论文部分内容阅读
摘要：自动定氮仪作为一个高效的蒸馏装置，在很多需要蒸馏的试验中得到了广泛的应用。本文通过试验，探讨利用自动定氮仪的蒸馏装置快速测定啤酒中的双乙酰含量。结果表明，控制好一定的实验条件，自动定氮仪完全可以代替双乙酰蒸馏器进行啤酒中双乙酰的测定。用不同型号的国产定氮仪均可获得满意的实验结果，其测定结果与使用双乙酰蒸馏器（GB/T 4928-2008）的测定结果并无显著性差异。利用自动定氮仪快速测定双乙酰含量的方法完全可以作为啤酒生产厂家或其他检验机构测定啤酒中双乙酰含量的常规方法。
关键词：凯氏定氮仪;啤酒;双乙酰
双乙酰作为啤酒中的一种重要的风味物质，其含量的测定在啤酒质量评价中有着重要的地位。目前测定啤酒中的双乙酰含量已有很多成熟的方法，成本相对比较低廉的方法当属GB/T 4928-2008第12章所述的方法，但其蒸馏装置安装麻烦、操作繁琐。曾有人研究了使用带有定做的加热套管的进口自动定氮仪来代替双乙酰专用蒸馏装置进行双乙酰的测定。但实际上自动定氮仪其蒸馏装置的密封性和耐热性良好、蒸汽量大，即便是国产的自动定氮仪，在不需要配备定做的加热套管情况下也可以很好地完成双乙酰的蒸馏和收集。试验证明，在一定的试验条件下，使用不同型号的自动定氮仪也能取得满意的结果，与利用GB/T 4928-2008的方法进行测定的结果比较差异不大。因此，本方法是一个成本较低、操作简单的快速测定啤酒中雙乙酰含量的方法。
材料与方法
试验设备。KDN-103F自动定氮仪和KDZ-2C定氮仪（均为上海纤检仪器有限公司），带配套的胖肚消化管;双乙酰玻璃蒸馏器;UV mini-1240紫外可见分光光度计（岛津制作所试验计测事业部），配备20mm石英比色皿。
试剂与样品。盐酸溶液（4mol/L）、邻苯二胺溶液（10g/L）（这两种试剂均按GB/T 4928-2008规定的方法配制）;双乙酰标准物质;有机硅消泡剂;三级蒸馏水。
试验方法。用带有胖肚消化管的凯氏定氮仪代替双乙酰蒸馏器，通气预热五分钟后，使用50ml的容量瓶（外加冰浴）收集馏出液（耗时约3min～3.5min），然后按照GB/T 4928-2008规定的步骤进行试验，测定双乙酰的含量。定容体积为50ml，故计算公式为X=A335×1.2×2。
结果与讨论
消化管的选择。啤酒含有大量的二氧化碳，加热时会产生大量泡沫，使用普通直筒的消化管蒸馏样品时，啤酒产生的大量泡沫很容易随着馏出液进入收集瓶，影响测定。而使用胖肚消化管进行蒸馏，可以很好地避免这种情况的出现。
消泡剂加入量的选择。通过改变消泡剂的加入量进行比较试验，结果表明，没有加入消泡剂时，啤酒受热后短时间内产生大量的泡沫会涌入冷凝管路，影响测定;消泡剂的加入量在2～3滴时可以获得比较稳定的结果;加入过多的消泡剂时，同一个啤酒样品的多次测定结果不稳定。因此消泡剂的加入量以2～3滴为宜。
蒸馏液体积与吸光度之间的关系。不同型号的定氮仪其功率不同，收集到相同体积馏出液时所用的时间也不尽相同，但总体上差别不大。试验表明，KDN-103F自动定氮仪与KDZ-2C定氮仪收集到50ml蒸馏液时所用时间分别为3min、3.2min，这个时间与GB/T 4928-2008中所要求的蒸馏时间（3min）基本一致。下图（图1）是同一批啤酒样品，分别用两台定氮仪进行蒸馏，在不同时间内收集到馏出液的体积与测得其相应的吸光度之间的关系（均定容至50ml进行测定）。
由图中数据可见，蒸馏时间在3min左右、馏出液体积达到40ml-50ml时，两种型号的定氮仪馏出液的吸光度均能达到相对稳定的值，而蒸馏时间超过3.5min或馏出液体积超过50ml时，会因为啤酒中联二酮类的前驱物质α-乙酰乳酸容易被氧化成双乙酰，而导致结果偏高。所以馏出液的收集体积定为50ml为佳。
通气预热的影响。通过对蒸馏样品之前是否进行通气预热的测定结果进行比较，发现通气预热除了可以大大缩短样品的蒸馏时间外，还可以有效减少管道中残留物质对测定结果的干扰。通过反复试验，当定氮仪的蒸馏管道通气预热达5分钟以上均可以取得满意的测定结果。
不同型号自动定氮仪的测定结果比较。分别用两种不同型号的自动定氮仪（收集体积为50ml）以及用GB/T 4928-2008第12章方法规定的双乙酰蒸馏器（定容体积为25ml）对10个不同批次的啤酒进行测定，对它们的测定结果进行比较、分析，结果如表1。
从表中的数据可以看出，无论是不同型号的定氮仪之间，还是定氮仪与双乙酰蒸馏器之间，其测定结果均无显著性差异，结果有良好的重现性。
加标回收。称取一定量的双乙酰标准物质，用蒸馏水溶解，配制成一定浓度的标准溶液进行加标回收试验，两台定氮仪的加标结果如表2所示（各做两个加标试验），准确度良好。
试验结果表明，利用普通的国产自动定氮仪快速测定啤酒中的双乙酰含量，有着快速高效、成本低廉、操作简单的优点，测定结果有较好的重现性和准确度，在啤酒生产企业和其他检验机构中均可取代GB/T 4928-2008第12章的方法，成为快速测定双乙酰含量的常规方法。
参考文献：
[1] GB/T 4928-2008. 啤酒分析方法[S]. 2008
[2] 宋丹.啤酒酿造工艺对挥发性风味物质影响的研究[D].大连工业大学 2017
[3 ]朱向丽.双乙酰检测与控制[J].中外酒业·啤酒科技. 2017（17）
[4] 崔云前，苏文超，吴梓萌，张海梦.啤酒中常见异味成分控制的研究进展[J].中国酿造. 2019（01）
[5] 陈亮.影响啤酒中双乙酰检测的因素及其应用[J].啤酒科技. 2011（11）
关键词：凯氏定氮仪;啤酒;双乙酰
双乙酰作为啤酒中的一种重要的风味物质，其含量的测定在啤酒质量评价中有着重要的地位。目前测定啤酒中的双乙酰含量已有很多成熟的方法，成本相对比较低廉的方法当属GB/T 4928-2008第12章所述的方法，但其蒸馏装置安装麻烦、操作繁琐。曾有人研究了使用带有定做的加热套管的进口自动定氮仪来代替双乙酰专用蒸馏装置进行双乙酰的测定。但实际上自动定氮仪其蒸馏装置的密封性和耐热性良好、蒸汽量大，即便是国产的自动定氮仪，在不需要配备定做的加热套管情况下也可以很好地完成双乙酰的蒸馏和收集。试验证明，在一定的试验条件下，使用不同型号的自动定氮仪也能取得满意的结果，与利用GB/T 4928-2008的方法进行测定的结果比较差异不大。因此，本方法是一个成本较低、操作简单的快速测定啤酒中雙乙酰含量的方法。
材料与方法
试验设备。KDN-103F自动定氮仪和KDZ-2C定氮仪（均为上海纤检仪器有限公司），带配套的胖肚消化管;双乙酰玻璃蒸馏器;UV mini-1240紫外可见分光光度计（岛津制作所试验计测事业部），配备20mm石英比色皿。
试剂与样品。盐酸溶液（4mol/L）、邻苯二胺溶液（10g/L）（这两种试剂均按GB/T 4928-2008规定的方法配制）;双乙酰标准物质;有机硅消泡剂;三级蒸馏水。
试验方法。用带有胖肚消化管的凯氏定氮仪代替双乙酰蒸馏器，通气预热五分钟后，使用50ml的容量瓶（外加冰浴）收集馏出液（耗时约3min～3.5min），然后按照GB/T 4928-2008规定的步骤进行试验，测定双乙酰的含量。定容体积为50ml，故计算公式为X=A335×1.2×2。
结果与讨论
消化管的选择。啤酒含有大量的二氧化碳，加热时会产生大量泡沫，使用普通直筒的消化管蒸馏样品时，啤酒产生的大量泡沫很容易随着馏出液进入收集瓶，影响测定。而使用胖肚消化管进行蒸馏，可以很好地避免这种情况的出现。
消泡剂加入量的选择。通过改变消泡剂的加入量进行比较试验，结果表明，没有加入消泡剂时，啤酒受热后短时间内产生大量的泡沫会涌入冷凝管路，影响测定;消泡剂的加入量在2～3滴时可以获得比较稳定的结果;加入过多的消泡剂时，同一个啤酒样品的多次测定结果不稳定。因此消泡剂的加入量以2～3滴为宜。
蒸馏液体积与吸光度之间的关系。不同型号的定氮仪其功率不同，收集到相同体积馏出液时所用的时间也不尽相同，但总体上差别不大。试验表明，KDN-103F自动定氮仪与KDZ-2C定氮仪收集到50ml蒸馏液时所用时间分别为3min、3.2min，这个时间与GB/T 4928-2008中所要求的蒸馏时间（3min）基本一致。下图（图1）是同一批啤酒样品，分别用两台定氮仪进行蒸馏，在不同时间内收集到馏出液的体积与测得其相应的吸光度之间的关系（均定容至50ml进行测定）。
由图中数据可见，蒸馏时间在3min左右、馏出液体积达到40ml-50ml时，两种型号的定氮仪馏出液的吸光度均能达到相对稳定的值，而蒸馏时间超过3.5min或馏出液体积超过50ml时，会因为啤酒中联二酮类的前驱物质α-乙酰乳酸容易被氧化成双乙酰，而导致结果偏高。所以馏出液的收集体积定为50ml为佳。
通气预热的影响。通过对蒸馏样品之前是否进行通气预热的测定结果进行比较，发现通气预热除了可以大大缩短样品的蒸馏时间外，还可以有效减少管道中残留物质对测定结果的干扰。通过反复试验，当定氮仪的蒸馏管道通气预热达5分钟以上均可以取得满意的测定结果。
不同型号自动定氮仪的测定结果比较。分别用两种不同型号的自动定氮仪（收集体积为50ml）以及用GB/T 4928-2008第12章方法规定的双乙酰蒸馏器（定容体积为25ml）对10个不同批次的啤酒进行测定，对它们的测定结果进行比较、分析，结果如表1。
从表中的数据可以看出，无论是不同型号的定氮仪之间，还是定氮仪与双乙酰蒸馏器之间，其测定结果均无显著性差异，结果有良好的重现性。
加标回收。称取一定量的双乙酰标准物质，用蒸馏水溶解，配制成一定浓度的标准溶液进行加标回收试验，两台定氮仪的加标结果如表2所示（各做两个加标试验），准确度良好。
试验结果表明，利用普通的国产自动定氮仪快速测定啤酒中的双乙酰含量，有着快速高效、成本低廉、操作简单的优点，测定结果有较好的重现性和准确度，在啤酒生产企业和其他检验机构中均可取代GB/T 4928-2008第12章的方法，成为快速测定双乙酰含量的常规方法。
参考文献：
[1] GB/T 4928-2008. 啤酒分析方法[S]. 2008
[2] 宋丹.啤酒酿造工艺对挥发性风味物质影响的研究[D].大连工业大学 2017
[3 ]朱向丽.双乙酰检测与控制[J].中外酒业·啤酒科技. 2017（17）
[4] 崔云前，苏文超，吴梓萌，张海梦.啤酒中常见异味成分控制的研究进展[J].中国酿造. 2019（01）
[5] 陈亮.影响啤酒中双乙酰检测的因素及其应用[J].啤酒科技. 2011（11）