一種飲料酒中乙醇的氧穩定同位素的快速測定方法
2023-05-03 05:32:31 1
專利名稱：一種飲料酒中乙醇的氧穩定同位素的快速測定方法
技術領域：
本發明涉及一種測定含乙醇的溶液中乙醇穩定氧同位素比值的方法，特別地是涉及測定飲料酒中乙醇穩定氧同位素比值的方法。本發明還涉及鑑定飲料酒真實性(例如產地來源真實性)的方法。
背景技術：
飲料酒是指酒精度(乙醇)含量超過0. 5%以上的酒精飲料(GB/T 17204-2008)，可見乙醇是飲料酒的特徵主體成分，尤其在威士忌、白蘭地和中國白酒等產品中，乙醇含量基本上都超過40%。飲料酒中的乙醇主要來源於原料經微生物發酵代謝生成，因此，通過乙醇0同位素可以溯源酒的原料信息。比如，通過葡萄酒中乙醇氧同位素檢測，可以溯源到葡萄產區信息，達到產地葡萄酒有效鑑別。
雖然，飲料酒中乙醇氧同位素在酒類真實性方面有了應用，但飲料酒中乙醇氧同位素測定仍是穩定同位素分析領域的技術難題。飲料酒中乙醇和水基本上佔酒中98%以上，由於乙醇(CH3CH2OH)和水(H2O)均存在氧元素，因此，水中氧元素是影響乙醇氧同位素測定主要幹擾因素。目前，國際上在測定飲料酒中乙醇同位素主要採用微蒸餾裝置將乙醇從飲料酒中提取出來，然後採用分子篩脫除乙醇中微量水，獲得無水乙醇；然後運用TC/EA-IRMS 進行測定(Giovanni Calderone; et al. Isotopic analysis of ethanol studyon 180/160 measurement using a high-temperature pyrolysis system coupled to anisotope ratio mass spectrometer)。由於以上操作繁瑣，應用和推廣方面尚存在技術難題。而且根據FIT-PTF國際比對可見，參與比對實驗室51家僅有6家可準確測定飲料酒中乙醇氧同位素。2007年有文獻報導，採用SPME萃取溶液中乙醇，經熱脫附進入GC-TC-IRMS測定，實現準確測定乙醇中氧同位素比值。該項技術化簡了乙醇和水溶液微蒸餾步驟，但增加固相萃取過程平衡時間(12小時)和實驗成本(固相微萃取柱平均30 50元/次)，而且只能用於乙醇含量30%以上的蒸餾酒，不適用於酒精度小於30%的發酵酒。(Blanca 0. Aguilar-Cisneros;et al. Tequila authenticity assessment by headspaceSPME-HRGC-1RMS analysis of 13C/12C and 180/160 ratios of ethanol ；Keita Yamada; etal. Determination of hydrogen, carbon and oxygen isotope ratios of ethanol inaqueous solution at millimole levels.)
發明內容
本領域急需無需複雜的前處理，操作簡單，成本低，和/或精密度高的測定乙醇氧同位素的方法，以解決乙醇分離過程中分離度不高、存在分餾風險、消耗大量樣品、和/或分離測定時間長等關鍵技術問題，從而有利於乙醇中氧同位素在飲料酒/生物燃料真實性鑑別、代謝途徑研究領域的推廣與應用。為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了可直接進樣，採用GC-TC-IRMS測定含乙醇的溶液(例如飲料酒和生物燃料)中乙醇的氧同位素比值測定方法，以實現例如鑑定飲料酒真實性(例如產地來源真實性)的目的。具體而言，本發明提供了測定含乙醇的溶液中乙醇穩定氧同位素比值的方法，優選地，其中所述的含乙醇的溶液是飲料酒，例如葡萄酒、琴酒(Gin)、威士忌(Whisky)、白蘭地(Brandy)、伏特加(Vodka)、朗姆酒(Rum)和龍舌蘭酒(Tequila)、中國白酒(Spirit)、日本清酒(Sake)。本發明還涉及鑑定飲料酒真實性(例如產地來源真實性)的方法。本發明的方法採用GC-TC-IRMS進行測定含乙醇的溶液中乙醇穩定氧同位素比值的，其中包括用丙酮將含乙醇溶液中的乙醇進行稀釋以及使用毛細管柱實現其中的GC操作。由於本發明採用了丙酮稀釋(即用丙酮將含乙醇溶液中的乙醇進行稀釋)和毛細 管柱的結合，從而使得將乙醇和水進行100%分離純化，經過高溫裂解後進入穩定同位素質譜儀器測定，獲得含乙醇的溶液中乙醇的氧同位素比值。可選擇的，本發明的方法包括以下步驟I)採用丙酮稀釋含乙醇樣品，以使乙醇轉化成的CO能夠滿足IRMS的測定要求；2)採用分子篩毛細色譜柱在載氣的作用下分離乙醇、丙酮、水及其他含氧化合物；3)用在線裂解裝置將乙醇轉化成CO ；4)用IRMS (例如CF-IRMS)測定乙醇產生的CO中8 18O ；5)計算樣品的乙醇S 18Ovsmow的值由，優選的，該值由參考物質(乙醇或其他)校正而來。進一步地，本發明的方法包括a)用丙酮將含乙醇的溶液(例如飲料酒)中的乙醇進行稀釋，(優選地，要求乙醇經燃燒進入同位素質譜儀信號應在2-7V間)，將稀釋的乙醇裝入2mL進樣瓶；b)設置GC條件參數，優選地，所述GC條件參數如下進樣體積IuL ;進樣口溫度200°C;恆流模式1. 2mL/min ;分流進樣模式20:1 ;採用程序升溫100°C /2min//10//150°C/5min//20//200°C /lmin ；c)任選地，確認穩定同位素比值質譜儀的工作環境、氣密性、離子室的真空度均符合要求，然後檢驗儀器測定CO中8 18O的精密度和穩定性，必要時調整離子源參數值；d)設置裂解管參數，例如將裂解管溫度設置為1280°C ；e)任選地，樣品測定前，優化裂解管反應條件，例如優選條件為將裂解管溫度達到1280°C後，通入一定體積的CH4氣體在裂解管內部塗布一層C ；f)儀器進入穩定狀態後，採用乙醇標準品和丙酮標準品保留時間定性，獲得乙醇和丙酮出峰位置；g)設置質譜參數編制測定程序，有選擇的乙醇進入裂解管進行反應；h)測定樣品在氧同位素測定條件下，選定兩點標準漂移校正模式在樣品盤上擺放好待測樣品，在計算機控制下，測定S18O;i)得到S 18Ovssw數據，優選地，根據兩點標準漂移校正模式，通過參考物質6 18Ovsmow的真實值和測定值計算得出樣品5 18Ovsm,
本發明的方法無需複雜的前處理，操作簡單，成本低，和/或精密度高的測定乙醇氧同位素，解決了乙醇分離過程中分離度不高、存在分餾風險、消耗大量樣品、和/或分離測定時間長等關鍵技術問題，有利於乙醇中氧同位素在飲料酒/生物燃料真實性鑑別、代謝途徑研究領域的推廣與應用。
附圖1GC-TC-IRMS測定乙醇S 18Ovsmow的離子流圖譜，其中上圖的縱坐標是比率(Ratio),下圖的縱坐標是強度(Intensity [mV])；附圖2連續測定乙醇5 18Ovsmow重複性(Std為0. 3%。)；附圖3水溶液中乙醇含量不同時，乙醇5 18Ovssw測定值(平均值為+18. 5%o；Std為 0. 22%)；附圖4質控樣乙醇5 18Ovsmow日間變異(平均值為+26. 3%。；Std為0. 7%。)。
具體實施例方式下面將通過藉助以下實施例來更詳細地說明本發明。以下實施例僅是說明性的，應該明白，本發明並不受下述實施例的限制。實施例一乙醇中5 18Ovsmow的測定a)以無水乙醇(99. 9%)和蒸餾水為實驗材料，配製1%、5%、10%、20%、40%、60%、80%和99. 9%的乙醇水溶液，用丙酮對上述溶液進行相應稀釋後，裝入2mL樣品瓶中，放在樣品盤中等待測定；b)設置GC條件參數進樣體積IuL ;進樣口溫度200°C;恆流模式1. 2mL/min ;分流進樣模式20:1 ;採用程序升溫 100°C /2min//10//150°C /5min//20//200°C /lmin ；c)確認穩定同位素比值質譜儀的工作環境、氣密性、離子室的真空度均符合要求，然後檢驗儀器測定CO中8 18O的精密度和穩定性，必要時調整離子源參數值；d)設置裂解管參數裂解管溫度為1280°C ；e)優化裂解管反應條件裂解管溫度達到1280°C後，通入一定體積的CH4氣體在裂解管內部塗布一層C ;f)儀器穩定後，採用乙醇標準品和丙酮標準品獲得水、乙醇、丙酮這三種物質(色譜純有機溶劑中含有少量水)各自的出峰時間；g)設置質譜參數編制測定程序，有選擇的乙醇進入裂解管進行反應；h)測定樣品在氧同位素測定條件下，選定兩點標準漂移校正模式。在計算機控制下，測定乙醇S 180，得到質量為28，29，30的離子流圖(附圖1)，測定完畢後，s 18O由計算機自動計算給出；i )得到5 18Ovsmow數據根據兩點標準漂移校正模式，通過參考物質的5 18Ovsmow校正得出上述溶液的乙醇中S 18Ovssw，結果見附圖2、附圖3。附圖2表明，連續測定乙醇S 18Ovsmow的Std為0. 3%。(小於儀器測定誤差0. 8%。)，重複性良好；附圖3表明，無論溶液中乙醇含量是多少，溶液中的水均不會影響乙醇5 18Ovsmow的測定，表明該方法中所用的分離技術能夠100%分離乙醇和水及其他含氧有機物；
j)根據上述測定條件及數據計算方法，選擇一葡萄酒作為質控樣，在不同時間進行測定乙醇S 18Ovsmw，結果見附圖4。附圖4表明，該方法測定乙醇S 18Ovsmw不存在日間變
巳最後應當說明的是，以上實施例僅用於說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發明的 技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍內。
權利要求
1.採用GC-TC-IRMS測定含乙醇的溶液(例如水溶液，諸如飲料酒(例如葡萄酒、琴酒、威士忌、白蘭地、伏特加、朗姆酒和龍舌蘭酒、中國白酒、日本清酒)和生物燃料等)中乙醇的穩定氧同位素比值或鑑定其真實性(例如產地來源真實性)的方法，其中包括用丙酮將含乙醇的溶液中的乙醇進行稀釋以及使用毛細管柱實現其中的GC操作。
2.根據權利要求I的方法，其包括以下步驟 1)採用丙酮稀釋含乙醇樣品，以使乙醇轉化成的CO能夠滿足IRMS的測定要求； 2)採用分子篩毛細色譜柱在載氣的作用下分離乙醇、丙酮、水及其他含氧化合物； 3)用在線裂解裝置將乙醇轉化成CO； 4)用IRMS(例如CF-IRMS)測定乙醇產生的CO中8 18O ； 5)計算樣品的乙醇S18Ovssw的值由，優選的，該值由參考物質(乙醇或其他)校正而來。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，當測定樣品乙醇S18Ovssw時，需利用丙酮對樣品進行相應稀釋，且乙醇含量約為8g/L。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，當測定樣品乙醇的S18O時，色譜條件如下分子篩毛細色譜柱，GC進樣口溫度200°C，分流比1:40，載氣為高純氦氣(99. 999%)，採取恆流模式(I. 2mL/min),柱溫採用程序升溫初始溫度100°C,保持2min,以10°C /min升溫至 150°C，保持 5min,後 20°C /min 升至 200。。，保持 Imin。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據參考樣品中氧同位素比值進行計算樣品乙醇中S180vsmqw。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法,其包括 a)用丙酮將含乙醇的溶液(例如飲料酒)中的乙醇進行稀釋，(優選地，要求乙醇經燃燒進入同位素質譜儀信號應在2-7V間)，將稀釋的乙醇裝入2mL進樣瓶； b)設置GC條件參數，優選地，所述GC條件參數如下進樣體積IuL;進樣口溫度200°C;恆流模式1. 2mL/min ;分流進樣模式20:1 ;採用程序升溫100°C /2min//10//150°C/5min//20//200°C /lmin ； c)任選地，確認穩定同位素比值質譜儀的工作環境、氣密性、離子室的真空度均符合要求，然後檢驗儀器測定CO中8 18O的精密度和穩定性，必要時調整離子源參數值； d)設置裂解管參數，例如將裂解管溫度設置為1280°C； e)任選地，樣品測定前，優化裂解管反應條件，例如優選條件為將裂解管溫度達到1280°C後，通入一定體積的CH4氣體在裂解管內部塗布一層C ； f)儀器進入穩定狀態後，採用乙醇標準品和丙酮標準品保留時間定性，獲得乙醇和丙酮出峰位置； g)設置質譜參數編制測定程序，有選擇的乙醇進入裂解管進行反應； h)測定樣品在氧同位素測定條件下，選定兩點標準漂移校正模式在樣品盤上擺放好待測樣品，在計算機控制下，測定S18O; i)得到S18Ovssw數據，優選地，根據兩點標準漂移校正模式，通過參考物質S 18Ovsmw的真實值和測定值計算得出樣品S 18Ovsm,
全文摘要
本發明涉及一種測定飲料酒中乙醇氧穩定同位素的方法，屬於穩定同位素分析技術領域。包括以下步驟1)採用丙酮稀釋飲料酒，混合待用；2)液體進樣針進樣，採用配有分子篩毛細色譜柱的GC分離乙醇、丙酮、水及其他含氧化合物；3)用在線裂解裝置將乙醇轉化成CO；4)用CF-IRMS測定乙醇產生的CO中δ18O；5)根據同位素參考物質的δ18O測定值，校正計算樣品乙醇δ18OVSMOW。本發明利用GC-TC-IRMS實現了飲料酒乙醇氧穩定同位素的快速測定，解決了以往飲料酒中乙醇氧穩定同位素在測定前需純化乙醇的系列前處理技術難題。項目將促進乙醇氧同位素測定技術進步，也為今後飲料酒或生物燃料的鑑偽、代謝途徑的研究提供技術方法。
文檔編號G01N30/06GK102967661SQ20121042080
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月28日 優先權日2012年10月28日
發明者鍾其頂, 王道兵, 熊正河 申請人:中國食品發酵工業研究院