楊乙強/泉州市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗所

0 引言

丙酸鹽是我國近年來發(fā)展起來的一種新型防腐劑，可有效抑制食品中霉菌、好氣性芽孢桿菌、革蘭陰性菌等的生長繁殖，也可以抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生。丙酸鹽在防腐的同時對酵母的生長繁殖基本無影響，廣泛應(yīng)用于面包、西點、餅干等食品的防腐[1]。丙酸鹽作為防腐劑主要有丙酸鈣和丙酸鈉。我國《GB 2760-2007 食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[2]規(guī)定（以丙酸計）：丙酸及其鈉鹽、鈣鹽在生濕面制品（如面條、餃子皮、餛飩皮、燒麥皮）的最大使用量為0.25 g/kg（以丙酸計），在豆類制品、面包、糕點、醋、醬油中的最大使用量為2.5 g/kg（以丙酸計）。

目前，食品中丙酸鹽的檢測方法有酸堿滴定法、氣相色譜法等。酸堿滴定法較為簡單，但不能排除樣品中其他組分的干擾[3]；GB/T 5009.120-2003規(guī)定了填充柱氣相色譜法測定食品中丙酸鈉、丙酸鈣含量的方法[4]，GB/T 23382-2009則使用高效液相色譜對食品中的丙酸鈉、丙酸鈣進(jìn)行測定[5]，但這兩種方法的前處理比較繁瑣，在檢測量大的情況下效率較低。本文采用頂空進(jìn)樣氣相色譜法定量測定食品中的丙酸鹽，即將樣品移入密閉容器中恒溫，待酸化后的丙酸在氣、液兩相間分配平衡后，取液上氣相進(jìn)行色譜分析。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

氣相色譜儀（GC）：帶氫火焰離子化檢測器（FID），SP 3420，北京分析儀器廠；

頂空自動進(jìn)樣器：HTA250D，意大利HTA公司；

1×10-4電子天平：AB104，Mettler Toledo公司；

硫酸（優(yōu)級純）；

丙酸鈉（固體純度≥99.0%）

丙酸（液體純度≥ 99.5%）。

1.2 色譜條件及頂空進(jìn)樣條件

色譜柱：OV-FFAP毛細(xì)管柱（30 m×0.53mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：170 ℃；檢測器溫度：170 ℃；升溫程序：初溫50 ℃，先以15 ℃/min的速率升溫到90 ℃，保持3min，再以30 ℃/min的速率升溫到180 ℃，保持3min；載氣柱前壓：0.1 MPa；空氣柱前壓：0.4 MPa；氫氣流量：60 mL/min；進(jìn)樣量：1 mL；進(jìn)樣針溫度：85℃；爐溫：80 ℃；樣品頂空平衡時間：30min。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

1） 儲備液：將丙酸用超純水配制成濃度為1000 μg/mL的溶液，于4℃保存。

2）工作液：將儲備液配制成100、200、400、800和1000 μg/mL的工作液，各取5 mL放入20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，再加5 mL硫酸溶液（6 mol/L），立即蓋緊進(jìn)樣瓶蓋后搖勻。

1.4 樣品制備

稱取10 g樣品（準(zhǔn)確到0.01 g）用水溶解，對于可溶性樣品，直接取5 mL樣液放入20 mL頂空瓶；如果是不溶樣品，應(yīng)用控溫超聲波將溫度控制在35℃，超聲15min后，用水定容到100 mL，取5 mL樣品過濾液放入20 mL頂空進(jìn)樣瓶，加5 mL硫酸溶液（6 mol/L），立即蓋緊進(jìn)樣瓶蓋后搖勻，供氣相色譜測定。

1.5 測定

按1.2條件，以目標(biāo)物丙酸的保留時間為定性依據(jù)，丙酸溶液的濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，作線性回歸方程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量。丙酸的出峰時間大致為3.08min左右，其譜圖見圖1。

圖1 丙酸的頂空進(jìn)樣-氣相色譜圖

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法的選擇

本方法涉及的前處理最主要的是酸化，因此酸及酸濃度的選擇至關(guān)重要。分別用2 mol/L、6 mol/L及12 mol/L的硫酸及磷酸進(jìn)行酸化，在相同條件下進(jìn)行頂空進(jìn)樣，結(jié)果表明硫酸與磷酸酸化的效果并無顯著差異。使用2 mol/L稀硫酸的情況，需要延長氣液平衡時間才能得到6 mol/L硫酸溶液平衡30min的峰面積；12 mol/L的硫酸則會使樣品顏色變深，因此最終選用6 mol/L的硫酸溶液。

2.2 色譜條件及頂空進(jìn)樣條件的選擇

首先對程序升溫的條件進(jìn)行優(yōu)化，分別選用50℃和90℃為初溫。以90℃為初溫的情況，丙酸出峰時間為0.89min，出峰位置靠前。而選用50℃的初溫，丙酸的出峰位置在3.08min，出峰時間較前者更為理想。丙酸的沸點141.1℃，能與水混溶，并與水形成恒沸點（99.98℃）溶液。綜合考慮丙酸的沸點及進(jìn)樣效率，對頂空進(jìn)樣器涉及到的主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，見表1。

表1 頂空進(jìn)樣器參數(shù)設(shè)置值

試驗結(jié)果表明，使用其他參數(shù)的話，靈敏度并沒有明顯改善，且分析時間較長，最終確定的最佳參數(shù)值見“1.2 色譜條件及頂空進(jìn)樣條件”。

2.3 相關(guān)性試驗

取丙酸的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.3條件操作并進(jìn)樣，記錄峰面積。以峰面積為橫坐標(biāo)，濃度為縱坐標(biāo)，繪制線性曲線，并進(jìn)行線性回歸計算。結(jié)果顯示，在給定的范圍內(nèi)目標(biāo)物呈良好線性相關(guān)。本方法檢出限以最低加標(biāo)水平中目標(biāo)組分的3倍平均信噪比對應(yīng)的濃度為檢出限（LOD），10倍平均信噪比對應(yīng)的濃度為定量限（LOQ），平行測定3次，取平均值作為該方法的LOD及LOQ，結(jié)果見表2?？芍繕?biāo)組分的LOD和LOQ均低于國家標(biāo)準(zhǔn)的限量值[2]。

2.4 精密度試驗

選擇面條、面包、醋為基質(zhì)，添加丙酸溶液，按分析步驟，在20個工作日內(nèi)，分6次進(jìn)行重復(fù)提取和測定，計算回收率和日內(nèi)精密度；另外，選擇其中一天，測定6個平行樣，計算回收率和日內(nèi)精密度。在完成回收率試驗的同時也做空白樣品試驗以得到各基質(zhì)樣品的背景值。在基質(zhì)中，分別添加兩個濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按給定方法平行測定6次（表3）。

從表3中可以看出，目標(biāo)組分丙酸的平均回收率89.3%～104.1%，日內(nèi)精密度在3.5%～8.1%，日間精密度2.4%～9.6%，完全符合微量物質(zhì)的分析要求[6]。

2.5 面包中丙酸的測定

采用所建立的方法對面包中的丙酸鹽含量進(jìn)行測定，得到的氣相色譜圖如圖2所示。由譜圖可見，該面包中添加了丙酸鹽，其含量為0.083 g/kg。（以丙酸計）

圖2 面包中丙酸的測定

表2 線性方程及檢出限

表3 各基質(zhì)加標(biāo)回收試驗結(jié)果（n = 6）

3 小結(jié)

與國標(biāo)GB/T 5009.120-2003和GB/T 23382-2009的蒸餾法相比，頂空進(jìn)樣色譜法具有明顯的優(yōu)越性。蒸餾法耗時長且步驟繁瑣，而本方法中，對于可溶性樣品，酸化后便可進(jìn)樣，對于不溶性樣品也只需多加一步過濾程序。樣品酸化后在密閉的頂空瓶中加熱，丙酸鹽轉(zhuǎn)化為丙酸，抽取其中的氣體進(jìn)樣，其色譜圖中雜峰的干擾較少。頂空進(jìn)樣器還配有自動進(jìn)樣裝置，可連續(xù)進(jìn)樣和同時檢測大量樣品，能滿足日常檢測食品中丙酸鹽的需要，同時也為丙酸的快速檢測提供了新的檢測方法。

[1]孫平.食品添加劑使用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：15～16.

[2]中華人民共和國衛(wèi)生部，GB 2760-2007[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[3]化工部北京化工研究院和衛(wèi)生部食品衛(wèi)生監(jiān)督檢驗所，GB 10615-1989[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989.

[4]中華人民共和國衛(wèi)生部，GB/T 5009.120-2003[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[5]中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院，GB/T23382-2009[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[6]全國認(rèn)證認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，GB/T27404-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.