优化固相微萃取条件以检测啤酒中高级醇和酯

摘要: 采用固相萃取- 气相色谱- 质谱联用仪(SPME- GC/MS)对啤酒中高级醇和酯类进行检测。采用Plackett-Burman 多因素实验设计和Box- Behnken 实验设计, 对影响固相微萃取效率的因素进行优化。通过响应面分析和典型性分析得出最佳萃取条件为: 萃取温度55.01 ℃, 萃取时间48.32 min, 氯化钠添加量3.10 g; 在该条件下, 总相对峰面积达到55.67。乙酸乙酯、异戊醇等物质的回收率均在93.12 %～102.49 %之间。该法灵敏度高, 可准确检测啤酒中的高级醇和酯类。

    啤酒为多组分风味体系, 高级醇和酯类是影响啤酒风味的最主要因素[1～3]。准确检测啤酒中的高级醇和酯类物质对于啤酒生产企业控制产品质量十分关键, 而可靠和灵敏的检测技术则是分析啤酒高级醇和酯类物质的前提。
    由于啤酒中高级醇和酯类的含量非常低, 并且挥发性物质的组成十分复杂, 这就增加了精确分析目标物质的复杂性。大多数的检测方法都需先经过液- 液萃取或顶空分析, 再由气相色谱进行分析。液- 液提取可以较全面地提取香气成分, 但需要挥发溶剂, 会导致啤酒原有的香气成分的散失。顶空方法简单快速, 但其灵敏度较低, 分析的物质种类非常局限, 物质峰的响应值也低, 对
风味有重要影响的癸酸乙酯及乙酸苯乙酯无法得到分离。相比GC, 气相色谱- 质谱联用仪(GC-MS)具有强有力的定性、定量能力及强大的数据处理系统, 在挥发性物质的检测方面应用广泛。固相微萃取(SPME)是新型无溶剂萃取技术, 萃取和浓缩同时进行, 其灵敏性、重复性均优于液- 液萃取和顶空分析[4～6], 得到的组分种类多、范围广, 微量物质的灵敏度高, 操作也较为简便。将SPME 的强富集能力和GC-MS 的高分辨率的优点相结合, 可准确地检测啤酒中的高级醇和酯类物质。
    在利用固相微萃取对目的物进行富集过程中, 主要考虑目的物的萃取效率。影响萃取效率的因素很多, 如涂层的极性、萃取温度、解析时间等[7～10]。通过改变萃取条件提高目的物萃取效率的研究虽有报道, 但试验多采用单因素试验, 对于有交互作用的多因子实验可能造成不可靠的结论。响应面法可直观了解自变量变化对响应值的影响, 并可以描述自变量之间的相互作用, 得到预
测的最佳值[11～12]。通过响应面法优化SPME 条件提高萃取效率的研究尚无报道。
    本研究中萃取效率以组分对内标的相对峰面积来表示[13], 通过Plackett- Burman 实验设计确定SPMEGC/MS 检测啤酒中高级醇和酯类物质中显著影响总相对峰面积的参数, 再经过Box- Behnken 实验设计进一步优化各参数的水平, 最终验证最优条件下的总相对峰面积和乙酸乙酯、异戊醇等物质的回收率。