CN108645928A

CN108645928A - 一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法

Info

Publication number: CN108645928A
Application number: CN201810416673.3A
Authority: CN
Inventors: 张建; 田志强; 田玲; 邵飞龙; 李心清; 马曰娜; 张倩; 马义虔; 卢垣宇; 黄家岭; 冯婷婷; 杨金川; 耿平兰; 雷斌; 朱丽波
Original assignee: GUIZHOU PROVINCE PRODUCT QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION INSTITUTE
Current assignee: GUIZHOU PROVINCE PRODUCT QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION INSTITUTE
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2018-10-12

Abstract

本发明公开了一种应用气相色谱‑燃烧‑同位素比值质谱仪(GC‑C‑IRMS)测定酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的方法，其特征在于：酱香型白酒直接进样，采用配有毛细管色谱柱的气相色谱仪将有机酸与其他组分分离，利用同位素比值质谱仪分析酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素比值δ¹³C。本发明结合气相色谱分离理论和稳定同位素技术实现酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素组成和比值更稳定、准确的测定，且在测定前无需前处理，白酒样品直接进入气相色谱，经分离、燃烧后，同位素比值质谱仪进行测定，为优质酱香型白酒的品牌保护和溯源鉴别提供技术方法。

Description

一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法

技术领域

本发明属于稳定同位素分析技术领域，涉及一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法。

背景技术

中国白酒是以富含淀粉的粮谷类为原料，以酒曲为糖化发酵剂，采用固态、半固态或液态发酵，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿和勾调而成，是世界六大蒸馏酒(白酒、威士忌、白兰地、金酒、朗姆酒、伏特加)之一。到目前为止，中国白酒已形成12种香型(酱香型、浓香型、香型、兼香型和清香型等)。从化学组成来看，白酒中有98％～99％是水和乙醇，1％～2％是呈香呈味的微量成分，虽然微量成分的含量很低，但其种类及量比关系决定了白酒的香型与风格。其中有机酸是形成白酒口味的主要成分，也是生成酯类的前驱物质。

为了区别不同香型的白酒，可建立一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法。白酒中的有机酸且含量和组分极易受气候、环境条件、发酵工艺等影响，因此口味各异。理想的白酒碳同位素溯源目标化合物应该是白酒中的微量组分，并在白酒中普遍存在，其碳同位素组成存在显著差异或在酿造过程中容易因微生物的作用而发生同位素分馏。白酒中的有机酸符合上述条件，因此，有机酸应是最适合白酒碳同位素溯源的目标化合物，其δ¹³C的标识有望将同一白酒品牌的不同批次产品区分开来。同时气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)也为这种溯源研究提供了技术基础。

同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同数目的质子，但中子数目却不同。如碳和氧同位素主要有¹²C、¹³C、¹⁴C和¹⁶O、¹⁸O。由下列文献(固态法白酒与固液法白酒的同位素鉴别技术)稳定碳同位素技术有望为成为白酒真假的有效鉴别手段、(气相色谱-燃烧-同位素比率质谱法测定葡萄酒中5种挥发性组分的碳同位素比值及其在产地溯源中的应用)说明葡萄酒挥发性成分稳定碳同位素可用于葡萄酒的产地溯源、(Simultaneousdetermination of wine sugars,glycerol and organic acids ¹³C/¹²C isotopic ratioby ion chromatography-co-IRMS)、(专利CN103792300B)、(专利CN106248810)可知，稳定碳同位素技术可用于白酒和葡萄酒的真假鉴别和产地溯源。

本发明针对酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素快速分析的迫切需求和稳定、准确性要求，通过气相色谱柱分离酱香型白酒中不同有机组分，然后测定有机酸稳定碳同位素组成和比值，为酱香型白酒的真伪鉴别和溯源检测技术的建立提供技术支持。

发明内容

本发明针对酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定问题，建立一种快速、稳定、准确的测定有机酸δ¹³C的方法，并将有机酸δ¹³C值用于酱香型白酒的产地溯源或真伪鉴别，以促进有机酸δ¹³C值在白酒领域中的应用，为酱香型白酒中有机酸δ¹³C值的品牌保护和防伪提供碳同位素指纹标签。

简言之，本发明基于气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS)实现对酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的快速测定。本发明将促进酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素测定技术进步，也为今后酱香型白酒产品真伪鉴别和产地溯源及品牌保护提供技术方法。

本发明结合气相色谱分离理论和稳定同位素技术实现了酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素组成和比值更稳定、准确的测定，且在测定前无需前处理，白酒样品直接进入气相色谱，经分离、燃烧后，同位素比值质谱仪进行测定。

本发明技术方案：

一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法，酱香型白酒直接进样，采用配有毛细管色谱柱的气相色谱仪将有机酸与其他组分分离，利用同位素比值质谱仪分析酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素比值δ¹³C，再根据尿素标准物质中δ¹³C测定值，校准计算酱香型白酒中有机酸的稳定碳同位素比值δ¹³C；

具体包括以下步骤：

1)仪器准备：气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS)；

2)测定参考物质的稳定碳同位素；

3)校准计算样品中有机酸的δ¹³C值。

所述步骤中，仪器准备为调整各项参数至工作状态：保护气为氦气；色谱柱为耐水极性气相色谱柱；柱温20～70℃。

所述步骤中，色谱条件为Wax毛细管柱，规格为30m×0.25mm×0.25μm；进样0.5μL；柱流速1.2mL/min；进样口温度230℃；升温程序为：起始温度65℃，保持0.5min，以8℃/min升温至160℃，保持0min，再以25℃/min升温至240℃，保持3min；分流比10:1。

所述步骤中，质谱条件为离子源真空1.2×10^-6mBar，电压2.996KV，电流1.50mA。

本发明有益效果

本发明根据酱香型白酒的理化特性及气相色谱-燃烧-同位素比值质谱技术特点实现了酱香型白酒中有机酸δ¹³C值的高精度分析与测定，且在测定前无需白酒样品前处理，简单、快速、准确及样品用量少等优点。该发明面向国内外从事有机酸稳定碳同位素分析的高等院校和研究院所，各食品检测机构，将促进有机酸稳定碳同位素测定技术进步，也为酱香型白酒真伪鉴别和产地溯源提供技术方法。

附图说明

图1有机酸标准混合溶液经GC-C-IRMS分析图谱；

图2酱香型白酒样品中有机酸δ¹³C分析图谱。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

具体包括以下步骤：

1)仪器准备：气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS)；

2)测定参考物质的稳定碳同位素；

3)校准计算样品中有机酸δ¹³C值。

实施例一：

1.1、仪器与试剂

DELTA V ADVANTAGE稳定同位素比质谱仪(stable isotope ratio massspectrometer)(配备Trace GC气相色谱仪、Flash EA元素分析仪)：美国Thermo Fisher公司。

碳同位素参考物质：尿素δ¹³C_VPDB＝(-37.32±0.04)‰；载气：氦气(纯度99.999％)，标准参考气CO₂(纯度99.999％)；北京氦普北分气体工业有限公司；乙酸、丁酸、己酸(纯度≥99％)，Sigma-Aldrich公司；超纯水(Milli-Q系统制备)。

1.2、仪器分析条件

(1)色谱条件

Wax色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)；进样0.5μL；柱流速1.2mL/min；进样口温度230℃；升温程序为：起始温度65℃，保持0.5min，以8℃/min升温至160℃，保持0min，再以25℃/min升温至240℃，保持3min；分流比10:1。

(2)质谱条件

离子源真空1.2×10^-6mBar，电压2.996KV，电流1.50mA。

1.3样品前处理

用53％乙醇-水溶液配制含有乙酸、丁酸和己酸及混和有机酸溶液。

1.4结果分析

本文采用53％乙醇-水溶液作为稀释溶剂，根据同位素质谱要求，溶剂峰可通过Backflush阀门控制，避免乙醇干扰有机酸有效燃烧成CO₂并测定其δ¹³C值。将有机酸溶液置于棕色色谱瓶中，直接注入GC-C-IRMS进行测定，得到乙酸、丁酸和己酸的44，45，和46离子图，具体见图1。通过本发明所述GC-C-IRMS技术重复测定乙酸、丁酸和己酸的δ¹³C值，结果如表1所示。

表1乙酸、丁酸和己酸的δ¹³C值重复测定结果(n＝9)

测定次数	乙酸δ¹³C(‰)	丁酸δ¹³C(‰)	己酸δ¹³C(‰)
				1	-30.412	-20.662	-16.223
2	-30.915	-20.928	-16.529
				3	-30.858	-21.035	-16.770
4	-30.764	-21.156	-16.757
				5	-30.885	-21.359	-16.805
6	-30.991	-21.050	-16.747
				7	-31.211	-21.162	-16.837
8	-31.154	-21.287	-16.981
				9	-31.351	-21.350	-16.939
平均值	-30.949	-21.110	-16.732
				SD(‰)	0.28	0.22	0.23

由上表可知，本发明中GC-C-IRMS测定乙酸、丁酸和己酸δ¹³C值的方法满足标准偏差(SD≤0.3‰)的要求。

实施例二：

2.1、仪器与试剂

碳同位素参考物质：尿素δ¹³C_VPDB＝(-37.32±0.04)‰；载气：氦气(纯度99.999％)，标准参考气CO₂(纯度99.999％)；北京氦普北分气体工业有限公司；乙酸、丁酸、己酸(纯度≥99％)，Sigma-Aldrich公司；超纯水(Milli-Q系统制备)；白酒样品购买于酒厂。

2.2、仪器分析条件

(1)色谱条件

(2)质谱条件

离子源真空1.2×10^-6mBar，电压2.996KV，电流1.50mA。

2.3样品前处理

酱香型白酒样品直接注入GC-C-IRMS进行测定。

2.4结果分析

将酱香型白酒置于棕色色谱瓶中，直接注入GC-C-IRMS进行测定，得到乙酸、丁酸和己酸的44，45，和46离子图，具体见图2。通过本发明所述GC-C-IRMS技术重复测定酱香型白酒中乙酸δ¹³C值，结果如表2所示。

表2白酒中乙酸的δ¹³C值重复测定结果(n＝5)

测定次数	乙酸δ¹³C(‰)
		1	-3.095
2	-3.498
		3	-3.096
4	-3.548
		5	-3.782
平均值	-3.404
		SD(‰)	0.30

由表2可知，酱香型白酒中含有乙酸、丁酸和己酸，但本发明使用的GC-C-IRMS测定白酒样品中丁酸和己酸的信号强度低于500mV，故不能得到准确、稳定的δ¹³C值。由上表可知，本发明中GC-C-IRMS测定乙酸δ¹³C值的方法满足标准偏差(SD≤0.6‰)的要求，这说明尽管白酒样品中有机成分比较复杂，但是该方法能够排除其他含碳有机物对乙酸、丁酸和己酸δ¹³C值测定的干扰，这表明该发明方法测定白酒中乙酸、丁酸和己酸δ¹³C值的精密度满足碳同位素的分析要求。因此，本发明建立测定方法可有效的测定有机酸中δ¹³C值，且操作步骤简单。该方法操作简便，消耗样品少，稳定性好，准确性高，便于推广，为应用稳定碳同位素开展酱香型白酒真实性鉴别研究、检测奠定了方法基础。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法，其特征在于：酱香型白酒直接进样，采用配有毛细管色谱柱的气相色谱仪将有机酸与其他组分分离，利用同位素比值质谱仪分析酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素比值δ¹³C，再根据尿素标准物质中δ¹³C测定值，校准计算酱香型白酒中有机酸的稳定碳同位素比值δ¹³C；

具体包括以下步骤：

1) 仪器准备：气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS)；

2) 测定参考物质的稳定碳同位素；

3) 校准计算样品中有机酸的δ¹³C值。

2.如权利要求1所述的一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法，其特征在于：所述步骤中，仪器准备为调整各项参数至工作状态：保护气为氦气；色谱柱为耐水极性气相色谱柱；柱温20～70℃。

3.如权利要求1所述的一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法，其特征在于：所述步骤中，色谱条件为 Wax 毛细管柱，规格为30 m×0.25 mm×0.25 μm；进样0.5 μL；柱流速1.2 mL/min；进样口温度230℃；升温程序为：起始温度65℃，保持0.5 min，以 8℃/min 升温至160℃，保持0 min，再以 25℃/min 升温至240℃，保持3 min；分流比10:1。

4.如权利要求1所述的一种酱香型白酒中有机酸稳定碳同位素的测定方法，其特征在于：所述步骤中，质谱条件为离子源真空1.2×10^-6mBar，电压2.996 KV，电流1.50 mA。