蒸馏酒中微量成分检测方案(气相色谱仪)

仪器 应用简报 Agilent烈酒分析 Trusted Answers 使用 Agilent 8890 气相色谱系统对蒸馏酒进行分析 Brent Casper 安捷伦科技有限公司 Wilmington， DE， USA 对气相色谱 (GC)而言，蒸馏酒分析是一项挑战性应用，因为样品基质中存在大量水分。样品中的水分会缩短气相色谱柱寿命，并需要用户不断进行进样口和色谱柱维护。本应用简报证明配备 Agilent J&W DB-WAX UI 色谱柱的 Agilent 8890 气相色谱系统能够对烈酒进行高重现性分析。 过去几年，美国波旁威士忌越来越受欢迎。为满足这一日益增长的需求，美国各地的酿酒厂大幅增加。波旁威士忌产量的增加导致需要对烈酒进行快快、 可重现分析。 传统上，由于蒸馏酒水分含量高(40%-80%)，难以采用 GC 对其进行分析。通常，分析含水量如此高的样品需要进行大量样品前处理或使用液相色谱(LC)。采用 GC 进行烈酒分析时，通常使用极性聚乙二醇(PEG) 色谱柱进行分离。对基质包含高浓度醇类/水的样品重复进样时，极性 PEG 色谱柱容易发生降解。因此，需要用户频繁地进行进样口和/或色谱柱维护。 本应用简报展示了在8890气相色谱系统上使用 J&W DB-WAX UI 气相色谱柱对烈酒进行分析。工作流程包括对纯波旁威士忌进行重复进样。结果证明，该系统能够分析具有挑战性基质的复杂样品，并保持优异的保留时间和峰面积精密度。 测试样品 Woodford Reserve 精选 (Woodford ReserveDistiller's Select) 波旁威士忌购自当地的烈酒零售商。将波旁威士忌样品转移至具有250 pL样品瓶内插管的2mL自动进样器样品瓶中，并以纯样品进样至 GC中。 使用配备火焰离子化检测器 (FID)的8890气相色谱系统完成波旁威士忌的分析。在分流模式下使用分流/不分流进样口。在恒流模式下使用氦气作为载气。表1列出了详细的方法参数，表2列出了消耗品清单。 表1.气相色谱方法条件 方法参数 气相色谱仪 8890系列气相色谱仪 软件 OpenLab CDS 2.2 自动液体进样器 Agilent 7693A 自动液体进样器(进羊量1pL) 进样口(分流/不分流) 250℃， 分流比 50：1 色谱柱 J&W DB-WAXUI(部件号122-7032UI) 色谱柱流速 2.0 mL/min (恒流模式) 柱温箱 40℃(保持4分钟)， 以5℃/min 升至100℃(不保持)，以10°C/min 升至200℃(不保持) 方法时间：26分钟 FID 250°C 空气400 mL/min 氢气 30 mL/min 氮气25 mL/min 表2.所用的安捷伦消耗品清单 消耗品 部件号 带隔垫的螺纹盖 5185-5820 2mL螺纹口样品瓶 5182-0716 样品瓶内插管(250pL) 5181-8872 ALS进样针，蓝色， 10 pL， PTFE 推杆 G4513-80203 高级绿色惰性隔垫 5183-4759 进样口衬管0形圈，不粘连 5188-5365 惰性衬管，超高惰性，分流，低压降 5190-2295 J&W DB-WAX超高惰性色谱柱， 30mx0.25 mm， 0.25 pL 122-7032UI J&W DB-WAX 超高惰性色谱柱， 20mx0.18 mm， 0.18 pL 121-7022UI 图1展示了利用 GC/FID 分析纯 WoodfordReserve 波旁威士忌得到的色谱图示例。由于样品乙醇含量较高(45%)，乙醇峰(峰3)远大于微量组分的色谱峰。使用J&W DB-WAXUI 色谱柱还获得了其他挑战性目标分析物的优异峰形。这些分析物包括浓度低得多的醇类、酯类和有机酸。 波旁威士忌的这些微量成分有助于形成烈酒的各种复杂风味。 由于波旁威士忌中存在多种目标分析物，因此在执行重复分析时需要采用惰性气相色谱流路。使用 J&W DB-WAX UI 色谱柱能够对纯波旁威士忌进行多次进样分析，且无需反复进行色谱柱维护。 通过波旁威士忌的重复进样分析，开展稳定性研究。图2展示了波旁威士忌样品第1次和第400次进样得到的 FID色谱图叠加。图2表明，在400 次进样中，实现了优异的保留时间稳定性和一致的峰形。这一结果证明了8890气相色谱系统和 J&W DB-WAX UI 色谱柱的稳定性。400次重复进样后，一些色谱分析挑战性化合物(如乙酸，峰7)表现出轻微的峰拖尾。 保留时间(min) 图1.Woodford Reserve 精选波旁威士忌的分析色谱图示例 保留时间(min) 图 2. Woodford Reserve 精选波旁威士忌第1次和第400次进样的示例色谱图叠加 另一组实验旨在通过缩短烈酒分析所需的 GC 运行时间来提高通量。为缩短分析时间，考察了两种不同的方法。第一种方法是，安装具有类似固定相但内径(id)更小的色谱柱。第二种方法是，使用氢气作为载气。表3列出了采用小内径色谱柱并以氦气和氢气作为载气的方法参数。借助方法转换工具，将方法从30mx0.25mm，0.25 um 色谱柱转换到20mx0.18 mm，0.18 um 色谱柱。 图3展示了在0.18 mm 的小内径色谱柱上采用用气作为载气分析 WoodfordReserve 波旁威士忌得到的结果。采用小内径色谱柱，分析时间从原来的26分钟缩短至19分钟。即使分析时间缩短，仍获得了目标分析物的良好峰形。其中一个示例是有机酸，如图3中的峰7所示。 将载气由氦气换为氢气，烈酒分析时间进一步缩短至12.8分钟。图4展示了使用20mx0.18 mm， 0.18 um 色谱柱并以氢气作为载气得到的色谱图。换用氢气载气和小内径色谱柱使分析时间缩短为原来(图1)的一半(从26分钟缩短至13分钟)，同时目标分析物仍可保持良好的峰形。 表3.用于0.180 mm 内径色谱柱分析的方法条件 氦气载气 氢气载气 进样口 (分流/不分流) 250℃，分流比200：1 250℃，分流比200：1 色谱柱 J&W DB-WAXUI(部件号121-7022UI) J&W DB-WAXUI (部件号121-7022UI) 色谱柱流速 1.0 mL/min (恒流模式) 1.2 mL/min (恒流模式) 柱温箱 40°℃(保持4分钟)；以8.8℃/min 升至100℃(不保持)； 以17°℃/min升至200°℃(保持2.3分钟) 方法时间：19.01分钟 40℃(保持2.67分钟)； 以13℃/min 升至100℃(不保持)；以25℃/min 升至200°℃(保持1.54分钟) 方法时间：12.83分钟 FID 250°℃ 空气400 mL/min 氢气 30 mL/min氮气25mL/min 250°C 空气400 mL/min 氢气 30 mL/min 氮气 25 mL/min pA pA 图4.在 0.180 mm 内径色谱柱上以氢气作为载气对 Woodford Reserve 波旁威士忌进行分析 结论 蒸馏酒等水溶液样品的分析是气相色谱的一项特殊挑战。配备 J&W DB-WAX UI色谱柱的8890气相色谱系统的研究证明，情性流路能够在水溶液样品的400次进样分析过程中提供可重现的结果。还可借助方法转换工具和小内径色谱柱，通过简单的步骤即可缩短分析时间，提高样品通量。 1. 使用Agilent J&W DB-WAX超高惰性 ( 毛细管气相色谱柱对蒸馏酒进行分析，安捷伦科技公司应用简报， ) 出版号 5991-6638CHCN (2016) 2. Ng， L.； Lafontaine， P.； Harnois， J. Gas Chromatographic-Mass Spectrometric Analysis of Acids and Phenols in DistilledAlcohol Beverages.Application ofAnion-Exchange Disk Extraction Combined with In-Vial Solution and Silylation， J. Chromatogr. A 2000， 873(1)，29-38 3. MacNamara， K.； Lee， M.； Robbat Jr.， A. Rapid Gas Chromatographic Analysis of Less Abundant Compounds in Distilled Spirits by Direct Injection with Ethanol-Water Venting and Mass Spectrometric Data Deconvolution. J. Chromatogr. A 2010， 1217(1)，136-142 4. Fitzgerald， G.； et al.Characterization of Whiskeys Using Solid-Phase Microextraction with Gas Chromatography-Mass Spectrometry.J. Chromatogr. A 2000， 896(1-2)，351-359 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线：800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 ( ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2018 ) 对气相色谱 (GC) 而言，蒸馏酒分析是一项挑战性应用，因为样品基质中存在大量水分。样品中的水分会缩短气相色谱柱寿命，并需要用户不断进行进样口和色谱柱维护。本应用简报证明配备 Agilent J&W DB-WAX UI 色谱柱的 Agilent 8890 气相色谱系统能够对烈酒进行高重现性分析。