固相微萃取-氣相色譜-質譜法測定乳品中2-甲基-2-丙烯酸甲酯*

李延華，王偉軍，孟岳成，陳杰

1(浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州，310018)

2(貝因美嬰童食品股份有限公司，浙江杭州，310007)

2-甲基-2-丙烯酸甲酯(methyl 2-methylacrylate，MMA)是生產透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯的單體。國外，MMA也作為風味劑用于食品中，糧農組織/世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA)認定MMA屬于“脂肪族支鏈飽和及不飽和醇、醛、酸及相關酯”類風味劑［1］。該類化合物分為2個亞類，MMA(No.1834)被劃分為第Ⅱ亞類，即其關注攝入量為每人每天 540 μg，低于第Ⅰ亞類的 1 800 μg［2］。

有關MMA的檢測方法中，日本關于透明塑料制品中MMA檢測的標準方法是氣相色譜法，但該方法必須使用厚液膜柱，而非實驗室常用色譜柱，并且容易引起固定相流失，且難免有假陽性的問題［3］。我國國標規定使用氣相色譜法測定大氣樣品中的MMA濃度［4］。由于采集的問題，分析結果的精密度也不理想［5］。王云玉等使用頂空氣相色譜-質譜聯用(gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS)方法通過內標(乙酸乙酯)定量測定食品模擬物中的MMA［3］，該方法操作簡便、快速，具有質譜定性準確的優點，但是在測定牛乳樣品時，由于乳品中酯類較多，內標干擾嚴重。此外，該方法的檢測限為1 mg/L，無法滿足實驗要求。

固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)技術集取樣、萃取及富集于一體，具有萃取速度快、操作成本低以及便于實現自動化等優點。目前，SPMEGC-MS定量檢測揮發性物質已經得到較好的應用。本試驗的目的是確定乳品中MMA的SPME-GC-MS定量檢測方法。

1 儀器與試劑

氣相色譜(HP 6890，美國)-質譜(HP 5973，美國)分析儀;DB-5色譜柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)，安捷倫科技;SPME上樣手柄及萃取臺、75 μm carboxen/polydimethylsiloxan(CAR/PDMS)和50/30 μm(2cm)divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxan(DVB/CAR/PDMS)萃取纖維頭(美國 Supelco公司);HJ-3型磁力攪拌器，江蘇國華公司。

2-甲基-2-丙烯酸甲酯和4-甲基-2-戊酮，美國Sigma-Aldrich公司;乳制品(全脂乳粉、脫脂乳粉、液態奶和酸奶，各2個品牌)購自本地超市;其他試劑均為國產分析純。

2 實驗方法

2.1 模擬乳超濾液的配制

SMUF(simulated milk ultra filtrate)是常用的模擬乳中無機鹽環境的溶液，根據文獻方法進行［6］，用于配制標準溶液。

2.2 MMA標準母液

將MMA加入SMUF溶液中，配成50 mg/L儲備液，于4℃保存用于添加實驗。此外，外標法繪制標準曲線時，再取適量的母液用SMUF溶液稀釋成一定濃度的標準液。

2.3 樣品前處理

取一定體積的0.12 mg/mL乳粉樣品(復原乳)于100 mL預先放有磁力攪拌子的頂空瓶中。內標法需另加入4-甲基-2戊酮。于不同溫度平衡30 min，用SPME裝置的針頭刺穿瓶蓋內聚四氟乙烯密封墊，推進萃取纖維使之暴露于頂空中，固定于手柄第三檔，隨后在該溫度水浴中進行固相微萃取30 min。隨即拔出，于GC進樣口解析1.5 min后進行GC-MS分析。

2.4 定量分析

考察了內標法和外標法2種定量方法。通過試驗確定內標物為4-甲基-2-戊酮，該化合物在乳品中不存在，并且與目標化合物(MMA)出峰時間相近且可完全分離。外標法采用MMA標準曲線(外標濃度與峰面積)求得。

2.5 色譜質譜條件

采用不分流進樣模式，進樣口溫度250℃，載氣為高純氦氣，流速1.0 mL/min，柱前壓85.0 kPa，柱起始溫度40℃，保持8 min，以4℃/min升至150℃，保持1 min，再以20℃/min升至250℃，保持10 min。用電子轟擊(electron impact，EI)源分析，電子能量為70 eV，離子源溫度200℃，接口溫度250℃。選取全程離子碎片掃描模式時，質量掃描范圍為m/z 35～500。選擇的主要特征離子的質荷比為15，43，58，85，100。

3 結果與討論

3.1 萃取條件的選擇

為了優化固相微萃取的萃取條件，向無MMA復原乳中加入MMA母液使其終濃度為50 μg/L，使用不同的萃取條件測定樣品中MMA，結果(峰面積)如表1所示。

3.1.1 萃取頭類型的差異

固定其他條件不變，當復原乳體積為30 mL，平衡和萃取溫度為50℃時，考察2種萃取頭的差異。結果表明DVB/CAR/PDMS較CAR/PDMS有更好的萃取效果，因此以下試驗均采用這種萃取頭。

3.1.2 樣品體積的影響

平衡和萃取溫度為50℃時，調整復原乳體積分別為30、40、50和60 mL，考察樣品體積對萃取的影響。結果表明隨著樣品體積的增加，MMA峰面積增加，即萃取的效果更好，但是增加的幅度越來越少。從50 mL到60 mL未明顯增加(P＞0.05)，因此選擇50 mL做后續試驗。

表1 不同萃取條件下的MMA峰面積(n=2)Table 1 Peak areas of MAA under different extraction conditions(n=2)

3.1.3 平衡和萃取溫度

固定其他條件不變，調整平衡和萃取溫度分別為50、60、70和80℃，考察樣品的平衡和萃取溫度對萃取效果的影響。結果表明隨著溫度的增加，MMA峰面積增加，即萃取的效果更好，同時考慮過高的溫度可能降低纖維頭的使用壽命，選擇80℃作為最佳的平衡和萃取溫度。

綜合考慮確定了最佳的萃取條件為:萃取頭纖維類型為DVB/CAR/PDMS，100 mL頂空瓶中樣品的體積為50 mL，平衡和萃取溫度為80℃(30 min)。

3.2 內標法定量評價

向無MMA復原乳中加入MMA母液配制一系列MMA標準液(各50 mL)，隨后使用優化的萃取條件進行測定。以MMA的濃度(x)為橫坐標、峰面積(y)為縱坐標做圖，在10～200 μg/L內線性關系良好，線性回歸方程為y=62 266x-316 010，r2=0.992 1。

向無MMA復原乳中加入MMA母液使其終濃度分別為20、50和100 μg/L，隨后加入預試驗所確定的內標物4-甲基-2-戊酮，使其終濃度為50 μg/L。進行添加回收率實驗，每個濃度重復5次測定，內標定量。結果見表2，平均回收率為87.5% ～109.3%，相對標準偏差為3.1% ～5.3%，可見該方法具有較好的回收率和精密度。檢出限為0.9 μg/L(S/N≥3)。

GC-MS法測定的典型離子流圖見圖1。由圖1可知，該方法中MMA和內標都有較好分離度，乳中內源性雜質不干擾測定。圖2給出了內標4-甲基-2-戊酮的棒狀圖。

圖1 添加內標(4-甲基-2-戊酮)復原乳乳中MMA氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of MMA with internal standard(4-methyl-2-pentanone)

3.3 外標定量方法

當采用GC-MS分析乳品中MMA時，基質效應對準確定量有影響，故在制備標準樣品時使用SMUF溶液配成濃度分別為 10、20、50、100、150 和 200 μg/L的標準液(各50 mL)，隨后使用優化的萃取條件進行測定。MMA在10～200 μg/L內以峰面積(y)對濃度(x)做圖，所得標準曲線方程為 y=84 646x-618 907，r2=0.997 4。該法適合MMA的定量分析。

采用在無MMA復原乳中添加MMA母液的方法進行添加回收率實驗，每個濃度重復5次測定，結果見表2。MMA的添加回收率在95.2% ～103.7%，相對標準偏差(RSD)在3.4% ～4.1%，檢出限為0.9 μg/L(S/N≥3)，能滿足乳品中MMA關注攝入量分析要求。

圖2 內標4-甲基-2-戊酮的棒狀圖Fig.2 Abundance of ion from 4-methyl-2-pentanone (internal standard )

表2 定量方法評價Table 2 Evaluation of quantitative methods

3.4 樣品測定

利用內標和外標2種方法測定了4種乳制品(全脂乳粉、脫脂乳粉、液態奶和酸奶，各2個品牌)的乳樣，僅在某一品牌的全脂和脫脂乳粉中檢測到MMA，以復原乳0.12 mg/mL計算，內標法測定其濃度分別為(78.4±3.8)μg/L和(156.3±6.7)μg/L(n=3);外標法測定其濃度分別為(86.2±2.7)μg/L和(174.0±5.4)μg/L(n=3)。

4 結論

通過研究確定了乳品中MMA的固相微萃取條件，建立了乳品中MMA內分析檢測方法。最佳的萃取條件為:萃取頭纖維類型 DVB/CAR/PDMS，100 mL頂空瓶中樣品的體積為50 mL，平衡和萃取溫度、時間為80℃、30 min。方法評價結果表明，本方法在10～200 μg/L內線性良好，平均回收率的在87.5% ～109.3%之間;相對誤差在3.1% ～5.3%。

［1］ Pronk M E J，Bend J R.Aliphatic branched-chain saturated and unsaturated alcohols，aldehydes，acids and related esters(addendum)［C］.Sixty-ninth Meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives(JECFA)，2009:291-325.

［2］ Cramer G M，Ford R A，Hall R L.Estimation of toxic hazard:a decision tree approach［J］.Food and Cosmetics Toxicology，1978，16(3):255-276.

［3］ 王云玉，李丹，劉瑩峰，等.頂空-GC/MS法測定食品模擬物中的甲基丙烯酸甲酯［J］.現代測量與實驗室管理，2011，19(1):8-9.

［4］ GBZ/T 160.64-2004.工作場所空氣有毒物質測定不飽和脂肪族酯類化合物［S］.中華人民共和國國家職業衛生標準.

［5］ 吳萍，劉金洲.工作場所空氣中醇類化合物異丙醇、丁醇、異戊醇的時間加權平均濃度 (TWA)測定方法研究［J］.中國衛生檢驗雜志，2005，15(10):1 176-1 178.

［6］ Rosmaninho R，Melo L F.The effect of citrate on calcium phosphatedeposition from simulated milk ultrafiltrate(SMUF)solution［J］.Journal of Food Engineering，2006，73(4):379-387.