GC和GC-MS法測(cè)定飲料中香蘭素和乙基香蘭素含量

彭飛進(jìn),徐 幸,舒 平,毛永楊,張 燕,趙浩軍,楊衛(wèi)花,郭啟新

(大理州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心,云南大理 671000)

GC和GC-MS法測(cè)定飲料中香蘭素和乙基香蘭素含量

彭飛進(jìn),徐 幸,舒 平,毛永楊,張 燕,趙浩軍,楊衛(wèi)花,郭啟新

(大理州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心,云南大理 671000)

本文建立了一種氣相色譜(GC)和氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)法測(cè)定飲料中香蘭素和乙基香蘭素含量的方法。無(wú)色樣品經(jīng)乙醚萃取、離心、取上清液濃縮定容經(jīng)0.22 μm有機(jī)相濾膜凈化進(jìn)樣,有顏色樣品經(jīng)乙醚萃取、離心、取乙醚上清液濃縮至近干,丙酮溶解混勻,過(guò)石墨化碳黑柱凈化,濃縮定容,分別進(jìn)GC-FID和GC-MS測(cè)定及確證,外標(biāo)法定量。GC法測(cè)定香蘭素和乙基香蘭素的添加回收率范圍為80%～105%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于6.0%。GC-MS法測(cè)定香蘭素和乙基香蘭素的添加回收率范圍為81%～110%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于6.0%。該方法中GC儀器操作簡(jiǎn)單、成本較低,可廣泛應(yīng)用于飲料中香蘭素和乙基香蘭素日常檢測(cè),GC-MS法采用選擇離子掃描(SIM)排除GC法測(cè)定的假陽(yáng)性結(jié)果,使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確可靠,兩種方法互補(bǔ)使用,適合飲料中香蘭素和乙基香蘭素的日常分析檢測(cè)和質(zhì)量控制。

香蘭素,乙基香蘭素,飲料,氣相色譜,氣相色譜-質(zhì)譜

香蘭素(Vanillin),又名香草醛,學(xué)名3-甲氧基-4-羥基苯甲醛,乙基香蘭素,學(xué)名3-乙氧基-4-羥基苯甲醛,可在香莢蘭的種子中找到,也可以人工合成,兩者均是食品中重要的香味添加劑,廣泛運(yùn)用在各種調(diào)香食品中,如飲料、糕點(diǎn)、乳制品、巧克力、糖果、嬰幼兒配方食品等。除香蘭素和乙基香蘭素可被人工添加外,國(guó)外許多研究表明香蘭素自然存在于一些水果中[1],如桔子、檸檬、芒果和葡萄柚等。而香蘭素的安全性在國(guó)內(nèi)外仍然存在一定爭(zhēng)議,歐盟專家委員會(huì)經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),大劑量的使用香蘭素對(duì)人體有較大的危害,過(guò)度攝入可導(dǎo)致頭痛、惡心、嘔吐、呼吸困難,甚至損傷肝腎等[2]。飲料是消費(fèi)量較大的食品,因此建立飲料中香蘭素和乙基香蘭素檢測(cè),有利于生產(chǎn)企業(yè)日常質(zhì)量控制和監(jiān)管部門(mén)的日常監(jiān)督和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè),保障食品安全。

目前食品中香蘭素和乙基香蘭素檢測(cè)方法主要涉及嬰幼兒配方奶粉、牛奶、餅干和蛋糕等毛細(xì)管電泳法[3-5]、修飾電級(jí)法[6]、高效液相色譜法[7-9]、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法[10-12]、氣相色譜法[13-14]和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等[15-18],然而飲料中檢測(cè)香蘭素和乙基香蘭素的氣相色譜法和氣相色譜質(zhì)譜法未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室易得的乙醚,無(wú)水乙醇等毒性低的試劑提取,前處理簡(jiǎn)單快速,方法中GC儀器操作簡(jiǎn)單,成本較低,應(yīng)用范圍廣,GC-MS法采用選擇離子掃描(SIM)排除假陽(yáng)性使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確可靠,兩種方法互補(bǔ)使用,為一般實(shí)驗(yàn)室測(cè)定飲料中香蘭素和乙基香蘭素提供了一個(gè)準(zhǔn)確度高、簡(jiǎn)便易得的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5種有色飲料樣品和4種無(wú)色飲料樣品 當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買(mǎi)所得。

香蘭素(純度≥99%) Sigma-Aldrich公司;乙基香蘭素(純度≥99%)Sigma-Aldrich公司;無(wú)水乙醇(色譜純) 德國(guó)默克公司;乙醚(分析純) 利安隆博華(天津)醫(yī)藥化學(xué)有限公司;丙酮(色譜純) 德國(guó)默克公司;石墨化碳黑柱(Carbon-GCB,250 mg/3 mL) 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2010plus氣相色譜儀和GCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;AB204-E電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī) 湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司;氮吹儀 天津澳特賽恩斯儀器公司。其它為實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1 氣相色譜(GC)儀器條件 色譜柱:毛細(xì)管柱為DB-1701柱(30.0 m×0.250 mm×0.25 μm);升溫程序:60 ℃保持2 min,以10 ℃/min升至250 ℃,保持2 min;載氣為氮?dú)?≥99.999%)流速1.58 mL/min,壓力114.4 kPa,進(jìn)樣量1 μL;分流比2∶1;進(jìn)樣口溫度240 ℃;FID檢測(cè)器溫度250.0 ℃。

1.3.2 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)儀器條件 色譜柱:毛細(xì)管柱為DB-1701柱(30.0 m×0.250 mm×0.25 μm);升溫程序:70 ℃保持1 min,以10 ℃/min升至240 ℃,保持1 min;載氣為氦氣(≥99.999%)流速1.51 mL/min,壓力98.8 kPa,進(jìn)樣量1 μL;不分流方式;進(jìn)樣口溫度250 ℃。電子轟擊(EI)離子源;電子能量70 eV;接口溫度280 ℃;離子源溫度230 ℃;溶劑延遲時(shí)間5 min;母離子m/z 151和137;激活電壓0.9 V。SCAN質(zhì)量掃描范圍m/z 50.00～250.00,掃描時(shí)間5～15 min。定量:SIM掃描。香蘭素掃描離子:151,152,81。其中,特征離子為151,參考離子為152,81。乙基香蘭素掃描離子:137,166,138。其中,特征離子為137,參考離子為166,138。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 準(zhǔn)確稱取20 mg香蘭素和乙基香蘭素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),溶于100 mL容量瓶中,用無(wú)水乙醇定容至刻度,搖勻備用,配制成濃度為200 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。精密吸取0.1、1、2、5、8、10 mL和20 mL混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100 mL容量瓶中,各加無(wú)水乙醇定容至刻度,分別配制成濃度為0.2、2、4、10、16、20、40 mg/L標(biāo)準(zhǔn)系列。按照上述色譜條件進(jìn)行測(cè)定,作峰面積對(duì)濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線,求出線性回歸方程。

1.3.4 樣品處理 無(wú)色飲料樣品稱取約10 g(精確至0.0001 g)于25 mL比色管中,加入約3 g(精確至0.01 g)氯化鈉,10 mL乙醚萃取(如有必要離心,以不低于3500 r/min離心3 min),取上清液經(jīng)0.22 μm有機(jī)相濾膜過(guò)濾,分別上GC和GC-MS儀器測(cè)定。有色飲料樣品稱取約10 g(精確至0.0001 g)于25 mL比色管中,加入約3 g(精確至0.01 g)氯化鈉,10 mL乙醚萃取(如有必要離心,以不低于3500 r/min離心3 min),取上清液2.5 mL氮吹濃縮至近干,用2.5 mL丙酮溶解定容,過(guò)石墨化碳黑柱(預(yù)先用5 mL丙酮活化),5 mL丙酮洗脫,合并濾液,氮吹濃縮至近干,2.5 mL無(wú)水乙醇溶解定容,分別上GC和GC-MS儀器測(cè)定。

1.3.5 樣品分析 在相同的氣相色譜和氣相色譜質(zhì)譜條件下,分別將標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液注入儀器中,以保留時(shí)間定性,以試樣峰面積與標(biāo)準(zhǔn)比較定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理方式的選擇

帶有顏色的飲料如果直接用乙醚提取濃縮定容,定容液中顏色較深,進(jìn)入色譜會(huì)污染儀器,對(duì)儀器的正常使用造成影響,因此考慮進(jìn)一步凈化。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別選用了弗羅里硅柱,氨基活性柱和石墨化碳黑柱,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),弗羅里硅柱無(wú)法去除色素,氨基活性柱雖然能除去色素但香蘭素和乙基香蘭素難以從柱子上洗脫下來(lái),造成回收率低。石墨化碳黑柱既能除去色素又能獲得香蘭素和乙基香蘭素的高回收率,最后被確定采用。

2.2 儀器條件選擇

儀器條件選擇色譜柱時(shí)考慮了弱極性柱和中等極性柱兩種類(lèi)型,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)弱極性柱香蘭素和乙基香蘭素峰拖尾明顯,中等極性柱峰型對(duì)稱不拖尾,確定選用DB-1701柱如圖1,氣相色譜質(zhì)譜法總離子掃描質(zhì)譜圖如圖2,氣相色譜法色譜圖如圖3,氣相色譜法和氣相色譜質(zhì)譜法出峰順序一致,其中峰1為香蘭素,峰2為乙基香蘭素。

表1 回歸方程及定量檢出限

表2 無(wú)顏色樣品回收率及精密度實(shí)驗(yàn)(n=5)

圖1 Rxi-5ms柱選擇離子掃描圖(a)和DB-1701柱選擇離子掃描圖(b)Fig. 1 SIM chromatogram by using Rxi-5ms column(a)and DB-1701 column(b)

圖2 香蘭素(a)和乙基香蘭素(b)總離子掃描質(zhì)譜圖Fig.2 Total ion mass spectrumof vanillin(a)and ethyl vanillin(b)

圖3 香蘭素和乙基香蘭素氣相色譜圖Fig.3 GC chromatogram of vanillin and ethyl vanillin

2.3 方法的線性范圍與檢出限

在優(yōu)化的色譜條件下進(jìn)行色譜分析,以峰面積對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度作圖,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。同時(shí)以10倍噪音計(jì)算定量方法檢測(cè)限,如表1所示。

2.4 方法回收率與精密度

通過(guò)對(duì)1個(gè)無(wú)顏色樣品添加三個(gè)不同濃度的香蘭素和乙基香蘭素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并進(jìn)行多次平行處理及測(cè)定,以計(jì)算方法精密度及回收率(n=5),所得結(jié)果如表2所示。

通過(guò)對(duì)1個(gè)有顏色樣品添加三個(gè)不同濃度的香蘭素和乙基香蘭素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并進(jìn)行多次平行處理及測(cè)定,以計(jì)算方法精密度及回收率(n=5),所得結(jié)果如表3所示。

ND:未檢出。2.5 其它樣品檢測(cè)結(jié)果

表3 有顏色樣品回收率及精密度實(shí)驗(yàn)(n=5)

表4 其他樣品檢測(cè)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)室人員應(yīng)用所建的方法,對(duì)另外7個(gè)飲料樣品進(jìn)行了檢測(cè),得表4中檢測(cè)結(jié)果。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)中GC法和GC-MS法線性均良好,同一樣品檢測(cè)結(jié)果相近,GC-MS法定量檢出限比GC法低4倍,更適于低濃度和假陽(yáng)性樣品,且本實(shí)驗(yàn)所建方法樣品前處理簡(jiǎn)單,回收率和精密度好,適合飲料中香蘭素和乙基香蘭素的分析檢測(cè),同時(shí)對(duì)于開(kāi)展其他液體類(lèi)食品中香蘭素和乙基香蘭素檢測(cè)具有參考價(jià)值。

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Determination of vanillin and ethyl vanillin contents in beverages by GC and GC-MS

PENG Fei-jin,XU Xing,SHU Ping,MAO Yong-yang,ZHANG Yan,ZHAO Hao-jun,YANG Wei-hua,GUO Qi-xin

(Dali Comprehensive Inspection Centre of Quality and Technical Supervision,Dali 671000,China)

A method for determination of vanillin and ethyl vanillin in beverages by gas chromatography(GC)and gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)was established. If samples were colorless,firstly extracted by ether,centrifuged and then the supernatant fluid were purified by 0.22 μm organic phase membrane and quantified by GC and GC-MS. If samples were color,firstly extracted by ether,centrifuged and then the supernatant fluid were collected and enrichment to nearly dry,then dissolved by acetone,purified and concentrated by Carbon-GCB. Finally,they were quantified and certified by GC and GC-MS,using external standard. The recoveries of vanillin and ethyl vanillin by the GC method and GC-MS method ranged from 80%to 105% and from 81% to 110% respectively,as well as RSD was less than 6.0%. GC instrument was operated simply and that the cost of operation was relatively low,so it can be widely used in vanillin and ethyl vanillin daily testing in beverages. GC-MS method using selected ion scan(SIM)to rule out false positives sample which was tested by GC method and made the results more accurate and reliable. The two methods were complement each other,which were suitable for the daily determination and quality control of vanillin and ethyl vanillin contents in beverages.

vanillin;ethyl vanillin;beverages;gas chromatography(GC);gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)

2014-12-11

彭飛進(jìn)(1982-)，女，碩士研究生，工程師，研究方向：產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)及食品中添加劑及污染物限量檢測(cè)，E-mail:75977550@qq.com。

云南省2014年制定/修訂食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目(云衛(wèi)[2014]DB003)。

TS207.3

A

1002-0306(2015)15-0303-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.15.055