Analyse von Ethanol in Spirituosen mit dem Nexis™ GC-2030
Die nationale Japanische Steuer Agentur (NTA) definiert in offiziellen Methoden die Analyse von Ethanol in alkoholischen Getränken. Die hier vorgestellte Methode ist eine auf 50°C festgelegte isotherme Analysenmethode. Bei derart geringen Temperaturen bleiben allerdings große Mengen an Wasser und weiteren schwerer flüchtigen Komponenten aus dem Getränk im System zurück. Dadurch wird ein Ausheizen nach der Elution des Ethanols von der Kapillarsäule nötig, um die hochsiedenden Komponenten heraus zu spülen. Bei der Analyse alkoholischer Getränke werden auch große Mengen Wasser in das System gebracht. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, ist es deswegen notwendig, die Menge und Position der Wolle im Liner feinabzustimmen.
Reagenzienvorbereitung und Quantifizierungsmethode
Für die Standardlösungen wurde Ethanol mit Wasser verdünnt und in Konzentrationen von 5 %, 10 %, 15 % und 20 % (v/v) hergestellt. Zusätzlich wurde als interne Standardlösung Isopropylalkohol in Wasser gelöst und in einer Konzentration von 2 % (v/v) hergestellt. 0,9 mL der internen Standardlösung wurden zu 0,1 mL der jeweiligen Ethanol-Standardlösung zugegeben, um die Standardproben herzustellen. Real-Proben von Bier, Likör und japanischem Sake, wurden vorbereitet und in der gleichen Weise wie oben beschrieben analysiert. 0,9 mL der internen Standardlösung wurden zu 0,1 mL der jeder tatsächlichen Probe hinzugefügt. Diese Proben wurden analysiert, und das Ethanol wurde anhand der erstellten Kalibrierungskurve quantifiziert.
Der Liner, wieviel Wolle und an welcher Position?
Bei der gaschromatographischen Analyse von Proben, in denen Wasser enthalten ist, kann es schwierig sein, diese mit guter Wiederholbarkeit zu analysieren. Die Reproduzierbarkeit wird drastisch verbessert, indem die Menge der Quarzwolle erhöht (10 mg) und die Position der Wollpackung etwas oberhalb der Standardposition (22 mm von oben) gewählt (siehe Abbildung unten) wird. Aufgrund der Viskosität von Wasser ist es empfehlenswert eine elastische Autosampler Spritze mit einem Kolben aus Titan zu verwenden. Damit bleibt eine schnelle Probenaufgabe gewährleistet.
Analysebedingungen
In Tabelle 1 ist die Konfiguration des für die Analyse verwendeten Geräts und die Analysebedingungen aufgeführt.
Tabelle 1 Gerätekonfiguration und Analysebedingungen
| Hauptinstrument | Nexis GC-2030 /AOC-20i plus |
| Säule | SH-Rtx™-1 (I.D. 0.53 mm × 30 m, df=3.00 μm) |
| Detektor | FID-2030 |
| Injektionsvolumen | 1 μL |
| Injektionsmodus | Split |
| Split-Verhältnis | 1 : 40 |
| Injektionseinheit Temp. | 250°C |
| Trägergas | He |
| Trägergas-Steuerung | Druck |
| Druck-Programm | 28 kPa (3 min) - 300 kPa/min - 90 kPa (6.79 min) |
| Säulen-Temp. | 50 °C (3 min) - 40 °C/min - 200 °C - 25 °C/min - 245 °C (1.45 min) |
| Detektor-Temp. | 250°C |
| Detektor-Gas | Make up (He), 24 mL/min, H2 32 mL/min, Air 200 mL/min |
Chromatogramme und Kalibrierkurve für Standardproben
Die Chromatogramme der Standardproben sind in Abb. 2 dargestellt, die Kalibrierkurve ist in Abb. 3 zu sehen.
Abb. 2 (links) Chromatogramme von Standardproben | Abb. 3 (rechts) Kalibrierkurve
Ethanol Gehalte in den Realproben
Die Chromatogramme der real-Proben sind in Abb. 4 dargestellt, und die quantitativen Ergebnisse und die Wiederholbarkeit (n=10) sind in Tabelle 2 aufgeführt. Es wird gezeigt das die höher Siedenden Komponenten welche nach dem Ethanol eluieren mit Hilfe des Ofenprogramms herausgespült werden können.
Abb. 4 Chromatogramme tatsächlicher Proben (japanischer Sake, Likör, Bier)
Tabelle 2 Quantitative Ergebnisse und Reproduzierbarkeit
| Bier | Spirituose | Jap. Sake | |
| Konzentrationswert für die erste Analyse (%) | 4,699 | 8,785 | 15,446 |
| Konzentrationswert für die zweite Analyse (%) | 4,701 | 8,789 | 15,443 |
| Konzentrationswert für die dritte Analyse (%) | 4,699 | 8,8783 | 15,442 |
| Konzentrationswert für die vierte Analyse (%) | 4,700 | 8,783 | 15,444 |
| Konzentrationswert für die fünfte Analyse (%) | 4,695 | 8,782 | 15,447 |
| Konzentrationswert für die sechste Analyse (%) | 4,699 | 8,778 | 15,459 |
| Konzentrationswert für die siebte Analyse (%) | 4,697 | 8,781 | 15,435 |
| Konzentrationswert für die achte Analyse (%) | 4,695 | 8,786 | 15,455 |
| Konzentrationswert für die neunte Analyse (%) | 4,691 | 8,772 | 15,437 |
| Konzentrationswert für die zehnte Analyse (%) | 4,697 | 8,760 | 15,439 |
| Durchschn. Konzentrationswert (%) | 4,697 | 8,780 | 15,445 |
| %RSD | 0,073 | 0,096 | 0,048 |
Fazit
Gezeigt ist hier eine robuste und Reproduzierbare Analysemethode um den Ethanol Gehalin in Getränken zu analysieren. Dieses wird erreicht durch eine fein Justierung der Wolle im Injektionsliner, sowie einer Ausheizphase für schwerflüchtige Komponenten.