氣相色譜-質譜法測定腌漬蔬菜中的丙酸及其應用

郝鵬飛，劉東風，牟志春，徐琴，蘇廣坤，劉琳

（1.山東出入境檢驗檢疫局食品農產品檢測中心，山東青島266002；2.海軍工程大學青島油液檢測分析中心，山東青島266012）

丙酸及其鈉鹽、鈣鹽是國家批準使用的人工合成防腐劑，但是其添加必須在規定范圍內按規定限量使用，而且添加之后必須在食品標簽上注明[1]。近年來出口腌漬蔬菜中被通報檢出丙酸。而依據我國強制性國家標準GB 2760-2011 的規定，丙酸用于醋和糕點中的最大使用量為2.5 g/kg，不允許用于腌漬蔬菜中。因此對腌漬蔬菜中丙酸的快速準確檢測方法的研究十分必要。測定丙酸的檢測方法有氣相色譜法[2-7]、高效液相色譜法[8-9]、離子色譜法[10]。但方法大多采用水蒸氣蒸餾，操作起來相當繁瑣，檢測周期較長。并且氣相色譜法采用氫火焰離子化檢測器檢測，只要保留時間一致即判定為檢出，因而在定性方面存在誤判的可能。本方法是樣品經過酸化后用乙醇提取，用氣相色譜-質譜分析，根據質譜給出的離子豐度，與標準譜庫比對定性，同時結合保留時間達到雙重定性的目的，可對腌漬蔬菜中的丙酸及其鈉鹽、鈣鹽實現快速和準確的測定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

氣相色譜-氣質聯用儀，Agilent 7890A-5975C（美國安捷倫公司）；INNOWAX 石英毛細管柱（30m×0.25mm×0.25 μm）；電子分析天平（SartoriusBS423S）；渦漩振蕩器（IKA MSI Minishaker）；有機相過濾膜（0.45 μm）；無水乙醇（色譜純）；磷酸溶液（10%）：量取10 mL 磷酸于100 mL 容量瓶，加水稀釋定容；標準溶液（1.0 mg/mL）：準確稱取丙酸標準物質0.100 0 g 于100 mL 容量瓶，用無水乙醇定容至刻度；標準使用溶液（10.0 μg/mL）：取上述標準溶液1.0 mL 置于100 mL 容量瓶中，加無水乙醇定容至刻度。

1.2 樣品處理

稱取樣品5.0 g 于50 mL 離心管中，加入1.0 mL磷酸溶液（10%），蓋好塞子，上渦旋振蕩儀渦旋2 min。加入20 mL 無水乙醇，渦旋振蕩提取2 min 后，4 000 r/s離心5 min，移取上清液，殘渣再加入20 mL 無水乙醇重復提取一次，合并兩次提取液，用無水乙醇準確定容到50 mL，混勻，經0.45 μm 有機濾膜過濾入進樣小瓶中，供GC-MS 測定用。

1.3 氣相色譜—質譜條件

氣相條件：色譜柱為石英毛細管色譜柱（HPINNOWAX 極性柱）。進樣口為200 ℃。載氣：高純氦氣（>99.999%）。采用分流模式進樣，分流比為10 ∶1。進樣量為1.0 μL，流速：1.0 mL/min。程序升溫設置為：初始50 ℃，維持2 min，再以10 ℃/min 升溫至200 ℃；傳輸溫度為240 ℃。

質譜條件：溶劑延遲：6 min。EI 電離方式，電子能量為70 eV，離子源為230 ℃，四級桿為150 ℃。采用全掃描（SCAN）時，掃描范圍為30 amu～200 amu，定性離子為74、57、45，定量離子為74。采用離子監測模式（SIM）時，監測離子選擇74、57、45。

2 結果與討論

2.1 前處理方法的改進

2.1.1 處理方法的改進

國標方法GB/T 5009.120-2003 食品中丙酸鈉、丙酸鈣的測定[2]采用水蒸氣蒸餾法，每個樣品前處理時間將近1 h，操作繁瑣，費時費力，對大批量樣品處理不實用，且最后得到的以水為溶劑的試液對氣相色譜的毛細管柱及質譜均有損害。而本方法采用樣品經酸化后用有機溶劑提取，多個樣品可以同時處理，操作簡便、快速、提取效果好，完全能滿足樣品中丙酸及其鈉鹽、鈣鹽含量的測定要求。

2.1.2 酸化試劑的確定

采用磷酸溶液（10%）、鹽酸溶液（10%）和硫酸溶液（10%）進行對比處理，回收率結果表明：三種試劑的酸化效果相差不大。考慮磷酸無強氧化性和強腐蝕性，屬較為安全的酸，所以確定磷酸溶液（10%）為酸化試劑。

2.1.3 提取試劑的確定

分別采用無水乙醇、丙酮和甲醇作為提取溶液，結果顯示甲醇的回收率較低，而無水乙醇和丙酮的回收率都較高，考慮無水乙醇價格便宜，幾乎無毒等優點，所以確定無水乙醇為提取溶液。

2.2 色譜柱和程序升溫條件的確定

分別采用HP-5 MS 石英毛細管柱和INNOWAX石英毛細管柱進行測定，結果顯示INNOWAX 色譜柱中丙酸峰形較好。按照檢測靈敏度高，檢測時間短，分離效果好的原則，通過對標準溶液進樣的觀測確定色譜分離和質譜檢測條件（1.3）。在此條件下，丙酸標準峰形較好，保留時間為12.170 min，與其他雜質峰得到了有效的分離，其色譜圖如圖1 所示，質譜圖如圖2 所示。由質譜圖在譜庫中檢索可定性判斷是否為丙酸。

圖1 丙酸標準的色譜圖Fig.1 Chromatogram of propionic acid

圖2 丙酸標準的質譜圖Fig.2 MS Chromatogram of propionic acid

2.3 線性關系及檢出限

準確吸取丙酸標準使用液（10.0 μg/mL）0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 mL 至10 mL 容量瓶中，加無水乙醇定容至刻度，混勻，配成0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 μg/mL的標準溶液，上機測定。以丙酸濃度為橫坐標，離子豐度為縱坐標，繪制標準曲線。結果顯示線性良好。線性方程及相關系數分別為：Y=8.842×102X-3.782×102；r2=0.999 3。

在研究條件下以濃度為2.0 μg/mL 的標準溶液為測試液，儀器自動測得信噪比S/N，以基線噪聲3 倍峰面積對應的質量濃度為檢出限（RS/N=3），確定方法的檢出限為0.20 mg/kg。

2.4 回收率和精密度

在上述優化條件下，以未檢出本底（檢測值<0.20mg/kg）的腌漬黃瓜做基質，測定了20.0、40.0、50.0 mg/kg 添加水平時丙酸的回收率，每個添加水平重復測定6 次，計算回收率和相對標準偏差（RSD），結果見表1。回收率為95.8%～97.9%，相對標準偏差為1.2%～2.3%，表明方法準確可靠。

表1 腌漬黃瓜中丙酸的回收率與相對標準偏差（RSD）Table 1 Recoveries and relative standard derivations of propionic acid in pickled cucumber

2.5 方法應用-腌漬蔬菜中丙酸的測定及其引入的原因分析

對出口腌漬蔬菜如泡菜、腌漬蒜、腌漬蘿卜、拌蘇子葉、腌漬姜片、腌漬蒜苔、腌漬辣椒、調味黃瓜、腌漬牛蒡等產品，采用本文建立的方法進行檢測，共371 個樣品。如圖3 為檢出丙酸的腌漬姜片的色譜圖。

圖3 腌漬姜片的色譜圖Fig.3 Chromatogram of pickled ginger

測得的結果表明這些樣品均含有丙酸，90%以上的樣品在國家標準的檢出限20 mg/kg[2]以下，少數樣品在20 mg/kg～100 mg/kg 之間。但是其中有3 份樣品的丙酸含量分別高達166、314 和505 mg/kg，對這3 份樣品所采用的生產原料進行檢測，發現其所使用的醋酸中丙酸的含量都很高，分別為2 060、2 110 mg/kg 和3 690mg/kg。因而推測這三份樣品中的丙酸是由其所使用的醋酸引入的。根據測試結果建議企業改用其他醋酸，其后生產的腌漬蔬菜中的丙酸含量均降至20mg/kg 以下。

3 結論

建立了測定腌漬蔬菜中丙酸含量的氣相色譜-質譜方法，本方法準確、簡便、快速，所使用的試劑對實驗人員的健康危害小，可同時連續檢測大量樣品，能滿足實際樣品的檢測及監控的要求。本實驗室已完成了大量腌漬蔬菜樣品的檢測，對腌漬蔬菜中丙酸的含量作了有效的監控。

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