一次性准确定量白酒中4种酸类物质的方法研究
苟 丹，周仁和，毛 霞，李燕平
（四川邛崃金六福崖谷生态酿酒有限公司，四川邛崃 611500）
中国白酒历史源远流长，为世界六大著名蒸馏酒之一。中国白酒共十二大香型，酱香、浓香、清香、米香为四种基础香型[1]。酱香型白酒香味持久，空杯留香长；
浓香型白酒产量最大，净爽绵甜；
清香型白酒清香醇正，醇甜柔和；
米香型白酒蜜香清雅。
白酒中98%为水和乙醇溶液，约2%为风味物质。风味物质含量占比少，但它们以不同的比例相互协调配合，互为补充，决定了不同类型白酒各自的典型特征。有机酸作为一类微量成分，既决定了白酒的香气和口感，也是各类酯类物质形成的前体物质。研究表明白酒中挥发性酸对主体香气进行烘托和缓冲，非挥发性酸对其他香气进行柔和矫正，减少辛辣与苦涩感，还能促进新酒老熟，延长后味[2]。在酿酒过程中是一个非常重要的因素，云敏等[3]的研究发现有机酸在一定程度上调控着酱香型白酒的酿造过程，对白酒的品质有着重要作用。
白酒有机酸根据沸点的不同可分为可挥发性酸和不可挥发性酸，其中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸等为挥发性酸，乳酸、苹果酸、琥珀酸等为不挥发性酸[4]。白酒中，乙酸和乳酸是含量最高的酸，平均在600 mg/L 以上，分别占有机酸总量的41 %和43 %。含量在1 mg/L 以上的酸有18 种[5]。浓香型白酒以己酸为主体酸，其次含量较高的分别为乙酸和丁酸[6]。酱香型白酒中乙酸和乳酸含量最高[3]。
目前，对白酒中有机酸的定量分析方法主要有气相法、气质法、液相法、液质法以及离子色谱法等。气相色谱法主要适用于易挥发性短链有机酸，直接进样耗时短、样品无需进行前处理，避免了样品的损耗。研究表明，利用气相色谱直接进样重复性、线性、灵敏度结果均较好[7]。液相高效色谱适用范围广、灵敏度高。江思瑶等[8]应用高效液相色谱(HPLC) 分析酒糟提取液中的8 种有机酸，其中乳酸含量达1.84 %，但该法对样品要求较高，且易受温度与pH 值的影响[9]。气质联用法、液相质谱法以及离子色谱法可检测白酒中的多种酸类物质，离子色谱法测定白酒中呈味有机酸的检出限在7～250 μg/L，回收率在75%～116%[10]。梯度淋洗离子色谱法测定了白酒中26 种有机酸和阴离子，除了苯甲酸外，25 种组分检出限、回收率以及精密度都可以取得较好的结果[11]。范文来等[5]应用液液微萃取结合GC-MS、UPLC 和衍生化结合GC-MS方法分别测定了11 个香型白酒原酒中的42 种有机酸，该类方法的仪器设备与检测成本昂贵，一般普通实验室很难达到。综上，乙酸、正丁酸、己酸和正戊酸作为短链脂肪酸，因其易挥发、组分稳定等性质更适合于气相色谱直接进样法进行准确定量。
己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸作为有机酸中含量高的组分，决定了白酒质量的高低。目前对于白酒中这四大类有机酸的检测还没有成熟、稳定且快速的分析方法，同时，最新白酒质量国家标准《白酒质量要求第1 部分：浓香型白酒》[12]（GB/T 10781.1—2021）于2022 年4 月1 日正式实施，其中明确提出了对浓香型白酒中己酸和己酸乙酯总量的下限要求，浓香型白酒中己酸含量的准确测定成为白酒质量管理的刚需。本研究通过气相色谱直接进样一次性准确定量分析白酒中己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸，对提高白酒中四大酸检测准确性提供了理论与实践支持，在监控白酒质量和提高白酒品质方面具有一定意义。
1.1 材料、试剂及仪器
1.1.1 样品
4 种香型白酒：浓香型白酒、酱香型白酒、清香型白酒、米香型白酒均由四川邛崃金六福崖谷生态酿酒有限公司酒体设计中心提供。
试验样品制备：吸取10 mL 酒样于10 mL 比色管中，准确加入2 % 2-乙基丁酸溶液0.1 mL，涡旋振荡混匀后直接进样。
1.1.2 溶液及样品制备
标样和其他试剂：己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸、2-乙基丁酸均为Aladin色谱纯；
无水乙醇（HPLC）。
标准使用液的配制：准确称取适量标样（精确至0.0001 g），50%乙醇溶液定容。
内标使用液的配制：2 % 2-乙基丁酸溶液：准确吸取2 mL 的2-乙基丁酸于100 mL 容量瓶中，50%乙醇溶液定容。
1.1.3 仪器设备
安捷伦7820A 气相色谱仪；
北京塞多利斯分析天平（0.1 mg）；
成都超纯科技UPT超纯水机。
1.2 试验方法
气相色谱条件：安捷伦J&W DB-FFAP 毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；
进样口温度250 ℃，分流比50∶1；
柱温为梯度升温（见表1）；
FID 检测器250 ℃，氢气流量30 mL/min；
空气流量300 mL/min；
载气(N2)流速0.7 mL/min；
进样量1 μL，以2-乙基丁酸为内标物进行内标法定量。
表1 梯度升温程序
2.1 色谱峰形
经仪器采集己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸混标及酒样后获得气相色谱图（见图1）。从谱图中可得混标与样品基线稳定，己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸、2-乙基丁酸（内标）峰形尖锐对称且旁边无杂峰干扰。
图1 混标色谱图
2.2 4种组分检出限与定量限
仪器采集己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸的低含量标样和空白溶液后分别获得各标样的响应值及空白的基线噪声响应。通过3 倍信噪比计算4 种组分的检出限（S/N=3）范围在1.92～6.09 mg/L，定量限（S/N=10）在6.41～20.30 mg/L（见表2）。
表2 己酸、乙酸、正丁酸和正戊酸的检出限与定量限
2.3 标准曲线的建立及验证
根据样品实际含量和4 种组分的定量限，以组分质量浓度比率（X）为横坐标，组分峰面积比率（Y）为纵坐标，分别建立己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸的标准曲线并对曲线进行验证。曲线拟合理想（见图2），线性相关系数R2范围在0.99746～0.99957，分别配制浓度为753.71 mg/L、1027.54 mg/L、141.49 mg/L、47.66 mg/L 的己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸标样对曲线进行验证，标样回收率在95.36%～102.19%（见表3）。
表3 标准曲线及验证 (mg/L)
图2 浓香型白酒色谱图
图3 酱香型白酒色谱图
图4 清香型白酒色谱图
图5 米香型白酒色谱图
2.4 酒样的测定、精密度和加标回收
分别对四大香型白酒中的己酸、乙酸、正丁酸和正戊酸进行准确定量分析。在此次分析的试样中，浓香型白酒己酸和乙酸含量较高，分别为775.56 mg/L、657.41 mg/L，正丁酸和正戊酸含量相对较低，分别为74.41 mg/L、17.92 mg/L。酱香型白酒乙酸含量高，定量为1626.00 mg/L，正丁酸和正戊酸含量低，分别为42.88 mg/L、10.38 mg/L，己酸未含有。清香型白酒和米香型白酒均只含乙酸组分，分别定量为505.24 mg/L和603.28 mg/L。
图6 己酸标准曲线
图7 乙酸标准曲线
图8 正丁酸标准曲线
图9 正戊酸标准曲线
分别配制各香型白酒7 次平行，经采集后计算出4 种样品中己酸、乙酸、正丁酸和正戊酸测定值的相对标准偏差（RSD）均不大于3 %。对1/2样品量和等量样品量进行加标验证，样品含量大于100 mg/L 的加标回收率在97.43 %～104.07 %，含量在1～100 mg/L 间的样品回收率在101.05%～108.68%（见表4—表7）。
表4 浓香型白酒中四大酸含量、精密度及加标回收(mg/L)
表5 酱香型白酒中四大酸含量、精密度及加标回收(mg/L)
表6 清香型白酒中四大酸含量、精密度及加标回收(mg/L)
表7 米香型白酒中四大酸含量、精密度及加标回收(mg/L)
本文探究了一次性准确定量白酒中己酸、乙酸、正丁酸、正戊酸的方法，通过检出限、精密度和准确度多方面的实验可得利用气相色谱直接进样法测定白酒中的一些短链易挥发性有机酸（如乙酸、己酸、丁酸、戊酸等）可以获得较好的峰形且无杂峰干扰，具有低检出限、曲线拟合理想、可重复性强、准确率高等优点，适于酒样中组分含量在10 mg/L及以上的样品检测，节约了仪器成本，提高了检测效率和数据准确率。
利用该方法对四大基础香型白酒中的己酸、乙酸、正丁酸和正戊酸进行准确定量可知，乙酸在四种香型白酒中均含量较高，酱香型白酒乙酸含量明显高于其他3 种香型白酒。己酸作为浓香型白酒的主体酸，含量位于有机酸首位，其次为乙酸，正丁酸和正戊酸含量相对较少，在0～100 mg/L。清香型和米香型白酒中以乙酸为主，其他酸几乎没有。对己酸、乙酸、正丁酸和正戊酸在四大香型白酒中的定量情况与其他文献所呈现的结果一致，表明本文所采用的方法不仅能对4 种有机酸进行准确定量，更可以快速获取酒样中酸的大致分布，为国标GB/T 10781.1—2021 中己酸的测定提供了简单易行的检测方法，对后续酒体的勾调和工艺改善提供了一定的科学依据。
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