CN102095809A - 检测啤酒中吡嗪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吡嗪类化合物的分析方法，采用顶空固相微萃取与气相色谱/质谱分析联用的方法，步骤包括准备、顶空固相微萃取、气相色谱/质谱分析、待测组分进入检测器进行检测，固相微萃取程序采用75μm聚二甲基硅氧烷萃取纤维头，萃取效果好。该方法建立了测定啤酒中挥发性吡嗪成分的分析方法，即顶空固相微萃取法与气相质谱联用法，该方法具有快速、简单、样品需要量少，精确、灵敏、高效等特点。

Description

检测啤酒中吡嗪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吡嗪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。吡嗪类化合物是含氮六元杂环组分，虽然其在啤酒中含量不高，但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。在吡嗪类化合物中，2-甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、2，3-二乙基吡嗪、3-乙基-2甲基吡嗪比较突出，是代表麦芽香气的典型物质。建立啤酒中吡嗪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。

早在上个世纪七十年代，国外研究人员就开始利用液液萃取法对啤酒中吡嗪类化合物进行检测，但由于检测周期长，每个样品大约要耗时3-4小时，检测效率低下。结果受人为因素影响较大，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，并可能在浓缩过程中丢失香气物质。因此，一直以来未成为日常检验的项目，也未成为啤酒风味控制的重要手段。分析啤酒中的吡嗪类化合物尚未见有好的方法公开。

选择一种较好的浓缩技术，成为第一道难题。为了方便快捷的检测啤酒中的吡嗪类化合物，我们试验了各种前处理技术，最后选择了固相微萃取(Solid Phase Microextraction，简称SPME)技术应用到啤酒检测中来。这个技术是1990年，加拿大Waterloo大学Pawliszyn教授在固相萃取基础上发展起来的崭新的萃取方法，它克服了传统预处理方法的缺点，无需有机溶剂、分析样品量少、操作简单、快速。之前从未有相关人员将该技术应用到检测啤酒中的吡嗪类化合物中来。

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吡嗪类化合物的分析方法，可以快速准确地测定啤酒中的吡嗪类化合物。

技术方案：

本发明提供的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，采用顶空固相微萃取与气相色谱/质谱分析联用的方法，包括以下步骤：

第一步，准备：将待测酒液排气，加入顶空瓶内；

第二步，顶空固相微萃取(HS-SPME)：选用聚二甲基硅氧烷萃取纤维头，编辑程序，使固相微萃取萃取头插入顶空瓶内上方，在恒温下进行萃取；萃取纤维头在气相色谱仪进样口活化；10mL排气啤酒加入到20mL顶空瓶中并加入4g氯化钠；吸附时间40min；吸附温度50℃。

第三步，气相色谱/质谱(GC-MS)分析：将萃取头从顶空瓶内取出插入气相色谱仪进样口进行解析；组分从进样口进入毛细管柱进行分离；分析的条件为：(1)分流方式：不分流；  (2)色谱柱：极性色谱柱60m；(3)程序升温：40℃保持2min，以3℃/min的升温速度升至240℃，保持1min；(4)载气：氦气，流速1.8ml/min；(5)进样口温度：250℃；(6)质量检测器温度：180℃；(7)接口温度：260℃；(8)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℃。并依据电脑软件系统与图谱数据库完成定性和定量分析。

第四步，待测组分进入检测器进行检测，并传递电信号到电脑；计算公式如下：

式中：

C_样——待测啤酒中吡嗪类化合物的含量，μg/L；

C_标——标样中吡嗪类化合物的含量，μg/L；

A_样——待测啤酒中吡嗪类化合物的峰面积；

A_标——标样中吡嗪类化合物的峰面积。

检测后的验证程序：考察了上述条件下的测定方法分析啤酒中吡嗪类化合物的可行性。包括测定该方法的线性范围和回收率。线性范围是以啤酒中常见的吡嗪类物质，配成稍宽于啤酒中常见浓度范围内的五个梯度，测定它们啤酒样品中的线性情况。回收率的测定是在成品啤酒中加入这几种物质，对加入和不加入吡嗪标准物质的啤酒样品进行测定，按照加标回收率的方法进行计算。结果可以看出，该分析方法在啤酒中主要吡嗪类物质常见浓度范围内有较好的线性关系，回归系数从99％到99.6％，回收率从81.2％到108.9％，是一种较快速、准确的分析方法。

本发明提供的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，针对啤酒中吡嗪类化合物的检测，利用顶空固相微萃取法(HS-SPME)快速、简单地抽提浓缩啤酒中挥发性成分，确立优化的HS-SPME萃取参数，验证了HS-SPME在啤酒中吡嗪类化合物抽提浓缩的可行性，建立了HS-SPME与GC-MS联用快速测定啤酒中的吡嗪类化合物的分析方法。

本方法采用的固相微萃取技术与气相色谱质谱技术相结合，能够检测啤酒中吡嗪类化合物，在常见浓度范围内有较好的线性关系，较高的灵敏度和回收率。由于SPME装置的关键部件是涂有一层具有选择性固相聚合薄膜的石英纤维，萃取样品时，首先用纤维从待测样品基质中或从分析样品的顶空部分萃取被测组分，然后将固相微萃取针管插入气相色谱仪的进样口内进行热解吸后分析检测。所以选择好涂层成为关键，经过我们一系列的试验最终选择了非极性的聚二甲基硅氧烷作为吸附剂。

有益效果：

本发明提供的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，其有益效果在于，(1)建立了测定啤酒中挥发性吡嗪类成分的分析方法，即顶空固相微萃取法与气相质谱联用法，该方法具有快速、简单、样品需要量少，精确、灵敏、高效等特点；(2)该方法选择的萃取头能较好地选择性萃取啤酒中的7种吡嗪类化合物，干扰性杂峰较少，能更好地达到定性定量检测的效果。(3)在啤酒中的7种吡嗪类物质的常见浓度范围内，该分析方法呈线性关系，回归系数从99％到99.6％，回收率从81.2％到108.9％。

附图说明

图1啤酒样品中的选择离子检测谱图

附图符号简要说明：

2-methylpyrazine--------------------------2-甲基吡嗪

2，5-dimethyl pyrazine--------------------2，5-二甲基吡嗪

2，6-dimethyl pyrazine--------------------2，6-二甲基吡嗪

2-ethylpyrazine---------------------------2-乙基吡嗪

2，2-dimethyl pyrazine--------------------2，3-二甲基吡嗪

2，3-diethyl pyrazine-----------------2，3-二乙基吡嗪

3-methyl，2-methyl pyrazine-----------3-乙基-2甲基吡嗪

具体实施方式

下面结合附图，通过一个实施例，对本发明提供的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，进行详细的说明。

实施例

本实施例提供的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，采用顶空固相微萃取与气相色谱/质谱分析联用的方法，包括下述步骤：

第一步，准备：将待测酒液排气，取10毫升加入顶空瓶内；

第二步，顶空固相微萃取(HS-SPME)：编辑程序，使固相微萃取萃取头插入顶空瓶内上方，在恒温下进行萃取；采用75μm Carboxen-PDMS萃取纤维头，萃取纤维头第一次使用时在气相色谱仪进样口270℃活化1h；10mL排气啤酒加入到20mL顶空瓶中并加入4g氯化钠；吸附时间40min；吸附温度50℃。

第三步，气相色谱/质谱(GC-MS)分析：将萃取头从顶空瓶内取出插入气相色谱仪进样口进行解析；组分从进样口进入毛细管柱进行分离；分析的条件为：(1)分流方式：不分流；(2)色谱柱：Stabilwax-DA 60m；  (3)程序升温：40℃保持2min，以3℃/min的升温速度升至240℃，保持1min；(4)载气：He，流速1.8ml/min；(5)进样口温度：250℃；(6)质量检测器温度：180℃；(7)接口温度：260℃；(8)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℃。并依据ChemStation软件系统与NIST library(version2.0)完成定性和定量分析。

第四步，待测组分进入检测器进行检测，并传递电信号到电脑；计算公式如下：

式中：

C_样——待测啤酒中吡嗪类化合物的含量，μg/L；

C_标——标样中吡嗪类化合物的含量，μg/L；

A_样——待测啤酒中吡嗪类化合物的峰面积；

A_标——标样中吡嗪类化合物的峰面积。

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吡嗪类物质的标准溶液，添加量分别为50μg/L、100μg/L和200μg/L，测得加标回收率在81.2％～108.9％之间。

将同一麦芽样品按前述方法进行处理，平行做6次，吡嗪类物质的保留时间的RSD(相对标准方差)从0.18％到4.69％，峰面积的RSD从2.31％到4.98％，重现性较好。具体结果见下表：

化合物名称

保留时间min

程序拟合方程

R2

保留时间重现性RSD

峰面积重现性RSD

平均回收率

2-甲基吡嗪

22.98

y＝3.80*103x

0.996

0.29％

4.78％

96.7％

2，5-二甲基吡嗪

25.45

y＝7.23*103x

0.996

0.19％

3.58％

92.6％

2，6-二甲基吡嗪

25.68

y＝8.38*103x

0.991

0.46％

4.21％

81.2％

2-乙基吡嗪

25.90

y＝6.92*103x

0.990

0.18％

2.31％

86.3％

2，3-二甲基吡嗪

26.58

y＝5.79*103x

0.991

0.35％

4.98％

89.4％

3-乙基-2甲基吡嗪

29.12

y＝1.23*104x

0.991

0.28％

2.98％

92.4％

2，3-二乙基吡嗪

31.16

y＝1.68*104x

0.994

0.24％

3.96％

108.9％

公知的液液萃取法的回收率只能做到60％以下、重现性RSD大于10％，本发明提供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：

SPME自动进样器：法国Alpha M.O.S公司HS-100及85μmPA、100μm PDMS、75μmCarboxen PDMS萃取纤维头，购于Sigma-Aldrich(中国)有限公司(美国Supelco.CO.制造)；气相色谱质谱联用仪：5973N MSD美国Agilent公司。

主要试剂：2-甲基吡嗪：SIGMA公司制造浓度：99％；2，3-二甲基吡嗪：SIGMA公司制造浓度：95％；2，5-二甲基吡嗪：SIGMA公司制造浓度：98％；2-乙基吡嗪：SIGMA公司制造浓度：98％；2，3-二乙基吡嗪：SIGMA公司制造浓度：98％；3-乙基-2甲基吡嗪：SIGMA公司制造浓度：98％。

Claims (4)

1.一种检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，其特征在于：采用顶空固相微萃取与气相色谱/质谱分析联用的方法，步骤如下：

第一步，准备：将待测酒液排气，取10毫升加入顶空瓶内；

第二步，顶空固相微萃取：编辑程序，使固相微萃取萃取头插入顶空瓶内上方，在恒温下进行萃取；

第三步，气相色谱/质谱分析：将萃取头从顶空瓶内取出插入气相色谱仪进样口进行解析；组分从进样口进入毛细管柱进行分离；

第四步，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所述的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，其特征在于：第二步，固相微萃取程序采用75μm聚二甲基硅氧烷萃取纤维头，萃取纤维头在气相色谱仪进样口270℃老化1h；10mL排气啤酒加入到20mL顶空瓶中并加入4g氯化钠；吸附时间40min；吸附温度50℃。

3.如权利要求1所述的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，其特征在于：第三步，气相色谱/质谱分析的条件为：(1)分流方式：不分流；(2)色谱柱：极性色谱柱，60m；(3)程序升温：40℃保持2min，以3℃/min的升温速度升至240℃，保持1min；(4)载气：He，流速1.8ml/min；(5)进样口温度：250℃；(6)质量检测器温度：180℃；(7)接口温度：260℃；(8)质谱条件：电子轰击源，电离源，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℃。

4.如权利要求1所述的检测啤酒中吡嗪类化合物的分析方法，其特征在于：第四步，计算公式如下：

式中：

C_样——待测啤酒中吡嗪类化合物的含量，μg/L；

C_标——标样中吡嗪类化合物的含量，μg/L；

A_样——待测啤酒中吡嗪类化合物的峰面积；

A_标——标样中吡嗪类化合物的峰面积。

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