一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法
【專利摘要】本發明屬于葡萄酒樣品中化學物質檢測前處理技術方法，特別涉及一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法。本發明使用中空纖維膜萃取組件對葡萄酒進行萃取，富集其中的氨基甲酸乙酯；其中，經過前處理的葡萄酒樣品在中空纖維膜的管內部(管程)流動，萃取用有機溶劑在中空纖維膜的管外部(殼程)流動。本發明方法用膜萃取的方法對發酵葡萄酒中氨基甲酸乙酯進行快速富集，以滿足快速、痕量檢測需求，提高定性定量分析靈敏度。本發明的優點在于提供了一種快速富集葡萄酒中有害物質氨基甲酸乙酯的新方法，為其含量準確定量分析提供有效前處理方法。
【專利說明】一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于葡萄酒樣品中化學物質檢測前處理技術方法，特別涉及一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法。
【背景技術】
[0002]氨基甲酸乙酯是含酒精飲料(如葡萄酒、蘋果酒、黃酒、清酒等)在發酵或貯存過程中自然產生的副產物之一。釀酒原料中的精氨酸在釀造發酵過程中被酵母菌代謝分解為尿素和鳥氨酸，尿素不斷積累并在發酵后期被大量釋放到酒中，尿素和乙醇自發反應生成氨基甲酸乙酯。因此，發酵酒精性飲料是人類攝入氨基甲酸乙酯的主要來源之一。氨基甲酸乙酯早在上世紀五六十年代就被發現具有致癌性。八十年代后期，世界各國研究者在蒸餾酒、白蘭地、威士忌、葡萄酒等酒精飲料中檢測到氨基甲酸乙酯，并進一步證實其致癌性。研究表明，氨基甲酸乙酯是一種多位點致癌物，可導致肺癌、淋巴癌、肝癌、皮膚癌等疾病。2007年，世界衛生組織的國際癌癥研究機構對氨基甲酸乙酯進行評估，并正式將其由2B類提升為2A類致癌物，與丙烯酰胺同等危險。國外很多國家(如加拿大、日本等)已經制定了酒精飲料中氨基甲酸乙酯的限量標準，依據酒的種類限量范圍從十微克每升到幾百微克每升不等。
[0003]氨基甲酸乙酯常用的檢測方法有氣相色譜-質譜聯用法、高效液相色譜-質譜聯用法、以及熒光衍生后高效液相色譜-熒光法等。這些分析方法檢測前需要對樣品進行較繁瑣的前處理，提取、濃縮樣品中的氨基甲酸乙酯實現提高檢測靈敏度的目標。目前常用的前處理方法有固相萃取、柱層析、以及多級液-液萃取等。這些樣品前處理方法常常耗時長，操作繁瑣，損失較大，回收率低，從而影響發酵酒飲料中的氨基甲酸乙酯的準確、高效測定。
[0004]膜萃取作為膜分離技術的一種，是將膜分離過程與液-液萃取過程相結合的一種新型分離技術。膜萃取原理就是將微孔膜置于原料樣品液體與萃取溶液之間，萃取溶液對膜的浸潤性而迅速地浸透膜的每個微孔，并與另一側原料樣品液體相接觸形成穩定的界面層，被分離溶質透過界面層從原料溶液轉移到萃取液中。由于需要被分離的溶質通過微孔進行傳質，所以有效避免了相水平上的分散和聚合。同時，由于膜萃取中并不形成直接接觸的液-液兩相流動，所以選擇萃取液時對密度、粘度、界面張力等物性的要求可以大大放寬；且過程很少受返混的影響和液泛條件的限制，選擇性萃取和富集能力也會提高。此外，中空纖維膜萃取具有非常大的傳質比表面積，其數值一般為3000m2m-3左右，比一般的萃取接觸面積大10?50倍，大大縮短了萃取所需時間，效率較高。因此，中空纖維膜萃取具有萃取劑損失少、無液泛限制、快速高效等優點，被廣泛應用于有機物萃取、金屬萃取、生化產物、藥物萃取、以及樣品分離富集前處理等方面。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術不足，提供一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，該方法簡單、經濟有效，可作為樣品前處理方法適用于工業在線生產過程中對待測樣品的快速濃縮富集。
[0006]本發明的技術方案概述如下:
[0007]—種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，使用中空纖維膜萃取組件對葡萄酒進行萃取，富集其中的氨基甲酸乙酯；其中，經過前處理的葡萄酒樣品在中空纖維膜的管內部(管程)流動，萃取用有機溶劑在中空纖維膜的管外部(殼程)流動。
[0008]一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其具體步驟如下:
[0009](I)取經過前處理的含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品20?40毫升，放入50?100毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜的管內部(管程)循環流動，流速為10?15暈升/分鐘；
[0010](2)取萃取用有機溶劑60?90毫升，置于100?200毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜的管外部(殼程)循環流動，流速為8?10毫升/分鐘；
[0011](3)當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行10?15分鐘；
[0012](4)萃取完成后，將萃取用的有機溶劑濃縮至10?20毫升進行分析檢測，可以采用氣相色譜質譜聯用，或熒光衍生后，液相色譜熒光檢測器進行分析測定。
[0013]所述有機溶劑為二氯甲烷、甲苯或氯仿。
[0014]所述中空纖維膜萃取組件通過將中空纖維膜膜管組裝到不銹鋼或者玻璃等耐腐蝕材質設備中澆筑而成，所述中空纖維膜膜管20?100根為一組。
[0015]所述中空纖維膜萃取組件的制備方法如下:
[0016](I)取平均外徑為0.25?0.35毫米，長度為200?350毫米的中空纖維膜膜管20?100根為一組；
[0017](2)用體積分數為80%?95%乙醇水溶液浸泡10?15分鐘；
[0018](3)將中空纖維膜膜管組組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并澆鑄成中空纖維膜萃取組件。
[0019]所述中空纖維膜萃取組件由聚偏氟乙烯，聚丙烯或聚四氟乙烯高分子中空纖維膜材料制備而成，具有耐溶劑，疏水性好，耐壓性強，比表面積大(傳質比表面積一般為3000mV3)的特點。
[0020]所述葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的濃度為0.5?120微克/升。
[0021]所述葡萄酒樣品的前處理方法為:稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再用體積分數為12%的乙醇水溶液定容到100毫升,配置濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器分別取定量的氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量在0.5?120微克/升之間。
[0022]中空纖維膜萃取組件的制備:
[0023](I)聚偏氟乙烯中空纖維膜管20?80根為一組，用體積分數為90%的乙醇水溶液浸泡10?15分鐘，將聚偏氟乙烯中空纖維膜管組組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆鑄成中空纖維膜萃取組件；
[0024](2)聚丙烯中空纖維膜管20?100根為一組,用體積分數為95%的乙醇水溶液浸泡10?15分鐘，將聚丙烯中空纖維膜管組組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆鑄成中空纖維膜萃取組件；
[0025](3)聚四氟乙烯中空纖維膜管30?90根為一組，用體積分數為85%的乙醇水溶液浸泡10?15分鐘，將聚四氟乙烯中空纖維膜管組組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆鑄成中空纖維膜萃取組件。
[0026]本發明的有益效果為:
[0027]本發明方法的優點是用中空纖維膜萃取的方法可快速高效的從葡萄酒中萃取富集氨基甲酸乙酯，大大縮短了萃取時間，在15分鐘內即可有效完成萃取富集處理，整個萃取過程有機溶劑基本沒有損失，并避免了傳統液-液萃取中常見的乳化、不宜分層的現象，本發明方法萃取富集回收率在78%?120%之間，方法快速、有效，并且準確率好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1a為中空纖維膜萃取傳質機理示意圖；圖1b為中空纖維膜萃取裝置操作流程示意圖；
[0029]圖中標號:1_葡萄酒樣品儲存裝置；2_有機溶劑儲存裝置；3_中空纖維膜萃取組件；4_旁路回流管路；5_泵；6_壓力表?V2-葡萄酒樣流量調節閥；V3，V4-有機溶劑流量調節閥；
[0030]圖2為聚偏氟乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯三種不同材質耐溶劑中空纖維膜管萃取富集葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯回收率對比柱狀圖。
【具體實施方式】
[0031]本發明提供了一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，下面結合附圖和具體對本發明做進一步說明。
[0032]實施例1
[0033]取平均外徑約為0.28毫米，長300毫米的聚偏氟乙烯耐溶劑疏水性高分子中空纖維膜管60根為一組；用體積分數為95%乙醇浸泡10分鐘，然后將聚偏氟乙烯中空纖維膜管組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆筑成中空纖維膜萃取組件。稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再定容到100毫升，配置成濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器定量移取氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量為20微克/升。取含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品20毫升，放入50毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜管內部(管程)循環流動，流速為12毫升/分鐘。取二氯甲烷60毫升，置于100毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜管外部(殼程)循環流動，流速為8毫升/分鐘。當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行11分鐘后，將萃取后的有機溶劑減壓濃縮至10毫升，采用氣相色譜質譜聯用方法測定回收率為 78%。
[0034]實施例2
[0035]取平均外徑約為0.28毫米，長300毫米的聚丙烯耐溶劑疏水性高分子中空纖維膜管60根為一組；用體積分數為95%乙醇浸泡10分鐘，然后將聚丙烯中空纖維膜管組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆筑成中空纖維膜萃取組件。稱取氨基甲酸乙酯0.0lO克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再定容到100毫升，配置成濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器定量移取氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量為20微克/升。取含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品20毫升，放入50毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜管內部(管程)循環流動，流速為12毫升/分鐘。取二氯甲烷60毫升，置于100毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜管外部(殼程)循環流動，流速為8毫升/分鐘。當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行11分鐘后，將萃取后的有機溶劑減壓濃縮至10毫升，采用氣相色譜質譜聯用方法測定回收率為98%。
[0036]實施例3
[0037]取平均外徑約為0.28毫米，長300毫米的聚四氟乙烯耐溶劑疏水性高分子中空纖維膜管60根為一組；用體積分數為95%乙醇浸泡10分鐘，然后將聚四氟乙烯中空纖維膜管組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆筑成中空纖維膜萃取組件。稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再定容到100毫升，配置成濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器定量移取氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量為20微克/升。取含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品20毫升，放入50毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜管內部(管程)循環流動，流速為12毫升/分鐘。取二氯甲烷60毫升，置于100毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜管外部(殼程)循環流動，流速為8毫升/分鐘。當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行11分鐘后，將萃取后的有機溶劑減壓濃縮至10毫升，采用氣相色譜質譜聯用方法測定回收率為 78%。
[0038]實施例4
[0039]取平均外徑約為0.32毫米，長280毫米的聚偏氟乙烯耐溶劑疏水性高分子中空纖維膜管80根為一組；用體積分數為95%乙醇浸泡15分鐘，然后將聚偏氟乙烯中空纖維膜管組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆筑成中空纖維膜萃取組件。稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再定容到100毫升，配置成濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器定量移取氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量為40微克/升。取含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品30毫升，放入50毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜管內部(管程)循環流動，流速為15毫升/分鐘。取二氯甲烷80毫升，置于200毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜管外部(殼程)循環流動，流速為10毫升/分鐘。當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行15分鐘后，將萃取后的有機溶劑減壓濃縮至15毫升，采用氣相色譜質譜聯用方法測定回收率為 88%。
[0040]實施例5
[0041]取平均外徑約為0.32毫米，長280毫米的聚丙烯耐溶劑疏水性高分子中空纖維膜管80根為一組；用體積分數為95%乙醇浸泡15分鐘，然后將聚丙烯中空纖維膜管組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆筑成中空纖維膜萃取組件。稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再定容到100毫升，配置成濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器定量移取氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量為40微克/升。取含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品30毫升，放入50毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜管內部(管程)循環流動，流速為15毫升/分鐘。取二氯甲烷80毫升，置于200毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜管外部(殼程)循環流動，流速為10毫升/分鐘。當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行15分鐘后，將萃取后的有機溶劑減壓濃縮至15毫升，采用氣相色譜質譜聯用方法測定回收率為112%。
[0042]實施例6
[0043]取平均外徑約為0.32毫米，長280毫米的聚四氟乙烯耐溶劑疏水性高分子中空纖維膜管80根為一組；用體積分數為95%乙醇浸泡15分鐘，然后將聚四氟乙烯中空纖維膜管組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并用耐腐蝕樹脂澆筑成中空纖維膜萃取組件。稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再定容到100毫升，配置成濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器定量移取氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量為40微克/升。取含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品30毫升，放入50毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜管內部(管程)循環流動，流速為15毫升/分鐘。取二氯甲烷80毫升，置于200毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜管外部(殼程)循環流動，流速為10毫升/分鐘。當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行15分鐘后，將萃取后的有機溶劑減壓濃縮至15毫升，采用氣相色譜質譜聯用方法測定回收率為 82%。
[0044]本發明方法應用膜萃取技術提取、富集樣品中的氨基甲酸乙酯不易產生乳化，操作簡便，用時短，可實現連續萃取；且膜組件裝置可重復使用，回收率較好，適用于作為生產線上快速檢測的前處理方法。
【權利要求】
1.一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于:使用中空纖維膜萃取組件對葡萄酒進行萃取，富集其中的氨基甲酸乙酯；其中，經過前處理的葡萄酒樣品在中空纖維膜的管內部流動，萃取用有機溶劑在中空纖維膜的管外部流動。
2.根據權利要求1所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)取經過前處理的含有氨基甲酸乙酯的葡萄酒樣品20?40毫升，放入50?100毫升的錐形瓶中，用蠕動泵推動葡萄酒樣品在中空纖維膜的管內部循環流動，流速為10?15毫升/分鐘； (2)取萃取用有機溶劑60?90毫升，置于100?200毫升錐形瓶中，用蠕動泵帶動在中空纖維膜的管外部循環流動，流速為8?10毫升/分鐘； (3)當葡萄酒樣品和萃取用有機溶劑在中空纖維膜界面接觸發生萃取時開始計時，萃取進行10?15分鐘； (4)萃取完成后，將萃取用的有機溶劑濃縮至10?20毫升進行分析檢測。
3.根據權利要求1或2所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于:所述有機溶劑為二氯甲烷、甲苯或氯仿。
4.根據權利要求1或2所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于:所述中空纖維膜萃取組件通過將中空纖維膜膜管組裝到耐腐蝕材質設備中澆筑而成，所述中空纖維膜膜管20?100根為一組。
5.根據權利要求4所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于，所述中空纖維膜萃取組件的制備方法如下: (1)取平均外徑為0.25?0.35毫米，長度為200?350毫米的中空纖維膜膜管20?100根為一組； (2)用體積分數為80%?95%乙醇水溶液浸泡10?15分鐘； (3)將中空纖維膜膜管組組裝到帶有進出支管的玻璃管中，并澆鑄成中空纖維膜萃取組件。
6.根據權利要求4或5所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于:所述中空纖維膜萃取組件由聚偏氟乙烯，聚丙烯或聚四氟乙烯高分子中空纖維膜材料制備而成。
7.根據權利要求1或2所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于:所述葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的濃度為0.5?120微克/升。
8.根據權利要求7所述的一種富集葡萄酒中氨基甲酸乙酯的膜萃取方法，其特征在于，所述葡萄酒樣品的前處理方法為:稱取氨基甲酸乙酯0.010克，溶解到40毫升體積分數為12%的乙醇水溶液中，再用體積分數為12%的乙醇水溶液定容到100毫升,配置濃度為100毫克/升的氨基甲酸乙酯標樣，用微量取液器分別取定量的氨基甲酸乙酯標樣加入到葡萄酒樣品中，使葡萄酒樣品中氨基甲酸乙酯的含量在0.5?120微克/升之間。
【文檔編號】B01D11/04GK104028005SQ201410259517
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】王軍, 林亞青, 馮清清, 孟建強, 張鑫, 袁濤 申請人:中國農業大學, 天津工業大學