion of 1-propanol and whichis-propanol-1,1,3,3,3-d5化合物名称定量离子定性离子及其丰度比1-丙醇3131、42、59(100∶21∶21)氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d53333、46、65(100∶13∶12)
表3 1-丙醇系列标准溶液Tab. 3 The series of standard solution for 1-propanol溶液编号123451-丙醇浓度/(mg/L)152050100
1.4 内标溶液的配置
精确配制氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5的乙醇溶液，其浓度为200.0 mg/L.
1.5 标准溶液的配置
精确移取10 mg 1-丙醇至于100 mL容量瓶中，用乙醇定容以作为标准储备液.分别移取0.1、0.5、2.0、5.0、10.0 mL 的储备液于不同的10 mL容量瓶中，准确加入0.1 mL的内标溶液，用乙醇稀释定容，每个标准溶液中内标物浓度均为2.0 mg/L，配制成如表3所示的5级工作溶液.
1.6 样品处理
准确移取10 mL样品，精确至0.001 mL，置于50 mL锥形瓶中，并准确加入
100 μL内标溶液，振荡5 min，经0.22 μm有机相滤膜过滤，滤液进行GC-MS
分析.空白样则准确移取10 mL乙醇，不加样品.
2 结果与讨论
(1) 内标的选择. 白酒内的成分比较复杂，与1-丙醇性质相近的醇类均很有可能存
在于其中，因此宜选用氘代试剂作为内标物.常见的氘代正丙醇有1个氢到5个氢
被氘取代，被氘取代的氢越少，与1-丙醇出峰越接近，特征离子之间质量数相差小，会对二者的检测造成影响.因此，本研究选择氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5为内标，虽然氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5的出峰位置与1-丙醇接近，但二者能实现基线分离，且二者的特征离子之间相差5 Da，不会影响二者的准确定量.
(2) 分析条件优化.考察了不同色谱柱(INNOWAX柱和VOCOL柱)、不同定量离子下，被测组分的分离情况.两种色谱柱极性和规格不同，但对1-丙醇均有良好的保
留和分辨率.VOCOL柱色谱柱内径大、柱子长，所需载气流量大，对分析物保留时间长，需要较长的分析时间才能使柱中残留物流出.由于目标分析物较为简单，考
虑到节省载气流量、缩短分析时间等，最终选择固定相为聚乙二醇的INNOWAX
毛细管柱作为标准方法的推荐色谱柱.另外，1-丙醇选择离子31的响应最好峰形尖锐对称，因此选为定量离子，同样的比较氘代正丙醇1,1,3,3,3-d5的3个选择离子，最终选择离子33选为定量离子.在优化的色谱条件下1-丙醇标准溶液和实际
样品的色谱分离图见图1和图2.
(3) 标准溶液的稳定性.为了考察标准溶液和样品萃取液的稳定性，把同一标准溶液和样品萃取液放置在4 ℃冰箱中保存，放置不同时间后采用当天配制的标准曲线
进行测定，结果如表4所示.标样在放置过程中比较稳定，放置5周后与新配制时
测定结果的相对偏差大于5%，建议在4周后重新配置.
表4 标准溶液稳定性实验Tab.4 The stability of standard solution标准溶液放
置时间/周0123451-丙醇与新配制时测定结果的相对偏差/%01.21.93.13.85.7 (4) 工作曲线. 取配制好的系列标准溶液进行检测，以1-丙醇的定量离子峰面积与
内标物氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5定量离子峰面积的比值为纵坐标，1-丙醇的浓度
为横坐标，绘制标准曲线.取最低浓度标准溶液连续重复进样10次，以3倍标准偏差(3SD)作检出限，10SD作定量限，其检出限和定量限分别为0.020、0.065
mg/L，如表5所示.
表5 方法评价结果Tab. 5 Evaluation of the method for the determination化合物工作曲线相关系数R2检出限/(mg/L)定量限/(mg/L)1-丙醇y=1.154
6x+0.04500.999 90.0200.065
(5) 精密度考察. 选取3个不同的样品，进行5次日内和5次日间平行测定，考察
方法重复性，结果如表6所示.日内及日间重复性相对标准偏差均在5%以下，说
明方法的精密度良好.
(6) 加标回收率考察. 分别取白酒样品3种，以5次平行测定的平均值作为1-丙醇的原始含量.以已知含量的样品为实验本底，在本底样品中准确加入低、中、高三
个水平的1-丙醇标样.1-丙醇标准溶液加入后，经涡旋振荡样品，使其混合均匀.得到的样品按照实验方法，进行样品加标回收率测定，平行测定5次，取均值.测试
结果如表7所示.结果表明本方法检测1-丙醇的回收率在96.83%～105.21%之间，满足定量分析要求.
表6 方法的日内及日间精密度Tab.6 The precision of the method指标测试日
内重复性结果测试日间重复性结果次数样品1样品2样品3天数样品1样品2样
品31-丙醇含量
/(mg/L)15.7912.4526.6316.2411.9327.1125.9812.2224.8126.3412.6126.7236
.1611.6225.6835.7811.7424.7845.7811.8626.6445.8811.6925.0456.1911.652 5.5155.7811.3526.59平均值
/(mg/L)5.9811.9625.856.0011.8626.05RSD/%3.273.043.034.443.934.07
表7 方法回收率Tab.7 The recovery of the method样品编号原始含量/μg加标量/μg实测值/μg回收率/%样品
159.830.086.990.3360.0121.1102.17120.0181.2101.17样品
2119.660.0177.996.83120.0238.198.58240.0372.1105.21样品
3258.5120.0376.298.08240.0496.899.29480.0755.3103.50
(7) 结论. 本次实验采用气相色谱-质谱联用的方法，应用INNOWAX毛细管柱并以氘代正丙醇-1,1,3,3,3-d5为内标，对白酒样品中正丙醇进行了定性和定量分析.与其他方法相比较，由于白酒的成分十分复杂[17]，采用气相色谱法有可能存在其他相似醇类或者是沸点相近的酯类物质的干扰，而气相色谱-质谱联用可以通过选择定量离子，使得实验更加准确，其定性结果更为可靠；INNOWAX弹性毛细管柱对目标物质1-丙醇有良好的保留与分辨率，同时分析时间短；氘代试剂的选择可以避免其他相似醇类物质对目标的干扰.实验结果表明，该方法的回收率在90.33%～105.21%之间，准确性好、灵敏度高，同时操作方法和处理方法简单快捷，能够满足白酒样品中1-丙醇含量的检测要求.
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