氣相色譜法測(cè)定食品中丙酸及其鹽類

錢振杰 陳敬 張恒

摘要 [目的]建立固體及液態(tài)食品中丙酸含量測(cè)定的氣相色譜方法。[方法]用水蒸氣蒸餾法將食品中存在的丙酸及其鹽類共沸蒸餾，以丁酸做內(nèi)標(biāo)，采用HP.FFAP柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）對(duì)其進(jìn)行分離。以保留時(shí)間定性，試樣中丙酸和正丁酸峰面積比與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。[結(jié)果]試驗(yàn)表明，丙酸在1.0～50.0 mg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 8，面條與醬油中丙酸的添加回收率分別為94.8%～97.3%和99.5%～102.6%，變異系數(shù)分別為0.62%～1.49%和0.63%～0.93%，定量限為0.025 g/kg。[結(jié)論]該方法簡(jiǎn)便、快速、可靠，可用于市售食品中丙酸含量的測(cè)定。

關(guān)鍵詞 丙酸；氣相色譜；食品；內(nèi)標(biāo)法

中圖分類號(hào) S609.9；O657.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）16-05231-02

丙酸及其鹽類是近年發(fā)展起來(lái)的一類低毒高效防腐劑，在酸性條件下，對(duì)霉菌、革蘭氏陰性桿菌或好氧芽孢桿菌有較強(qiáng)的抑制作用，但對(duì)酵母無(wú)抑制作用，已廣泛用于食品、化妝品與飼料加工中。根據(jù)GB2760-2011中有關(guān)規(guī)定[1]，丙酸及其鈉鹽、鈣鹽（以丙酸計(jì)）在生濕面制品中的限量為0.25 g/kg，在原糧中的限量為1.80 g/kg，在豆類制品、面包、糕點(diǎn)、醋和醬油中的限量為2.50 g/kg。目前使用的測(cè)定方法主要有氣相色譜法[2]、液相色譜法[3]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[4]及離子色譜法[5]等。現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[6-7]有2個(gè)，其中GB/T 5009.120-2003的方法主要是通過(guò)水蒸氣蒸餾提取樣品中的丙酸，再使用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定的；而GB/T 23389-2009則直接提取樣品中的丙酸，再使用液相色譜法進(jìn)行分析。兩者的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。筆者擬針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)丙酸及其鹽類的前處理過(guò)程及分析方法進(jìn)行一定的改進(jìn)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 主要儀器設(shè)備。7890A氣相色譜儀，配FID檢測(cè)器，美國(guó)Agilent公司；Kjeltec2200水蒸氣蒸餾器，丹麥FOSS公司；分析天平，德國(guó)Sartorius公司；50 ml具塞比色管。

1.1.2 主要試劑。丙酸鈉（純度≥99%）、正丁酸溶液（15 mg/ml）、磷酸溶液（200 g/L）、甲酸，所有化學(xué)試劑均為分析純級(jí)，所有用水均為二次蒸餾水。丙酸標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（10 mg/ml）：準(zhǔn)確稱取丙酸鈉1.300 g，定容至100 ml，于4 ℃冰箱內(nèi)儲(chǔ)存。

1.2 方法

1.2.1 水蒸氣蒸餾提取。稱取10.00 g樣品，置于蒸餾管中，加入1 ml正丁酸溶液，再加入10 ml磷酸溶液，液體樣品加10 ml水，固體樣品加20 ml水并均質(zhì)，水蒸氣蒸餾4 min，收集最先餾出的蒸餾液50 ml，加入2 ml甲酸，搖勻，過(guò)濾裝瓶，待氣相色譜測(cè)定。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.1、0.5、1.0、2.5、5.0 ml置于蒸餾管中，其他操作同“1.2.1”樣品前處理，蒸餾后的餾分按丙酸含量由低到高進(jìn)樣，以丙酸含量為橫坐標(biāo)，以丙酸比正丁酸峰面積比為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。同時(shí)進(jìn)試樣溶液，根據(jù)保留時(shí)間定性，試樣的丙酸和正丁酸峰面積比與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

1.2.3 儀器分析條件。色譜柱：HP.FFAP毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；升溫程序：初始溫度80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min的速率升到220 ℃，保持2 min。流速：1 ml/min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；檢測(cè)器溫度：250 ℃；分流比：40∶ 1；進(jìn)樣量：1 μl；氮?dú)猓?8 ml/min；氫氣：30 ml/min；空氣：300 ml/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)示物的選擇 水蒸氣蒸餾提取法是在磷酸存在下將丙酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，再利用丙酸（C3H6O2）在99.4 ℃可以與水形成共沸物的特性將其從浸泡液中提取出來(lái)。而丙酸的同系物正丁酸（C4H8O2）也具有類似的特性，能夠在99.1 ℃時(shí)與水形成共沸物，且其他化學(xué)性質(zhì)也與丙酸極為相近。因此，該方法選擇正丁酸作為標(biāo)示物對(duì)丙酸的提取與測(cè)定過(guò)程進(jìn)行內(nèi)標(biāo)校正。

2.2 蒸餾體積的選擇 該研究針對(duì)蒸餾體積對(duì)測(cè)定的影響進(jìn)行了研究，蒸餾體積與蒸餾回收率及蒸餾液中丙酸峰面積的關(guān)系如圖1所示。結(jié)果表明，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)為了達(dá)到足夠的回收率，需要對(duì)樣品進(jìn)行充分的蒸餾，餾出液體積一般在250 ml以上，相當(dāng)于對(duì)樣品進(jìn)行了10倍的稀釋。而該研究?jī)H收集最初的50 ml餾出液，其中丙酸的含量反而比完全蒸出時(shí)高3倍以上。因此，該研究可以有更高的靈敏度或僅需要較少的取樣量。

2.3 色譜條件的選擇 該研究使用耐水的FFAP毛細(xì)管氣相色譜柱對(duì)蒸餾液中的丙酸進(jìn)行分析，使用梯度升溫程序，對(duì)有實(shí)際陽(yáng)性的樣品進(jìn)行了測(cè)試，分離度滿足實(shí)際工作需要，分離效果如圖2、3所示。該方法的典型保留時(shí)間分別為：乙酸3.83 min，丙酸4.33 min，正丁酸4.85 min。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與最低檢出限 在規(guī)定色譜條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測(cè)定，在1.0～50.0 mg丙酸含量范圍內(nèi)，回歸方程為y = 0.043 8x + 0.002 3，線性相關(guān)系數(shù)R2 = 0.999 8。按信噪比S/N=10計(jì)算，該方法丙酸的最低定量限為0.025 g/kg。

2.5 精密度與加標(biāo)回收試驗(yàn) 該研究選取2種有代表性的樣品，對(duì)高、中、低3個(gè)不同的添加水平進(jìn)行精密度與添加回收試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

3 結(jié)論

該研究建立了食品中丙酸及其鹽類的內(nèi)標(biāo)校正氣相色譜檢測(cè)方法并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。相比現(xiàn)有方法具有以下特點(diǎn)：使用水蒸氣蒸餾去除非揮發(fā)性有機(jī)酸干擾；引入正丁酸內(nèi)標(biāo)對(duì)分析過(guò)程進(jìn)行校正，提高回收率及定量準(zhǔn)確性；減少蒸餾體積，提高蒸餾效率，降低方法檢出限；減少樣品使用量60%左右；使用毛細(xì)管氣相色譜柱及程序升溫程序?qū)μ崛∫哼M(jìn)行分析，峰形更好。該方法快速、簡(jiǎn)便、靈敏度和精密度也滿足實(shí)際工作需要，適用于食品中丙酸及其鹽類含量的測(cè)定，具有很高的實(shí)用性。

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責(zé)任編輯 李菲菲 責(zé)任校對(duì) 李巖