葡萄酒的气相色谱分析

葡萄酒的气相色谱分析

用气相色谱法定量酒的化学成分，一般来说更正确一些，因为它可以测定各个物质的个体浓度，而化学法一般只是定量一个总体。在对葡萄酒进行深入的研究过程中，我们不仅要了解各种成分的总体特性，而且必须了解对酒质起重要作用的各主要成分的个体特性和相互关系以及随着环境条件的改变这些成分的演变，这样我们就能有目的地改变环境条件，使有益成分增加，无益成分减少，按照消费的需要生产出各种各样的酒。在气相色谱法定量中，对有足够含量的挥发性物质，尽量用直接注射法测定；对含量微小的挥发性物质必须事先浓缩，比如用通惰性气体冷凝捕集浓缩，或溶液分层分离浓缩，或用有机溶剂萃取浓缩等；对不挥发性物质需予先生成挥发性的衍生物进行测定。

    　下面介绍一些目前比较成熟的分析方法，也是葡萄酒研究中最常用的方法。
 
　（一）直接注射酒样定量分析 在葡萄酒的挥发性物质中，丙三醇、2，3—丁二醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、丙酸、甲醇和一些高级醇有足够的含量，可以直接注射酒样进行定量分析。 1. 丙三醇和2，3—丁二醇的定量 丙三醇和2，3—丁二醇是酒精发酵的产物，它们存在于一切葡萄酒中。丙三醇在葡萄酒中的含量是除乙醇外最高的有机物，通常在4~20克/升之间。它们虽然可以用分析其他多元醇的方法去定量，但在实际应用中用直接注射酒样来定量更为方便。 操作方法：于20毫升酒样中加入2毫升1，4—丁二醇内标准溶液（20克1，4—丁二醇溶于1升10%的酒精水溶液中），在电磁搅拌下充分混合均匀。注射2微升该混合液于Chromosorb101柱来分析丙三醇，于Tenax GC柱来分析2，3—丁二醇。如果在1，4—丁二醇处有峰，也可用1，6—乙二醇做内标准（40克/升的10%酒精水溶液）。 2. 乙酸乙酯、甲醇、正丙醇、2—甲基丙醇—1、2—甲基丁醇—1和3—甲基丁醇—1的定量 在葡萄酒中乙酸乙酯常占挥发酯的80%以上，它也是酒精发酵中的产物，对酒的气味有明显影响。它的含量过高会使酒带有刺激性的酸味。甲醇来源于葡萄果浆的水解，它的致死剂量约为100毫升，对人体极其有害，必须严格控制其含量。杂醇油也是酒精发酵时氨基酸被酵母代谢后的产物，它们的含量太高时对白葡萄酒的味觉性质有损害。定量这些物质对评价酒的质量有一定参考价值。 

   　 操作方法：于50毫升酒样中加入5毫升4—甲基戊醇—2标准溶液（1克/升的10%酒精水溶液），电磁搅拌均匀，以2微升注入C+H柱（Carbowax400 4%+Hallcomid M1801 1%）测定。 参考溶液用1升10%的乙醇溶液中含：100毫克甲醇和2—甲基丙醇—1，50毫克乙酸乙酯，25毫克丙醇—1，12.5毫克丁醇—1，58毫克2—甲基丁醇—1，192毫克3—甲基丁醇—1。 3. 2—苯基乙醇的定量 这个高级醇用直接注射法定量是很困难的，还很少有人采用这种方法。我们研究用2米长的F.F.A.P柱，在140℃下以12醇—1为内标（500毫克/升的50%乙醇溶液）直接注射定量，最大平均偏差5.8%。此法对甜酒也可应用，因它的峰与来自糖分解的峰互不干涉，但需经常清洗注射器插头。2—苯基乙醇具有愉快的香味，而它的感知极限较低（约为50毫克/升），增加它的含量是有益的。在酒中它的含量常在10毫克/升以下。 4. 乳酸乙酯、乙酸、丙酸和2，3—丁二醇的定量 乙酸在葡萄酒中的含量可达到350毫克/升，它是酒精发酵时被酶氧化乙醇生成的，另外细菌氧化糖或乙醇也可生成乙酸，在酒中其他的脂肪酸含量都比乙醇小得多。丙酸的含量大约从2.9毫克/升到5.6毫克/升的范围内波动。2，3—丁二醇有左旋和内消旋两种异构体，结果计算需加在一起。 操作方法：于20毫升酒样中加入2毫升3—羟基乙酸乙酯内标溶液（5克/升的20%乙醇水溶液），搅拌均匀，以2微升注入D.E.G.C—H3PO4柱中。 对照溶液有两种配制：第一种含有200毫克/升乙酸和20毫克/升丙酸，第二种是50毫克/升的乳酸乙酯和600毫克/升的2，3—丁二醇（70%的左旋型和30%的内消旋型混合，它们是被制备色谱收集的）。 

    　（二）萃取法定量酯、挥发酸和防腐剂 对于在葡萄酒中含量极微而又具有明显感官特性的物质，不能用直接注射法测定，需对酒样做前处理。有机溶剂萃取法就是先用有机溶剂萃取浓缩葡萄酒中的一些芳香物质，然后用气相色谱定量。 1. 用毛细管柱定量酯类化合物 一些高分子量的酯常具有花香或水果香味，构成葡萄酒的一定感官特性，定量分析这些酯对葡萄酒工艺的研究和对酒质的评价都是有意义的。在葡萄酒中，绝大部分的酯是由酶酯化生成的，只极少部分是化学酯化生成的。 

    　操作方法：50毫升酒样加入20毫升辛醇标准溶液（30毫克辛醇于1升20%的乙醇水溶液），用1︰1体积的乙醚乙烷溶剂萃取4次，取2微升萃取液注入W.C.O.T毛细管空心柱（固定相为F.F.A.P）。温度程序为：起始温度50℃保持1分钟，然后以3℃/分的速率升温至190℃保持10分钟。 参考溶液（1升20%的乙醇水溶液中含有：乙酸异戊酯2.5毫克，乙酸乙酯1.5毫克，乙醇2.3毫克，异戊醇12.0毫克，乙酸己酯1.0毫克，辛酸乙酯2.0毫克，癸酸乙酯1.5毫克，琥珀酸乙酯4.0毫克，乙酸2–苯基乙酯1.0毫克，2—苯基乙醇12.0毫克，十二酸乙酯2.0毫克。） 2. 挥发酸的定量 葡萄酒中的挥发酸是发酵 二级产物，其中乙酸和乳酸的含量最多，其他脂肪酸含量都很小，但它们的感官作用是不可忽视的。 操作方法：取50毫克酒样加1毫升庚酸内标溶液（15%的乙醇溶液），中和至pH7.5，在50℃下减压蒸干，以10%的乙醇洗残渣于分液漏斗中，调到pH2，用5毫升CH2CL2萃取，反复三次得15毫升萃取液。注射2微升该萃取液于D.E.G.S—H3CO4柱。对照溶液用1升20%乙醇水溶液（含300毫克的乙酸，5毫克的丙酸，1毫克异丁酸，1毫克异戊酸，6.71毫克己酸，7.71毫克辛酸，5.54毫克癸酸，4.7毫克十二酸）。 3. 防腐剂己二烯酸的测定 己二烯酸又称山梨酸，它不是葡萄酒中的天然成分，但作为一种防腐剂被允许应用。在葡萄酒中，山梨酸的含量限制在200毫克/升以下，在果酒中不允许存在。山梨酸的定量可通过直接注射酒样于D.E.G.S或D.E.G.A—H2PO4，或者F.F.A.P—H3PO4柱来进行。但由于酒中其他成分的拖带使它的小峰不是总能检测出来的。我们采用乙醚萃取山梨酸，效果很好，最大相对误差在6%以下。操作方法：取20毫升酒样，被1毫升1/3H2SO4酸化，加入2毫升十一酸内标溶液（1克/升50%的酒精水溶液），用10毫升乙醚萃取，注射2微升于D.E.G.S—H3PO4柱，在150℃下测定。

    　（三）生成衍生物定量不挥发物质 存在于葡萄酒中的糖、多元醇、固定酸、酚类和一些醇、酸是不挥发的，如用气相色谱来研究它们，须将其变为可挥发性的衍生物使氢键松散。这些物质的分子中都含有活泼的氢原子能够实现酰基化转化，生成甲氧基、乙氧基、醚和硅酰基衍生物（T.M.S）。从这些衍生物出发来研究酒中的多羟基化物，我们认为硅烷化的方法比较好。

    　操作方法：T.M.S衍生物是在无水条件下形成的。取5毫升酒样放入9毫升的青霉素小瓶中，在45℃下减压蒸干，于残留物中加入0.2毫升吡啶，0.7毫升（CH3）3—Si—NH—Si（CH3）3和0.1毫升三氟乙酸，小评用涂有聚四氟乙烯膜的橡胶盖盖住，避免被硅烷混合物侵蚀，盖帽上再用铝盖压紧在瓶口上。然后将小瓶放在60℃的加热器保持30分钟，使两相混合。随后在常温下放置数小时便可注射入仪器中。在这样的情况下，酸的衍生物在数周内是稳定的，糖和多元醇的衍生物可以保存几个月甚至数年不变。小瓶盖上的铝帽有可撕开的部分，用时撕开铝盖，微量注射器的针头穿过橡胶插入瓶中抽取样品，注射量是1微升，色谱柱用QF（4米×1/8吋），温度程序从80℃升到180℃，以每分钟2℃速率升温。 内标准：分析酸用20克/升50%乙醇水溶液的香草酸，分析多元醇和糖用1.5克/升或15克/升的季戊四醇水溶液。 对照样品用1升10%的乙醇溶液，其中含：①3克酒石酸，3克苹果酸，3克乳酸，0.5克丁二酸，0.5克柠檬酸，0.05克柠苹酸。②350毫克葡萄糖，340毫克果糖，200毫克海藻糖，50毫克阿糖醇，25毫克木糖醇，200毫克甘露糖醇，60毫克山梨糖醇，200毫克左旋己六醇和70毫克丁四醇。