食用植物油中溶劑殘留測定方法研究

◎ 李學(xué)青

（中儲糧內(nèi)蒙古糧油質(zhì)量監(jiān)督檢查中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

為滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的需要，國家對油脂油料生產(chǎn)愈加重視，油脂油料生產(chǎn)質(zhì)量也不斷得到提高。食用植物油與人們生活息息相關(guān)，為此必須始終把“安全”與“質(zhì)量”放在第一位。在油脂油料加工過程中，倡導(dǎo)適度加工，提高純度，提高出品率，合理控制加工精度，避免過度加工，最大限度保存油料中的固有營養(yǎng)成分。要根據(jù)我國的國情修訂好食用植物油的國家標(biāo)準(zhǔn)，提升我國食用油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)水平[1]。隨著人們對食品安全問題的關(guān)注度的增大，食用植物油的國家標(biāo)準(zhǔn)也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

目前食用植物油的加工生產(chǎn)一般分為精煉、壓榨、浸出3 種方法[2]。過去傳統(tǒng)的生產(chǎn)是產(chǎn)油原料通過機(jī)械壓榨來獲得食用植物油，而當(dāng)前生產(chǎn)食用植物油的基本工藝是浸出法，即用6 號溶劑油將食用植物油提取出來，生產(chǎn)出的植物油雖然經(jīng)過脫去溶劑的處理，但仍有少量溶劑殘留在油中。浸出法較先進(jìn)，出油率比壓榨法高出3%，故備受生產(chǎn)企業(yè)的歡迎，現(xiàn)階段的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛[3]。其優(yōu)點(diǎn)顯而易見，但也有會造成溶劑殘留，因此，從毒理學(xué)及生產(chǎn)工藝水平兩方面綜合考慮，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定浸出油中溶劑殘留量不得超過50 mg·kg-1[4]。

6 號溶劑是無色透明、易揮發(fā)、易燃的烴類混合物，溶點(diǎn)92.5 ℃，沸點(diǎn)67.5 ℃，低毒、溶于苯、氯酚、丙酮和四氯化碳等有機(jī)溶劑，但不溶于水。

由于浸出法隨著技術(shù)的成熟而被大多數(shù)油脂生產(chǎn)加工企業(yè)所廣泛應(yīng)用，因此，目前市售的食用植物油中主要?dú)埩羰? 號溶劑，盡管在溶劑油的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格要求不能含有有毒物質(zhì)，但事實(shí)上在溶劑油的制造過程中，還是有可能摻雜少量有害物質(zhì)。

殘留的有害物質(zhì)主要是苯類化合物，有芳香烴族的苯、甲苯、二甲苯和稠環(huán)化合物PCB。其中含有的芳香烴化合物，長期接觸會麻醉呼吸中樞、損傷皮膚屏障功能、損害周圍神經(jīng)和造血功能[5]；苯對細(xì)胞毒性作用可使苯接觸者體內(nèi)血清丙二醛濃度升高，紅細(xì)胞超氧化物歧化酶和紅細(xì)胞谷胱甘肽過氧化物酶活性降低，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)紊亂；萘、萘胺等，在體內(nèi)蓄積，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和造血系統(tǒng)有損害，可造成食物中毒，更有致癌作用[6]。

在溶劑殘留測定方法的探索歷程中，曾經(jīng)采用過無水硫酸鈉法、鉻酸硅膠柱法、折光指數(shù)法等，但這些方法因靈敏度低而被淘汰。不斷探索，不斷嘗試，緊跟著科技發(fā)展的腳步，完善和優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)體系。現(xiàn)階段的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用較為先進(jìn)的氣相色譜法。

浸出法制油采用的溶劑，是多種低沸點(diǎn)烴類的混合物。根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律可得，“在密閉容器內(nèi)固定溫度的條件下，溶液中任一組分在氣相中的摩爾數(shù)，總是與該組分在液相中的摩爾數(shù)成正比”。即可采用在恒溫密閉容器內(nèi)油樣表面的蒸汽，作為油樣中的含溶劑的代表，用氣相色譜儀測出這一氣體樣品的峰高與同樣方式測出溶劑標(biāo)準(zhǔn)品峰高進(jìn)行比較，即可得出油樣中溶劑殘留量。在氣相色譜分析中，此法叫頂空分析法[7]。靜態(tài)頂空氣相色譜法用于食用植物油中殘留溶劑的測定，具有成本低、操作簡便、專屬性強(qiáng)以及對儀器系統(tǒng)污染小等優(yōu)點(diǎn)，但由于浸出溶劑內(nèi)在組成差異、頂空的氣相平衡條件等眾多因素的干擾，誤差來源較多，勢必會影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。原來實(shí)驗(yàn)過程中往往使用不銹鋼柱或玻璃柱充當(dāng)色譜柱，近幾年毛細(xì)管色譜柱備受青睞，毛細(xì)管色譜柱具有良好的吸附性能和熱穩(wěn)定性、色譜分離效能高、玻璃化溫度低、黏度高、化學(xué)惰性高、溶質(zhì)滲透性高及對分離對象有選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，勢必將成為氣相色譜分析研究的發(fā)展趨勢[8]。

本文采用毛細(xì)管色譜柱對食用植物油中殘留溶劑的組分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究[9]，對頂空色譜分析中影響組分實(shí)驗(yàn)測定的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，旨在為食用植物油中溶劑殘留測定方法的評價(jià)提供科學(xué)合理的依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

四級菜籽油：市售。新鮮機(jī)榨油：經(jīng)測定無干擾色譜峰。

N，N-二甲基乙酰胺（DMF）：化學(xué)純。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent7890A 氣相色譜儀（FID 檢測器），由美國安捷倫公司生產(chǎn)；GA-2000A 低噪音空氣泵，由北京中興匯利科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)；GH-300 高純氫發(fā)生器，由北京中興匯利科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)；HH-S恒溫水浴箱，由金壇市恒豐儀器廠生產(chǎn)；BS-224S 型電子天平，由賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司生產(chǎn)；微量進(jìn)樣器100 μL，由上海光正醫(yī)療儀器有限公司生產(chǎn)；汽化瓶：100 mL 輸液瓶，體積經(jīng)標(biāo)定。

1.3 氣化裝置

氣化瓶為100 mL 輸液瓶，逐個(gè)用蒸餾水標(biāo)定容積后，挑選（130±2）mL 的瓶子5 個(gè)，配上經(jīng)洗滌劑煮沸、洗凈的干燥橡膠反口塞。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 色譜分析參考條件

色譜柱：AC-20毛細(xì)管柱（10 m×1.0 mm×0.5 μm）； 柱流速：5 mL·min-1；檢測器溫度：180 ℃；汽化室溫度：：150 ℃；N2：5.0 mL·min-1；H2：40 mL·min-1；氣體流速：450 mL·min-1；尾吹：30 mL·min-1；無分流。

1.4.2 模擬樣品制備

分別稱取各單標(biāo)溶液1 mL 于同一25 mL 容量瓶中，以DMF 定容，搖勻備用，作為標(biāo)準(zhǔn)貯備液；稱取200 g 食用植物油于具塞氣化瓶中，準(zhǔn)確移入0.5 mL標(biāo)準(zhǔn)儲備液，充分搖勻，為單組分濃度約100 mg·kg-1的模擬樣品。

1.4.3 色譜柱溫度對測定結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)

設(shè)定恒定條件：進(jìn)樣口溫度：160 ℃；檢測器溫度：180 ℃；載氣流速：5 mL·min-1

設(shè)定色譜柱參數(shù)變化：60 ℃、90 ℃、120 ℃、150 ℃和180 ℃，依次進(jìn)樣5 次，研究色譜柱溫度對測定結(jié)果的影響。

1.4.4 樣口溫度對測定結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)

設(shè)定恒定條件：色譜柱溫度：150 ℃；檢測器溫度：180 ℃；載氣流速：5 mL·min-1。

設(shè)定進(jìn)樣口溫度參數(shù)變化：120 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃和200 ℃，依次進(jìn)樣5 次，研究進(jìn)樣口溫度對測定結(jié)果的影響。

1.4.5 檢測器溫度對測定結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)

設(shè)定恒定條件：色譜柱溫度：150 ℃；進(jìn)樣口溫度：160 ℃；載氣流速：5 mL·min-1

設(shè)定檢測器溫度參數(shù)變化：140 ℃、160 ℃、180 ℃、200 ℃和220 ℃，通過5 次進(jìn)樣，研究檢測器溫度對測定結(jié)果的影響。

1.4.6 載氣流速的對測定結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)

設(shè)定恒定條件：色譜柱溫度：150 ℃；檢測器溫度：180 ℃；進(jìn)樣口溫度：160 ℃。

設(shè)定載氣流速參數(shù)變化：2 mL·min-1、3 mL·min-1、4 mL·min-1、5 mL·min-1和6 mL·min-1，依次進(jìn)樣5 次，研究載氣流速的對測定結(jié)果的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶劑殘留色譜條件的優(yōu)化研究

2.1.1 色譜柱溫度對測定結(jié)果的影響

由圖1 可知，在60 ～150 ℃范圍內(nèi)，組分的塔板數(shù)隨柱溫的升高而下降，并有一定規(guī)律呈負(fù)相關(guān)，但在150 ～180 ℃，組分的塔板數(shù)隨柱溫的升高而漸趨平緩。塔板數(shù)越小測定效果越好，從圖1 中可以看出在柱溫為150 ℃時(shí)，塔板數(shù)最小，故柱溫在此溫度下獲得測定結(jié)果最佳。

圖1 色譜柱溫對測定結(jié)果的影響圖

2.1.2 進(jìn)樣口溫度對測定結(jié)果的影響

為了獲取有效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)樣口的溫度要高于被分析物的沸點(diǎn)，以確保所有分析物經(jīng)過進(jìn)樣口能夠完全氣化。因此需要進(jìn)樣口足夠熱，剛好能使被分析物瞬間氣化，但進(jìn)樣口的溫度過熱，會使被分析物受熱降解，溶劑反吹，導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果有所偏差。由圖2 可得，進(jìn)樣口溫度處于120 ～140 ℃時(shí)，進(jìn)樣口溫度的升高而塔板數(shù)驟減，自140 ℃開始，塔板數(shù)在達(dá)160 ℃過程中隨進(jìn)樣口溫度的升高而激增，此后便趨于平緩。因此140 ℃是臨界點(diǎn)，故此溫度為實(shí)驗(yàn)測定的最適溫度。

2.1.3 檢測器溫度對測定結(jié)果的影響

測定數(shù)據(jù)表明，實(shí)驗(yàn)所得的圖譜中峰面積，峰高，峰寬等參數(shù)差異細(xì)微，可不計(jì)。檢測器能檢測色譜柱流出組分，其對溫度要求影響不顯著，因此檢測器溫度的變化對檢測結(jié)果影響不大，一般選擇180 ℃。

2.1.4 載氣流速的對測定結(jié)果的影響

由表1 和圖3 可以得出，此次實(shí)驗(yàn)中載氣流速對測定結(jié)果的影響較大，通過整體的曲線走勢可以看到所測出的塔板數(shù)隨著載氣流速的增加而逐步增加。在載氣流速達(dá)到2 mL·min-1時(shí)塔板數(shù)為139，載流速速達(dá)到5 mL·min-1時(shí)塔板數(shù)為272，隨著載氣流速的上升塔板數(shù)略有提高，曲線漸趨平緩，測定效率并未提高。載氣流速過大，保留時(shí)間會縮短，影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，故載氣流速為5 mL·min-1時(shí)測定效果 最佳。

圖2 進(jìn)樣口溫度對測定結(jié)果的影響圖

表1 載氣流速變化所得各參數(shù)值表

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

表2 樣品濃度變化的測定結(jié)果表

稱取0.0 mg·kg-1、10.0 mg·kg-1、20.0 mg·kg-1、30.0 mg·kg-1、40.0 mg·kg-1、50.0 mg·kg-1、60.0 mg·kg-1、70.0 mg·kg-1、80.0 mg·kg-1、90.0 mg·kg-1和100.0 mg·kg-1的溶液樣品，密塞后的氣化瓶于50 ℃恒溫水浴鍋中平衡30 min，用100 μL 的進(jìn)樣針分別精密取液上氣體注入色譜儀，記錄單組分或多組分（用歸一化法）測量峰高或峰面積，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線對照品的樣品進(jìn)樣測定，結(jié)果如表2 所示。

用峰高Y對質(zhì)量X（mg）進(jìn)行線性回歸。回歸方程為Y=3.982 6X（R2=0.995 7）。用峰面積Y對質(zhì)量X（mg）進(jìn)行線性回歸。回歸方程為Y=14.691X（R2=0.999 5）。

6 號溶劑在0.0 ～100.0 mg·kg-1范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系（如圖4 所示）根據(jù)所得兩組相關(guān)的線性回歸方程，用峰面積作縱坐標(biāo)獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線的復(fù)相關(guān)系數(shù)（R2=0.999 5 ＞0.995 7）較好。因此選用橫坐標(biāo)為進(jìn)樣含量X，縱坐標(biāo)為峰面積Y的標(biāo)準(zhǔn)曲線更為精確。

圖4 6 號溶劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.3 回收率的測定

取本底值為100.0 mg·kg-1的供試樣品，分別加標(biāo) 后，密塞過的氣化瓶于50 ℃恒溫水浴鍋中平衡30 min， 取出后立即用微量進(jìn)樣器取液上氣體100 μL 注入色譜儀，計(jì)算回收率為98.2%～99.6%，結(jié)果見表3。

表3 回收率的測定結(jié)果表

2.4 精密度的測定

取溶劑殘留不相同的5 份供試樣品，密塞過的氣化瓶于50 ℃恒溫水浴鍋中平衡30 min，取出后立即用微量進(jìn)樣器取液上氣體100 μL 注入色譜儀，計(jì)算RSD為3.04%～5.20%，結(jié)果見表4。

表4 精密度測定結(jié)果表

3 結(jié)論

頂空氣相分析的靈敏度與色譜柱溫度、進(jìn)樣口溫度、載氣流速所決定的氣相提取效率有關(guān)；在一定溫度范圍內(nèi)組分的塔板數(shù)隨載氣流速的增加呈規(guī)律性遞增，適當(dāng)提高載氣流速有利于提高檢測的靈敏度；色譜柱溫度和進(jìn)樣口溫度的變化對檢測效率影響顯著，應(yīng)選取最佳條件。

經(jīng)過測定條件的優(yōu)化后，測定植物油中殘留溶劑的方法操作簡單，色譜峰明顯，效率高，重現(xiàn)性好，結(jié)果準(zhǔn)確，回收率為98.2%～99.6%，RSD為3.04%～5.20%。

色譜柱溫度、進(jìn)樣口溫度、載氣流速等條件直接影響到頂空分析方法的靈敏度、精密度以及回收率的準(zhǔn)確性，實(shí)踐應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)對氣相平衡條件的合理監(jiān)控與優(yōu)化。通過實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化的氣相分析參數(shù)為：色譜柱溫度為150 ℃、進(jìn)樣口溫度為140 ℃、載氣流速為5 mL·min-1。