氣相色譜法測定食品中甜蜜素前處理優化研究

□ 劉本發 聶巍巍 劉憲軍 滄州市產品質量監督檢驗所

甜蜜素化學名稱為環己基氨基磺酸鈉，是一種人工合成的非營養的甜味劑，甜度為蔗糖的30～50倍，易溶于水，是一種高甜度、無熱值、安全衛生的甜味劑。但攝入過量對人體的肝臟和神經系統造成危害。因此，GB 2760-2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》[1]中規定了其使用范圍和最大使用量。

目前，國內外食品中甜蜜素檢測的方法主要有比色法[2-3]、薄層層析法[4]、氣相色譜法[5-10]、高效液相色譜法[11-14]、氣質聯用法[15-17]、液質聯用法[18-19]和離子色譜法[20-21]，但應用最廣泛的還是氣相色譜法。在實際工作中，根據GB 5009.97-2016《食品安全國家標準 食品中環己基氨基磺酸鈉的測定》[22]第一法檢測，甜蜜素衍生物有2個色譜峰分別是環己醇亞硝酸酯和環己醇[23]，而且隨著時間遷移環己醇亞硝酸酯不斷的分解為環己醇，而2個色譜峰的大小也會不斷發生變化，直接導致2個色譜峰面積不確定，無法準確定量。當甜蜜素的使用量接近使用限量值時，國家標準方法中甜蜜素衍生物色譜峰峰面積隨時間變化的充滿不確定性，會為檢驗人員帶來極大的困擾，導致無法判定該食品是否合格；而且隨著食品安全關注度的提高，檢驗人員每天要處理幾十個樣品，進樣時間高達10 h，環己醇亞硝酸酯在此期間不穩定得問題急需解決。既然甜蜜素衍生物環己醇亞硝酸酯與正庚烷中少數水分反應水解為環己醇和亞硝酸，那么根據酯水解的化學反應平衡原理，在樣品上氣相色譜分析以前，對檢測甜蜜素衍生物的正庚烷萃取液進行脫水處理，降低溶液中的水分含量，應可大大抑制環己醇亞硝酸酯的分解速度，從而能使甜蜜素的檢測結果穩定性進一步加強。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

Agilent 7890氣相色譜儀：附氫火焰離子化檢測器（FID），Agilent Technologies；Agilent 10 μL微 量進樣針：貨號P/NG4513-80203，Agilent Technologies；電子天平：型號YP5002，常州市衡正電子儀器有限公司；電子天平：型號FA2004，上海良平儀器儀表有限公司；快速混勻器：型號SK-1，江蘇中大儀器廠；高速冷凍離心機：型號TGL16M，沙湘智；臺式高速離心機：型號TGL16，金壇市科析儀器有限公司。

1.1.2 試劑

正庚烷（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）、氯化鈉（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）、無水硫酸鈉（分析純，天津市百世化工有限公司）、50 g/L亞硝酸鈉溶液、200 g/L硫酸溶液、200 g/L亞鐵氰化鉀溶液、300 g/L硫酸鋅溶液、10.0 mg/mL環己基氨基磺酸鈉標準溶液[壇墨質檢，GBW（E）082260b，批號 A1712077]。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品前處理

①液體樣品。稱取液體樣品5.00 g于50 mL比色管中，加水30 mL，加入2.0 mL亞鐵氰化鉀溶液，2.0 mL硫酸鋅溶液后用水定容至50 mL備用。

②固體樣品。稱取打碎混勻的固體樣品5.00 g于50 mL比色管中，加水30 mL，加入2.0 mL亞鐵氰化鉀溶液，2.0 mL硫酸鋅溶液后定容50 mL，超聲提取20 min，混勻，過濾清液備用。

1.2.2 樣品衍生化

吸取1.2.1的清液10.0 mL于50 mL帶蓋離心管，離心管置試管架冰浴中5 min后，準確加入5.00 mL正庚烷，加入2.5 mL亞硝酸鈉溶液，2.5 mL硫酸溶液，蓋緊離心管蓋，搖勻在冰浴中放置30 min，期間振搖3次，加入2.5 g氯化鈉蓋上蓋后置渦旋混合器上振動1 min，低溫離心10 min，取上層萃取液1.5 mL于帶蓋離心管中（離心管中事先加入1.0 g無水硫酸鈉）渦旋混勻15 s后8 000 r/min離心，取上層清液以備進樣。

1.2.3 不脫水標準樣品的制備

分別準確移取1.00 mg/mL環己基氨基磺酸標準溶液0.10、0.25、0.50、1.00、2.0、5.0 mL和 10.0 mL于 25 mL容量瓶中，加水定容，配成標準溶液系列濃度為0.004、0.01、0.02、0.04、0.08、0.20 mg/mL和 0.40 mg/mL。準確吸取標準系列溶液10.0 mL于50 mL帶蓋離心管。離心管置試管架冰浴中5 min后，準確加入5.00mL正庚烷，加入2.5mL亞硝酸鈉溶液，2.5mL硫酸溶液，蓋緊離心管蓋，搖勻在冰浴中放置30 min，期間振搖3次，加入2.5 g氯化鈉蓋上蓋后置渦旋混合器上振動1 min，低溫離心10 min，取上層萃取液以備進樣。

1.2.4 脫水標準樣品的制備

取同（1.2.1）處理樣品1.5 mL上層萃取液于2 mL帶蓋離心管中（離心管中事先加入1.0 g無水硫酸鈉）渦旋混勻15 s后8 000 r/min離心，取上層萃取液以備進樣。

1.2.5 色譜條件

色譜柱：Agilent 19091N-213；柱溫：65 ℃保持2 min，然后以10 ℃/min升到110 ℃，保持2 min；進樣口溫度：230 ℃；進樣量1 μL，分流進樣，分流比1∶10；FID檢測器溫度：300 ℃；載氣流速：1 mL/min；氫氣30 mL/min；空氣300 mL/min。

2 結果與分析

2.1 標準樣液在0～110 min內的色譜峰面積

0.4 mg/mL標準樣液的脫水萃取液與未脫水萃取液在0～110 min內色譜峰面積對比如圖1所示，經過脫水處理的甜蜜素衍生物萃取液（簡稱脫水萃取液）與未經過脫水處理的甜蜜素衍生物萃取液（簡稱未脫水萃取液）同樣連進12針，每一針時間間隔約10.3 min。未脫水萃取液在不到2 h的時間內峰面積縮小了將近15%，而脫水萃取液在110 min內色譜峰面積只縮小了不到3%。這說明，甜蜜素衍生化溶液經過脫水，因為溶液中的水分含量過低，直接影響了環己醇亞硝酸酯水解速度，與酯水解的化學反應平衡原理相符。

2.2 標準樣液在0～10 h內的色譜峰面積

標準系列的未脫水萃取液和脫水萃取液在0～10 h的色譜峰面積數據表格的對比見表1。由表1可知，在2.5 h時，所有濃度標準系列的未脫水萃取液峰面積都已經衰減了將近15%，而且可以看出，標準樣液的脫水萃取液濃度越高，衰減越快。

而如表2所示，在10 h內，所有濃度標準系列的脫水萃取液峰面積衰減不足6%。

通過表1和表2的RSD對比可以看出，脫水萃取液穩定性遠高于未脫水萃取液。

2.3 脫水萃取液和未脫水萃取液的標準系列曲線對比

如表3所示，脫水萃取液的標準系列溶液的標準曲線和未脫水萃取液的標準系列溶液的標準曲線R2分別為0.999 7和0.999 6。這說明經過脫水處理，無水硫酸鈉對環己醇亞硝酸酯吸收的影響微乎其微，標準溶液萃取液并不實際測定的精度和準確度。

2.4 脫水和未脫水樣品加標回收率對比

圖1 濃度為0.4 mg/mL的標準樣液的脫水萃取液與未脫水萃取液在0～110 min內色譜峰面積

表1 標準系列溶液的未脫水萃取液在10 h的色譜峰面積

表2 標準系列溶液的脫水萃取液在0～10 h的色譜峰面積

表3 標準回歸曲線

表4 方法回收率

取不含飲料并分為3份，分別加入低、中、高3種濃度的標準溶液，經處理測定，結果見表4。

3 結論

甜蜜素國家標準規定的氣相色譜檢驗方法，在硫酸介質中生成甜蜜素衍生物環己醇亞硝酸酯，通過測定萃取液正庚烷中的環己醇亞硝酸酯的色譜峰對甜蜜素定性和定量。但在實際工作中，甜蜜素萃取液中有2個色譜峰，而且隨著時間變化2個色譜峰的大小也會發生變化，影響了結果的穩定性和準確性。通過實驗研究，①確定通過在甜蜜素衍生物的萃取溶液中加入無水硫酸鈉進行脫水能有效延緩甜蜜素衍生物環己醇亞硝酸酯的分解速度；②未脫水萃取液，則萃取液中的己醇亞硝酸酯在0～2.5 h內會衰減15%，在此期間測定甜蜜素，測定結果偏差較大，直接影響測定的準確度和精確度；③如果經過脫水處理，則萃取液中的己醇亞硝酸酯在0～10 h內相對比較穩定，色譜峰面積衰減不足6%，對甜蜜素測定不準確性的影響很小；④脫水方法的回歸曲線R2為0.999 7，回收率在96.7%～104%。

綜上所述，通過增加脫水處理萃取液的方法改進國家標準，步驟簡單、效果明顯，尤其是在大批量檢測時，幫助更大，是一個比較實用的改進方法。