全二维气相色谱分析技术在风味啤酒开发中的应用

摘要

全二维气相色谱分析技术在风味啤酒开发中的应用，其特征在于将固相萃取法富集提取的风味啤酒中的气体成分通过全二维气相色谱分析与质谱分析联用技术来检测风味啤酒中风味物质的化学组成成分。本发明的优点是：本发明可得到数百种啤酒风味成分，用于构建啤酒风味物质指纹图谱数据库，完成对啤酒在常规生产过程质量辅助控制和新产品开发过程中产品完美度的鉴定。根据构建的啤酒风味物质指纹图谱数据库，可用于开发出高品质的风味啤酒新产品；拓展了全二维气相色谱应用领域。

说明书

                          技术领域

本发明涉及风味啤酒开发领域。

                          背景技术

啤酒的风味物质种类繁多，含量低，含有醇类、醛类、酯类、酮类、酸类、硫化物、芳香物质等多种有机物及无机离子等二千多种成份。其中含水约92％，酒精约3~4％，风味成份约含3％等。各类风味物质的含量及水平对啤酒的香型及质量起着决定性的作用。所以必须对啤酒产品的成分进行鉴定。采用适当的方法测定啤酒风味成分，构建啤酒风味物质指纹图谱数据库是世界各大啤酒集团进行高水准的质量控制的关键技术手段。关于啤酒风味成分分析技术，根据最新文献检索知：最早采用静态顶空(SHS)，然后发展到固相微萃取(SPME)、一维气相色谱(GC)/质谱(MS)联用等方法。气相色谱作为一种重要的分析挥发性和半挥发性有机化合物的工具，在石油、化工、地质、环保等领域中得到了广泛的应用。但是，在对组分数多达几千甚至上万的复杂体系进行分析时，传统的一维色谱(1DGC)不仅费时，而且由于峰容量不够，峰重叠十分严重，多维分离系统如：高效液相色谱-气相色谱联用(HPLC-GC)、超临界流体色谱-气相色谱联用(SFC-GC)以及通常的中心切割式二维色谱(GC-GC)等，也只能实现对部分感兴趣组分的分离，无法对各组分进行准确的定性和定量。90年代初Liu和Phillips提出全二维气相色谱(GC×GC)方法，提供了一种真正的正交分离系统，它是将分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串连的方式结合成二维气相色谱，经第1支色谱柱(非极性柱)分离后的每一个馏分，经调制器聚焦后以脉冲方式进入第2支色谱柱(极性柱)中进行进一步的分离，通过温度和极性的改变实现气相色谱分离特性的正交化。GC×GC具有峰容量大(为两根柱各自峰容量的乘积)、分析速度快、分辨率高、族分离等特点，因而该方法在复杂体系的分析方面具有其它方法无法比拟的优势，越来越受到广大色谱工作者的重视，正在研究扩大全二维气相色谱技术的应用领域。目前国内外还没有将全二维气相色谱技术用于啤酒风味物质的分析检测。

                          发明内容

本发明的目的就是针对目前国内外还没有将全二维气相色谱技术用于啤酒风味物质的分析检测之不足，而提供全二维气相色谱分析技术在风味啤酒开发中的应用，其特征在于将固相萃取法富集提取的风味啤酒中的气体成分通过全二维气相色谱分析与质谱分析联用技术来检测风味啤酒中风味物质的化学组成成分。

本发明的优点是：本发明可得到数百种啤酒风味成分，用于构建啤酒风味物质指纹图谱数据库，完成对啤酒在常规生产过程质量辅助控制和新产品开发过程中产品完美度的鉴定。根据构建的啤酒风味物质指纹图谱数据库，可用于开发出高品质的风味啤酒新产品；拓展了全二维气相色谱应用领域。

                          具体实施方式

(一)实验仪器及实验条件

1.仪器全二维气相色谱系统是由带氢火焰检测器(FID)的HP6890气相色谱仪(Agilent Technologies，Wilmington，DE，USA)和KT-2001型冷喷调制器(Zoex Corp.，Lincoln，NE，USA)组成。Pegasus III型质谱仪(Leco Corporation，St.Joseph，MI，USA)采用70eV电子轰击电离源。

2.实验条件

GC×GC柱系统采用DB-Petro(100％dimethylpolysiloxane)和DB-17ht(50％phenylmethylpolysiloxane)双柱系统。进样口温度：250℃；柱前压：600kpa，恒压；载气：氦气，纯度99.9995％；分流比：1∶30；进样量：5μl；调制周期：5s；程升条件：40℃(1min)，以3℃/min升到220℃(30min)；FID采集频率：100Hz；TOFMS采集频率及采集范围：50Hz，35-500u；离子源温度：220℃；传输线温度：250℃。

萃取条件：采用聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB)萃取头。加盐量4-4.5g，萃取温度40-60℃，平衡时间20-30min，萃取时间20-40min。

(二)全二维气相色谱技术测定啤酒风味成分操作步骤：

1、首先，采用固相微萃取的方法对啤酒样品进行预处理。通过聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB，85μm)萃取头对风味啤酒中的气体成分富集浓缩取样。

2、将萃取的样品通过全二维气相色谱分离，再通过质谱分析检测，定性定量。使一些不易被检测但对风味品质影响大的微量成分组分也被剖析出来。

3、数据处理。将上述分析结果由Transform和Zoex软件生成和处理，采用NIST/EPA/NIH version 2.0谱图库检索，所有定性结果自动生成峰表，进一步处理得到定性结果。再通过计算得到各组分含量的相对定量结果。

采用普通的固相微萃取-气相色谱/质谱(SPME-GC/MS)技术对金龙泉各种品牌的普通啤酒进行风味成分分析，得到几十种啤酒风味成份和相应的指纹谱图；采用本发明的全二维气相色谱/质谱联用技术(GC×GC)对啤酒风味成分进行更高层次的分离检测，得到数百种风味物质，为金龙泉啤酒风味物质数据库的建立奠定了基础；并将之用于风味啤酒新品开发过程中产品风味物质的鉴定，以及进一步的辅助质量控制、生产工艺的调整。由于使用了该技术，提升了“英博金龙泉啤酒(湖北)有限公司”所开发的风味啤酒产品的质量。

查新报告表明，用全二维气相色谱技术用于啤酒风味物质的检测属国内首创。