氣相色譜法測定食品中丙酸及其鹽類

錢振杰 陳敬 張恒

摘要 [目的]建立固體及液態食品中丙酸含量測定的氣相色譜方法。[方法]用水蒸氣蒸餾法將食品中存在的丙酸及其鹽類共沸蒸餾，以丁酸做內標，采用HP.FFAP柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）對其進行分離。以保留時間定性，試樣中丙酸和正丁酸峰面積比與標準系列比較定量。[結果]試驗表明，丙酸在1.0～50.0 mg范圍內線性關系良好，相關系數R2=0.999 8，面條與醬油中丙酸的添加回收率分別為94.8%～97.3%和99.5%～102.6%，變異系數分別為0.62%～1.49%和0.63%～0.93%，定量限為0.025 g/kg。[結論]該方法簡便、快速、可靠，可用于市售食品中丙酸含量的測定。

關鍵詞 丙酸；氣相色譜；食品；內標法

中圖分類號 S609.9；O657.7 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05231-02

丙酸及其鹽類是近年發展起來的一類低毒高效防腐劑，在酸性條件下，對霉菌、革蘭氏陰性桿菌或好氧芽孢桿菌有較強的抑制作用，但對酵母無抑制作用，已廣泛用于食品、化妝品與飼料加工中。根據GB2760-2011中有關規定[1]，丙酸及其鈉鹽、鈣鹽（以丙酸計）在生濕面制品中的限量為0.25 g/kg，在原糧中的限量為1.80 g/kg，在豆類制品、面包、糕點、醋和醬油中的限量為2.50 g/kg。目前使用的測定方法主要有氣相色譜法[2]、液相色譜法[3]、氣相色譜-質譜聯用法[4]及離子色譜法[5]等。現有國家標準方法[6-7]有2個，其中GB/T 5009.120-2003的方法主要是通過水蒸氣蒸餾提取樣品中的丙酸，再使用氣相色譜法進行測定的；而GB/T 23389-2009則直接提取樣品中的丙酸，再使用液相色譜法進行分析。兩者的優缺點如表1所示。筆者擬針對這些問題對丙酸及其鹽類的前處理過程及分析方法進行一定的改進。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 主要儀器設備。7890A氣相色譜儀，配FID檢測器，美國Agilent公司；Kjeltec2200水蒸氣蒸餾器，丹麥FOSS公司；分析天平，德國Sartorius公司；50 ml具塞比色管。

1.1.2 主要試劑。丙酸鈉（純度≥99%）、正丁酸溶液（15 mg/ml）、磷酸溶液（200 g/L）、甲酸，所有化學試劑均為分析純級，所有用水均為二次蒸餾水。丙酸標準儲備液（10 mg/ml）：準確稱取丙酸鈉1.300 g，定容至100 ml，于4 ℃冰箱內儲存。

1.2 方法

1.2.1 水蒸氣蒸餾提取。稱取10.00 g樣品，置于蒸餾管中，加入1 ml正丁酸溶液，再加入10 ml磷酸溶液，液體樣品加10 ml水，固體樣品加20 ml水并均質，水蒸氣蒸餾4 min，收集最先餾出的蒸餾液50 ml，加入2 ml甲酸，搖勻，過濾裝瓶，待氣相色譜測定。

1.2.2 標準曲線繪制。準確吸取標準儲備液0.1、0.5、1.0、2.5、5.0 ml置于蒸餾管中，其他操作同“1.2.1”樣品前處理，蒸餾后的餾分按丙酸含量由低到高進樣，以丙酸含量為橫坐標，以丙酸比正丁酸峰面積比為縱坐標，繪制標準曲線。同時進試樣溶液，根據保留時間定性，試樣的丙酸和正丁酸峰面積比與標準系列比較定量。

1.2.3 儀器分析條件。色譜柱：HP.FFAP毛細管柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；升溫程序：初始溫度80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min的速率升到220 ℃，保持2 min。流速：1 ml/min；進樣口溫度：250 ℃；檢測器溫度：250 ℃；分流比：40∶ 1；進樣量：1 μl；氮氣：28 ml/min；氫氣：30 ml/min；空氣：300 ml/min。

2 結果與分析

2.1 標示物的選擇 水蒸氣蒸餾提取法是在磷酸存在下將丙酸鹽轉變為丙酸，再利用丙酸（C3H6O2）在99.4 ℃可以與水形成共沸物的特性將其從浸泡液中提取出來。而丙酸的同系物正丁酸（C4H8O2）也具有類似的特性，能夠在99.1 ℃時與水形成共沸物，且其他化學性質也與丙酸極為相近。因此，該方法選擇正丁酸作為標示物對丙酸的提取與測定過程進行內標校正。

2.2 蒸餾體積的選擇 該研究針對蒸餾體積對測定的影響進行了研究，蒸餾體積與蒸餾回收率及蒸餾液中丙酸峰面積的關系如圖1所示。結果表明，現有標準為了達到足夠的回收率，需要對樣品進行充分的蒸餾，餾出液體積一般在250 ml以上，相當于對樣品進行了10倍的稀釋。而該研究僅收集最初的50 ml餾出液，其中丙酸的含量反而比完全蒸出時高3倍以上。因此，該研究可以有更高的靈敏度或僅需要較少的取樣量。

2.3 色譜條件的選擇 該研究使用耐水的FFAP毛細管氣相色譜柱對蒸餾液中的丙酸進行分析，使用梯度升溫程序，對有實際陽性的樣品進行了測試，分離度滿足實際工作需要，分離效果如圖2、3所示。該方法的典型保留時間分別為：乙酸3.83 min，丙酸4.33 min，正丁酸4.85 min。

2.4 標準曲線與最低檢出限 在規定色譜條件下，對標準系列溶液進行測定，在1.0～50.0 mg丙酸含量范圍內，回歸方程為y = 0.043 8x + 0.002 3，線性相關系數R2 = 0.999 8。按信噪比S/N=10計算，該方法丙酸的最低定量限為0.025 g/kg。

2.5 精密度與加標回收試驗 該研究選取2種有代表性的樣品，對高、中、低3個不同的添加水平進行精密度與添加回收試驗，結果如表2所示。

3 結論

該研究建立了食品中丙酸及其鹽類的內標校正氣相色譜檢測方法并對試驗結果進行驗證。相比現有方法具有以下特點：使用水蒸氣蒸餾去除非揮發性有機酸干擾；引入正丁酸內標對分析過程進行校正，提高回收率及定量準確性；減少蒸餾體積，提高蒸餾效率，降低方法檢出限；減少樣品使用量60%左右；使用毛細管氣相色譜柱及程序升溫程序對提取液進行分析，峰形更好。該方法快速、簡便、靈敏度和精密度也滿足實際工作需要，適用于食品中丙酸及其鹽類含量的測定，具有很高的實用性。

參考文獻

[1] 中華人民共和國衛生部.GB 2760-2011 食品安全國家標準 食品添加劑使用標準[S].北京：中國標準出版社，2011.

[2] 王勇，郭敏杰，高潔. 離子色譜法測定食品中添加劑丙酸鹽[J]. 理化檢驗（化學分冊），2013（2）：183-185，189.

[3] 王玉飛，李繼革，施家威.氣相色譜法測定食品添加劑丙酸鈉和丙酸鈣的方法改進[J].中國衛生檢驗雜志，2011（6）：1390-1391.

[4] 章沙沙，楊繼武，劉春偉，等.高效液相色譜法測定面包中的丙酸鈣[J].光譜實驗室，2013（1）：167-170.

[5] 焦陽，鄭鵬宇，于兵.氣相色譜-質譜法測定醬菜中的丙酸殘留[J].檢驗檢疫學刊，2012（1）：13-16.

[6] 衛生部食品衛生監督檢驗所.GB/T 5009.120-2003 食品中丙酸鈉、丙酸鈣的測定[S].北京：中國標準出版社，2004.

[7] 梁寶愛，劉軍，張素婧，等.GB/T 23382-2009 食品中丙酸鈉、丙酸鈣的測定高效液相色譜法[S].北京：中國標準出版社，2009.安徽農業科學，Journal of Anhui Agri. Sci.2014，42（16）：5239-5242

責任編輯 李菲菲 責任校對 李巖