◇检测分析
◇
气相色谱分析啤酒中风味成分的另一种方法
苗延林
(山东轻工学院食工系 250100)
1 引言
报道,是目前越来越受到重视的组分。而这些主要挥发性成分均可用简单的静态顶空进样法检出。2 实验材料与方法211 材料气相色谱法由于擅长分析复杂混合物的组成,尤其是微量成分,故近年来应用越来越广,已成为一种不可替代的分析手段,其在白酒厂的全面普及就是典型一例。但啤酒是一种胶体溶液,不象白酒那样容易完全汽化,除了含有与白酒组成类似的成分外,还含有大量不挥发成分,象糖类、酒花树脂和蛋白质及其分解产物等等,故一般情况下不宜直接进样做色谱分析。这也是气相色谱技术尚未在啤酒厂普及的主要原因之一。
然而啤酒作为一种发酵酒,含有丰富的挥发性风味物质,非常需要色谱技术来分析它们的构成,以使感官品评更具科学性。因此,啤酒样品的前处理成了色谱分析的关键步骤。为不使色谱柱受到不挥发成分的污染,除了蒸馏法之外,还可采用“顶空进样法”。二者各有千秋。顶空法省去了对每个样品的蒸馏,而且更贴近于嗅觉分析。
顶空法又有静态法和动态法之分。静态法是将一定量啤酒样品置于用胶塞密封的瓶中,在一定温度下,液面上方的气相与液相达到分配平衡后直接抽取气相进样;动态法则是更先进的方法,有高度的富集作用,可检出挥发性较弱和含量很低的组分,例如应用高效毛细管色谱柱可定量检出二十余种微量风味物质。但动态法需要价格不菲的仪器配置和较高的操作要求,对尚未普及色谱技术的一般啤酒厂来说,应用尚有困难。静态法则简单易行,可在一般填充柱条件下进行。因其无富集作用,不能检出含量低微的成分。但若只需分析主要挥发性组分时,还是很有实用意义的。
在分析和统计了多种啤酒的挥发性成分数据后发现,含量明显的只有乙醛、正丙醇、乙酸乙酯、异丁醇和异戊醇几种,其余组分含量甚微。这几种主要挥发性成分对啤酒的口味和质量有着重要的影响。乙醛作为啤酒中主要的挥发性醛类物质,其含量的多少往往表征啤酒的老化程度;乙酸乙酯是啤酒所有酯类中含量突出的一种,故对啤酒口味有重要的影响;而可检出的正丙醇、异丁醇和异戊醇则成了啤酒中的高级醇,它是发酵酒共有的重要风味成分,其利弊已多有・26・
瓶装啤酒及分析纯以上试剂:优质无水乙醇、乙醛、正丙醇、异丁醇、正丁醇、异戊醇、乙酸乙酯。212 仪器
气相色谱仪(FID)、精密水浴、250ml样品瓶
(带翻口橡皮塞)、5ml医用注射器。213 方法
21311 标准溶液配制
标准溶液的“溶剂”采用驱赶掉挥发性成分的“啤酒”:将大约250ml啤酒置于大烧杯中,在800W电炉上煮沸,蒸发至原体积的1/3左右,冷却后补水恢复原体积。用乙醇调至大约4%酒精度,此为A液;在100ml容量瓶中准确称取正丙醇、乙酸乙酯、异丁醇各约10mg,异戊醇、正丁醇各约50mg,40%乙醛溶液约30mg,以A液定容,此为B液。称量时最好先放入少量A液,以减少称量过程中各组分的挥发。取B液10ml用A液稀释到100ml,立即置于样品瓶中,盖紧橡皮塞,以测校正因子。21312 内标储备液配制
准确称取正丁醇014g左右于100ml容量瓶中,用水定容,混匀。21313 啤酒样品准备
首先在样品瓶壁上作好100ml标记。瓶装啤酒在冰箱内冷却至5℃左右,开盖后不除气,沿瓶壁倒入100ml(因未使用消泡剂,勿倾入过急,以免泡沫影响体积计量),准确加入1ml内标储备液,立即盖紧胶塞。此时样品中的内标浓度约在40ppm左右。然后与待测校正因子的标准溶液一起,在30℃水浴中平衡约1h,即可抽取顶空气体进样。注意注射器也应在水浴中保温,以防样品蒸汽冷凝。21314 色谱条件
色谱柱:有机担体402或同类聚合物担体(80～100目),柱长2m,内径215mm。
中国酿造2000年第4期 总第108期
◇检
温度:柱温、汽化、检测均170℃。
流量:氮气(N2)30ml/min,氢气40ml/min,空气400ml/min。
灵敏度:109×20;进样量:215ml。21315 定性定性可用简单的液体进样法进行,将纯试剂适量稀释后进样,与待辨认峰比较保留值。如有必要可向样品瓶中注射少许纯试剂后顶空进样,观察峰高确认。21316 定量校正因子f的测定
将已在水浴中平衡1h的标准溶液抽顶空进样,由内标(正丁醇)的峰面积As,某组分的峰面积Ai,该组分的含量Wi和内标物的含量Ws,依下式计算某组分的校正因子fi:fi=AsWi/AiWs21317 样品测定将平衡后的样品抽取顶空进样,依下式计算某组分的含量Ci:Ci=
Ai
CfAssi
测分析
◇
顶空法进样量大,水蒸气含量多,往往影响柱效和寿命,故仍采用憎水性最好的聚合物类固定相。由于水在其上的保留值非常小,不会影响其他组分的分离。312 本法采用的样品瓶就地取材,极易找到,唯体积较大。但也有好处,因样品量大,进样一次后,只需短时的平衡又可重复注射一次。313 配制标样时,勿图省事以水作溶剂。因基体不同,各组分的挥发性差别很大,尤以异丁醇为甚。为驱赶掉啤酒的挥发性成分,笔者比较过几种方法。本法所用直接煮沸法简单易行,效果良好。在色谱工作条件下仅有残余乙醇峰,其余基本无峰。314 在通常条件下,乙醛不易得到纯品。用40%乙醛作标样,其值仅为参考。315 对同一啤酒样品,用本法和先蒸馏啤酒样品再测蒸馏液的方法做了对照,平均值见附表,结果基本相符。
附表 同一样品两种方法结果比较(ppm)
方 法蒸馏法顶空法
乙 醛
615518
式中Cs即样品中加入的内标浓度,其它意义同上。
以上两步可由数据处理机自动计算。讨论
311 适于分析上述成分的固定相非常多,考虑到静态(上接第19页)
正丙醇
811718
乙酸乙酯
10151211
异丁醇
12161310
异戊醇
50155711
60℃,节约了升温所需的蒸气。另外,在回用的废液
相比,因为醪液入发酵罐的初始酸度及糖度偏高,其成熟醪的酸度与残糖也相应较高,但酸度及残糖均较稳定,特别是酒精度上升011度,使原料出酒率由原来使用清水时的31178%提高到32115%。
可见糟液全回用生产酒精,醪液的酸度及残糖虽有所上升,但不影响酒精生产,还能够提高出酒率。
表2 回用工艺前后吨产品消耗及费用对比
项 目玉 米 kg糖化酶 kg液体淀粉酶kg鲜酵母 Kg水 t电 Kwh汽 t碱 kg漂白粉 kg工 资 元合 计
回用前用量回用后用量节约量
31461613198
11812160158162301755187——————128159
3110141317911661195117172255150261592160137120
3612011901150165401951750137-26159-2160-8161
中,有许多对酵母生长有益的物质可使酵母生长旺盛,繁殖速度加快,从而减少酵母用量,提高了发酵质量,提高了出酒率,但也增加了一些新的投入如碱、漂白粉等。
从表2可以看出,采用回用工艺后吨酒精成本下降45154元,年产3000吨酒精可节约资金:
45154×3000=136620元。5 小结
单价
61410
4718611196601540154952113711538
金额
11227118717822109311135115-56182-4100-816145154
1106238144
酒精糟液全回用工艺生产酒精,实现了废水闭路循环,既解决了排污问题,对资源充分利用,提高了环境效益、社会效益,又创造了经济效益。但采用全回用糟液生产酒精也存在弊端,即染菌问题。因为回用的糟液中有较多的营养物质,会给杂菌的生长创造条件,在酒糟的分离、沉淀及中和过程中也增加了染菌机会,一旦醪液染菌,将影响生产,造成损失,所以在工艺卫生方面要严格要求:搞好生产区及周围的环境卫生;沉淀池、中和罐等设备定期用漂白粉或消毒液杀菌、冲洗;糖化至发酵的料液管道每天用蒸气杀菌一次;回用液的停放时间不准超过8小时,严守操作规程就能保证正常生产。
・27・
4 糟液全回用工艺的效益
采用糟液全回用工艺,在解决了排放问题的同时,节约了清水用量,回用液拌料的温度仍在50～
气相色谱分析啤酒中风味成分的另一种方法———苗延林
