氣相色譜法測定饅頭中甜蜜素

包 琴 成曉琴 張 強(qiáng)*（

1四川省輕工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川成都 610000）（2國家輕工業(yè)食品質(zhì)量監(jiān)督檢測成都站，四川成都 610000）

氣相色譜法測定饅頭中甜蜜素

包 琴1，2*成曉琴1，2張 強(qiáng)1，2**（

1四川省輕工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川成都 610000）（2國家輕工業(yè)食品質(zhì)量監(jiān)督檢測成都站，四川成都 610000）

甜蜜素，又稱濃縮糖或甜素，化學(xué)名為環(huán)己基氨基磺酸鈉，是一種常見的人工合成的非營養(yǎng)型甜味劑，其甜度是蔗糖的30～50倍，水溶性好，價(jià)格低廉。有研究表明，直接食用甜蜜素可導(dǎo)致小白鼠膀胱腫瘤的發(fā)生；甜蜜素在微生物作用下可分解為環(huán)己胺等有害物質(zhì)。我國對甜蜜素的使用范圍和用量都有非常嚴(yán)格的規(guī)定，如果濫用或超標(biāo)使用，會對人體造成傷害。我國明確規(guī)定甜蜜素不能用于饅頭類食品，而很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)全面禁止在食品中使用甜蜜素，因此準(zhǔn)確測定甜蜜素含量對保護(hù)群眾健康意義重大。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)現(xiàn)行的甜蜜素檢測方法，在測定過程中存在衍生時(shí)間長、操作復(fù)雜、準(zhǔn)確度低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可信度。本文在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究并總結(jié)出適用于饅頭中甜蜜素檢測的氣相色譜測定法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

正己烷、正庚烷、乙酸乙酯、三氯甲烷、四氯化碳、亞硝酸鈉、硫酸，均為分析純；試驗(yàn)用水均為去離子水；孔徑0.45 μm濾頭，DIKMA。

1.145 g/L甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品（純度大于99%，購于Dr.Ehrenstorfer GmbH）0.114 5 g，用水溶解后轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，定容至刻度，于1℃～4℃冰箱保存，有效期1個(gè)月。

1.2 儀器與設(shè)備

7820A氣相色譜儀，美國Aglient，配FID檢測器；LT602C電子天平，常市天量儀器有限責(zé)任公司；數(shù)控超聲波清洗器，L265×W162×H210，深圳市潔康洗凈電器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甜蜜素的提取及衍生化反應(yīng)

準(zhǔn)確稱取5.00 g已粉粹的試樣于50 mL比色管中，加35 mL左右水，振搖1 min，超聲提取。置于冰浴，準(zhǔn)確加入5 mL 正庚烷，加入50 g/L亞硝酸鈉溶液5 mL，100 g/L硫酸溶液5 mL，蓋緊瓶蓋，搖勻，在冰浴中放置30 min，其間振搖3次。靜置分層后取上層清液供氣相色譜測定。

1.3.2 氣相色譜的條件

氣相毛細(xì)管色譜柱：HP-5（0.32 mm×30 m，0.25 μm）；色譜柱程序升溫步驟：初始溫度為80℃，保持1 min，5℃/min升溫至100℃，保持3 min；FID檢測器溫度：230℃；進(jìn)樣口溫度：200℃。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確移取1.145 g/L甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0.5mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、5.0 mL于50 mL比色管中，加水至25 mL刻度，配制成衍生后質(zhì)量濃度分別為0.114 5 mg/mL、0.229 0 mg/mL、0.458 0 mg/mL、0.687 0 mg/mL、1.145 0 mg/mL的溶液。標(biāo)準(zhǔn)曲線衍生化同樣品溶液。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜柱的選擇

考察非極性HP-5毛細(xì)管柱（0.32 mm×30 m，0.25 μm）和強(qiáng)極性毛細(xì)管柱DB-WAXter毛細(xì)管柱（0.25 mm×30 m，0.25 μm）對甜蜜素衍生產(chǎn)物的測定，其結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 HP-5色譜圖

圖2 DB-WAXter色譜圖

由圖1、圖2可知，HP-5和DB-WAXter 2種色譜柱在相同色譜條件下均能對甜蜜素衍生后的產(chǎn)物有良好的分離效果和響應(yīng)值。HP-5柱對甜蜜素衍生主產(chǎn)物環(huán)己醇亞硝酸酯的保留時(shí)間為4.480 min，副產(chǎn)物環(huán)己醇的保留時(shí)間4.683 min，峰面積之和為1 654 983。DB-WAXter對甜蜜素衍生主產(chǎn)物環(huán)己醇亞硝酸酯的保留時(shí)間為4.840 min，副產(chǎn)物環(huán)己醇的保留時(shí)間6.417 min，峰面積之和為622 918。HP-5柱相對于DB-WAXter柱目標(biāo)物的出峰時(shí)間較早，且主副產(chǎn)物出峰時(shí)間接近，峰型較好，響應(yīng)值高，因此選擇HP-5色譜柱。

2.2 萃取劑的選擇

考察四氯化碳、三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、正庚烷5種萃取劑對甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1.145 g/L）提取的影響，結(jié)果見下頁圖3。由圖3可知，乙酸乙酯萃取效果最好，但萃取時(shí)間最長，不容易與水相分層；四氯化碳與三氯甲烷萃取效果較好，與甜蜜素分離度高，但它們與水混溶后，有機(jī)相置于下層，不利于提?。徽閾]發(fā)性低，化學(xué)性質(zhì)與正己烷類似，毒性沒有正己烷強(qiáng)，且提取效果好，與甜蜜素分離度高，因此選用正庚烷為甜蜜素的萃取劑。

圖3 不同萃取劑對甜蜜素提取效果

2.3 衍生條件優(yōu)化

2.3.1 超聲萃取對甜蜜素提取的影響

甜蜜素易溶于水，采用人工振蕩輔助水提的效率低、測定結(jié)果精密度差，因此本文選用具有安全、高效、快速等特點(diǎn)的超聲波輔助萃取?？疾斐晻r(shí)間對甜蜜素提取的影響，分別超聲5 min、10 min、20 min、30 min，對比甜蜜素的峰面積，結(jié)果見表1。

表1 不同超聲時(shí)間對甜蜜素提取的影響

由表1可知，樣品超聲3 min前萃取量明顯增加，但超過3 min后其檢測結(jié)果趨于穩(wěn)定。因此，為了保證饅頭中甜蜜素含量的測定，每個(gè)樣品在衍生反應(yīng)之前萃取5 min。

2.3.2 硫酸濃度對甜蜜素提取的影響

在衍生過程中加入5 mL 50 g/L硝酸鈉，分別加入5 mL 100 g/L硫酸和5 mL 200 g/L硫酸，以考察不同濃度硫酸對衍生的影響。不同濃度硫酸對甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行衍生反應(yīng)，其結(jié)果見圖4。

圖4 硫酸濃度對衍生反應(yīng)的影響

由圖4可知，硫酸濃度對該衍生反應(yīng)影響不大，考慮試劑用量和檢測成本，本方法在冰浴條件下依次加入5 mL 50 g/L硝酸鈉，5 mL 100 g/L硫酸。2.3.3 反應(yīng)時(shí)間對甜蜜素提取的影響

考察不同靜置時(shí)間30 min、60 min、120 min、240 min、過夜對甜蜜素衍生結(jié)果的影響，見表2。

表2 峰面積對比

由表2可知，主產(chǎn)物會隨著時(shí)間和反應(yīng)條件變化逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦碑a(chǎn)物，但主副產(chǎn)物的峰面積之和保持不變。這是因?yàn)樘鹈鬯匮苌a(chǎn)物有2個(gè)，分別是環(huán)己醇亞硝酸酯（主產(chǎn)物）和環(huán)己醇（副產(chǎn)物）。該反應(yīng)是動態(tài)過程，中間產(chǎn)物環(huán)己醇、環(huán)己醇亞硝酸酯可互相轉(zhuǎn)換，不同的反應(yīng)條件，這2個(gè)產(chǎn)物的含量也不同，并且在放置過程中環(huán)己醇和環(huán)己醇亞硝酸酯的平衡會移動（見圖5、圖6），這與相關(guān)文獻(xiàn)［1］、［3］、［4］研究結(jié)果一致。其轉(zhuǎn)化方程式如下：

圖5 放置30 min的色譜圖

圖6 放置過夜的色譜圖

C6H12NSO3Na(甜蜜素 環(huán)己基氨基磺酸鈉)+ NaNO2(亞硝酸鈉)→C6H12O(環(huán)己醇)（酸性條件下）C6H12O(環(huán)己醇)+NaNO2(亞硝酸鈉)=環(huán)己醇亞硝酸酯

由表2、圖5、圖6可以看出，峰面積之和隨著時(shí)間的推移幾乎沒有變化，維持在一個(gè)穩(wěn)定值，但主產(chǎn)物峰面積變小，副產(chǎn)物峰面積變大，實(shí)際反應(yīng)中環(huán)己基氨基磺酸鈉生成環(huán)己醇后，在硫酸介質(zhì)下與亞硝酸鈉作用生成環(huán)己醇亞硝酸酯，此反應(yīng)是個(gè)可逆反應(yīng)，環(huán)己醇和環(huán)己醇亞硝酸酯處于動態(tài)平衡的過程，隨著時(shí)間的推移，主產(chǎn)物環(huán)己醇亞硝酸酯可逐步轉(zhuǎn)化成副產(chǎn)物環(huán)己醇。因此定量時(shí)選用主副產(chǎn)物之和，試驗(yàn)結(jié)果不受時(shí)間、溫度等其他因素的影響，使其結(jié)果更接近真實(shí)值。

3 方法評價(jià)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按試驗(yàn)方法對甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，甜蜜素的質(zhì)量濃度在0.114 5 g/L～1.145 g/L范圍內(nèi)與峰面積呈線性關(guān)系，線性回歸方程：Y=2×106X+186 30，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 7，標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖7。以3倍信噪比計(jì)算方法檢出限，10倍信噪比計(jì)算方法定量限。固體稱樣量為5 g時(shí)，方法檢出限（3S/N）為0.001 55 g/kg，方法定量限（10S/N）為0.005 12 g/kg。

圖7 甜蜜素氣相分析標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 方法準(zhǔn)確度與精密度

在饅頭樣品中分別加入高、中、低3個(gè)水平的甜蜜素進(jìn)行回收率試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 回收率試驗(yàn)結(jié)果（n=7）

由表3可知，樣品回收率為90.8%～111%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%～10.9%，滿足饅頭分析檢測要求。

4 結(jié)論

對饅頭中甜蜜素的前處理及檢測條件進(jìn)行了探討與改進(jìn)。樣品經(jīng)超聲輔助正庚烷萃取，加入5 mL 50 g/L硝酸鈉和5 mL 100 g/L硫酸衍生反應(yīng)后經(jīng)氣相色譜（FID），HP-5色譜柱測定。該方法檢出限、精密度、準(zhǔn)確度均能滿足國家要求。改進(jìn)后的方法操作簡單，易控制，試驗(yàn)毒性低，適用于饅頭中甜蜜素的測定。

［1］秦德萍，毛慶，韓燕，等.毛細(xì)管氣相色譜法檢測高蛋白食品中的甜蜜素［J］.中國食品添加劑，2016（5）：147-151.

［2］蘇揚(yáng)，張聰.甜蜜素及檢測方法［J］.江蘇調(diào)味副食品，2011，28（1）：11-13.

［3］洪萍，祝福春，韓見龍，等.GC/GC-MS檢測食品中甜蜜素的研究進(jìn)展［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2009，19（12）：3 012-3 015.

［4］ISIDRE CASALS，MARIA REIXACH，et al.Quantification of cyclamate and cyclohexylamine in urine samples using high-performance liquid chromatography with trinitrobenzenesulfonic acid pre-column derivatization［J］.Journal of Chromatography A，1996，750（1-2）：397-402.

［5］國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會.GB 2760—2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

［6］張斌，許莉勇.超聲萃取技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36（5）：558-561.

［7］馬建華，趙笑虹.食品中甜蜜素含量測定［J］.現(xiàn)代食品科技，2005，21（1）：122-125.

［8］余濤，葉堅(jiān).氣相色譜測定甜蜜素改良方法的研究［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2006，16（12）：1 453-1 487.

［9］中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 5009.97—2003食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉（甜蜜素）的測定［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003：689-693.

［10］宋家玉，焦艷妮，李洪寬，等.毛細(xì)管柱氣相色譜法測定食品中甜蜜素［J］.理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊），2014，50（3）：361-364.

Determination of sodium cyclamate in steamed bread by GC

BAO Qin1，2*CHENG Xiaoqin1，2ZHANG Qiang1，2**1（Sichuan institute of light industry，Sichuan Chengdu 610000，China）
2（National light industry food quality supervision and testing station of Chengdu，Sichuan Chengdu 610000，China）

建立了毛細(xì)管柱氣相色譜法測定饅頭類食品中甜蜜素的方法。采用超聲輔助正庚烷萃取饅頭中甜蜜素，樣品經(jīng)過衍生化處理（控制反應(yīng)條件），選擇HP-5毛細(xì)管柱作為色譜柱，采用FID氫火焰離子化檢測器檢測。結(jié)果表明，甜蜜素質(zhì)量濃度在0.114 5 mg/mL～1.145 mg/mL范圍內(nèi)與峰面積呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.999 7；當(dāng)取樣量5 g時(shí)，方法的檢出限為0.001 55g/kg，定量限為0.005 12 g/kg；樣品回收率在90.8% ～111%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%～10.9%。該方法檢測結(jié)果準(zhǔn)備可靠，重復(fù)性好，檢出限低，適用于饅頭類食品中甜蜜素的檢測。

甜蜜素；氣相色譜法；饅頭

GC for determination of sodium cyclamate in steamed bread is established.After ultrasonic extraction,the sample was treated with heptane,then the extracted was used for derivative reaction(controlled thn conditions),Polar HP-5 capillary chromatographic column was chosen as the separation column,and FID was adopted for determination. The results showed that linear relationship was kept in the range of 0.114 5 mg/mL～1.145 mg/mL between values of peak and mass concentration of sodium cyclamate,and the correlation coefficient was 0.999 7.When testing a sample of 5 grams,the detection limit was 0.001 55 g/kg,the limit of quantification was 0.005 12 g/kg.The values of recovery and RSD's were in the ranges of 90.8%～111%and 2.4%～10.9%respectively.The method is reliable,accurate and repeatable,thus it is suitable tu test the content of cyclamate in steamed bread.

gas chromatography；steamed bread；sodium cyclamate

TS211.7

A

1673-6044（2017）02-0050-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2017.02.014

*包琴，女，1987年出生，2012年畢業(yè)于西華大學(xué)食品科學(xué)專業(yè)。

**張強(qiáng)，通訊作者，E-mail：641101540@qq.com.

2017-03-21