氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測(cè)定食品添加劑乙酸正丁酯中14種雜質(zhì)

陳 燁 王紅松 劉君峰 陳智棟 吳 珂 李 婷

（1.常州大學(xué)石油化工學(xué)院 江蘇常州 213164；2.常州出入境檢驗(yàn)檢疫局；3.常州進(jìn)出口工業(yè)及消費(fèi)品安全檢測(cè)中心）

1 前言

乙酸正丁酯是一種具有水果香味的無(wú)色透明液體[1]，是目前食品工業(yè)中廣泛使用的一種羧酸酯類(lèi)合成香料，也是我國(guó)GB 2760-2011《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[2]允許使用的食品添加劑之一[2]。工業(yè)合成乙酸正丁酯主要采用乙酸和正丁醇在濃硫酸催化下直接酯化生成，該方法具有轉(zhuǎn)化率高、成本投入小、工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[3]，但是兩種反應(yīng)原料在濃硫酸的作用下，不可避免會(huì)發(fā)生氧化、磺化、脫水和異構(gòu)化等一系列副反應(yīng)[4]，從而生成乙酸異丁酯、正丁醚等副產(chǎn)物，影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)和食用安全性，為此我國(guó)GB 28325-2012《食品添加劑乙酸丁酯》[5]明確規(guī)定食品添加劑乙酸正丁酯的純度不得小于98%。近年來(lái)，雖然有固體酸、雜多酸等更加溫和的催化劑替代硫酸的研究報(bào)道[6-8]，但是由于價(jià)格和成本投入的原因，這些催化劑尚未廣泛應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。

氣相色譜法作為一種高效、簡(jiǎn)單、快捷的檢測(cè)手段，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于食品安全的分析中[9-13]。孫偉[14]等人將乙酸正丁酯配制成乙醇溶液，利用氣相色譜內(nèi)標(biāo)法直接確定其純度，該方法由于無(wú)法對(duì)乙酸正丁酯中的雜質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確定量，導(dǎo)致所獲得的乙酸正丁酯純度不準(zhǔn)確；國(guó)標(biāo)GB/T 12717-2007《工業(yè)用乙酸酯類(lèi)試驗(yàn)方法》[15]利用氣相色譜面積歸一化法對(duì)乙酸正丁酯中的正丁醇、正丁醚以及甲酸丁酯等7種雜質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，但是對(duì)產(chǎn)品中出現(xiàn)的其他雜質(zhì)無(wú)法定性和定量，而且所采用的定量方法準(zhǔn)確性不高。因此本研究通過(guò)優(yōu)化氣相色譜分離條件，采用氣相色譜內(nèi)標(biāo)法同時(shí)測(cè)定乙酸正丁酯中14種常見(jiàn)雜質(zhì)，樣品直接進(jìn)樣，無(wú)需任何前處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品添加劑乙酸正丁酯含量的準(zhǔn)確定量。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 樣品

乙酸正丁酯樣品為市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)樣品。

2.1.2 儀器

6890N 氣相色譜儀：美國(guó)Aglient，配有FID檢測(cè)器。

2.1.3 試劑

乙酸正丁酯、乙酸乙酯、甲酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸丁酯：色譜純；乙酸叔丁酯、乙酸異丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸正丙酯、仲丁醇、二異丁烯、1-辛烯：純度均≥99 %；環(huán)己酮、異丁醇、正丁醇、正丁醚：分析純。

2.2 方法

2.2.1 內(nèi)標(biāo)液和標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

2.2.1.1 內(nèi)標(biāo)溶液（2000 mg/L）

準(zhǔn)確移取22.4 μL乙酸乙酯于10mL容量瓶中，用乙酸正丁酯定容，配制成2000 mg/L的內(nèi)標(biāo)溶液。

2.2.1.2 混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（2000 mg/L）

分別稱(chēng)取100mg甲酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸異丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸正丙酯、仲丁醇、二異丁烯、1-辛烯、環(huán)己酮、異丁醇、正丁醇和正丁醚于50mL容量瓶中，用乙酸正丁酯定容，配制成2000 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。該溶液在4℃密閉避光保存。

2.2.1.3 混合標(biāo)準(zhǔn)工作液

分別移取混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.25mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL于7個(gè)10mL容量瓶中，再各加入1mL內(nèi)標(biāo)溶液，用乙酸正丁酯定容至刻度，混合標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度分別為50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L。該溶液在4℃密閉避光保存。

2.2.2 氣相色譜條件

色譜柱：HP-INNOWAX（30 m×0.32 mm×0.5 μm）毛細(xì)管柱；程序升溫：初始溫度40℃保持16 min，以10℃/min升溫至70℃保持4 min，以20℃/min升溫至170℃；進(jìn)樣口溫度：200℃；檢測(cè)器溫度：250℃；載氣：N2（純度＞99.999 %）；柱流量：1.0mL/min，恒流模式；燃燒氣：高純氫流速30mL/min，空氣流速300mL/min；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣；分流比：50:1。

2.2.3 樣品測(cè)定步驟

準(zhǔn)確移取22.4 μL乙酸乙酯于100mL容量瓶里，用乙酸正丁酯樣品定容至刻度，搖勻后取適量溶液直接進(jìn)氣相色譜儀檢測(cè)，內(nèi)標(biāo)法定量。

3 結(jié)果與討論

3.1 內(nèi)標(biāo)物的選擇

實(shí)驗(yàn)考察乙醇、甲醇、丙二醇、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸異丙酯7種內(nèi)標(biāo)物的實(shí)際檢測(cè)效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲醇、丙二醇、丙酸甲酯、丙酸乙酯和乙酸異丙酯的色譜峰無(wú)法與14種目標(biāo)物分離，直接影響定性和定量分析，不適宜做內(nèi)標(biāo)物；乙醇和乙酸乙酯可以與14種目標(biāo)物實(shí)現(xiàn)有效分離，但由于乙酸乙酯與大部分雜質(zhì)的理化性質(zhì)更加接近，而且實(shí)際樣品中不存在干擾，因此本方法最終選擇乙酸乙酯作為內(nèi)標(biāo)物。

3.2 色譜柱的選擇

實(shí)驗(yàn)分別考察了HP-5（非極性）、DB-17MS（中等極性）和HP-INNOWAX（強(qiáng)極性）3種不同極性色譜柱對(duì)乙酸正丁酯中14種雜質(zhì)和內(nèi)標(biāo)物的色譜分離性能，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 乙酸正丁酯中14種雜質(zhì)和內(nèi)標(biāo)物在不同色譜柱上的分離效果

圖1顯示，內(nèi)標(biāo)物和14種目標(biāo)物在HP-5和DB-17MS兩種色譜柱上都有明顯的拖尾現(xiàn)象，色譜分離度差；而在HP-INNOWAX色譜柱上具有較好的色譜分離效果和較高的靈敏度，因此本方法選擇HP-INNOWAX柱作為分析色譜柱。

3.3 柱溫條件的選擇

分別考察了在不同恒溫和程序升溫條件下，14種目標(biāo)物在HP-INNOWAX色譜上的分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在40℃恒溫下，14種目標(biāo)物基本能夠?qū)崿F(xiàn)色譜分離，但總的分析時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（超過(guò)1h）；提高柱溫在縮短分析時(shí)間的同時(shí)，目標(biāo)物色譜分離效果變差，不能滿足定性和定量分析。在對(duì)程序升溫條件的起始溫度和升溫速率不斷優(yōu)化后，最終選擇2.2.2中的程序升溫條件，在此條件下每種雜質(zhì)的色譜峰都能夠?qū)崿F(xiàn)很好分離，而且分析時(shí)間短，檢測(cè)效率高。

3.4 工作曲線和檢出限

將配制好的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液依次進(jìn)氣相色譜儀，按照2.2.2的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行檢測(cè)，以雜質(zhì)與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比（y）對(duì)相應(yīng)濃度（x）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。14種雜質(zhì)的線性方程、相關(guān)系數(shù)和儀器檢測(cè)限（S/N=3）見(jiàn)表1。

表1 14種目標(biāo)物的線性方程、相關(guān)系數(shù)與檢出限

3.5 回收率和精密度實(shí)驗(yàn)

以色譜級(jí)的乙酸正丁酯為樣品，選擇實(shí)際樣品中雜質(zhì)的常見(jiàn)檢出濃度，進(jìn)行50 mg/L、400 mg/L和1000 mg/L 3個(gè)不同水平的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)濃度水平平行測(cè)定6次，計(jì)算平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果（見(jiàn)表2）顯示，14種目標(biāo)物在3個(gè)添加水平下的平均回收率為91.4-115.2 %，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.4-3.9 %。

表2 回收率和精密度實(shí)驗(yàn)（n=6）

（續(xù)表）

3.6 實(shí)際樣品的測(cè)定

采用本方法，對(duì)來(lái)自不同生產(chǎn)廠家的3個(gè)乙酸正丁酯樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果（見(jiàn)表3）顯示，3個(gè)樣品中主要含有正丁醚、乙酸異丁酯、甲酸丁酯、丙酸丁酯、正丁醇及丁酸丁酯。經(jīng)計(jì)算3種樣品純度均大于99.7 %（扣除樣品中檢出的雜質(zhì)含量即為樣品的純度），符合我國(guó)GB 28325的要求。

表3 實(shí)際樣品檢測(cè)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)內(nèi)標(biāo)物、氣相色譜柱、程序升溫等條件的優(yōu)化，建立了氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測(cè)定食品添加劑乙酸正丁酯中14種雜質(zhì)的分析方法。本方法具有快速、便捷、高效的特點(diǎn)。樣品的高、中、低3個(gè)加標(biāo)水平回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：本方法具有良好的重復(fù)性，完全可以滿足測(cè)食品添加劑乙酸正丁酯中相關(guān)雜質(zhì)的快速定性和定量檢測(cè)。

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