頂空氣相色譜法測定食用植物油中的六號溶劑殘留量
發(fā)布時(shí)間：2021-03-28作者：lht來(lái)源：點(diǎn)擊：次
頂空分析是一種樣品預處理技術(shù),它是通過(guò)樣品基質(zhì)上方的氣體成分來(lái)測定組分在原樣品中的含量。根據頂空取樣和進(jìn)樣方式的不同,分為靜態(tài)頂空和動(dòng)態(tài)頂空(吹掃一捕集)[1]。對于一個(gè)給定的平衡系統的平衡狀態(tài)下,氣相的組成與樣品原來(lái)的組成為正比關(guān)系。當用氣相色譜檢測得到濃氣相部分濃度后,就可以算出原來(lái)樣品的組成,這就是靜態(tài)頂空氣相色譜的理論依據[2,3]。靜態(tài)頂空因技術(shù)因儀器比較簡(jiǎn)單,不需要專(zhuān)門(mén)吸附裝置,樣品基質(zhì)的干擾極小,揮發(fā)性樣品組分不會(huì )丟失等優(yōu)點(diǎn)而在環(huán)境,食品及食品包裝材料,醫藥等行業(yè)得到了廣泛應用[4,5,6,7]。
植物油質(zhì)量對人民群眾日常生活至關(guān)重要,也是食品安全監管的重點(diǎn)[8,9]。植物油加工方法主要有壓榨法及浸出法[10]。我國浸出油生產(chǎn)使用的溶劑是一種以六碳烷烴為主要成分的烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物,統稱(chēng)為六號溶劑[11]。目前,關(guān)于食用油溶劑殘留的檢測藍芳等[12]研究了頂空固相微萃取-氣相色譜法,但該方法僅測定正己烷且需專(zhuān)門(mén)的萃取設備。王永芳等[13]研究了頂空氣相色譜法,該方法為香型食用植物油的質(zhì)量控制和品質(zhì)評價(jià)提供了技術(shù)參考。溶劑殘留量在GB 2716-2018《食品安全國家標準植物油》[14]中規定,食用植物油(包括調和油)中溶劑殘留最大限量為20 mg/kg,壓榨植物油中不得檢出(檢出值小于10 mg/kg時(shí)視為未檢出)。檢測方法為GB/T5009.262-2016《食品安全國家標準食品中溶劑殘留量的測定》[15]。該標準中使用正庚烷做內標,在配制內標液時(shí)液時(shí)需要用到具有一定毒性的N-N-二甲基乙酰胺[16]。同時(shí)每次配制標液需要取取3～150μL濃度液配制5 g標準溶液,操作繁雜。為解決該標準方法的上述缺陷問(wèn)題,本研究直接用不含溶劑殘留植物油當溶劑,將購買(mǎi)的標準品配制成40 mg/kg的儲備液和使用液,再用該儲備液稀釋其它濃度的標準溶液配制曲線(xiàn),后直接稱(chēng)取該系列溶液頂空進(jìn)樣,避免了每次配制標準溶液的麻煩。同時(shí)2 mg/kg的檢出限滿(mǎn)足了國家標準要求[15,16]。利用自動(dòng)靜態(tài)頂空-氣相色譜技術(shù)檢測,從曲線(xiàn)中直接讀取檢測結果,簡(jiǎn)便、快速,以期為植物油的品質(zhì)監控提供參考。
2 材料與方法
2.1 儀器及材料
Agilent7890A氣相色譜儀(配有FID檢測器,美國安捷倫公司);Turbomatrix40型自動(dòng)頂空進(jìn)樣器、20 mL頂空進(jìn)樣瓶及壓蓋器一個(gè)(美國PE公司);M37610-33CN漩渦振蕩儀(美國賽默飛公司);AB204-E萬(wàn)分之一電子天平(梅特勒-托列多公司);JY6001電子天平(上海瑞儀器有限公司);其他為實(shí)驗室常用設備。
2.2 試劑
六號溶劑:10.0 mg/mL,4.0 mL(N,N-二甲基乙酰胺配制),BW3599,國家糧食局科學(xué)研究院。
N,N二甲基乙酰胺(dimethylacetamide,DMA)(分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司)。
無(wú)溶劑殘留植物油樣品(可于70℃烘箱中烘2 h)。
40 mg/kg標準儲備液及使用液,將BW3599標準品加入無(wú)殘留植物油中,稱(chēng)量至1000 g(精確至0.1 g)。
10份測試植物油樣品,市場(chǎng)購買(mǎi)所得。
2.3 實(shí)驗方法
2.3.1 樣品處理
稱(chēng)取5.0 g(精確至0.01 g)樣品,進(jìn)行頂空氣相色譜測定,用工作曲線(xiàn)定量。
2.3.2 測定條件
(1)頂空條件
頂空瓶加熱爐溫為70℃;取樣針溫度為80℃;傳輸線(xiàn)溫度為80℃;樣品平衡時(shí)間為50 min;載氣壓力為25.1 psi;頂空瓶中樣品加入量:5.0 g(精確至0.1 mg)。
(2)GC-FID測定條件
色譜柱為ZB-WAX毛細管柱(30 m?0.25 mm,0.25?m);柱箱溫度:恒溫60℃(保留5 min),載氣為高純氮氣,壓力為11.7 psi;平均線(xiàn)速度:26.5 cm/sce;流量:1 mL/min;進(jìn)樣口溫度:200℃;FID檢測器溫度:240℃;分流進(jìn)樣,分流比為20:1。
2.3.3 GC-FID定量工作曲線(xiàn)
分別于100 mL比色管中稱(chēng)取2.50、6.25、12.50、25.00 g40 mg/kg六號溶液儲備液,加無(wú)溶液殘留植物油樣品至50.0 g(精確到0.01 g)。渦旋搖勻,得標準測定液,測定液濃度分別為:2.0、5.0、10.0、及20.0 mg/kg,加上儲備液的40.0 mg/kg,共5個(gè)濃度系列。
各稱(chēng)取上述所得測定5.0 g(精確到0.01 g)至頂空瓶中,進(jìn)行頂空氣相色譜測定,根據峰面積與濃度得工作曲線(xiàn),同時(shí)做空白實(shí)驗。
3 結果與分析
3.1 色譜條件的選擇
因6號溶劑為一組峰,在計算時(shí)可直接將峰合并一起計算,在選擇2.3.2實(shí)驗條件下,所得峰組可滿(mǎn)足檢測要求,因此實(shí)驗選用該色譜條件。
3.2 頂空測定條件的選擇
3.2.1 平衡溫度的選擇
取2.2中40 mg/kg標準儲備液5.0 g(精確到0.01 g)樣品分別在40、60、70、80℃平衡50 min頂空進(jìn)樣測定(其余優(yōu)化步驟取樣都同此)。結果發(fā)現,隨著(zhù)溫度的升高,峰面積有所增大,靈敏度也有所提高,但是平衡溫度超過(guò)60℃時(shí)變化趨于平緩。
根據若爾特(Raou1t)定律[17],此現象是由于組分的飽和蒸氣壓隨平衡溫度的增高而變大所造成的。由于平衡溫度過(guò)高會(huì )引起頂空瓶的耐壓和氣密性等問(wèn)題,故本研究選取70℃作為樣品平衡溫度。
3.2.2 平衡時(shí)間的選擇
將樣品在70℃時(shí)分別平衡15、30、50、60 min,然后進(jìn)行頂空進(jìn)樣分析。結果表明,響應信號隨著(zhù)平衡時(shí)間的延長(cháng)而增大,平衡時(shí)間超過(guò)30 min后變化基本趨于平緩,為考慮測定時(shí)間及穩定性問(wèn)題,本研究選擇50 min作為頂空平衡時(shí)間。
3.2.3 稱(chēng)樣量的選擇
分別稱(chēng)取3.2中40 mg/kg標準儲備液1.0、2.0、5.0、10.0 g(精確到0.01 g)于頂空瓶中,在70℃下平衡50 min后進(jìn)樣。作色譜峰峰面積與稱(chēng)樣量曲線(xiàn)圖,得圖1,由圖1可知:響應值隨著(zhù)樣品體積的增大而增大。由文獻[2,3]中靜態(tài)頂空原理可知,Cg=Co/(β+k)而β=Vg/Vb(Vg、Vb分別為氣相和基質(zhì)相體積)。當條件平衡時(shí),k值不變;β隨著(zhù)取樣體積增大而減小,Cg終值增大,峰面積響應就大。所稱(chēng)的4個(gè)質(zhì)量都能滿(mǎn)足靈敏度的要求,但考慮檢測穩定性,選擇5.0 g(精確到0.01 g)為樣品測定稱(chēng)樣量。另外,由圖1可知,當樣品量在大于2.0 g后,面積與稱(chēng)樣量之間變化平緩。
圖1 稱(chēng)樣量對峰面積的關(guān)系影響
由上述平衡溫度、平衡時(shí)間及稱(chēng)樣量的討論可知,經(jīng)優(yōu)化后的頂空條件為:稱(chēng)樣量:5.0 g(精確到0.01 g);平衡時(shí)間:50 min;平衡溫度70℃。
3.3 GC-FID分離色譜圖
在優(yōu)化的實(shí)驗條件下,對標準樣品、標準添加樣品、空白樣品及檢出樣品作了檢測得圖2～4的色譜圖。其中圖2為標準樣品色譜圖,3個(gè)濃度1為2 mg/kg,2為10 mg/kg,3為40 mg/kg;圖3為標準添加樣品與空白樣品對比色譜圖,其中1為空白樣品,2為20 mg/kg添加樣品色譜圖,3為32 mg/kg添加樣品色譜圖;圖4為測定樣品與標準樣品色譜圖,其中1為未檢出樣品,2為11 mg/kg檢出樣品色譜圖,3為40 mg/kg標準樣品色譜圖。
3.4 線(xiàn)性關(guān)系與檢測限
按照2.3.3節配制系列標準溶液,進(jìn)行頂空氣相色譜分析。用安捷倫軟件自帶分析軟件將峰面積Y對標準溶液濃度X(mg/kg)作圖,建立標準曲線(xiàn)并得回歸方程:Y=2.43X+0.96,相關(guān)系數r=0.9980,在2.0～40.0 mg/kg范圍內線(xiàn)性關(guān)系良好。同時(shí)根據信噪比(S/N=3)計算檢測限為2.0 mg/kg,說(shuō)明該方法滿(mǎn)足檢測條件。
圖2 標準樣品色譜圖
注:1:2 mg/kg;2:10 mg/kg;3:40 mg/kg。
圖3 標準添加樣品與空白樣品色譜圖
注:1:空白樣品;2:20 mg/kg添加樣品色譜圖;3:32 mg/kg添加樣品色譜圖。
圖4 測定樣品與標準樣品色譜圖
注:1:未檢出樣品;2:11 mg/kg檢出樣品色譜圖;3:40 mg/kg標準樣品色譜圖。
3.5 回收率與精密度
分別稱(chēng)取40 mg/kg的儲備液5.0、25.0、40.0 g(精確至0.01 g)于100 mL比色管中,再稱(chēng)取45.0、25.0、10.0 g(精確至0.01 g)不含溶劑殘留的植物油,渦旋,得理論含量為4.0、20.0、32.0 mg/kg的3組濃度樣品,每組樣品各稱(chēng)樣5平行5.0 g(精確至0.01 g),進(jìn)行頂空氣相色譜測定,對結果進(jìn)行分析,以計算方法精密度及回收率(n=5),由表1結果可得樣品的回收率為90.6%～104.0%,相對標準偏差為0.8%～2.0%,說(shuō)明該方法回收率、精密度良好。
表1 回收率及精密度試驗(n=5)
3.6 空白樣品的獲得
為獲得空白不含溶劑殘留樣品的,稱(chēng)取2.2中40 mg/kg油樣品5.0 g(精確至0.01 g)在優(yōu)化條件下進(jìn)行頂空測定,同時(shí)稱(chēng)取30 g該樣品于200 mL燒杯中,于70℃烘箱中烘2 h,冷卻后稱(chēng)取5.0 g(精確至0.01 g)于頂空瓶中,在優(yōu)化條件下進(jìn)行頂空測定,得圖5。由圖5可知,標準樣品在70℃烘箱中烘2 h后,樣品中溶劑殘留已低于檢出限,因此該獲得空白樣品的方法可行,不對檢測造成干擾。
圖5 標準樣品與烘烤樣品色譜圖
注:1:40 mg/kg樣品70℃烘箱中烘2 h;2:40 mg/kg標準樣品色譜圖
3.7 標準方法與本方法的比較
為進(jìn)一步驗證GB/T 5009.262-2016[15]方法與本方法的差異,特配制20 mg/kg標準樣品,一個(gè)為空白植物油配制,一個(gè)樣品為N-N-二甲基乙酰胺配制,在同樣的頂空條件下做檢測,比較譜圖,見(jiàn)圖6。由圖6可知,植物油基質(zhì)與N-N-二甲基乙酰胺基質(zhì)色譜圖區別不明顯,因此用空白植物油替代N-N-二甲基乙酰胺的方法可行。
圖6 植物油基質(zhì)與N-N-二甲基乙酰胺基質(zhì)色譜圖
注:1:20 mg/kg空白植物油基質(zhì);2:20 mg/kg N-N-二甲基乙酰胺基質(zhì)。
3.8 樣品的測定
利用本研究所建立的方法對所購買(mǎi)的10個(gè)樣品進(jìn)行了六號溶劑的檢測,其中一個(gè)樣品測出11 mg/kg的含量,其余為未檢出。
4 結論
本研究所建立的食用植物油中六號溶劑殘留的自動(dòng)頂空氣相色譜法,檢測快速、簡(jiǎn)潔。用空白植物油作溶劑的方法,避免了有毒性的N-N-二甲基乙酰胺的大量使用。標準溶液的配制方式,簡(jiǎn)化了標準中的繁雜步驟且實(shí)現了一次配制多次使用,減少了工作量。2 mg/kg的檢出限與其他參數,均可滿(mǎn)足標準要求。因此本方法可作為植物油脂中溶劑殘留檢測的參考方法。