氣相色譜法檢測(cè)食品中甜蜜素含量

Detection of Sweetener Content in Food by Gas Chromatography

NING Kun

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Product Quality Inspection Research Institute，Nanning 530200， China）

Abstract： This study established a gas chromatography method for the detection of saccharin in food.The experimental derivatization reaction and chromatographic conditions were studied，and the linear range，accuracy， and precision of the method were investigated.The results showed that there was a good linear relationship between saccharin and 10.0～200.0μg?mL^-1 0 （r²=0.9995 ）， the detection limit of the method was 0.01mg^?kg^-1 ， and the relative standard deviation （RSD） of precision was ?3.76% .At three spiked levels， the average recovery rate of saccharin in three types of food matrices was 89.7% to 101.3% .The test results of 42 commercially available samples showed that the highest exceedance rate of saccharin was in the candied fruit category， at 28.6% ，while beverages and pastries did notexceed thestandard.Thismethodhas highsensitivityand goodreproducibility，andissuitable forrapiddetection of saccharin in food，providing reliable technical support for market supervision.

Keywords： sweetener detection; gas chromatography; food

甜蜜素作為一種人工合成甜味劑，其甜度為蔗糖的 30～50 倍，廣泛用于蜜餞、飲料等食品中。然而，其代謝產(chǎn)物環(huán)己胺具有潛在毒性，因此聯(lián)合食品添加劑專(zhuān)家委員會(huì)規(guī)定每日允許攝入量為11mg^?kg^-1 bw體重。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法存在前處理復(fù)雜（耗時(shí) gt;4h ）、靈敏度不足（檢出限0.02mg^.kg^-1 ）等瓶頸，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的效率與準(zhǔn)確性。本研究通過(guò)氣相色譜衍生化反應(yīng)，將強(qiáng)極性目標(biāo)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性衍生物，顯著提升了檢測(cè)選擇性與靈敏度[1-2]。

氣相色譜法（GasChromatography，GC）檢測(cè)甜蜜素具有顯著優(yōu)勢(shì)，通過(guò)亞硝化衍生反應(yīng)將強(qiáng)極性甜蜜素轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性 N_- 亞硝基環(huán)己基氨基磺酸酯，可以規(guī)避食品基質(zhì)干擾。相比液相色譜法，該方法前處理步驟減少 40% （由7步優(yōu)化至4步），方法檢出限降低至 0.01mg^.kg^-1 （較國(guó)標(biāo)提升 50% ）。優(yōu)化后的 HP-5 色譜柱實(shí)現(xiàn) 18.3min 快速分離，峰形對(duì)稱(chēng)因子在 0.95～1.05 。質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)顯示，在高糖（如蜜餞）與高脂（如糕點(diǎn)）基質(zhì)中，信號(hào)抑制率分別低于 3.2% 和 7.8% ，滿(mǎn)足《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測(cè)定》（GB5009.97—2016）要求。

本研究建立一種能高效檢測(cè)食品中甜蜜素的氣相色譜技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化衍生化反應(yīng)體系與色譜分離條件，重點(diǎn)解決復(fù)雜食品基質(zhì)干擾、痕量組分檢測(cè)穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。該技術(shù)可為食品中甜蜜素的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行提供可靠的技術(shù)支持，對(duì)保障消費(fèi)者健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1材料與方法

1.1材料與試劑

實(shí)驗(yàn)材料選取了市售飲料、蜜餞、糕點(diǎn)等3大類(lèi)共42份食品樣品，采樣后經(jīng)均質(zhì)化處理并分裝，于 -18% 條件下保存。

甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品（純度 ?99% ，CAS號(hào)為68476-78-8），Sigma-Aldrich公司；濃硫酸（分析純，95%～98% ）、亞硝酸鈉（優(yōu)級(jí)純， ?99% ）、正己烷（色譜純， ?97% ）；氯化鈉、碳酸氫鈉；實(shí)驗(yàn)用水為超純水（電阻率 ?18.2MΩ?cm ）

1.2儀器與設(shè)備

7890B氣相色譜儀（配自動(dòng)進(jìn)樣器），Agilent;VortexGenius3渦旋混合器，IKA；ScientificCentrifugeCL10離心機(jī)，Thermo；N-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（控溫精度 ±1‰ ），EYELA；WNB14恒溫水槽（控溫為 30～100^cC ，精度 ±0.5°C ），Memmert；KQ-500DE超聲波清洗器； 0.22μm 有機(jī)系尼龍濾膜，津騰；XSR105DU天平（精度 0.01mg ），MettlerToledo；SevenExcellencepH計(jì)，MettlerToledo。所有設(shè)備均通過(guò)計(jì)量校準(zhǔn)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速誤差 lt;2% ，溫控設(shè)備偏差 lt;1Φ^°C 。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

精確稱(chēng)取甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品 0.1000g ，用超純水溶解并定容至 100mL ，制得 1mg^?mL^-1 儲(chǔ)備液，通過(guò)梯度稀釋制備濃度分別為10.0、20.0、50.0、100.0、150.0μg?mL^-1 和 200.0μg?mL^-1 的標(biāo)準(zhǔn)系列工作液。

1.3.2 樣品前處理

參考相關(guān)檢測(cè)方法[3]，精確稱(chēng)取 5.00g 均質(zhì)化樣品置于 50mL 具塞玻璃離心管中，加入 20mL 超純水。將離心管置于 40kHz 超聲波清洗器中提取20min[ 水溫維持在（ 2 5 ±2 ）℃]"，隨后以 離心 10min ，收集上清液。移取 2.0mL 上清液至預(yù)冷的 15mL 離心管中，依次加入 5.0mL 預(yù)冷硫酸溶液（ 1+1 ，體積比）和 0.5mL 新配制的 50g?L^-1 亞硝酸鈉溶液，立即渦旋混合 30s ，轉(zhuǎn)移至冰浴槽（溫度為 0～4°C ）避光反應(yīng) 10min ，期間每隔 2min 手動(dòng)振蕩5s以保障反應(yīng)體系的均一性。向反應(yīng)體系中加人 2.0g 氯化鈉及 5.0mL 正己烷，以 2500r?min^-1 轉(zhuǎn)速渦旋振蕩 2min ，靜置分層后以 12000r?min^-1 離心5min 。轉(zhuǎn)移上層有機(jī)相至裝有 0.5g 無(wú)水硫酸鈉的玻璃漏斗中脫水，重復(fù)萃取1次并合并有機(jī)相。使用氮吹儀在（ 40±1 ） °C 條件下濃縮至 1.0mL ，過(guò) 0.22μm 有機(jī)系尼龍濾膜后，待測(cè)。

每批次實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行空白試驗(yàn)（以超純水替代樣品）及基質(zhì)加標(biāo)質(zhì)控樣（添加10、50、 100μg?g^-1 3 個(gè)濃度水平），全程監(jiān)控衍生化效率與基質(zhì)干擾。

1.3.3 氣相色譜條件

色譜柱：HP-5毛細(xì)管柱（ 30m×0.32mm ，0.25μm ）；固定相： 5% 苯基 -95% 二甲基聚硅氧烷；載氣：高純氮?dú)猓兌??99.999% ）；流速：2.0mLmin^-1 ，分流比為 10：1 ；進(jìn)樣口溫度： 250‰ ：檢測(cè)器溫度： 280°C ；升溫程序：初始溫度 60°C 保持 1min ，以 15^qC?min^-1 升至 180^qC 保持 2min ，再以 25^cmin^-1 升至 250^°C 保持 5min ，總運(yùn)行時(shí)間為18.3min ；進(jìn)樣量： 1μL ；溶劑延遲時(shí)間： 1.5min 。

2 結(jié)果與分析

2.1線性關(guān)系、檢出限和定量限

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，甜蜜素在 10.0～200.0μg?mL^-1 呈現(xiàn)良好線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為 scriptstyley=9 824x+ 136.3 （ r²=0.9995 ），滿(mǎn)足食品基質(zhì)中甜蜜素的定量分析需求。

采用信噪比法（ S/N?3 定義為檢出限， S/N?10 定義為定量限）和空白基質(zhì)加標(biāo)法測(cè)定甜蜜素的檢出限（LimitofDetection，LOD）與定量限（LimitofQuantitation，LOQ）。計(jì)算結(jié)果如表1所示，在3類(lèi)空白食品基質(zhì)中，儀器LOD和LOQ分別為0.003μg?mL^-1 和 0.01μg?mL^-1 。考慮樣品濃縮因子為5（初始液 5mL 濃縮至 1mL ），經(jīng)換算得方法LOD和LOQ分別為 0.01mg^.kg^-1 和 0.03mg^.kg^-1 。此外，在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，添加 0.03mg^.kg^-1 甜蜜素的空白樣品回收率為 90.1%～ 95.4% 。

本方法靈敏度顯著優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的甜蜜素檢出限（ 0.02mg^.kg^-1 ），可精準(zhǔn)識(shí)別食品中痕量甜蜜素殘留。通過(guò)3類(lèi)空白基質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，蜜餞基質(zhì)因高糖分產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)最小（信號(hào)抑制率為3.2% ），糕點(diǎn)基質(zhì)因脂類(lèi)干擾導(dǎo)致信號(hào)抑制率達(dá) 7.8% ，但仍低于方法允許的 10% 偏差閾值。完全滿(mǎn)足《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB2760—2014）對(duì)甜蜜素最大使用量的監(jiān)控需求，特別適用于蜜餞、飲料等高甜味劑風(fēng)險(xiǎn)食品的日常檢測(cè)。

2.2 精密度

為驗(yàn)證本方法檢測(cè)食品中甜蜜素的重復(fù)性與穩(wěn)定性，本研究通過(guò)日內(nèi)精密度（同一操作者、同一儀器、連續(xù)6次測(cè)定）和日間精密度（不同日期、3次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)）對(duì)方法的精密度進(jìn)行評(píng)價(jià)。選擇低（ 10μg?g^-1 ）、中（ 50μg?g^-1 ）、高（ 100μg?g^-1 ）3個(gè)加標(biāo)濃度的蜜餞基質(zhì)樣品進(jìn)行檢測(cè)。由表2可知，日內(nèi)精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RelativeStandardDeviation，RSD）為 1.03%～ 2.15% ，日間精密度的RSD為 1.89%～3.76% ，均低于GB5009.97—2016中規(guī)定的 RSD?5% 的要求，表明該方法具有良好的重復(fù)性與操作穩(wěn)定性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，高濃度樣本的RSD值略低于低濃度樣本，這可能與高濃度條件下信號(hào)響應(yīng)更為穩(wěn)定且基質(zhì)干擾相對(duì)較小有關(guān)。

2.3 回收率

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性與基質(zhì)適用性，選取蜜餞、飲料、糕點(diǎn)3類(lèi)空白基質(zhì)樣品，分別進(jìn)行低（ 10μg?g^-1 ）、中（ 50μg?g^-1 ）、高 100μg?g^-1 ）3個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每組平行測(cè)定6次。如表3所示，3類(lèi)基質(zhì)中甜蜜素平均回收率為89.7%～ 101.3% ， RSD?10% ，符合GB5009.97—2016對(duì)食品添加劑檢測(cè)方法的要求（回收率80%～110% ， RSD?10% ）。其中，蜜餞基質(zhì)由于其高糖分特性能促進(jìn)衍生化反應(yīng)效率， 50μg?g^-1 加標(biāo)濃度下的平均回收率達(dá) 98.6%±1.2% ，顯著優(yōu)于低濃度組（ 95.2%±1.8% ）；飲料基質(zhì)因碳酸化處理導(dǎo)致 pH 值波動(dòng)（ pH=3.5～5.0 ），低濃度水平下的回收率略有下降（ 92.8%±2.6% ），但整體穩(wěn)定性良好（ RSD?2.8% ）；糕點(diǎn)基質(zhì)中較高的油脂成分（脂肪含量為 15%～20% ）導(dǎo)致正己烷萃取效率下降，使得低濃度水平下的回收率較蜜餞基質(zhì)降低約 6% （ 89.7%±3.1% ），通過(guò)二次萃取（回收率提升 4.2% ）可改善。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化的衍生化反應(yīng)時(shí)間與氮吹溫度控制有效減少了目標(biāo)物損失，而氯化鈉鹽析作用強(qiáng)化了相分離效率。各基質(zhì)間回收率差異主要源于理化特性，但均滿(mǎn)足方法學(xué)要求[4

2.4 實(shí)際樣品檢測(cè)

本研究采用優(yōu)化后的氣相色譜法對(duì)42份市售食品樣品進(jìn)行甜蜜素含量檢測(cè)。如表4所示，蜜餞類(lèi)樣品中甜蜜素檢出率為 85.7% （12/14），含量為ND～1.12g?kg^-1 ，平均含量為（ 0.68±0.29 ） g?kg^-1 ，其中4份樣品超過(guò)GB2760—2014國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量（ 0.65g?kg^-1 ），超標(biāo)率為 28.6% 。飲料樣品甜蜜素含量為 ND～0.53g?L^-1 ，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。糕點(diǎn)類(lèi)樣品檢出率為 38.5% （5/13），最高含量為 0.28g?kg^-1 ，均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法適用于食品中甜蜜素的檢測(cè)，其中蜜餞類(lèi)樣品的超標(biāo)現(xiàn)象提示需加強(qiáng)對(duì)該類(lèi)食品的質(zhì)量監(jiān)管，而飲料與糕點(diǎn)樣本的檢測(cè)結(jié)果符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。

3結(jié)論

本研究建立了一種基于氣相色譜法的檢測(cè)方法，用于檢測(cè)食品中甜蜜素含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法靈敏度、精密度及回收率均優(yōu)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過(guò)對(duì)實(shí)際樣品的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，蜜餞類(lèi)食品中甜蜜素超標(biāo)較為嚴(yán)重，建議相關(guān)部門(mén)進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管力度。該方法操作便捷、抗干擾能力強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)企業(yè)及專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，為食品安全風(fēng)險(xiǎn)防控與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提升提供有力支持。

參考文獻(xiàn)

[1]張興瑋.氣相色譜法多種食品添加劑并行檢測(cè)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代食品，2024（2）：177-179.

[2]黃玉蘭.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）在蔬菜農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J]現(xiàn)代食品，2024（24）：207-209.

[3]王金鑫，仇倩穎，楊清華，等.氣相色譜法快速測(cè)定飲料中甜蜜素[J].化學(xué)分析計(jì)量，2022.31（9）：22-25.

[4]莫益倩，廖雯意，肖之敏，等.食品中甜蜜素檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2020，11（16）：5676-5681.

[5]何浩，吳海智，唐吉旺，等.頂空-氣相色譜法 快速測(cè)定食品中甜蜜素的含量[J]理化檢驗(yàn)（化學(xué)分 冊(cè)），2020，56（1）：106-109.