氣相色譜-串聯質譜法測定大米中非法添加的石蠟

徐 芬，江 豐*，李詩瑤，程 慧，安 迪

（湖北省食品質量安全監督檢驗研究院 湖北省食品質量安全檢測工程技術研究中心，湖北 武漢 430075）

石蠟分食品級和工業級，其中食品級石蠟只能在國家標準規定的使用范圍內限量使用[1]，其廣泛應用于食品包裝、水果涂層等或作為被膜劑、脫模劑、消泡劑限量使用在各種食品加工工藝中；工業級石蠟屬于非食用物質，且含有重金屬、多環芳烴、硫化物等[2-3]，長期食用會嚴重影響人體的消化系統和免疫功能，對人們的身體健康十分不利。近年來，不法分子為了改善大米的感官特性，使其外觀更有光澤，用石蠟對大米進行拋光，以掩蓋陳米原本灰暗霉變的色澤，而且拋光會損失陳米表層的微量元素和維生素，影響人體對營養素的吸收，從而影響人體的健康。因此有必要對大米中石蠟的檢測方法進行深入研究，建立準確、可靠的檢測方法，為大米質量安全監管提供參考，以保護廣大消費者的切身利益。

目前，已頒布的國家標準GB/T 21309—2007《涂漬油脂或石蠟大米檢驗》[4]，只能對大米中的石蠟進行簡單的定性分析，并不能定量。有文獻報道，可以采用物理法[5-6]、傅里葉紅外光譜法[7-9]、液相色譜法[9-11]、氣相色譜法[12-15]、氣相色譜質譜法[14-20]等對石蠟進行檢測。其中，物理法方法簡單，但靈敏度較低，不能定量；傅里葉紅外光譜法在前期需要大量樣品建立光譜庫；已有許多研究表明，高效液相色譜法、氣相色譜法、氣相色譜質譜法靈敏度高、選擇性好，可應用于食品非法添加石蠟的檢測中，但各個方法中使用的標準溶液、前處理方法、以及定性定量方法各不相同，且尚未完全解決食品中石蠟準確定量的問題。本研究根據大米基質的特性和石蠟的物理性質，首次采用排除法，選用C24、C26、C28、C30、C33這5種烷烴進行石蠟的定性與定量分析，建立了一種氣相色譜-串聯質譜（gas chromatographytandem mass spectrometry，GC-MS/MS）法，以期能快速、準確檢測大米中石蠟。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米：市售；正己烷（色譜純）：Fisher公司；石油醚（分析純）、硫酸（分析純）、8種切片石蠟（熔點分別為48～50℃、50～52℃、52～54℃、54～56℃、56～58 ℃、58～60℃、60～62℃、62～64℃）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

ME2002E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SB25-12DTS超聲波雙頻清洗機：寧波新芝生物科技有限公司；HEI-VAP/LR20旋轉蒸發儀：德國Heidolph GmbH公司；MS3basic渦旋儀：IKA；5810R離心機：德國Eppendorf公司；7890B-7000D串聯三重四級桿氣相色譜質譜儀：美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 標準溶液的配制

石蠟標準儲備液：準確稱取切片石蠟0.1000g于100mL容量瓶中，用正己烷溶解，定容至刻度，此溶液質量濃度為1.0 g/L。

石蠟標準使用液：準確吸取1.00 mL石蠟標準儲備液于10 mL容量瓶，用正己烷定容至刻度，此溶液質量濃度為0.10 g/L。

1.3.2 試樣前處理

稱取20 g試樣于50 mL離心管中，加入20 mL石油醚，超聲浸提30 min，4 000 r/min離心5 min，取上清液于梨形旋蒸瓶中；再加入20 mL石油醚到提取瓶中，再超聲重復提取一次，離心，合并提取液。將提取液于旋轉蒸發儀上濃縮近干，加入5.0 mL正己烷溶解，再加入0.5 mL硫酸溶液，渦旋振蕩1 min，4 000 r/min離心10 min，取1 mL上清液過0.45 μm微孔濾膜后，待測。

1.3.3 儀器條件

HP-5MS毛細管色譜柱（0.25μm×0.25mm×30m）；升溫程序：150℃保持1min，以10℃/min升溫至300℃，保持10min，以10℃/min升溫至310℃，保持10 min；載氣：氦氣，流速：1 mL/min；進樣量：1 μL；進樣方式：無分流進樣；進樣口溫度：280 ℃；離子源類型：電子電離（electron ionization，EI）源；離子源溫度：250℃；GC-MS接口溫度：280℃。

2 結果與分析

2.1 石蠟的定性分析

根據熔點不同，熔點范圍在48～64℃的固體切片石蠟有8種不同的型號，但每種型號的主要組分均為正構烷烴CnH2n+2的混合物。將質量濃度為0.10 g/L的8種石蠟標準使用液分別用氣相色譜-串聯質譜儀進行一級質譜全掃，通過結果分析，8種石蠟都含有C22～C33烷烴組分。由于8種石蠟標樣的C22～C33烷烴組分在色譜圖上均有響應，只是峰面積的大小不同，故在定性和定量分析實驗中，只需選擇一個中間熔點的石蠟作為標準品。本方法選取54～56℃熔點的石蠟配制標準溶液，優化色譜和質譜條件，建立GC-MS/MS方法，C22～C33烷烴組分在色譜圖上的響應如圖1所示。

分別對67批次大米樣品進行分析，色譜圖上C22～C33處均有響應的樣品為0批次，即67批次大米均為陰性樣品。通過篩選發現，67批次大米樣品在色譜圖上C22～C33處的響應各不相同，但是在C24、C26、C28、C30、C33處定性和定量離子對均沒有干擾峰，則可以排除C22、C23、C25、C27、C29、C31、C32，最終選擇C24、C26、C28、C30、C33作為大米中石蠟的定性烷烴。因此在相同試驗條件下進行樣品測定時，若色譜圖中C24、C26、C28、C30、C33處兩對離子都有出峰，則可判定大米樣品中含有非法添加的石蠟。

圖1 石蠟的SRM圖（C22～C33）Fig.1 SRM diagram of paraffin(C22-C33)

2.2 石蠟的定量分析

用選擇反應監測（selected reaction monitoring，SRM）模式對標準物質進行分析時，每種烷烴選擇兩對離子進行監測，其中85.1→57這對離子由于靈敏度高，可以作為定量離子，C22～C33烷烴的保留時間及定量、定性離子對見表1。對定量離子進行積分，不同熔點的石蠟的峰面積如表2所示。計算峰面積之和，通過不同物質峰面積加和的最小相對標準偏差的方法來挑選加和的峰，結果見表3。從表3可以看出，C24+C26+C28+C30+C33加和的峰面積相對標準偏差（relativestandarddeviation，RSD）為8.73%，可以滿足大米中石蠟的定量分析。

表1 C22～C33烷烴的保留時間及定量、定性離子對Table1 Retention time and quantitative and qualitative ion pairs of C22-C33alkanes

續表

表2 不同熔點石蠟的C24、C26、C28、C30、C33烷烴的峰面積Table2 Peak area of C24,C26,C28,C30and C33alkline of paraffins with different melting points

表3 不同烷烴峰面積加和及其相對標準偏差Table3 Relative standard deviation and peak areas summation of different alkanes

2.3 前處理條件的優化

石蠟溶于石油醚、二甲苯、乙醚、苯、三氯甲烷、四氯化碳等非極性溶劑，不溶于水、甲醇等極性溶劑，考慮到試劑的安全性，該方法選擇石油醚作為提取溶劑。由于在提取時，石油醚同時也把樣品中的脂肪提取出來，上機前需去除雜質。濃硫酸不與石蠟發生反應，但是能氧化提取液中的脂肪，使石蠟與脂肪分離。在提取液中加入濃硫酸，離心分層后可以直接吸取有機層上機。已有文獻表明，從操作步驟和回收率等方面綜合比較，超聲提取明顯優于索氏提取和加熱回流提取[14]，因此本方法采用超聲提取方式。

2.4 方法學驗證

2.4.1 方法的線性范圍

精密量取石蠟標準使用液適量，用正己烷制成質量濃度分別為0.01 mg/L、0.02 mg/L、0.04 mg/L、0.06 mg/L、0.08mg/L的系列混合對照品溶液，在上述參數條件下，以標準溶液相應的質量濃度（x）為橫坐標，C24+C26+C28+C30+C33峰面積之和（y）為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性方程為y=1130.72x-10 145.56，相關系數R2=0.998 0，結果表明，石蠟質量濃度在0.01～0.08mg/L范圍內線性關系良好。以3倍信噪比測得該方法的檢出限為0.25mg/kg，以10倍信噪比測得該方法的定量限為0.75 mg/kg。

2.4.2 方法的回收率與精密度

在空白大米樣品中加入2.50 mg/kg、5.00 mg/kg、10.00 mg/kg 3個不同濃度的石蠟標準溶液，按照1.3的方法進行提取分析，平行測定3次，結果見表4。大米基質SRM圖和加標樣品圖（加標量10.00mg/kg）分別如圖2、圖3所示。

表4 加標回收率、精密度實驗結果Table4 Results of standard recovery rate and precision experiments

圖2 大米基質的SRM圖Fig.2 SRM diagram of rice matrix

圖3 大米的加標樣品的SRM圖Fig.3 SRM diagram of adding standard sample of rice

由表4可知，加標回收實驗的平均回收率分別為99.54%、93.38%、110.22%，相對標準偏差（relativestandarddeviation，RSD）分別為12.11%、5.42%、8.31%，結果表明，本方法具有良好的準確度和精密度，能夠滿足日常檢測的要求。

3 結論

本研究建立了氣相色譜-串聯質譜法測定大米中石蠟的方法。在樣品的前處理過程中，采用石油醚進行超聲提取，加入濃硫酸凈化，有效提高了前處理效率，并且在本方法的儀器條件下，石蠟在較短的分析時間內能得到良好的定性和定量結果。方法學實驗結果表明，該方法的檢出限為0.25 mg/kg，定量限為0.75 mg/kg，加標回收率及精密度實驗的平均回收率為93.38%～110.22%，相對標準偏差（RSD）為5.42%～12.11%，相關系數R2為0.9980。方法快速、靈敏、準確，可以滿足大米中石蠟的檢測需求，為打擊大米中非法添加石蠟提供了較準確的檢測方法。