气相色谱分析啤酒中风味物质解读

气相色谱分析啤酒中风味物质

摘要

啤酒的成分非常复杂，风味物质的种类相当多。除了一些挥发性成分外，许多物质是半挥发性和难于挥发的。由于啤酒本身的粘度较大，因此在运用气相色谱进行分析时，很少采用直接进样的方式。啤酒中的挥发性物质主要是一些醇、醛、脂类都能够被静态顶空法分析出来n}胆是许多对啤酒风味质量存在重要影响的物质，由于挥发性较低，需要经过蒸馏、萃取等前处理乡别。蒸馏可以将啤酒中的一些沸点在1oo℃以上的挥发性较低的物质吹出，萃取可浓缩样品。萃取溶剂最好用低沸点的溶剂，如石油醚、苯、乙醚、乙酸乙酷等。木文运用乙醚直接萃取和蒸馏一乙醚萃取两种方法，利用GC-M S对啤酒的风味物质进行了定性分析，共分离定性37种物质，

关键词：气相色谱一质谱法;啤酒香味成分;萃取

一、实验目的与意义

啤酒产品的“风味”是消费者感官享受的主要内容，也是啤酒酿造者重要的研究对象，一个啤酒产品的风味定位，对产品在市场的活动有重要影响。啤酒中的风味物质就有数百种之多，对啤酒风味影响较大的通常有几十种，有些风味物质在一定含量范围内赋予啤酒特殊风味，但含量过高往往会给啤酒带来不良的风味影响。对啤酒中所含的风味物质进行分析，探究它们的形成原因，对于生产工艺数据化，有效控制啤酒质量具有重要的意义。

近年来随着分析技术和分析仪器的发展，人们越来越重视利用先进的

样品处理技术与仪器分析结合，实现对复杂组分较准确的测定。啤酒风味是依靠所含的多种化学成分发挥作用的，因此仅凭某一种化学成分的定性和定量是无法对其进行正确评价的，因为任何单一的成分或指标成分都难以有效地表征啤酒的风味特征。由于指纹图谱具有指纹特征分析、宏观推断分析等特点，故适合于分析复杂化学物质组成，可以成为啤酒的风味特征评价的有效手段。指

纹图谱能基本反映啤酒风味特征的全貌，使其质量控制指标由原有的单一成分的测定上升为对整个内在品质的检测，实现对啤酒风味物质内在质量的综合评价和全面控制，从而确保啤

酒品质的稳定。

啤酒的成分非常复杂，风味物质的种类相当多。除了一些挥发性成分外，许多物质是半挥发性和难于挥发的。由于啤酒本身难度较大，因此在进行分析时，很少直接金阳的方式。常用的提取方法有静态顶空技术（SHS）、水蒸气蒸馏、同时蒸馏萃取、溶剂萃取等。静态顶空技术是分析啤酒中的挥发物质最简便的方法，只需将啤酒样品蜜蜂在顶空瓶内，在一定的的温度下彭亨后便可近样，主要的醇、醛、脂都能够分析出来。但是许多对啤酒风味质量存在重要影响的物质，由于挥发性低，很难通过SHS平衡后进样。样品需要经过蒸馏、萃取等前处理。蒸馏可以将啤酒中的一些低沸点在100°C以上的挥发性较低的物质吹出，萃取可浓缩样品。萃取溶剂的选择要根据被萃取物质在此溶剂中的溶解度而定，同时要易于和溶质分开。

本实验选用同时蒸馏-萃取前处理方法，利用气相质谱联用仪对

啤酒的风味物质进行了定性分析，获得啤酒的指纹图谱，为啤酒的质量控制提供理论依据。

二、实验部分

1.主要仪器与试剂

真空旋转蒸发仪，江苏金坛医疗仪器厂;

气相色谱一质谱联用仪GC-M SQ P2010，日木岛津公司;

乙醚（重蒸)、氯化钠、硫酸钠等(分析纯); 高纯氮气 (99．999％)；高纯空气 (99．999％)；高纯氢气 (99．999％)；无水乙醇(≥99．8％，色谱纯 )；氯化钠 (≥99．8％，优级纯 )；超纯水；标准品：乙醛、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己乙酯、辛酸乙酯，色谱纯。

啤酒样品:山东银麦啤酒。

2.仪器工作条件

GC条件石英毛细管柱DB-5,30mX025mm，膜厚1Nm程序升温:40°C保持2mm，以10 °C加。的升温速度升至200°C，保持15min。进样口温度200°C;分流比10/1。

MS条件:E1源;电离电压:70 eV ;离子源温度200°C;接口温度220°C;检测器电压:0.96 KV;扫描范围:45~350 m /z;扫描方式scan。

3.啤酒风味成分的提取

乙醚直接萃取:取200 mL啤酒样品，加人30 g氯化钠，置于500 m L分液漏斗中.以50 mL/次乙醚萃取3次，合并乙醚层，得乙醚提取液，再用350 m L去离子水洗涤3次。向乙醚提取液中加人50 g

无水硫酸钠进行十燥，静置过夜。转人旋转蒸发仪浓缩至10 mL以下，用乙醚定容至25 mL,制得样品溶液。取样品溶液1 uL直接进样进行GC/MS分析。

蒸馏一乙醚萃取:蒸馏200 m L啤酒，收集100 mL馏出液。取lOmL馏出液，加入lOmL乙醚进行萃取，向乙醚提取液中加人3g无水硫酸钠进行十燥。取萃取液luL直接进样进行GC/Ms分析。

4.色谱条件的选择

1)色谱柱的选择：考虑到啤酒中低沸点的醛类、醇类、酯类的极性，

根据相似相溶原理，选用HP- FAP，它不仅适于分离啤酒中低沸点风味物质，而且热稳定性好，高温不易氧化和流失；即便在高温操作，基线也只有很小的漂移。而且毛细管柱的柱径小，柱较长，因此柱效高，能使啤酒中低沸点风味物质在柱内进行反复分配，并得以分离。因此选用毛细管气相色谱法测定。

2)载气流量的设置：载气流量过低，会使谱峰的半峰宽增加，或出

现拖尾峰；载气流量过高，又会使相邻的峰不能完全分离，甚至出现谱峰重合现象。分别考察了载气流量为0．8、1．3、1．5、2．0mL／min时对组分响应值的影响，实验结果表明，流速在此范围内变化时，组分响应值没有太大变化，但是流速较慢会影响分析速度，综合考虑灵敏度和分析时间，选择载气流速为1．2mL ／min时具有最佳分离效果，能准确地分离出啤酒的风味物质。

3)温度条件的选择：实验表明，采用恒温分析，谱峰无法得到良好

的分离，而采用程序升温的方法，可使各个组份按沸点高低依次

分离。分别考察了20、30、40、50、60℃的平衡温度对应平衡时间为20、30、40、50、60min时对各组分峰面积的影响，结果表明提高温度可以缩短平衡时间，选择合适的样品平衡时间有助于提高分析的重现性。经过试验确定平衡温度为40℃，平衡时间为40min。分别考察了进样口温度和检测温度在150、200、220、240、260℃条件下对组分响应值的影响，确定进样口温度和检测温度均为200℃。

4)由于分析对象为啤酒中的微量组分，为使分析结果重复性好、准

确性好、灵敏度高等，选用不分流进样。

5)通过多组试验，最终确定最佳试验条件为：①顶空条件：样品平

衡时间：40rain；样品平衡温度：40℃；②色谱条件：载气：氮气(99．999％)，载气流量：1．2mI/min；进样口温度：200℃，进样方式：不分流；检测器温度：200℃；③升温程序：程序升温:40°C保持2mm以10 °C加。的升温速度升至200°C，保持15min。

进样口温度200°C

三、结果与讨论

1.原理

将标准内标物和标准混合液各组份的含量以及内标物和混合液各组份的保留时间输入色谱工作站的数据应用程序，程序自动依据标准色谱图的峰面积进行校正即可得出每个组份对应的响应系数。

当采集一个未知样品时，每个组份的峰面积与相应的响应系数比较，计算出每个组份的含量。