張 洋,周珊珊,周 方,王雨婷,唐璐子

(安徽國科檢測科技有限公司,安徽 合肥 230001)

大米因其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、經(jīng)濟價值高等優(yōu)勢已成為人們?nèi)粘ＯM的主食,其產(chǎn)品標準GB/T 1354—2018《大米》由國家市場監(jiān)督管理總局和國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布,標準中規(guī)定了大米的術(shù)語和定義、分類、質(zhì)量要求、檢驗方法、檢驗規(guī)則及包裝、標簽、儲存和運輸?shù)囊?適用于以稻谷、糙米或半成品大米為原料經(jīng)碾磨加工成的食用商品大米[1]。

大米產(chǎn)品常見的一些食品問題,如鎘、鉛等重金屬污染;農(nóng)藥殘留;寄生蟲和霉菌污染;非法添加香精香料等,嚴重影響了大米品質(zhì)和食品安全。大米香精是一種人造香精,主要成分是2-乙酰基-1-吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline,簡稱2-AP)[2],常用于食品、香水和化妝品中。大米中添加的香精主要成分可以是多種化學物質(zhì),具體成分取決于添加香精的品牌和生產(chǎn)廠家。據(jù)報道,有些不良商家為了提高大米的口感和顏色,會在大米中添加香精,以冒充香米出售。2023年的3·15晚會上,一家大米加工廠被曝光,他們?yōu)榱俗屍胀ù竺茁勂饋砀裉﹪忝?在大米中添加香米香精,老板還聲稱:“我這倉庫哪有老鼠,都被熏走了!”[3]香精是一種人工合成的化學物質(zhì),其成分往往不透明,而且添加過量或者使用不當,可能會對人體健康造成不良影響。長期攝入違規(guī)添加香精、過量添加香精、違規(guī)添加非食品用香精的食品,可能會對人體產(chǎn)生一定的刺激作用,影響人體的代謝與吸收,影響肝臟功能等。

國家標準《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》(GB 2760—2014)中明確規(guī)定“大米中不得添加食品用香料、香精”。因此,“香精大米”屬于違規(guī)產(chǎn)品,是不得制作與售賣的[4]。

為了保障食品安全和消費者權(quán)益,相關(guān)部門會對大米中的香精等添加物進行監(jiān)管,要求生產(chǎn)企業(yè)必須在產(chǎn)品標簽中明確注明添加物的種類、用途、含量等信息,同時進行檢測和檢驗,確保其符合相關(guān)標準和法規(guī)要求。我們就大米中香精的常用前處理和檢測方法進行綜述和分析,以期為相關(guān)從業(yè)人員和監(jiān)管人員提供參考。

1 大米中香精的常見提取方法分析

大米中香精的前處理提取法主要有以下幾種。

1.1 直接蒸餾法

將樣品置于蒸餾器中,加入適量水,用蒸餾法提取2-AP。主要步驟如下:取1 g樣品加入100 mL蒸餾水中,室溫下浸泡4 h;將浸泡后的混合物加熱至沸騰,然后收集蒸餾液;將蒸餾液轉(zhuǎn)移到另一個集合瓶中,用硫酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值;將蒸餾液中的2-AP萃取到氯仿中,然后蒸干氯仿;用乙醇重溶蒸干的氯仿,并進行色譜分析。主要優(yōu)點是操作簡便、提取效率高、純度高;缺點是香精成分不完全、適用范圍窄、容易受到環(huán)境影響。改進優(yōu)化建議是可調(diào)整蒸餾條件,可以通過調(diào)整蒸餾溫度、時間、壓力等條件,來減少香精成分的分解和損失,提高提取效率和純度;可以結(jié)合其他方法,如超聲波提取、微波提取等,來提高提取效率和適用范圍;完善環(huán)境控制,在進行直接蒸餾法提取時,需要對環(huán)境因素進行嚴格控制,如溫度、濕度等,以減少環(huán)境因素對提取效果的影響,可以使用恒溫恒濕箱等設(shè)備來實現(xiàn)環(huán)境控制。Sugunya等[5]采用水蒸餾法、氮磷檢測器和高選擇性的色譜柱CP-Wax 51 測定了考道馬里105糙米中包含 2-AP在內(nèi)的 140 種揮發(fā)化合物。

1.2 溶劑萃取法

將粉碎的樣品加入有機溶劑(如乙醇、甲醇等)中,超聲輔助萃取,離心后收集上清液,用氮氣吹干,重溶于溶劑中得到提取物。主要步驟如下:取1 g樣品加入10 mL正己烷中,室溫下浸泡1 h;用玻璃棒將混合物充分攪拌,然后過濾;將過濾液轉(zhuǎn)移至一個離心管中,并加入等體積的水,充分混合;將混合液中的2-AP萃取到氯仿中,然后蒸干氯仿;用乙醇重溶蒸干的氯仿,并進行色譜分析。主要優(yōu)點是萃取效果好,提取出的香精含量高;可以提取出大米中不同揮發(fā)性和極性的香精成分,具有較廣的適用范圍;操作簡便,適用性強。缺點是需要使用有機溶劑,可能會對環(huán)境造成一定的污染;由于有機溶劑的揮發(fā)性,提取過程需要在通風條件下進行,操作比較繁瑣;有機溶劑的使用可能會對提取出的香精品質(zhì)產(chǎn)生影響。改進優(yōu)化建議是選擇低揮發(fā)性、低毒性、環(huán)保的有機溶劑;優(yōu)化提取條件,如溶劑種類、萃取時間、溫度等,以提高提取效率和香精質(zhì)量;加強溶劑回收和處理,減少污染;結(jié)合其他檢測方法進行驗證,提高準確性和可靠性。Hien 等[6]用400 mL純乙醇為萃取溶劑提取不同品種大米中2-AP。

1.3 超聲波輔助提取法

該方法利用超聲波的機械作用和熱效應(yīng),破壞大米細胞壁和細胞膜結(jié)構(gòu),使目標物質(zhì)易于釋放[7]。具體過程是將樣品和有機溶劑混合后,通過超聲波處理,將目標物質(zhì)從大米中提取出來。主要步驟如下:取1 g大米樣品加入10 mL正己烷中,室溫下浸泡1 h;用玻璃棒將混合物充分攪拌,然后用超聲波處理器進行超聲波提取;將提取液轉(zhuǎn)移至一個離心管中,離心收集上清液;將上清液中的2-AP萃取到氯仿中,然后蒸干氯仿;該方法具有提取效率高、操作簡單、快速等優(yōu)點。缺點:設(shè)備成本較高,對樣品量和形態(tài)有限制,易引起樣品破壞。改進優(yōu)化建議:考慮超聲波功率、時間和頻率的影響,對樣品進行合適的前處理,如粉碎、加入鹽酸等。

1.4 分散液液微萃取法

其原理是利用兩種互不溶的液體相,將目標化合物從樣品基質(zhì)中萃取到有機相中,然后通過離心分離有機相和水相,再將有機相溶液蒸發(fā)至干燥,最后用乙醇重溶后進行檢測[8]。其提取過程如下:取適量大米樣品,粉碎后加入水中,制成懸浮液;加入2-乙?；?1-吡咯啉的萃取劑(如二氯甲烷),并振蕩混合;用離心機離心,分離有機相和水相;將有機相溶液用氮氣吹干至干燥,再用乙醇重溶后進行檢測;此方法的優(yōu)點是提取效率高,且樣品處理過程簡單快捷,可以批量分析。缺點是在提取過程中會有一定的誤差和樣品破壞,同時在乙醇重溶后有可能存在部分雜質(zhì)干擾,需要進行進一步純化和分離。針對這些問題,可以通過優(yōu)化萃取劑的種類和比例、調(diào)整pH值和溫度等參數(shù)來提高提取效率和準確性。

1.5 氫氧化鈉熔融法

此方法的原理是通過氫氧化鈉處理,使樣品中的2-乙酰基-1-吡咯啉水解成1-吡咯啉,使其易于萃取。在色譜分析中,使用高效液相色譜法進行檢測[9]。具體步驟如下:取3 g樣品加入50 mL水中混合均勻;加入4 mL 10%氫氧化鈉溶液,用電子攪拌器攪拌混勻;加熱樣品至95℃,保持2 h;等待樣品冷卻至室溫,用水調(diào)整pH值至中性;用乙酰丙酮萃取樣品,萃取3次,每次使用10 mL乙酰丙酮;合并乙酰丙酮萃取液,用氮吹干至干燥;加入1 mL乙醇重溶,過0.45 μm微孔濾膜,取濾液進行色譜分析。該方法的優(yōu)點是簡單易行,提取效率較高,適用于大批量樣品的快速檢測。缺點是可能會與樣品中的其他化合物相互干擾,影響檢測結(jié)果。改進優(yōu)化建議是在提取過程中加入對干擾物有選擇性的萃取劑,減少對結(jié)果的影響。

1.6 液液萃取法

此方法的原理是利用乙酸乙酯作為溶劑,將2-乙?；?1-吡咯啉從樣品中萃取出來[10]。在色譜分析中,同樣使用高效液相色譜法進行檢測。具體步驟如下:取2 g樣品加入50 mL 乙酸乙酯中,混合均勻;加熱樣品,使其沸騰10 min;等待樣品冷卻至室溫,用氮吹干至干燥;加入1 mL乙醇重溶,過0.45 μm微孔濾膜,取濾液進行色譜分析。該方法的優(yōu)點是提取效率高,適用于小批量樣品的檢測。缺點是需要高溫處理樣品,可能會對樣品中的其他化合物造成影響,而且操作復雜,容易產(chǎn)生誤差。改進優(yōu)化建議:優(yōu)化有機溶劑的選擇和使用條件,采用微量萃取方法等。

1.7 固相微萃取法

將大米樣品與固相微萃取材料(如聚酰胺纖維、聚丙烯膜等)接觸,使目標化合物在材料表面富集,再用有機溶劑洗脫,得到提取物[11-12]。優(yōu)點:固相萃取法適用于大樣品處理,操作簡單,提取效果好,可以去除大量的干擾物。缺點:固相萃取法提取的樣品純度可能較低,可能需要進行后續(xù)純化步驟;同時固相萃取柱的選擇和使用條件的優(yōu)化需要針對不同的樣品進行。改進優(yōu)化建議是可以采用不同類型和大小的固相萃取柱進行結(jié)合的方法,提高提取效果和樣品純度。

總之,針對大米中2-乙?；?1-吡咯啉的前處理提取方法,應(yīng)根據(jù)樣品的特點和目的選擇合適的方法,并針對不同方法的優(yōu)缺點進行改進和優(yōu)化,以提高提取效率和分析準確性。同時,建議在使用這些方法時,參考相關(guān)的標準文獻,以保證實驗的可靠性和準確性。

2 大米中香精的常見檢測方法分析

大米中香精的檢測方法主要有以下幾種。

2.1 人類感官評估

人類感官評估是一種常用的檢測方法,可以評估大米香精的味道和強度,但是這種方法受到個體差異和主觀性的影響,不夠準確和客觀[13]。其主要原理是通過人類的味覺和嗅覺來評估樣品中大米香精的味道和強度。具體步驟:將樣品經(jīng)過前處理后,讓評估員通過品嘗或嗅聞樣品來評估樣品中大米香精的存在和強度。但是值得注意的是,在進行人類感官評估時,要注意評估員的個體差異和主觀性,盡可能避免主觀因素對評估結(jié)果的影響。該方法的主要優(yōu)點:操作簡單,可以模擬實際的食品品嘗過程,可以評估大米香精的整體感官特性。缺點:存在個體差異和主觀性,評估結(jié)果不夠客觀和準確。改進優(yōu)化建議:可以考慮建立評估標準和方法,降低個體差異和主觀性,同時可以結(jié)合其他檢測方法進行分析,提高檢測的可靠性和準確性。

2.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)

GC-MS是一種高靈敏度、高選擇性的分析方法,可以通過分析大米中香精的揮發(fā)性有機成分來確定香精的類型和含量。其主要原理是樣品經(jīng)過特定處理后,通過氣相色譜分離樣品中的揮發(fā)性有機化合物,并將其帶入質(zhì)譜儀進行檢測。通過對質(zhì)譜圖進行分析,可以確定香精的種類和含量。具體步驟:將大米樣品加入適量的溶劑中,如乙醇、甲醇等,進行超聲波輔助提取,待提取完成后,通過過濾和濃縮等處理,得到含有香精成分的樣品溶液,然后將樣品溶液進行干燥、衍射等處理,得到適合進入GC-MS分析的樣品,上機檢測。但是值得注意的是,在樣品處理過程中,需要注意避免樣品受到污染,以及避免產(chǎn)生氧化、分解等影響檢測結(jié)果的化學反應(yīng)。同時,也需要控制樣品的提取時間和提取溫度,避免對揮發(fā)性成分造成損失或變化。該方法的主要優(yōu)點:靈敏度高、準確性高、特異性好,能夠?qū)Υ竺紫憔械?-AP進行定量分析。缺點:需要對樣品進行前處理,操作復雜,需要專業(yè)技術(shù)人員進行操作,而且設(shè)備價格昂貴。改進優(yōu)化建議:可以考慮對前處理方法進行優(yōu)化,降低操作難度和成本,同時可以考慮將GC-MS方法與其他檢測方法結(jié)合使用,提高檢測的準確性和可靠性。應(yīng)興華等[14]通過加入內(nèi)標物2,4,6-三甲基吡啶后經(jīng)無水乙醇-二氯甲烷(體積比為1∶1)在 80℃水浴中提取,建立了氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)( GC-MS) 分析香稻特征化合物 2-乙?；量┻姆椒?。

2.3 高效液相色譜-紫外檢測(HPLC-UV)

HPLC-UV是一種基于分離和檢測的分析方法,可以通過檢測大米中香精的色譜峰來確定香精的類型和含量。其主要原理是樣品經(jīng)過特定處理后,通過高效液相色譜分離,然后通過紫外檢測器進行檢測,通過檢測吸光度峰值的大小和位置,可以確定香精的種類和含量。具體步驟:將大米樣品加入適量的溶劑中,如乙醇、甲醇等,進行超聲波輔助提取,待提取完成后,通過過濾和濃縮等處理,得到含有香精成分的樣品溶液,然后將樣品溶液進行干燥、衍射等處理,得到適合進入HPLC-UV分析的樣品,上機檢測。但是值得注意的是,在樣品處理過程中,需要注意避免樣品受到污染,以及避免產(chǎn)生氧化、分解等影響檢測結(jié)果的化學反應(yīng)。同時,也需要控制樣品的提取時間和提取溫度,避免對揮發(fā)性成分造成損失或變化。此外,還需要控制HPLC-UV分析中的溫度、流速等參數(shù),以確保分析結(jié)果的準確性。該方法的主要優(yōu)點:操作簡單,準確性高,能夠?qū)Υ竺紫憔械?-AP進行定量分析。缺點:需要對樣品進行前處理,而且靈敏度相對較低,不能檢測到大米香精中的其他成分。改進優(yōu)化建議:可以考慮優(yōu)化柱和流動相的選擇,提高靈敏度和特異性,同時可以結(jié)合其他檢測方法進行分析,提高檢測的可靠性和準確性。嚴峻等[15]用高效液相色譜法對市購大米香精進行分析研究,確定了5種在大米香精中使用的香精成分。

2.4 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)

LC-MS是一種基于分離和檢測的分析方法,可以通過分析大米中香精的非揮發(fā)性有機成分來確定香精的類型和含量。其主要原理是樣品經(jīng)過特定處理后,通過液相色譜分離樣品中的化合物,并將其帶入質(zhì)譜儀進行檢測,通過對質(zhì)譜圖進行分析,可以確定香精的種類和含量。具體步驟:將大米樣品加入適量的溶劑中,如乙醇、甲醇等,進行超聲波輔助提取,待提取完成后,通過過濾和濃縮等處理,得到含有香精成分的樣品溶液,然后將樣品溶液進行干燥、衍射等處理,得到適合進入LC-MS分析的樣品,上機檢測。但是值得注意的是,在樣品處理過程中,需要注意避免樣品受到污染,以及避免產(chǎn)生氧化、分解等影響檢測結(jié)果的化學反應(yīng)。同時,也需要控制樣品的提取時間和提取溫度,避免對成分造成損失或變化。此外,還需要控制LC-MS分析中的溫度、流速等參數(shù),以確保分析結(jié)果的準確性。主要優(yōu)點是靈敏度高,可檢測到非常低濃度的香精成分;特異性好,可以區(qū)分出大米香精中不同成分,避免了其他雜質(zhì)的干擾。準確性高,可以對不同成分進行定量分析。缺點是操作復雜,需要使用高端設(shè)備,技術(shù)要求較高;費用較高,不適合大規(guī)模應(yīng)用;檢測時間較長,需要進行復雜的樣品制備和分析過程。改進優(yōu)化建議是優(yōu)化分離條件和質(zhì)譜參數(shù),提高檢測靈敏度和特異性;研發(fā)更高效的樣品制備方法,降低操作難度和時間成本;探索更為經(jīng)濟實用的檢測方法,例如基于納米材料或表面增強拉曼光譜等新技術(shù)的檢測方法。Jost 等[16]采用 HPLC-MS/MS建立了大米和小麥面包中2-AP的分析方法,以磷酸緩沖液為提取劑進行超聲提取后衍生,通過加入2-APQ-d4同位素內(nèi)標進行2-AP的定量。

2.5 快速檢測方法(如紅外光譜法(IR))

IR是一種基于分子振動的分析方法,可以通過檢測大米中香精的紅外吸收譜圖來確定香精的類型和含量。其原理是基于大米中香精成分所產(chǎn)生的光譜特征,通過光譜儀或光譜分析儀進行檢測和分析,不同光譜方法之間的原理和適用范圍可能有所不同[17]。具體步驟:通常不需要對樣品進行特定處理或提取,直接將大米樣品放入檢測設(shè)備中進行光譜檢測即可;但是值得注意的是,在進行光譜檢測時,需要保證樣品表面干燥、潔凈、均勻,并控制樣品的厚度、尺寸等參數(shù);同時,也需要根據(jù)光譜檢測儀器的特點,進行相應(yīng)的儀器校準和光譜圖分析,以確保分析結(jié)果的準確性。

2.6 電子鼻(E-nose)技術(shù)

電子鼻是一種基于化學傳感器的檢測方法,可以模擬人類嗅覺系統(tǒng)[18],快速檢測大米香精的存在。其主要原理是通過檢測樣品揮發(fā)出的氣味來判斷樣品中大米香精的存在。具體步驟:將樣品揮發(fā)出的氣味吸入到電子鼻中,然后通過電子鼻傳感器對氣味進行檢測和識別。但是值得注意的是,在使用電子鼻進行檢測時,要注意校準和維護電子鼻傳感器,避免傳感器對檢測結(jié)果產(chǎn)生干擾。該方法的主要優(yōu)點:操作簡單,可以快速識別樣品中的氣味,不需要對樣品進行前處理。缺點:靈敏度相對較低,不能定量分析大米香精中的2-AP。改進優(yōu)化建議:可以考慮優(yōu)化傳感器的選擇和校準方法,提高靈敏度和特異性,同時可以結(jié)合其他檢測方法進行分析,提高檢測的可靠性和準確性。Timsorn等[19]通過電子鼻技術(shù)和主成分分析法,對香米中摻雜的普通大米含量進行評估,其線性關(guān)系(R2)>0.94。

總的來說,以上檢測方法均可用于檢測大米中的香精成分。在實際檢測中,需要根據(jù)實際情況選擇適合的檢測方法,并根據(jù)標準要求進行樣品處理和檢測條件的控制,以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。

3 大米中香精檢測注意事項及研究展望

大米中香精檢測過程中,需要注意以下事項:(1)樣品的制備:樣品的制備對檢測結(jié)果的準確性和可靠性至關(guān)重要。樣品制備過程中需要避免污染、揮發(fā)和分解等影響檢測結(jié)果的因素,同時還需要控制樣品的數(shù)量、保存時間和保存條件等。(2)檢測方法的選擇:不同的檢測方法適用于不同類型和含量的香精成分。需要根據(jù)實際情況選擇適合的檢測方法,以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。(3)儀器設(shè)備的選擇和使用:不同的檢測方法需要相應(yīng)的儀器設(shè)備支持。需要選擇高質(zhì)量的儀器設(shè)備,并按照使用說明書正確使用和維護儀器設(shè)備,以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。(4)檢測標準的制定和執(zhí)行:在進行大米中香精的檢測過程中,需要按照相應(yīng)的檢測標準進行檢測,以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。同時,需要建立標準的制定和執(zhí)行體系,并建立相應(yīng)的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證體系,以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。

目前已經(jīng)有一些商用的快速檢測方法可用于大米中香精的檢測,比如基于表面增強拉曼散射光譜(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)技術(shù)的快速檢測方法。該方法通過將樣品與納米顆粒混合,使得納米顆粒表面形成具有高度局域化電磁場的“熱點”,從而增強樣品中目標成分的光信號,提高檢測靈敏度和準確性[20]。此外,還有基于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)的快速檢測方法[21]。該方法通過將大米樣品提取后進行GC-MS分析,可以檢測到大米中添加的多種香精成分,同時具有靈敏度高、精確度高等特點。目前,這些方法尚未成熟,但隨著技術(shù)的不斷進步和發(fā)展,相信未來會有更多更快速、更準確的檢測方法被開發(fā)出來。

下一步對于大米中香精的檢測,可以從以下幾個方面展開深度研究:(1)研究開發(fā)新的前處理提取技術(shù)。在已有的提取技術(shù)基礎(chǔ)上,改進和優(yōu)化條件,以提高前處理提取的效率。(2)增加檢測方法的準確性和可靠性。在已有的檢測方法基礎(chǔ)上,可以引入新的檢測技術(shù),如質(zhì)譜法、紅外光譜法等,以提高檢測的準確性和可靠性。此外,可以通過改進提取、分離和檢測等步驟,進一步提高方法的靈敏度和特異性。(3)研究香氣成分對大米品質(zhì)的影響。香精是為了提高大米的口感而添加的,因此可以從大米品質(zhì)的角度來研究香精對大米口感和營養(yǎng)成分的影響,探討在保證安全的前提下,如何在不影響大米品質(zhì)的情況下提高大米的香氣成分。(4)研究香精添加的來源和原因。通過調(diào)查和分析市場上不同品牌的大米,可以了解到香精添加的情況和原因。從市場角度出發(fā),可以深入探究商家添加香精的原因、頻率和方式等,從而為消費者提供更全面的信息和更好的購買決策。(5)了解大眾對香精添加的認知和態(tài)度。大眾對于食品添加劑的認知和態(tài)度會對市場需求產(chǎn)生影響,因此可以通過調(diào)查問卷、訪談等方式,了解大眾對香精添加的認知和態(tài)度,探討如何提高消費者的食品安全意識和知識水平。(6)制定更嚴格的標準和監(jiān)管措施。當前,我國對于食品添加劑的標準和監(jiān)管仍有不足之處,因此可以針對大米中香精的添加,制定更為嚴格的標準和監(jiān)管措施,以保障消費者的食品安全和權(quán)益。

4 結(jié)束語

綜上所述,了解大米中香精的問題對我們選擇健康食品和保護消費者權(quán)益非常重要。相關(guān)部門和機構(gòu)需要不斷改進和優(yōu)化大米中香精的檢測方法,以更好地維護食品安全和消費者權(quán)益。同時,加強對商家的監(jiān)管和懲罰,防止他們將添加香精的大米冒充香米出售,也是保障消費者權(quán)益的一種重要措施。