氣相色譜質譜法測定奶粉中3-氯丙醇酯影響因素

伍濤，薛麟，金志浩，孫潔

中檢科（上海）測試技術有限公司/中國檢驗檢疫科學研究院華東測試中心（上海 201206）

氯丙醇酯（3-MCPD酯）是近年來發現的一種新型污染物質，對于人體具有潛在的致癌作用[1]，在含有油脂的食品中以及食用油中污染水平比較高[2-5]。3-MCPD酯在人體內經胰脂肪酶水解可轉化為3-MCPD[6]，會對人體健康造成很大影響，引發內臟毒性、免疫抑制作用等潛在的致癌因素[7-10]。我國發布第四次中國總膳食研究中，氯丙醇酯污染及暴露評估，嬰幼兒和成人3-MCPD酯的膳食暴露量是TDI（2.0 μg/kg體質量）值的5～20倍，健康風險極高。

由于3-氯丙醇酯（3-MCPD酯）的前處理步驟復雜，而且所用到的試劑和耗材較為昂貴，通過前期試驗發現影響其試驗結果的因素有許多，若是不加以控制，會導致人力物力資源的浪費。故選擇試驗過程中幾個可能對結果造成影響的關鍵點，對此進行分析，通過改變一些參數條件，根據改變參數后得到的試驗數據，尋找把控措施，以確保試驗結果的準確性。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

氣相色譜串聯質譜儀，Thermo ISQLT；電子天平，Sartorius，型號BSA124S；數控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司，型號KQ-800DE型；氮氣濃縮儀，POLYTECH普立泰科，型號EVA32；渦旋濃縮儀，上海愛朗儀器有限公司；高速離心機，CENCE湘儀，型號H1850。

1.2 試劑和材料

甲醇，色譜純CNW；2甲基叔丁基醚，色譜純CNW；甲醇鈉，色譜純CNW；冰乙酸，分析純CNW；乙酸乙酯，色譜純CNW；正己烷，色譜純CNW；乙腈，色譜純CNW；無水硫酸鈉，分析純CNW；溴化鈉，分析純CNW；七氟丁酰基咪唑，分析純MACKLIN麥克林。硅藻土小柱，CNW。

1.3 標準品

3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）標準品，Catalog No.1ST 7911-100E，Lot No.S 015579；D5-3-氯-1，2-丙二醇（D5-3-MCPD）標準品，Catalog No.1ST 7911D5-100E，Lot No.S 008417；3-氯-1,2-丙二醇棕櫚酸雙酯（3-MCPD棕櫚酸雙酯）標準品，Catalog No.B515200，Lot No.1-EJB-84-1；D5-3-氯-1,2-丙二醇棕櫚酸單酯（D5-3-MCPD棕櫚酸單酯）標準品，Catalog No.P156502，Lot No.14-AZC-178-2。

1.4 方法

1.4.1 樣品預處理

稱取5 g樣品于100 mL燒杯中，加熱水溶解。加10 mL氨水，攪拌混勻封口，放入65 ℃水浴中水解30 min。冷卻至室溫后加入10 mL乙醇、30 mL無水乙醚和30 mL石油醚，充分振搖3 min。將上層有機相轉入已恒重的脂肪瓶中，重復提取1次。旋蒸蒸干有機試劑，放入烘箱烘干，冷卻至室溫后稱其質量，脂肪瓶前后差值/樣品稱樣量×100%，即為脂肪含量。

1.4.2 樣品水解

準確稱取0.1 g（精確至0.1 mg）上述油脂于10 mL玻璃管中，加入D5-3-MCPD內標溶液，加2 mL甲基叔丁基醚/乙酸乙酯混合溶液（8∶2，V/V），渦旋混勻。加入1.0 mL甲醇鈉/甲醇溶液（0.25 mol/L）反應10 min。加入3 mL 10%酸化溴化鈉溶液停止反應，加入3 mL正己烷，渦旋1 min，棄去上層溶液。重復萃取1次，收集下層水相溶液。

1.4.3 樣品凈化

將下層水相溶液轉入硅藻土小柱中，用30 mL乙酸乙酯洗脫，收集洗脫液，用無水硫酸鈉吸水干燥過濾，氮氣濃縮至近干（不能全干，否則會對結果產生影響），用2 mL正己烷復溶，渦旋混勻。

1.4.4 樣品衍生化

在上述溶液中加入50 μL七氟丁酰基咪唑，立即封口。渦旋混勻，于70 ℃保溫30 min。取出，加2 mL氯化鈉溶液（20%）洗去雜質，取有機相加無水硫酸鈉干燥，供氣相色譜質譜測定。同時做系列標準工作液的衍生化反應。

1.4.5 測定條件

色譜條件：色譜柱，TG-5MS（柱長30 m，內徑0.25 μm，膜厚0.25 μm）；載氣，氦氣；流速1 mL/min；進樣口溫度250 ℃；進樣量1 μL，不分流進樣，不分流時間0.5 min；程序升溫，50 ℃保持1 min，以2 ℃/min升至90 ℃，再以40 ℃/min升至270 ℃，并保持5 min。

質譜條件：電離能量70 eV；離子源溫度250 ℃；傳輸線溫度280 ℃。

2 結果與分析

2.1 氨水加入量對試驗結果的影響

稱取5 g奶粉樣品，加熱水溶解，加入不同量的氨水進行水解。脂肪回收率結果見表1。提取奶粉中脂肪的原理是用乙醚和石油醚抽提樣品的堿水解液，蒸發去除溶劑，測定溶于溶劑中的抽提物質量。脂肪的提取對此次試驗3-MCPD酯檢測結果的數值沒有直接的關系，但是樣品中油脂提取的效率高低會間接影響試驗的最終結果。通過分析樣品堿水解這一步驟中氨水加入量對回收率的影響，找出最佳的加入量，確保油脂盡可能提取以及最終數據結果的穩定。由表1可以看到，脂肪的提取效率隨著氨水加入量的增加而提高，當氨水加入量為10 mL時，脂肪提取率接近100%；之后繼續增加氨水的加入量，其對結果影響已經不大，故氨水加入量的最佳選擇為10 mL。

表1 不同氨水加入量時脂肪的回收率

2.2 甲醇鈉的體積分數及酯交換時間對試驗結果的影響

2.2.1 甲醇鈉用量

方法采用甲醇鈉進行堿水解。當加入1 mL甲醇鈉/甲醇溶液（0.5 mol/L）時，試驗結果不穩定，反應過程中有白色絮狀物產生，疑似為甲醇鈉溶度過高導致部分析出，影響試驗結果。故分別比較0.5，1.0，1.5和2.0 mL甲醇鈉/甲醇溶液（0.25 mol/L）水解5 min時的響應。

國際上測定3-氯丙醇酯（3-MCPD酯）的方法有酸水解法和堿水解法。此次試驗采用堿水解法，即用甲醇鈉/甲醇溶液來將酯轉變為醇。通過試驗分析，甲醇鈉的體積分數不宜過高，否則部分甲醇鈉析出，導致反應不充分，影響數據結果，故試驗選擇加入1.0 mL甲醇鈉/甲醇溶液（0.25 mol/L）進行酯交換反應。

2.2.2 酯交換時間

加入甲醇鈉/甲醇溶液后的反應時間對結果會有非常大的影響。加入1.0 mL甲醇鈉/甲醇溶液（0.25 mol/L），反應時間為1，2，4，6，8，10，15，20和30 min，試驗結果見圖1。

由圖1可見，隨著反應時間的增加，3-MCPD酯的檢測結果也在增大，在10～15 min期間檢測結果到達最大值，往后隨著時間的推移，結果有逐漸減小的趨勢。這是因為堿水解是一個斷鏈的過程，需要給予充分的時間來進行反應，同時3-MCPD隨著時間變長，會部分分解。所以水解時間不宜過長，需要嚴格控制其反應時間，故試驗選擇10 min作為水解時間，以確保試驗數據的準確性以及穩定性。

圖1 酯交換時間對3-MCPD酯結果的影響

2.3 衍生化試劑加入量對試驗結果的影響

試驗采用七氟丁酰基咪唑作為衍生化反應的試劑，加入量為5，10，20，50和100 μL，試驗結果見圖2。選擇此方法在于其易于批量處理樣品且前期水解時間耗時相對較短，缺點在于衍生化之前一定要將水去除干凈，否則七氟丁酰基咪唑衍生不完全。試驗發現，七氟丁酰基咪唑不同的加入量對試驗結果也有影響。3-MCPD酯與衍生化試劑的加入量呈一個正比例的關系，但考慮到試驗成本等因素，故試驗選擇50 μL作為七氟丁酰基咪唑最佳加入量。

圖2 衍生化試劑用量對3-MCPD酯結果的影響

2.4 工作標準曲線以及空白對于試驗結果的影響

試驗結果均滿足參考范圍的要求，工作曲線相關系數r=0.999 8，見圖3～圖6，試劑空白和陰性樣品空白的結果均小于方法的檢出限，不會對試驗結果造成影響。

圖3 3-MCPD酯工作曲線

圖4 特征離子（253）

圖5 特征離子（289.00，38.33%）

圖6 特征離子（275.00，30.07%）

3 結論

試驗建立了一個內標法測定奶粉中3-MCPD酯的氣相色譜質譜方法，并對結果產生影響的條件因素進行分析，包括氨水加入量、甲醇鈉的體積分數、酯交換的時間、衍生化試劑的用量，尋找出了最合適的試驗條件進行分析。

目前，我國對于氯丙醇酯缺少很多把控措施，無疑增加了該污染物的風險。因此有必要加大監管力度，對其進行更加完善的風險評估。尤其是奶粉生產商，要從健康安全的角度出發，改善加工工藝，以降低氯丙醇酯的污染水平。