珀金埃爾默便攜式GC/MS在烈酒真?zhèn)舞b別中的應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，歐洲烈酒的出口額達(dá)到了 100 億歐元，帶來(lái)了近 90 億歐元的貿(mào)易凈差額，成為歐洲地區(qū)價(jià)值最高的農(nóng)產(chǎn)品出口項(xiàng)目。正如歐盟的成員國(guó)一樣，蒸餾酒也是種類繁多，共有 46 個(gè)品種，包括一系列蘊(yùn)含產(chǎn)區(qū)和歐盟文化的產(chǎn)品。比如蘇格蘭威士忌是全球最為暢銷的威士忌品牌，銷往 200 多個(gè)國(guó)家。 2014 年蘇格蘭威士忌出口額達(dá) 39.5 億歐元，相當(dāng)于英國(guó)每秒就有 135 歐元的貿(mào)易凈差額。蘇格蘭威士忌以及其他知名歐洲烈酒作為優(yōu)質(zhì)的全球化產(chǎn)品 , 因此也成為非法造假者的主要造假對(duì)象。
偽造產(chǎn)品影響商品的直銷：它損害了品牌和烈酒類的聲譽(yù),其引發(fā)食品安全問(wèn)題也令人擔(dān)憂 , 這些問(wèn)題也對(duì)相關(guān)的烈酒生產(chǎn)商造成影響。造假者使用工業(yè)酒精生產(chǎn)假冒偽劣的烈酒，降低了品質(zhì)的同時(shí)嚴(yán)重危害了消費(fèi)者的健康。工業(yè)酒精中添加了化學(xué)物質(zhì)使其不能飲用。按照法律規(guī)定添加的痕量物質(zhì)如飲用能造成重大的健康危害。甲乙酮和甲醇這些化合物添加到工業(yè)酒精中能有效防止其被用于飲用消費(fèi)。
大量的分析技術(shù)被用來(lái)檢測(cè)攙假的威士忌和烈酒。威士忌和烈酒的摻假鑒定方法眾多，但這些方法需在實(shí)驗(yàn)室里操作，并由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員來(lái)進(jìn)行樣品分析。本文建立了便攜式氣相色譜質(zhì)譜儀鑒定蘇格蘭威士忌以及其他烈酒摻假的方法，該方法操作簡(jiǎn)單方便。
針對(duì)蘇格蘭威士忌摻假的標(biāo)記物進(jìn)行分析有助于檢測(cè)摻假蘇格蘭威士忌的多種化合物的分析。工業(yè)酒精中的標(biāo)記物的化學(xué)結(jié)構(gòu)獨(dú)一無(wú)二，采用 GC/MS 可以很容易檢測(cè)并準(zhǔn)確定性。 Torion 便攜式氣質(zhì)的質(zhì)量數(shù)范圍（41-500 m/z) 無(wú)法用于甲醇檢測(cè)，但甲醇往往與其他化合物一起用作工業(yè)酒精的標(biāo)記物。故本方法無(wú)需檢測(cè)甲醇就可以有效鑒定摻假烈酒。無(wú)論在貨物口岸，流動(dòng)倉(cāng)庫(kù)或銷售點(diǎn)都可以直接現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，避免了這些危險(xiǎn)商品流通至顧客。
為了將尖端的氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，需要開發(fā)簡(jiǎn)單穩(wěn)定的硬件，易于使用的軟件，還有樣品前處理技術(shù)以及進(jìn)樣技術(shù)。該系統(tǒng)可供無(wú)氣質(zhì)聯(lián)用操作經(jīng)驗(yàn)的非專業(yè)人員使用。 PerkinElmer Torion T-9 是一款一體化的，堅(jiān)固耐用的便攜式氣質(zhì)聯(lián)用儀。采用鋰電池供電，內(nèi)置氣瓶供氣及軟件操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使得該系統(tǒng)可由非化學(xué)專業(yè)背景的人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。 T-9 氣質(zhì)聯(lián)用儀與采樣方法相結(jié)合，使現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)游刃有余，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以清晰易懂的表格呈現(xiàn)于觸屏上。本文中主要介紹了快速鑒定蘇格蘭威士忌及其他烈酒中工業(yè)酒精的整體解決方案。在本方法中，在工業(yè)酒精樣品中添加濃度范圍為 1-5% 的微量化合物，并對(duì)其進(jìn)行定性定量分析。在工業(yè)酒精中的化學(xué)標(biāo)記物具有唯一的化學(xué)結(jié)構(gòu)，易于氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定，并獲得定性結(jié)果。在氣質(zhì)聯(lián)用儀系統(tǒng)中，前端的氣相色譜部分主要起到色譜分離作用，確保烈酒中的芳香族化合物不會(huì)干擾檢測(cè)，避免標(biāo)記化合物被掩蓋，或?qū)е洛e(cuò)誤鑒定的結(jié)果。偽造者企圖去除這些標(biāo)記化合物，使其濃度變低，從而避免被檢測(cè)到。氣質(zhì)聯(lián)用儀具有很高的靈敏度，能夠檢測(cè)到極低濃度的標(biāo)記物。

方法建立
實(shí)驗(yàn)方法選擇通用的氣質(zhì)實(shí)驗(yàn)條件，方法參數(shù)見表 1。在乙醇水溶液（V/V,40/60）中添加標(biāo)記物，添加濃度范圍為 ppm 至百分比級(jí)別。移取 1ml 上述樣品至 10ml 頂空瓶中，采用特氟龍涂層的隔墊密封，隨后樣品中的揮發(fā)性化合物在氣液兩相中進(jìn)行分配達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)間為 10 分鐘。為了獲得最佳的頂空采樣時(shí)間，在 0.5-5min 范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化選擇。采用不同濃度的樣品和采樣時(shí)間優(yōu)化整個(gè)實(shí)驗(yàn)方法。 Custodion™ SPME 采樣針針頭用于頂空瓶中采樣。 SPME 萃取纖維頭長(zhǎng) 1 厘米，并涂有吸附劑。本實(shí)驗(yàn)采用的萃取纖維涂層選擇通用型寬沸點(diǎn)的聚二甲基硅氧烷 PDMS 和二乙烯基苯 DVB 材料。將SPME 萃取纖維頭暴露在樣品的頂空相中，揮發(fā)性化合物被富集在萃取纖維上，供便攜式氣質(zhì)檢測(cè)。

采用標(biāo)準(zhǔn)品建立工業(yè)酒精中標(biāo)記物的參比質(zhì)譜庫(kù)。該類目標(biāo)化合物庫(kù)包含化合物的保留時(shí)間和質(zhì)譜圖。這兩個(gè)參數(shù)可用于化合物正交定性分析，同時(shí)采用兩個(gè)識(shí)別點(diǎn)可保證化合物定性的準(zhǔn)確性。表 2 為德國(guó)、美國(guó)及歐洲的工業(yè)酒精中常見標(biāo)記化合物的譜庫(kù)信息列表

本方法在蘇格蘭威士忌中添加了歐洲和德國(guó)的工業(yè)酒精進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，均檢出工業(yè)酒精標(biāo)記物。

方法驗(yàn)證
以蘇格蘭威士忌為樣品進(jìn)行測(cè)試，確定最低檢出限和動(dòng)態(tài)范圍。在威士忌中添加工業(yè)酒精（產(chǎn)地：美國(guó)）（濃度為 0.1% -10%。工業(yè)酒精的化學(xué)品安全說(shuō)明書（MSDS）中標(biāo)明了甲基異丁基酮（MIBK）的含量為 1-4%。當(dāng)工業(yè)酒精添加量為 0.1%-10% 時(shí)， MIBK 的濃度約為 10-4000ppm。當(dāng)工業(yè)酒精添加量為 0.25% 時(shí)， MIBK 的濃度范圍為 25ppm-100ppm。

在方法驗(yàn)證過(guò)程中，建立了簡(jiǎn)單的樣品前處理方法。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的原則是采樣過(guò)程簡(jiǎn)單，又節(jié)約成本。最初的實(shí)驗(yàn)方法采用 10mL 頂空瓶，用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)比較麻煩，且實(shí)驗(yàn)成本高。聚丙烯的自動(dòng)采樣管（15mL） , 通常用于實(shí)驗(yàn)室，具有成本低，采樣簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，非常適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。該采樣管具有刻度線，便于直接倒入，即可準(zhǔn)確量取烈酒體積。本實(shí)驗(yàn)中使用采樣管采樣，避免了移取過(guò)程，并用封口鉗密封，且節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。
樣品制備步驟：添加 2 毫升的待測(cè)白酒至樣品管中，并擰緊管帽。靜置 5 分鐘后，打開旋蓋，并插入固相微萃取進(jìn)樣針，用針基座緊緊頂住樣品管口。將固相萃取纖維頭伸出在頂空相中保持 30 秒。樣品被吸附在固相微萃取纖維上，并在氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀中進(jìn)樣分析。

本文測(cè)試了 15 個(gè)烈酒樣品，對(duì)其進(jìn)行采樣和檢測(cè)，均未檢出。然后 15 種列酒樣品中添加工業(yè)酒精的濃度為0.25%，檢測(cè)結(jié)果均為陽(yáng)性。在烈酒中添加工業(yè)酒精濃度為 10%， 工業(yè)酒精標(biāo)記物 MIBK 被檢測(cè)出來(lái)。在方法開發(fā)的最后一步是進(jìn)一步簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告，只有目標(biāo)庫(kù)中含有化合物在報(bào)告中列出。

總結(jié)
采用便攜式氣質(zhì)快速鑒定檢測(cè)烈酒中是否添加了工業(yè)酒精用于提高酒精度。檢測(cè)底限的工業(yè)酒精添加濃度為0.25%。雖然采取一些處理可以去除部分工業(yè)酒精標(biāo)識(shí)物，但依然能被便攜式氣質(zhì)檢出來(lái)。故實(shí)際樣品的檢測(cè)要比預(yù)期還更具挑戰(zhàn)性：如使用 100% 的工業(yè)酒精冒充烈酒。每個(gè)樣品分析時(shí)間大約 10 分鐘。數(shù)據(jù)分析軟件以通俗易懂的報(bào)告模板呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)很清晰簡(jiǎn)明。 

感謝
最初的方法開發(fā)由愛(ài)丁堡的蘇格蘭威士忌研究所 (SWRI)發(fā)起。感謝 SWRI 的 Peter Cockburn 和安德魯 • 霍布森博士為方法開發(fā)做出了貢獻(xiàn)。
蘇格蘭威士忌研究所是蘇格蘭威士忌行業(yè)的研究機(jī)構(gòu)，其使命是確�？沙掷m(xù)發(fā)展和保護(hù)蘇格蘭威士忌作為一個(gè)優(yōu)質(zhì)全球性產(chǎn)品。酒類檢測(cè)的方法開發(fā)作為歐盟放心食品項(xiàng)目的一部分。歐盟第七框架研究計(jì)劃提供了項(xiàng)目基金，并在歐盟第 613688 號(hào)協(xié)議下進(jìn)行研究，技術(shù)開發(fā)和成果演示。
檢測(cè)方法開發(fā)與基礎(chǔ)科學(xué)研究一樣有益于烈酒工業(yè)發(fā)展，蘇格蘭威士忌研究所代表蘇格蘭威士忌協(xié)會(huì)從事蘇格蘭威士忌的真?zhèn)畏治�，他們的分析�?bào)告用于支持對(duì)造假者的全球起訴。每年承擔(dān)來(lái)自世界各地的大約 150 種可疑威士忌樣品分析。