以下由武汉泰特沃斯科技有限公司色谱技术人员主要介绍气相色谱法测葡萄酒中残留甲醇的方法。气相色谱作为二十世纪五十年代出现的一项世界重大科技技术成就，到如今已经走过了超过半个世界的蛮长岁月。气相色谱分析、分离的科学方法，被广泛应用于人类生产生活的方方面面。武汉泰特沃斯科技有限公司专业生产在线气相色谱仪、实验室气相色谱仪、气相色谱仪耗材等。

甲醇是结构最为简单的饱和一元醇,分子式为CH3OH,对人体健康有严重的危害,口服致死量为340(mg/kg体重)。甲醇被摄入体内后会代谢为甲醛和甲酸,甲酸对人体中枢神经系统具有较强的毒害性,而甲醛可以毒害人体视神经,从而导致失明。因此,长期饮用过量甲醇会对人体健康造成严重危害。

葡萄酒中的甲醇主要来源于葡萄原料中果胶质的酶解。葡萄在除梗破碎过程中,存在于细胞内的果胶甲酯酶被释放到细胞外,果胶质被水解生成甲醇。葡萄品种和酿酒工艺是影响葡萄酒中甲醇含量的主要因素,HACCP系统要求葡萄酒酿造过程中甲醇的含量是一个关键控制点,要确保甲醇含量处于可控制状态。国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)规定干白和桃红葡萄酒中甲醇的最高限量为150 mg/L,干红葡萄酒中甲醇的最高限量为300 mg/L。我国国家标准规定干白和桃红葡萄酒中甲醇的最高限量为250 mg/L,干红葡萄酒的最高限量为400 mg/L(GB/T 15037-2006)。

1、原理

样品被汽化后,随同载气进入色谱柱,利用被测定的各组分在气液两相中具有不同的分配系数,在柱内形成迁移速度的差异而得到分离。分离后的组分先后流出色谱柱,进入氢火焰离子化检测器,根据色谱图上各组分峰的保留时间与标样进行定性,利用峰面积,以外标法定量。

2、进样量的选择

进样量对峰高、峰面积有很大的影响。在0.1～1.5 μL范围内,进样量和峰面积的比值为定值,即进样量和峰面积呈线性关系。当进样量较少时峰有拖尾现象,对称度较低。而随着进样量的增加,峰和峰之间分离度逐渐降低,当进样量大于1 μL时,分离度小于1.5,影响测定结果,因此选择进样量应为1 μL。

3、汽化室温度的选择

葡萄酒的主要成分为乙醇和水,占90%以上，还有其他成分主要是杂油醇、甲醇、醛类等。乙醇沸点为78 ℃,杂油醇沸点一般比乙醇高,异戊醇沸点为131 ℃,丙醇沸点为97 ℃;高沸点的醛类有正丁醛沸点141.3 ℃、己醛沸点161 ℃、糠醛沸点161.7 ℃、戊醛沸点169 ℃,低沸点的醛类有甲醛、乙醛等。甲醇的沸点是64.5 ℃。已知样品甲醇含量为0.200 g/L,根据各组分的特点,选择汽化室温度由低到高进行测定,结果表明:在一定范围内,当汽化室温度大于等于220 ℃时,样品中甲醇检出量最高且保持不变。所以,选择汽化室的温度为220 ℃。

4、检测器温度的选择

为了防止样品和水蒸气冷凝,检测器的温度应大于汽化室的温度。已知样品甲醇含量为0.200 g/L,选择检测器的温度为180～290 ℃，由低到高进行试验。结果表明:在一定温度范围内,检测器温度大于等于250 ℃时,样品中甲醇检出含量最高且含量保持不变。因此,选择检测器的温度为250 ℃。

5、起始柱温的选择

起始柱温对于低沸点物质的分离是一个重要的操作参数,主要影响分配系数、分配比、组分在流动相中的扩散系数和在固定相中的扩散系数,从而通过影响柱选择性、柱效来影响分析时间和分离度。选择起始柱温的主要依据是样品的沸点范围、固定液的允许使用温度和检测器的灵敏度。

起始柱温低有利于组分的分离,但温度过低,被测组分可能在柱中冷凝或者传质阻力增加,使色谱峰扩张,造成拖尾现象。而提高起始柱温有利于传质、缩短保留时间,但起始柱温过高时,分配系数变小,不利于分离。该试验主要是甲醇和乙醇峰的分离,当起始柱温大于45 ℃时,两峰不能完全分离,而起始柱温小于30 ℃时,易造成峰的拖尾，故温度应在30～40 ℃。通过正交试验,最终确定柱温为40 ℃。

6、载气流速的选择

氮气作为一种常用载气,其最大的优点是价格便宜、容易获取、响应值大。氮气流速同样可以影响检测器的灵敏度和色谱柱的分离效果。较高的流速可以提高检测器的灵敏度,但是会降低分离效果,而较低的流速可以使组分得到完全分离,但检测器的灵敏度会降低。根据范第姆特方程式H=A+B/u+Cu,当流速较低时,分子扩散项B/u成为影响柱效的主要因素。随着u增大,柱效明显增高,当超过一定值后,传质阻力项Cu成为影响塔板高度的主要因素,塔板高度增大,柱效下降。在u=(B/C)1/2时,H有最小值,柱效最高,此时的流速为最佳载气流速。选择载气流量为0.5～1.5 mL/min,通过正交试验确定1.0 mL/min为最佳流速。

7、氢气流速的选择

据有关文献报道,氢气流速是影响检测器灵敏度的重要因素,不同氢气流速对峰面积大小的影响试验,如图5所示。结果表明：氢气流速为30 mL/min时,峰面积达最大,增大或减小氢气流速,都将降低检测器的灵敏度。因此,本试验选择的氢气流速为30 mL/min。

本次检测对比国标方法GB/T 15038-2006,优化了检测器温度、氢气流速。通过正交试验选取最佳色谱条件,检测器温度设置为250 ℃,氢气流速设置为30 mL/min为最佳。加标回收率和精密度有了明显改善。

样品中甲醇残留含量经检测都未超出国标GB/T 15037-2006中规定的最高限量。尽管如此,从我国的酒文化和饮酒习惯来看,餐桌上大量饮酒的情况普遍存在,甲醇的摄入量仍让人忧心。不过更让人担心的是市面上的葡萄酒质量参差不齐,尤其是存在一些假冒伪劣产品。因此对葡萄酒中甲醇含量进行控制十分有必要。该气相色谱法对比现有国标方法具有操作简单、灵敏、快速、准确等优点,既能节省时间,加快分析速度,又方便操作,简单易行,提高了灵敏度和准确度。