CN102095810A - 检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，采用固相萃取分析法与气相色谱/质谱分析法联用的方法，它包括准备、固相萃取、气相色谱/质谱分析、检测等步骤，建立了测定啤酒中挥发性呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，该方法，具有快速，用样量少，精确，灵敏，高效等优点。固相萃取过程中，选择的聚苯乙烯/二乙烯苯小柱，具有吸附能力强，有机溶剂用量少、便捷、安全、高效等特点。

Description

检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法

技术领域

本发明属于啤酒分析检测方法，具体涉及一种检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法。

背景技术

国外科研人员通过多年研究，发现啤酒大麦中的氨基酸和糖类经过制麦、糖化及发酵等一系列工序，发生美拉德反应，产生了吡嗪类、呋喃类、吡喃类等化合物，构成麦芽香气的基本骨架，它们能赋予啤酒特殊的麦香风味。呋喃类化合物是含氧五元杂环组分，其中2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛、4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、4-羟基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)-呋喃酮在呋喃类物质中含量较高、阈值较低，特殊的风味特征与较低的阈值使其成为啤酒麦芽香气的关键物质。

麦芽酚(Maltol)是啤酒中吡喃类化合物的典型代表，作为食品增香剂常添加于焙烤食物，具有焦奶油硬糖的特殊味道，溶于稀释溶液中可发出草莓样芳香。麦芽酚作为一种广谱的香味增效剂，具有增香、固香、增甜的作用，对啤酒中麦香的风味有巨大的贡献。

建立啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物分析方法对于了解、调控成品啤酒中麦芽香气成分具有重要意义。

本世纪初，国外研究人员开始利用热水提取法对啤酒中呋喃类化合物进行检测，但由于检测周期长，每个样品大约要耗时5-6小时，检测效率低下。检测结果受人为因素影响较大，重现性RSD(相对标准方差)大于10％，样品检测回收率在60％以下，且在操作过程中使用大量有机试剂，对检验人员的健康造成较大的伤害，对周边环境也产生极大的污染。

选择一种好的浓缩技术，就成为了第一道难题。为了方便快捷的检测啤酒中的呋喃类化合物与吡喃类化合物，我们试验了各种前处理技术，最后选择了固相萃取(Solid PhaseExtraction，简称SPE)。该技术是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。

发明内容

发明目的

为了克服公知技术领域存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，利用固相萃取法快速、简单地抽提浓缩啤酒中挥发性成分，确立优化的SPE萃取参数，验证了SPE在啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物抽提浓缩的可行性，建立了SPE与GC-MS联用快速测定啤酒中的呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法。

技术方案

本发明提供的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，采用固相萃取(SPE)分析法与气相色谱/质谱(GC-MS)分析法联用的方法，包括以下步骤：

第一步，准备：将成品啤酒排气备用，选取固相萃取柱，然后对固相萃取柱进行活化处理。固相萃取柱的选取与活化：选取聚苯乙烯/二乙烯苯小柱，在上样前，先后用4mL正己烷，10mL水，4mL乙醇，10mL水过柱子进行活化。

第二步，固相萃取(SPE)：取10mL酒液通过固相萃取柱，用5mL纯净水进行洗涤，再用2mL乙醇将吸附在固相萃取柱上的被测组分洗脱下来，然后取1mL洗脱液放入棕色液体小瓶中，用于气相色谱/质谱(GC-MS)分析。

第三步，气相色谱/质谱(GC-MS)分析：编辑程序，使液体取样针从棕色液体小瓶中吸取试样，注入气相色谱仪进样口，汽化；组分从进样口进入毛细管柱进行分离。技术条件如下：分流方式：不分流；色谱柱：极性毛细管柱60m；程序升温：50℃保持1min，以5℃/min的升温速度升至190℃；载气：氦气，流速2mL/min；进样口温度：250℃；质量检测器温度：180℃；接口温度：260℃；质谱条件：电子轰击源，电子能量为70eV，电子倍增器电压为2000V，扫描范围为50～550amu，离子源温度为230℃。

第四步，检测：待测组分进入检测器进行检测，并传递电信号到电脑，数据处理程序由电脑软件系统完成。定性：未知化合物经计算机检索与图谱数据库相匹配，定量：以5种化合物的色谱峰峰面积进行定量，计算公式如下：

式中：

C_样——待测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的含量，μg/L；

C_标——标样中呋喃类化合物与吡喃类化合物的含量，μg/L；

A_样——待测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的峰面积；

A_标——标样中呋喃类化合物与吡喃类化合物的峰面积。

检测后的验证程序：方法评价指标包括加标回收率、重现性等达到啤酒样品的分析要求。

在啤酒中加入不同浓度的呋喃类化合物与吡喃类化合物的标准溶液，添加量分别为10μg/L、50μg/L和100μg/L，测得加标回收率在78.9％～96.7％之间。

本发明针对啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的检测，利用固相萃取法快速、简单地抽提浓缩啤酒中挥发性成分，确立优化的SPE萃取参数，验证了SPE在啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物抽提浓缩的可行性，建立了固相萃取(SPE)分析法与气相色谱/质谱(GC-MS)分析法联用的快速测定啤酒中的呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法。

由于国内外还没有利用固相萃取检测啤酒中的呋喃类化合物与吡喃类化合物的相关文献，所以在各种可以原理不同的SPE小柱之间经过试验选择了对啤酒有针对性的，同时含有亲水和憎水性基团的小柱。它具有有机溶剂用量少、便捷、安全、高效等特点。选择的聚苯乙烯/二乙烯苯小柱其吸附能力比一般的SPE小柱高出3到10倍。SPE小柱由三部分组成，柱管、烧结垫和填料，SPE辅件一般有真空系统、真空泵、吹干装置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。

有益效果

本发明提供的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，其有益效果在于：

(1)本发明建立了测定啤酒中挥发性呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，即固相萃取法与气相色谱/质谱联用法，具有快速，用样量少，精确，灵敏，高效等优点。

(2)固相萃取过程中，选择的聚苯乙烯/二乙烯苯小柱，具有吸附能力强，有机溶剂用量少、便捷、安全、高效等特点。该方法选择的固相萃取柱能较好地选择性萃取啤酒中的2种呋喃类化合物与1种吡喃类化合物，干扰性杂峰较少，能更好地达到定性定量检测的效果。

(3)在4种呋喃类化合物与1种吡喃类化合物的常见浓度范围内，该分析方法呈线性关系，回归系数从95.3％到99.6％，回收率从78.9％到96.7％，说明该方法可以较准确地用于啤酒中的4种呋喃类化合物与1种吡喃类化合物定量分析。

(4)该方法不会对环境造成污染，环保性好，不会对检测人员造成身体毒害，安全性高。

附图说明

图1是本发明实施例一啤酒样品中的选择离子检测谱图

附图符号简要说明：

2-acetylfuran-------------------------2-乙酰呋喃

5-methyfurfural-----------------------5-甲基糠醛

Maltol--------------------------------麦芽酚

DMHF-------------------4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮

EMHF--------------4-羟基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)-呋喃酮

具体实施方式

下面结合一个实施例，对本发明提供的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，进行详细的说明。

实施例一

本实施例的检测啤酒中4种呋喃类化合物与1种吡喃类化合物的分析方法，采用固相萃取(SPE)分析法与气相色谱/质谱(GC-MS)分析法联用的方法，包括以下步骤：

第一步，准备：将成品啤酒排气备用，选取固相萃取柱，然后对固相萃取柱进行活化处理。固相萃取柱的选取与活化：选取聚苯乙烯/二乙烯苯小柱，在上样前，先后用4mL正己烷，10mL水，4mL乙醇，10mL水过柱子进行活化。

第二步，固相萃取(SPE)：取10mL酒液通过固相萃取柱，用5mL纯净水进行洗涤，再用2mL乙醇将吸附在固相萃取柱上的被测组分洗脱下来，然后取1mL洗脱液放入棕色液体小瓶中，用于气相色谱/质谱(GC-MS)分析。

第三步，气相色谱/质谱(GC-MS)分析：编辑程序，使液体取样针从棕色液体小瓶中吸取试样，注入气相色谱仪进样口，汽化；组分从进样口进入毛细管柱进行分离。技术条件如下：分流方式：不分流；色谱柱：极性毛细管柱60m；程序升温：50℃保持1min，以5℃/min的升温速度升至190℃；载气：氦气，流速2mL/min；进样口温度：250℃；质量检测器温度：180℃；接口温度：260℃；质谱条件：电子轰击源，电子能量为70eV，电子倍增器电压为2000V，扫描范围为50～550amu，离子源温度为230℃。

第四步，检测：待测组分进入检测器进行检测，并传递电信号到电脑，数据处理程序由电脑软件系统完成。定性：未知化合物经计算机检索与图谱数据库相匹配，定量：以5种化合物的色谱峰峰面积进行定量，计算公式如下：

式中：

C_样——待测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的含量，μg/L；

C_标——标样中呋喃类化合物与吡喃类化合物的含量，μg/L；

A_样——待测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的峰面积；

A_标——标样中呋喃类化合物与吡喃类化合物的峰面积。

检测后的验证程序：方法评价指标包括加标回收率、重现性等达到啤酒样品的分析要求。

在啤酒中加入不同浓度的呋喃类化合物与吡喃类化合物的标准溶液，添加量分别为10μg/L、50μg/L和100μg/L，测得加标回收率在78.9％～96.7％之间。

将同一麦芽样品按前述方法进行处理，平行做6次，呋喃类化合物与吡喃类化合物的保留时间的RSD从0.21％到0.48％，峰面积的RSD从2.96％到9.93％，重现性较好。具体结果见下表：

化合物名称

保留时间min

方程

R2

保留时间重现性RSD

峰面积重现性RSD

平均回收率

2-乙酰呋喃

21.32

y＝3.66*10x

0.996

0.27％

3.78％

96.7％

5-甲基糠醛

23.05

y＝1.59*10x

0.996

0.21％

2.96％

92.6％

麦芽酚

32.04

y＝2.13*10x

0.986

0.34％

7.08％

89.4％

4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮

33.03

y＝1.23*10x

0.955

0.46％

6.81％

82.4％

4-羟基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)-呋喃酮

34.09

y＝1.88*10x

0.953

0.48％

9.93％

78.9％

公知的热水提取法，回收率只能做到60％以下、重现性RSD大于10％，本发明的方法与之相比明显是大大调高了数据的准确性。

上述方法中采用的仪器装置和试剂如下：

500mg Cleanert PEP-SPE小柱，购于Agela科技(中国)有限公司；气相色谱质谱联用仪：5973N MSD美国Agilent公司。

主要试剂：

2-乙酰呋喃：浓度：99％；5-甲基糠醛：SIGMA公司制造，浓度：99％；麦芽酚：浓度：99％；4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮：浓度：98％；4-羟基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)-呋喃酮：浓度：97％；以上试剂均为SIGMA公司制造。

Claims (5)

1.一种检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，其特征在于：采用固相萃取分析法与气相色谱/质谱分析法联用的方法，它包括以下步骤：

第一步，准备：将成品啤酒排气备用，对固相萃取柱进行活化处理；

第二步，固相萃取：取一定量的酒液通过固相萃取柱，用纯净水进行洗涤，再用乙醇将吸附在固相萃取柱上的被测组分洗脱下来，然后放入棕色液体小瓶中；

第三步，气相色谱/质谱分析：编辑程序，使液体取样针从棕色液体小瓶中吸取试样，注入气相色谱仪进样口，汽化；组分从进样口进入毛细管柱进行分离；

第四步，检测：待测组分进入检测器进行检测，并传递电信号到电脑。

2.如权利要求1所述的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，其特征在于：第一步，固相萃取柱的选取与活化：选取聚苯乙烯/二乙烯苯小柱，在上样前，先后用4mL正己烷，10mL水，4mL乙醇，10mL水过柱子进行活化。

3.如权利要求1所述的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，其特征在于：第二步，固相萃取：取10mL酒液通过固相萃取柱，用5mL纯净水进行洗涤，再用2mL乙醇将吸附在固相萃取柱上的被测组分洗脱下来，然后取1mL洗脱液放入棕色液体小瓶中，用于气相色谱/质谱分析。

4.如权利要求1所述的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，其特征在于：第三步，气相色谱/质谱分析的技术条件如下：分流方式：不分流；色谱柱：极性毛细管柱60m；程序升温：50℃保持1min，以5℃/min的升温速度升至190℃；载气：氦气，流速2mL/min；进样口温度：250℃；质量检测器温度：180℃；接口温度：260℃；质谱条件：电子轰击源，电子能量为70eV，电子倍增器电压为2000V，扫描范围为50～550amu，离子源温度为230℃。

5.如权利要求1所述的检测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的分析方法，其特征在于：第四步，数据处理程序由ChemStation软件系统完成，定性：未知化合物经计算机检索与NIST library(version2.0)数据库相匹配，定量：选择以啤酒中常见的几种代表性呋喃类化合物与吡喃类化合物测定它们的响应因子，色谱峰峰面积定量，计算公式如下：

式中：

C_样——待测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的含量，μg/L；

C_标——标样中呋喃类化合物与吡喃类化合物的含量，μg/L；

A_样——待测啤酒中呋喃类化合物与吡喃类化合物的峰面积；

A_标——标样中呋喃类化合物与吡喃类化合物的峰面积。

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