CN112014495B - 一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，属于工业微生物乙醇发酵领域，包括：配制多组浓度不同的标准溶液，对各组标准溶液进行气相色谱分析，绘制出标准溶液中各成分的标准曲线；将乙醇发酵液进行加热、离心处理；取离心处理后的上清液，进行气相色谱分析，根据标准曲线得出各杂醇的含量。所述检测方法检测限值低、精确度高、能够同时检测出杂醇的各单一组分、操作简单高效。本发明还公开了一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法在检测水溶液中低浓度乙醇含量中的应用。

Description

一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法及应用
技术领域
本发明属于工业微生物乙醇发酵领域，涉及一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法及应用。
背景技术
钢铁工业煤气发酵法制备燃料乙醇是目前国际上一种新型的绿色能源产业，其主要技术是以钢厂工业煤气(主要成分为CO)为原料，采用发酵法生产燃料乙醇，该工艺中在发酵液中的杂醇的含量对整个工艺控制有着极其重要的作用，含量过高会对最终产品的品质和产量产生不良影响。目前，对于乙醇发酵液中杂醇的检测，有局限性，存在检测效率低、精确度不高的问题，因此，本领域亟需一种检测效率和精确度高的杂醇含量检测方法。
发明内容
为了解决燃料乙醇中杂醇的检测效率低、精确度不高的技术问题，本发明提供了一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，该方法能够同时检测燃料乙醇中多种杂醇的含量，提升检测效率，且精确度高。
本发明还公开了一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法在检测水溶液中低浓度乙醇含量中的应用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，包括：
配制多组浓度不同的标准溶液，对各组标准溶液进行气相色谱分析，绘制出标准溶液中各成分的标准曲线；
将乙醇发酵液进行加热、离心处理；
取离心处理后的上清液，进行气相色谱分析，根据标准曲线得出各杂醇的含量。
进一步的，所述标准溶液包含：乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇和1-己醇。
进一步的，所述标准溶液中各成分浓度相同，标准溶液配制四组，分别为第一标准溶液、第二标准溶液、第三标准溶液、第四标准溶液，四组标准溶液中各成分浓度分别对应为15ppm、100ppm、300ppm、1000ppm。
进一步的，所述标准溶液中各成分的标准曲线绘制方法为：在对各组标准溶液进行气相色谱分析后，记录色谱分析得到的峰面积，采用外标法分别绘制出各成分含量-峰面积的标准曲线。
进一步的，所述乙醇发酵液的加热工艺为：将乙醇发酵液在恒温金属浴上加热，加热温度为75-85℃，加热时间为8-12min，加热完毕后，静置冷却2-5min。
进一步的，所述乙醇发酵液的离心处理为：经加热处理的乙醇发酵液以转速14500-15500r/min离心，离心时间为2-5min。
进一步的，所述根据标准曲线得出各杂醇的含量的方法为：在对加热、离心处理后的上清液进行气相色谱分析后，记录色谱分析得到的峰面积，根据标准曲线计算得出各杂醇的含量。
进一步的，所述标准溶液的气相色谱分析和离心处理后的上清液的气相色谱分析所采用的检测仪器和色谱条件相同，所述杂醇为乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇和1-己醇中任意一种或多种。
进一步的，所述气相色谱分析的检测条件为：
色谱柱：Phenomenex ZB-1 column(30m x 0.32mmx3.0μm)串接Agilent DB-FFAP(30m x 0.32mm x 0.25μm)；
柱温条件：初始温度40℃，保持1.5min；一段程序升温5℃/min至60℃，保持0min；二段程序升温5℃/min至230℃，保持15min；
进样器：自动进样器，Agilent Technologies 7683 Series；
进样口温度，250℃；分流比，60∶1；进样体积，2uL；
检测器：火焰离子检测器；温度，280℃；
燃气(氢气)，40ml/min；
助燃气(空气)，400ml/min；
补充气，30ml/min；
载气：氦气；平均线速度，21cm/s。
一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法在检测水溶液中低浓度乙醇含量中的应用。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，设置多组包含乙醇发酵液中可能存在的杂醇的标准溶液，对各组不同浓度的标准溶液进行气相色谱分析，绘制出各杂醇标准曲线，由于各组标准溶液浓度处于均ppm水平，精确度高，乙醇发酵液预处理后进行气相色谱分析，并根据标准曲线得出各杂醇的含量，检测精确度高，且能够同时检测出样品中各杂醇含量，提升检测效率，有利于准确判断乙醇发酵液中菌种代谢情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1检测方法中的T3R2乙醇发酵液色谱图；
图2为本发明实施例1中T3R2的数据结果；
图3为本发明实施例2检测方法中的T3R2乙醇发酵液色谱图；
图4为本发明实施例2中T3R2的数据结果；
图5为本发明实施例3检测方法中的T6001发酵清液色谱图；
图6为本发明实施例3中T6001的数据结果；
图7为本发明实施例4检测方法中的T6002发酵浓醪液色谱图；
图8为本发明实施例4中T6002的数据结果。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
下面将结合实施例及实验数据对本申请一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法进行详细说明。
实施例1
一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，包括以下步骤：
1、乙醇发酵液的加热离心制备。
(1)取T3R2乙醇发酵液样品800uL于1000uL离心管中密封，放入设定好的80℃的恒温金属浴中加热10min，加热时间完成后取下离心管放入离心管架上静置冷却4min。
(2)冷却时间结束后，设置好离心机参数离心转速为15000转/min，离心时间为3min，离心完成后取上层清液400uL放入色谱瓶内插管中准备检测。
2、气相色谱的检测条件为：
色谱柱：Phenomenex ZB-1 column(30m x 0.32mm x 3.0μm)串接Agilent DB-FFAP(30m x 0.32mm x 0.25um)。
柱温条件：初始温度40℃，保持1.5min。一段程序升温5℃/min至60℃，保持0min。二段程序升温5℃/min至230℃，保持15min。
进样器：自动进样器，Agilent Technologies 7683 Series；
进样口温度，250℃；分流比，60∶1；进样体积，2uL；
检测器：火焰离子检测器；温度，280℃；
燃气(氢气)，40ml/min；
助燃气(空气)，400ml/min；
补充气，30ml/min；
载气：氦气；平均线速度，21cm/s。
发明人通过大量的研究分析和筛选试验，从而确定了制备所述待测乙醇发酵液预处理的条件和色谱参数条件，从而能够更加有效而准确的检测乙醇发酵液中杂醇的含量，能够更好的为乙醇生物发酵生产工艺提供可靠的分析数据。
3、气相色谱的检测步骤为：
(a)配制标准溶液，所述标准溶液为乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇的混合溶液；所述标准溶液包括第一标准溶液、第二标准溶液、第三标准溶液、第四标准溶液。
所述第一标准溶液为15ppm的乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇的混合溶液；
所述第二标准溶液为100ppm的乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇的混合溶液；
所述第三标准溶液为300ppm的乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇混合溶液；
所述第四标准溶液为1000ppm的乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇混合溶液；
其中各组分杂醇为购买的单组分标准品，溶剂为色谱纯乙醇，用校准好的万分之一天平重量法称取各单组分质量进行配置，精确到0.0001。
(b)采用气相色谱仪，分别对各标准溶液进行气相色谱分析，记录分析得到的峰面积，并采用外标法分别绘制乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇含量-峰面积的标准曲线；
(c)采用与标准溶液完全相同的检测仪器和色谱条件，对加热、离心处理后的上清液进行气相色谱分析，记录峰面积，根据步骤(2)中的标准曲线计算得出所述含有的乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇的含量，从而得出乙醇发酵液中所含有的乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇的各杂醇含量，结果如图1、2所示。
实施例2
(1)取实施例1中T3R2前一天发酵罐中的样品800uL于1000uL离心管中密封，放入设定好的80℃的恒温金属浴中加热10min，加热时间完成后取下离心管放入离心管架上静置冷却4min。
(2)冷却时间结束后，设置好离心机参数离心转速为15000转/min，离心时间为3min，离心完成后取上层清液400uL放入色谱瓶内插管中准备检测。
将制备好的T3R2样品按照实施例1所述检测方法进行检测，得到T3R2乙醇发酵液中杂醇油各组分的色谱图和结果；如图3、图4；
实施例3
(1)取T6001的样品，T6001的样品为各发酵罐出来的清液储罐，清液里不含有菌种，取T6001样品600uL于1000uL离心管中密封，放入设定好的75℃的恒温金属浴中加热8min，加热时间完成后取下离心管放入离心管架上静置冷却4min。
(2)冷却时间结束后，设置好离心机参数离心转速为15000转/min，离心时间为2min，离心完成后取上层清液400uL放入色谱瓶内插管中准备检测。
将制备好的T6001样品按照实施例1所述检测方法进行检测，得到的T6001发酵清液中杂醇油各组分的色谱图和结果；如图5、图6；
实施例4
(1)取T6002的样品，T6002的样品为各发酵罐出来的浓醪液储罐，浓醪液里是含有菌种的，取T6002的样品900uL于1000uL离心管中密封，放入设定好的80℃的恒温金属浴中加热10min，加热时间完成后取下离心管放入离心管架上静置冷却4min。
(2)冷却时间结束后，设置好离心机参数离心转速为15000转/min，离心时间为4min，离心完成后取上层清液400uL放入色谱瓶内插管中准备检测。
将制备好的T6002样品按照实施例1所述检测方法进行检测，得到的T6002发酵浓醪液中杂醇油各组分的色谱图和结果；如图7、图8；
综上所述，由实例1、2检测结果可见，同一乙醇发酵罐液的不同时间段，根据检测结果的对比，可知检测结果有很高的重复性和可信性；
由实例3、4的检测结果可见，对于发酵液中菌种浓度的不同，对检测结果的影响不大，可知该检测方法应用范围广。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，包括：
配制多组浓度不同的标准溶液，对各组标准溶液进行气相色谱分析，绘制出标准溶液中各成分的标准曲线；
将乙醇发酵液进行加热、离心处理；
取离心处理后的上清液，进行气相色谱分析，根据标准曲线得出各杂醇的含量；
所述标准溶液包含：乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇和1-己醇；
所述气相色谱分析的检测条件为：
色谱柱：Phenomenex ZB-1 column，30m x 0.32mm x 3.0μm，串接Agilent DB-FFAP，30m x 0.32mm x 0.25μm；
柱温条件：初始温度40℃，保持1.5min；一段程序升温5℃/min至60℃，保持0min；二段程序升温5℃/min至230℃，保持15min；
进样器：自动进样器，Agilent Technologies 7683Series；
进样口温度，250℃；分流比，60:1；进样体积，2uL；
检测器：火焰离子检测器；温度，280℃；
燃气：氢气，40ml/min；
助燃气：空气，400ml/min；
补充气，30ml/min；
载气：氦气；平均线速度，21cm/s。
2.根据权利要求1所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，所述标准溶液中各成分浓度相同，标准溶液配制四组，分别为第一标准溶液、第二标准溶液、第三标准溶液、第四标准溶液，四组标准溶液中各成分浓度分别对应为15ppm、100ppm、300ppm、1000ppm。
3.根据权利要求1所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，所述标准溶液中各成分的标准曲线绘制方法为：在对各组标准溶液进行气相色谱分析后，记录色谱分析得到的峰面积，采用外标法分别绘制出各成分含量-峰面积的标准曲线。
4.根据权利要求1所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，所述乙醇发酵液的加热工艺为：将乙醇发酵液在恒温金属浴上加热，加热温度为75-85℃，加热时间为8-12min，加热完毕后，静置冷却2-5min。
5.根据权利要求1所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，所述乙醇发酵液的离心处理为：经加热处理的乙醇发酵液以转速14500-15500r/min离心，离心时间为2-5min。
6.根据权利要求1所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，所述根据标准曲线得出各杂醇的含量的方法为：在对加热、离心处理后的上清液进行气相色谱分析后，记录色谱分析得到的峰面积，根据标准曲线计算得出各杂醇的含量。
7.根据权利要求1所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法，其特征在于，所述标准溶液的气相色谱分析和离心处理后的上清液的气相色谱分析所采用的检测仪器和色谱条件相同，所述杂醇为乙醛、甲醇、1-丙醇、2-丁醇、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇、1-丁烷、缩醛、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇和1-己醇中任意一种或多种。
8.如权利要求1-7中任一项所述的一种乙醇发酵液中杂醇油组分的检测方法在检测水溶液中低浓度乙醇含量中的应用。
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