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项目详谈之甲醇,杂醇油

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    甲醇是白酒中主要有害成分。其来源是原料和辅料中果胶内甲基酯分解而成,在使用薯干、谷糠、野生植物等为原辅料时、酒中甲醇含量更高。

  杂醇油系指甲醇、乙醇外的高级醇类,是高分子醇的混合物,主要是戊醇,其次是丙醇和丁醇。杂醇油的生成原因是由于原料中蛋白质水解为氨基酸,氨基酸再经酵母或糖化菌分泌的脱羧酶和脱氨基酶的作用而生成与氨基酸相应的杂醇油。杂醇油是白酒中不可缺少的香气成分之一,它与有机酸结合成酯,使白酒有独特的香味但是如果含量过高,与酸酯等成份比例失调,则成为白酒杂味的主要原因。

  甲醇在人体中氧化为甲醛、甲酸,其产物比甲醇更毒,甲醇在体内有积累作用,主要损害视神经,因此少量甲醇也能以起慢性中毒,症状为头痛恶心、视力模糊、失明等。

  杂醇油对人体的中毒作用与麻醉作用比乙醇强,在人体内氧化较乙醇慢,停留时间长,能引起头痛等症状。

  甲醇、杂醇油的检测可以说是很多气相色谱工作者的入门功课,许多人都是从做甲醇检测开始学习了解色谱工作的。以它入门的好处是:样品基本不用处理且比较稳定,实验条件不苛刻,色谱柱很容易达到稳定,色谱图重现性好,可以说是最容易开展的项目之一。而且一般的色谱能力考核翻来覆去就是甲醇、杂醇油或杂醇油、甲醇,实在双方都考腻了或实在不好意思再出如此重复的题目时,才小心谨慎地换其它项目。

  其实,从长期形成一个色谱概念来说,甲醇、杂醇油并不是特别适合的项目,主要在于绝大多数色谱图都是溶剂峰在最前面,待测物随后出峰;而它的溶剂峰暨乙醇峰在甲醇和异丁醇之间,即按着甲醇、乙醇、异丁醇、异戊醇的顺序出峰。且该色谱柱(GDX-102或GDX-103)属于强极性柱,而色谱实验中应用最广的是非极性柱(这一点在毛细管色谱柱的应用上最为突出)。

  因此说,甲醇、杂醇油的检测虽然简单易开展,但由于它的色谱特性过于特别(试想能有几种色谱实验会让待测物在溶剂前出峰!),因此并不适合于培养一个成熟的色谱思维方式。如果做惯了甲醇、杂醇油再突然做其它项目会有一个非常不习惯的过程,在一些情况时会走弯路。

  其实,单纯从色谱图来说,二硫化碳为溶剂的苯、甲苯、二甲苯在FFAP柱上的分离非常经典,能充分理解诸如溶剂与待测物的分离,待测组分之间的分离,保留时间的控制,量程的选择,扩散效应等色谱要素,再通过改变炉温,载气流量,氢气与空气的比例,辅以一定的讲解,对于培养一个正确的色谱思维是非常有好处的。

  只可惜,二硫化碳实在是太毒了。(笔者曾在实验室空气中打了一针2ul的二硫化碳,头疼了一个下午;而其它如常用溶剂如甲醇、二氯甲烷,石油醚,正己烷等就是淋到身上也无此强烈反应)。

  甲醇、杂醇油的检测可见GB/T5009.48-1996(蒸馏酒及配制酒卫生标准的分析方法),按此方法即可进行实验。但有几点值得注意:

  1.关于酒度换算问题

  酒中甲醇、杂醇油的国标限制为甲醇0.4g/L(原料为谷类)、0.12g/L(原料为薯干及代用品)、杂醇油2.0g/L,结果还需换算为60度酒度再进行比较。GB5009.48-1985中有换算公式,而GB/T5009.48-1996中却没有此公式,按照它的步骤只能上报实际酒度时甲醇、杂醇油的浓度,而不是换算为60度酒度的浓度,造成“低度酒得益,高度酒吃亏”的现象。

  2.关于定量依据问题

  GB5009.48-1985中结果采用峰高定量,GB/T5009.48-1996一脉相承,一字不改。翻看常见的色谱方法,绝大多数定量方法采用峰面积定量或者峰高峰面积均可。(笔者做过实验,只要是峰形良好的实验,用峰面积定量的误差绝对比用峰高定量要小),那为什么甲醇、杂醇油的色谱检测其定量依据只有峰高呢,笔者是这么理解的:由于甲醇、杂醇油的色谱检测比较容易开展,在很多年以前的色谱实验中己经被研究得比较透彻,而当时由于条件所限制,使用的数据处理装置应该是没有积分功能的绘图仪。由于该实验能得到比较好的色谱峰形,因此只需用峰高就可以得出比较准确的结果,不需用峰面积。要知道,没有积分仪的年代得出一个峰面积多么困难,不论用剪纸称重还是用积分尺,都是繁重的工作,相比用直尺量一下峰高的工作量可以忽略不计了。因此按当时仪器条件设定的方法就这么确定下来并沿用至今。所以说,并不是该方法只能用峰高定量,可以放心大胆地用峰面积,效果只会更好。(笔者所有考核任务都用峰面积定量,除非峰形不太理想,不过这时最好改变条件以改善峰形)

  3.关于杂醇油配制问题

  GB/T5009.48-1996中依然沿用GB5009.48-1985中的方法,杂醇油包括有:正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、正戊醇、异戊醇等6种组分,配制时需全部配在一起,而报结果杂醇油结果时只需报异丁醇、异戊醇之和,另外几种组分除了增加了分离时的烦恼外,没起到任何作用。为什么会这样呢,笔者估计当时创建方法时这6种组分都需参与定量,即杂醇油含量是它们之和。而运行了一段时间后标准评定改为只报异丁醇、异戊醇两项之和,但检验方法却没有作出相应的修改。因此我们在配制杂醇油标准时,只需异丁醇、异戊醇即可,而不必理会其它。

  4.关于柱填料及柱长选择问题

  GB/T5009.48-1996(酒中甲醇、杂醇油的色谱检测)所用柱填料为GDX-102,而化妆品中甲醇的检测(GB7917.4-87)中采用GDX-103填料,单纯做甲醇项目,两种填料没有太大区别,而杂醇油检测时采用GDX-103柱,异丁醇、异戊醇会有较明显的拖尾现象,如用GDX-102柱则峰形比较对称尖锐。因此GDX-102填料为首选。

  柱长2米较合适,如只做甲醇项目可用3米柱,以适当延长其保留时间,使定性更可靠。

  5.关于柱温选择问题

  以岛津GC-9A气相色谱仪举例,条件:载气40ml/min,柱长2m,3.2mm内径GDX-102填料。在柱温180℃时,甲醇出峰过快,定性易受干扰,但异丁醇、异戊醇出峰提前,峰形尖锐,适于定量;在柱温160℃时,甲醇出峰较慢,分离较好,定性较准确,但异丁醇、异戊醇出峰时间滞后,,峰形不好,定量结果受影响。一般多选用170℃柱温。

  6.关于样品处理问题

  酒样:如果样品是蒸馏酒,可以直接进样,如果是药材浸泡酒或颜色较深的酒时,最好能先蒸馏,再进样;这样可以减少杂峰干扰,也减少了对色谱柱的污染,能延长柱的使用寿命。GB5009.48-1985中有酒度换算的要求,因此蒸馏是一道必然的工序,但也使得工作量增大不少;而GB/T5009.48-1996通篇没有规定样品一定要蒸馏。

  化妆品:以乙醇为原料的化妆品需检测甲醇,较脏的样品需蒸馏,较清洁的样品可以直接进样,但“脏”与否没有一个统一的衡量标准,非常含糊。可以采取将样品用乙醇水稀释的方式,以达到折衷。

  所以,笔者认为,只要样品不是脏到影响测定,尽量直接进样,况且GDX-102填料很便宜,实在污染严重了把填料抽出重填一根也可。在检测不同样品时,如酒样,化妆品,洗洁精等,色谱柱完全可以只用一根,不需区分。

  7.关于甲醇超标时验证问题

  色谱是以相对保留时间定性,这一点本来就属先天不足。因为就是同一个样品多次进样的保留时间也会有或多或少的变化,只能用一个比较模糊的大致相同来判定。而甲醇测定看似简单,但进行定性确定时却相当麻烦,在色谱图上,甲醇需在0.5至1.2分钟之间,在这一段短短的时间内,有可能出峰的化合物不在少数,它们的存在对于甲醇定性造成了很大的干扰,保留时间是是而非,似乎差不多又不太完全一致。

  如果在实际工作中遇到甲醇超标,一定要谨慎,要有百分之百的把握才能上报结果。因为结果如釜中之水,倾出则不复返。甲醇本身是一个很敏感的项目,一旦做出超标可能意味着一大批产品只能被销毁,甚至会牵涉到刑事诉讼;当然,如果是你做错了实验报错了结果,那后果就相当严重了。因此,在甲醇定性是与不是时,花再多的时间都是值得的。

  提供几种手段供参考。

  ①观察峰形,看标准和样品的峰形是否一致。甲醇峰形非常尖锐,如样品峰比较矮胖,就值得怀疑。

  ②降低柱温,使保留时间尽量延长,当时间延长时,一些较细微的变化能被相对放大。

  ③当甲醇标准峰和样品峰很相近但总有一些细微差别时,可以采用加标法。(注意,这里加标不是为了定量。)看加标后的峰形是否还是完整对称的一个峰,如果存在开叉或变形,可以认为不是甲醇。运用加标法可排除样品和标准基质不同对保留时间造成的影响。但需把握好加标的方法,通过分别稀释标准和样品液,使两者出的峰高都差不多,并都是检测限的10倍左右,将二者混合后进样。

  ④如果做出甲醇含量很高,最好用化学法做一遍,因为气相色谱法是对待测物物理分离特性的一种模拟过程,化学法是针对化学性质,两者差别较大。如果两种性质差别较大的方法能做出相近的结果,则可判断含有甲醇;反之,可以排除。

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