紫蘇油中的多環芳烴殘留量的測定方法研究

胡浩斌，張小偉，張鵬會

(隴東學院化學化工學院，甘肅慶陽 745000)

以不同方法提取的食用紫蘇油為研究對象，采用超聲波輔助溶劑提取、固相萃取、凈化等方法提取油中的多環芳烴，采用氣相色譜-質譜-選擇離子檢測法(GCMS-SIM)，對紫蘇油中多環芳烴進行檢測和分析，為科學合理地優化油脂提取和精煉工藝、檢測與控制PAHs、確保食用紫蘇油的質量安全具有指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

采自甘肅省正寧縣永正鄉的紫蘇籽，經干燥、除雜、破碎后，分別采用機械壓榨法、正己烷浸提法和超臨界CO2流體萃取法提取紫蘇油，供分析用。

萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并［a］蒽、屈、苯并［b］熒蒽、苯并［k］熒蒽、苯并［a］芘、茚并［1，2，3-c，d］芘、二苯并［a，h］蒽和苯并［g，h，i］芘等16 種組分的混合標準溶液(質量濃度均為10 mg/L，純度≥99%，北京百靈威科技有限公司);正己烷和二氯甲烷(色譜純，天津四友精細化學品有限公司);無水硫酸鈉(化學純，用前在420 ℃下干燥4h);其他試劑等均為分析純(西安化學試劑廠)，實驗用水符合GB/T6682 一級水要求;硅膠(200 目，青島勝海化工有限公司，用前在200 ℃下干燥2h);中性氧化鋁(60 目，上海納輝干燥試劑廠，用前在200 ℃下干燥5 h)。

GC6890N/MSD5973N 型氣相色譜-質譜聯用儀(美國安捷倫科技有限公司)，配7683 型自動進樣器;KQ-250 型超聲清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司);XK96-B 型快速混勻器(姜堰市新康醫療器械有限公司)。自制硅膠-氧化鋁復合層析柱(在30 cm × 1.5 cm 的玻璃柱中，由下往上依次填入5 g 硫酸鈉、5 g 硅膠、1 g 氧化鋁和5 g 硫酸鈉。

1.2 檢測條件

色譜條件:HP-5MS 色譜柱(30 m × 0.25 mm ×0.25 μm);進樣口溫度300 ℃;程序升溫:70 ℃保持2 min，25 ℃/min 升至150 ℃，3 ℃/min 升至200 ℃，再以8 ℃/min 升至280 ℃保持10 min;載氣為高純He(99.999%)。恒流模式，流速1.0 mL/min，進樣量1.0 μL，脈沖不分流模式進樣1 min 后開閥。

質譜條件:電子轟擊離子源(EI)溫度230 ℃，電子能量70 eV，雙四極桿溫度150 ℃;傳輸線溫度280℃;猝滅氣(He)流量為2.25 mL/min，碰撞氣(N2)流量為1.5 mL/min，掃描范圍(m/z)50～450 amu，溶劑延遲4 min。

1.3 試驗方法

1.3.1 PAHs 的分離和測定 按項1.2 下條件，對16種PAHs 的標準溶液進行掃描，得總離子流圖(圖1)。根據各化合物的保留時間和質譜圖，確定選擇離子監測的采集時間和特征離子，并以信噪比為3 (S/N=3)時的對應濃度作為方法的檢測限，結果見表1。

圖1 標準溶液中16 種PAHs 的總離子流

表1 16 種PAHs 的保留時間、特征離子和檢測限

1.3.2 標準工作曲線的繪制 準確移取10 mg/L 的混合標準液0.01、0.02、0.05、0.1、0.5、1.0 mL，分別置于10 mL 容量瓶中，用正己烷定容，得到濃度分別為10、20、50、100、500、1 000 μg/L 系列標準工作溶液。再按照“1.2”下的條件，對系列標準工作液進行GC分析，每個質量濃度水平測定3 次，取平均值。以各組分的峰面積(Y)對質量濃度(X)繪制標準曲線，得到各待測組分標準曲線的線性回歸方程和相關系數，結果見表2。

表2 各PAHs 的線性范圍、線性方程和相關系數

1.3.3 樣品的處理與測定 分別將壓榨法、正己烷浸提法和超臨界CO2流體萃取得到的紫蘇油準確稱取5.0 g，置于25 mL 試管中，加入10 mL 正己烷-丙酮(1∶1，V/V)，振蕩混勻，以250 W 功率超聲10 min，得提取液。將硅膠-中性氧化鋁層析柱先用15 mL 正己烷-二氯甲烷(1∶1，V/V)混合液活化后，分別加入上述提取液，先用10 mL 正己烷沖洗并棄去沖洗液，再用20 mL正己烷-二氯甲烷(1∶1，V/V)混合液洗脫，洗脫液于40 ℃下自然揮發濃縮至1.0 mL，用正己烷定容至1.0 mL。再按照“1.2”下的檢測條件，分別進行測定，總離子流圖見圖2。

定性檢測的依據:被測樣品色譜峰的保留時間與標準工作溶液的保留時間相一致;被測樣品檢測離子的相對豐度與標準工作溶液的相對豐度兩者之差不大于允許相對偏差，則可判斷樣品中存在對應的被測物［1］。

1.3.4 計算方法 根據樣品峰面積，由各回歸方程計算各PAH 的質量m，再按關系式C=m/W 計算樣品中各PAH 的含量C。其中:C 的單位為μg/kg、m 的單位為ng、W 為樣品質量，單位為g。

2 結果與討論

2.1 原料的選取及加工

造成食用油中PAHs 含量高的主要因素為原料及加工污染。為了避免加工過程中引入PAHs，選料時，應考慮:①采用人工收獲油料，盡量減少在機械收獲、運輸、加工等過程中與污染源接觸;②用玻璃瓶盛裝油料;③選擇合適的油料干燥方式并控制合理的水分含量;④篩選環保浸提溶劑，控制溶劑中PAHs的含量。

圖2 紫蘇油中16 種PAHs 的總離子流圖

2.2 色譜條件的選擇

色譜分離時，不僅載氣流速影響分離度，而且升溫程序的不同也會導致色譜分離度的變化。本實驗采用混合標準溶液進行色譜條件的優化，最后確定的色譜條件見“1.2”。

2.3 提取方法及條件的選擇

由于PAHs 的結構比較穩定，采用超聲波提取方法簡單、速度較快、提取率高，目前是食品中提取PAHs 大多采用的方法［2］。本試驗選用5 種溶劑系統，分別對超臨界CO2萃取油品進行超聲提取，并按“1.3.3”下的程序進行凈化與測定，結果見表3。

從表3 可看出，用正己烷-丙酮(1∶1，V/V)作提取溶劑，除芴、菲、二苯并［a，h］蒽、苯并［g，h，i］芘外，其他PAHs 的提取效率最高。同樣，以PAHs的提取效率為指標，考察溶劑用量、超聲功率和超聲時間對PAHs 提取效率的影響。通過優化得到最佳提取條件為:提取溶劑為正己烷-丙酮(1∶1，V/V)10 mL、超聲功率為250 W、超聲時間為10 min。

表3 提取溶劑對PAHs 提取效果的影響 單位:μg/kg

2.4 純化方法的選擇

由于PAHs 是非極性或弱極性物質，植物油品基體復雜，PAHs 含量低，穩定性差，而且油脂中含有的大量甘油三酯和脂肪伴隨物等干擾因素多，分析難度大。因此，需要對油品進行預處理以富集待測組分，并采用適當方法凈化以消除基體的干擾、提高檢測的靈敏度，降低檢測限。

本試驗按照“1.3.3”下的凈化方法，以正己烷-二氯甲烷為洗脫劑，分別選用3 種不同的吸附劑對超臨界CO2萃取油品進行凈化后，再按“1.2”下的條件進行測定，計算各PAHs 的含量，比較各固相萃取柱的凈化效果，結果見表4。

表4 吸附劑對PAHs 提取效果的影響 單位:μg/kg

(續)

結果表明，硅膠—中性氧化鋁復合柱(5g/1g)的凈化效果最好，基質干擾也較少。硅膠價格便宜、凈化速率快，但對油品中色素的去除效果不佳;氧化鋁對脂肪具有更大的柱容量，且對某些成分有一定的分解作用，洗脫時間長，重現性較差，故不能單獨使用氧化鋁作填料。經優化選擇硅膠-中性氧化鋁(5g/1g)為吸附劑，正己烷-二氯甲烷(1∶1，V/V)為洗脫劑對油品進行凈化。

2.5 方法學考察

2.5.1 線性關系及檢出限 表2 的試驗數據表明，在10～1 000 μg/L 濃度范圍內，該方法的線性關系良好，相關系數為0.994～0.999，以3 倍信噪比計算的各PAHs 檢測限見表1。

2.5.2 精密度和準確度 取1 μL 質量濃度為500 μg/L

的PAHs 混合標準液，在1 d 內按照實驗條件連續測定10 次，通過峰面積計算的日內RSD 在3.20%～6.92%范圍內。為考察方法的準確度，準確稱取5.0 g 已知各組分含量的超臨界CO2萃取的紫蘇油樣品，分別加入質量濃度為500 μg/L 的PAHs 混合標準工作液100 μL、300 μL 和500 μL，每個添加水平做5 個平行樣品，按照“1.3.2”下的方法進行提取、凈化后，再按“1.2”下的檢測條件進行分析，計算各PAH 的回收率和RSD，結果見表5。

由表5 可見，16 種PAHs 的回收率在77.4%～91.7%，RSD 在3.12～8.73% (n=5)。

2.6 樣品測定結果

用本文所建立的方法測定了3 種紫蘇油品中各PAHs 的含量，結果見表6。結果表明，3 種紫蘇油中，以萘、苊、二氫苊、熒蒽、芘的含量最高，這與焦化廢水和環境空氣樣品研究的結果有相似性，可見在紫蘇生長期，水和大氣等環境污染是造成紫蘇中PAHs 殘留的主要因素;同時，紫蘇油中PAHs 的含量隨提取方法的不同而有差異，其中超臨界CO2流體萃取油品中PAHs的含量最高，而壓榨油品中PAHs 的含量最低，但均未超出國家規定的食用油中多環芳烴含量標準［1］。這可能是因為PAHs 是非極性物質，具有脂溶性，采用正己烷浸提或超臨界CO2流體萃取法，能使更多的PAHs 被提取出來，而壓榨油則更多地留在籽粕中。

表5 16 種PAHs 的加標回收率和精密度(n=5)

3 結論

本文采用GC-MS-SIM 法對用不同方法提取的3 種紫蘇油中的16 種PAHs 進行定性和定量分析。在10～1000 μg/L 濃度范圍內，16 種PAHs 的線性關系良好，相關系數為0.994～0.999，加標回收率在77.4%～91.7%之間，日內(n=10)RSD 為3.20%～6.92%，檢測限為0.08～0.45 μg/kg。溶劑浸提法和超臨界CO2萃取法雖然比壓榨法的出油率高，油料資源的利用率高，但PAHs 的殘留量明顯的高于壓榨法。該方法快速準確、PAHs 的凈化和分離度好、分析靈敏度高、重復性好，可適用于對紫蘇油中PAHs 的快速分離與檢測。食用油中PAHs 的污染已經引起世界各國的廣泛重視［3-5］。為確保食用油脂質量安全，針對PAHs 的來源，食用油生產企業要從原料的收獲、干燥、運輸等過程抓起，選用科學合理的油脂提取和精煉工藝，開發簡單、快速的食用油中PAHs 檢測方法，加強生產和儲藏過程中PAHs 的實時、在線監控，避免有害因素的形成，確保食用油安全。

表6 紫蘇油中各PAHs 的含量

［1］中華人民共和國國家標準GB/T 23213-2008.植物油中多環芳烴的測定——氣相色譜-質譜法，3-4.

［2］章汝平，何立芳.食品中多環芳烴的提取、純化以及檢測方法的研究進展［J］.食品科技，2007，24 (1):20-25.

［3］張根生，趙全，岳曉謐，等.食品中有害化學物質的危害與檢測［J］.中國計量，2006，24 (6):222-230.

［4］張小濤，劉玉蘭，王月華.食用油脂中多環芳烴的研究進展［J］.中國油脂，2012，37 (10):45-49.

［5］Moret S，Purcaro G，Conte L S.Polycyclic aromatic hydrocarbons in vegetable oils from canned foods［J］.Eur.J.Lipid Sci.Technol.，2005，107 (7-8):488-496.