大豆粕溶劑殘留測定方法研究

徐愛軍 李丹

摘要 [目的]建立大豆粕中溶劑殘留的測定方法。[方法]討論了新舊國標(biāo)以及AOCS 2種方法對豆粕中六號溶劑殘留測定結(jié)果的影響，分析了溶劑提取過程機(jī)理，尋找較合適的提取溶劑。[結(jié)果]N，N-二甲基甲酰胺（DMF）作為提取溶劑能夠有效地提取豆粕中的六號溶劑，提取效率達(dá)到90%以上，同時氣液平衡常數(shù) k 3也較大，方法靈敏度高，重現(xiàn)性好。[結(jié)論]該研究在方法質(zhì)控水平上獲得了滿意的結(jié)果，可為大豆粕中溶劑殘留的測定提供參考。

關(guān)鍵詞 大豆粕；六號溶劑；N，N-二甲基甲酰胺；平衡常數(shù)

中圖分類號 S816.17文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）01-0178-03

Abstract [Objective]To establish a method for determination of residual solvents in soybean meal. [Method]The effects of several methods of new and old national standard and AOCS on the determination of residual solvent-extracted oil No.6 in soybean meal were discussed. The mechanism of solvent extraction was analyzed and the suitable extraction solvent was found. [Result]DMF can be used as solvent to extract solvent-extracted oil No.6 in soybean meal. The extraction efficiency is more than 90%， and the gas liquid equilibrium constant K 3 is also larger. The method has high sensitivity and good reproducibility. [Conclusion]Satisfactory results were obtained in the method of quality control， which could provide reference for the determination of residual solvents in soybean meal.

Key words Soybean meal；Solvent-extracted oil No.6；N， N-dimethylformamide；Equilibrium constant

豆粕是浸出工藝的主要副產(chǎn)品，如果粕中殘留溶劑過高會造成油成本過高，而且作為飼料會有一定危害[1]。浸出工藝一般采用的提取溶劑為六號溶劑，其易揮發(fā)、易燃、易爆。六號溶劑含少量芳烴及硫化物雜質(zhì)，有較大毒性[2-3]，大量吸入還具有麻醉性。豆粕中溶劑殘留量過高，不僅影響飼用品質(zhì)，對人體健康也會間接造成很大的危害。因此，國標(biāo)規(guī)定其作為豆粕的衛(wèi)生指標(biāo)最大限量不能超過500 mg/kg[4]。

2017年6月23日之前，豆粕中六號溶劑殘留量的測定主要采用GB/T 5009.117—2003，測定原理是“一定溫度下，使溶劑殘留氣化達(dá)到平衡時，取液上氣體進(jìn)氣相色譜測定”，其具體操作是沒有基質(zhì)曲線，稱樣品前先在頂空瓶中放置2張直徑稍小于瓶底內(nèi)徑的濾紙，在濾紙上加注0.5 mL水，再將樣品稱在濾紙上，封口，放入烘箱中加熱。這種做法也可以理解為利用水蒸氣將上層豆粕中殘留的六號溶劑蒸出來，且默認(rèn)六號溶劑能夠完全揮發(fā)出來，因為標(biāo)準(zhǔn)曲線中加入的標(biāo)樣是完全分散在氣相中的。這與實際情況有些出入。2017年6月23日之后采用的方法是GB 5009.262—2016，測定原理明確說明是“經(jīng)過一定時間后達(dá)到氣相/液相間濃度的動態(tài)平衡，用頂空氣相測定上層氣相中的溶劑殘留的含量”，具體操作是做了基質(zhì)曲線，稱3 g樣品于20 mL頂空瓶中，向其中加入0.4 mL水，密封，待測。水是直接加在豆粕上，測定原理的表述只有氣液平衡而沒有氣固平衡，因此只能認(rèn)為0.4 mL水的作用是為了溶解或提取豆粕中的六號溶劑，進(jìn)而在加熱過程中達(dá)到氣液動態(tài)平衡。而事實上，0.4 mL的水相對于3 g豆粕來說，不管如何轉(zhuǎn)動混合，都存在很大一部分粕沒有與水接觸，且豆粕顆粒大小不一，本身的水分含量也不盡相同，因此測定結(jié)果的穩(wěn)定性很難保證。

目前，六號溶劑殘留測定方法的研究大多集中在食用油或食品中[5-6]，關(guān)于豆粕中六號溶劑殘留的測定方法報道較少。筆者建立了豆粕中六號溶劑殘留的測定方法，在方法質(zhì)控水平上獲得了滿意的結(jié)果，可供今后參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與主要試劑。原料：大豆粕，國內(nèi)某大型油脂生產(chǎn)企業(yè)提供。

主要試劑：三醋酸甘油酯、N，N-二甲基甲酰胺（DMF），迪馬科技有限公司；壓榨花生油，市售；

六號溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 mg/mL），國家糧食局科學(xué)研究院。

1.1.2 主要儀器。

頂空氣相色譜火焰離子化檢測器（HS-GC-FID）、20 mL頂空瓶，美國安捷倫科技有限公司。

1.2 頂空條件

爐溫度80 ℃，平衡時間30 min，氣相循環(huán)時間24 min。

1.3 色譜條件

色譜柱為DB-1（30.00 m×0.32 mm，0.25 μm），進(jìn)樣口溫度100 ℃，檢測器溫度200 ℃，分流比50∶1，柱流速1 mL/min；程序升溫：50 ℃保持6 min，以20 ℃/min升到200 ℃，保持2 min。

1.4 方法

1.4.1 試驗一。為了考察加水量對測定結(jié)果的影響，設(shè)計試驗如下：

分別稱取A、B、C 3種豆粕2 g于20 mL頂空瓶中，各11份，共33份，在每種豆粕的11個頂空瓶中分別加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 mL煮沸過的去離子水，立即封蓋，搖勻，待測。

1.4.2 試驗二。為了考察平衡時間和平衡方式對測定結(jié)果的影響，設(shè)計試驗如下：

分別稱取A豆粕5 g于7個20 mL頂空瓶中，其中1個不加標(biāo)，其余6個分別加入濃度為100、200、1 000、2 000、5 000、10 000 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液各50 μL，立即封蓋，搖勻，視為一份；同樣方法再準(zhǔn)備2份。一份立即上機(jī)，一份室溫存放24 h后上機(jī)，一份在振蕩器上振蕩4 h后再室溫存放20 h后上機(jī)。

1.4.3 試驗三。為了考察水對六號溶劑的提取效率，設(shè)計試驗如下（此試驗中的豆粕質(zhì)量、加水量與AOCS “總六號溶劑”的測定方法保持一致）：

稱取B豆粕5 g于20 mL頂空瓶中，加2.5 mL煮沸過的去離子水，封蓋。將頂空條件改為爐溫度110 ℃，平衡時間為90 min，其余條件不變，待頂空瓶扎完針后立即開啟頂空瓶蓋，釋放上層氣體，冷卻后再封上，如此重復(fù)5次。

1.4.4 試驗四。為了考察不同提取溶劑對六號溶劑的提取效率，設(shè)計試驗如下：

分別稱取A豆粕2 g于4個20 mL頂空瓶中，其中2個不加標(biāo)，2個加入2 000 μg/mL的六號溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液50 μL，再迅速加入5 mL提取溶劑，立即封蓋，搖勻，待測。提取溶劑分別為煮沸過的去離子水、DMF、三醋酸甘油酯和壓榨花生油。

上機(jī)測完后，開啟頂空瓶蓋，濾出溶劑，棄去，殘渣再用相應(yīng)溶劑沖洗2遍，再轉(zhuǎn)移到新的頂空瓶中，封蓋，待測。

1.4.5 試驗五。為了考察不同的稱樣量對測定結(jié)果的影響，設(shè)計試驗如下：

以A豆粕為基質(zhì)粕，稱取2 g豆粕于7個20 mL頂空瓶中，其中1個做空白，其余6個分別加入濃度為100、200、1 000、2 000、5 000、10 000 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液各50 μL，立即加入5 mL DMF，封蓋，搖勻上機(jī)。曲線濃度即為0、5、10、50、100、250和500 μg。以濃度為橫坐標(biāo)，各自的峰面積扣去空白后為縱坐標(biāo)，同樣方法作1 g稱樣量的基質(zhì)曲線。

稱取D、E、F、G 4種豆粕2 g和1 g各3份，其中1份做加標(biāo)，加標(biāo)量為100 μg，計算回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 對新舊國標(biāo)方法的評價

新舊國標(biāo)方法都是在有豆粕存在的密閉體系中加了0.4或0.5 mL水，利用水將豆粕中的六號溶劑溶解或提取出來從而達(dá)到氣液動態(tài)平衡或是利用水蒸氣的蒸發(fā)將豆粕中的六號溶劑蒸出來。但從圖1可以看出，不加水時，A、B、C 3種粕峰面積相對較小，隨著加水量的增大，峰面積迅速增大，當(dāng)加水量小于1.0 mL時，加水量的變化對溶劑殘留的測出值影響顯著，且不同的粕影響也有差別。而當(dāng)加水量在0.4 mL或0.5 mL時，測定結(jié)果處于顯著變化過程中，這不利于測定結(jié)果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。顯然，新舊國標(biāo)的設(shè)計原理沒有充分考慮到加水量對測定結(jié)果的影響。

進(jìn)一步分析，不加水時，頂空瓶中主要是氣固平衡，加水后，存在氣固平衡、液固平衡和氣液平衡。若設(shè)氣固平衡 k1=氣體中六號溶劑的濃度（C1）/固體中六號溶劑的濃度（C3），液固平衡k2=液體中六號溶劑的濃度（C2）/固體中六號溶劑的濃度（C3），氣液平衡k3=氣體中六號溶劑的濃度（C1）/液體中六號溶劑的濃度（C2），對于 A 豆粕來說，不加水時，只存在氣固平衡k1，加水后存在k1、k2、k3，此時峰面積顯著增大，說明k1<

2.2 對AOCS方法的評價

國外，AOCS方法將六號溶劑殘留分成2個指標(biāo)，一個指標(biāo)是“自由”六號溶劑[7]，具體做法是不加水，將豆粕放在80 ℃平衡60 min獲得的，選用正庚烷做內(nèi)標(biāo)，同時強(qiáng)調(diào)，基質(zhì)曲線需在室溫下平衡24 h后再放置80 ℃平衡，以保證加的標(biāo)能夠被基質(zhì)豆粕充分吸收進(jìn)而可以獲得氣固間的吸附解析平衡。

從表1可以看出，3種平衡方式回歸方程的斜率差異較小，相對極差只有5.26%，且低濃度時，不管是否振蕩，室溫存放24 h的豆粕不但不能吸收外加的標(biāo)，反而還會釋放部分出去，這說明六號溶劑從豆粕中散發(fā)出來比較容易，而從氣相中吸收到固相中以達(dá)到平衡卻比較難。AOCS的這種做法顯然沒有達(dá)到其設(shè)計目的。

AOCS方法測定六號溶劑殘留的另一個指標(biāo)是總六號溶劑[8]，具體做法是5 g樣品加2.5 mL水放在110 ℃平衡90 min獲得的，不加內(nèi)標(biāo)，基質(zhì)曲線放在該溫度下10 min即可。從圖2可以看出，即使110 ℃平衡90 min后豆粕中仍含有大量的六號溶劑，如此重復(fù)4次后，第5次測得的峰面積才趨于平緩，這說明水不能有效地將六號溶劑從豆粕中提取出來， k 2值不夠理想，因此很難體現(xiàn)“總”字。AOCS這種做法與其設(shè)計目的也有出入。

進(jìn)一步分析，由于 k1<

表2中，過濾前的峰面積大小可以反映各溶劑的k3相對大小，峰面積越大，k3越大；過濾后峰面積占過濾前峰面積百分比值可以反映各溶劑的k2相對大小，比值越大，說明k2越小。從表2可以看出，水作為提取溶劑，不僅重現(xiàn)性差，且k2較小，是一個持續(xù)提取的過程，因此才會出現(xiàn)過濾后峰面積比過濾前還要大的情況；三醋酸甘油酯作為溶劑，加標(biāo)前 k2較小，而加標(biāo)后k2較大，這說明加的標(biāo)并沒有被豆粕吸收，溶解在溶劑中，而此溶劑的k3較大，所以才會導(dǎo)致過濾后的k2計算結(jié)果較大，但對于樣品豆粕來說，六號溶劑是存在豆粕中，如果不能有效地從豆粕中提取出六號溶劑，則其不是理想的提取溶劑；壓榨油作為溶劑，k2 很小，只能提取豆粕中不到25%的六號溶劑，比較過濾前加標(biāo)前后峰面積可以看出，加標(biāo)后的峰面積較加標(biāo)前增大幅度比其他溶劑都小很多，這說明 k 3比其他溶劑小很多；相比之下，DMF作為提取溶劑要比其他溶劑理想， k 2較大，可以有效地從豆粕中提取出90%以上的六號溶劑，且重現(xiàn)性好。

2.3 樣品稱樣量的影響

比較圖3和圖4發(fā)現(xiàn)，稱取2 g基質(zhì)豆粕繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)較差，尤其當(dāng)濃度點小于50 μg時，線性更差，由于空白本身有響應(yīng)，該響應(yīng)對高濃度點影響不大，而對低濃度點影響較大，這也導(dǎo)致截距較大。顯然，這種影響跟稱樣量有關(guān)，稱樣量較小時，豆粕空白本身的影響相對較小，因此，稱取1 g基質(zhì)豆粕繪制的曲線要理想些?？紤]到豆粕本身的不均勻性，而六號溶劑又極易揮發(fā)，當(dāng)稱樣量越少時，揮發(fā)性對結(jié)果的影響越大，結(jié)果越不平行，兼顧二者，該試驗認(rèn)為稱取1 g豆粕較為適宜。

D、E、F、G 4種豆粕來自不同客戶的送檢樣品。從表3可以看出，當(dāng)稱樣量為2 g時，回收率大部分在80%～130%，但對于含量較低的豆粕，回收率則很低；而當(dāng)稱樣量為1 g時，回收率大部分在90%～110%，即使是含量較低的豆粕，回收率也能達(dá)到80%以上。這進(jìn)一步說明，當(dāng)樣品中六號溶劑含量較低時，稱樣量對測定結(jié)果影響較大。

為進(jìn)一步驗證試驗方法，對上述4種豆粕的測定結(jié)果選擇性地做了低加標(biāo)和高加標(biāo)，以及檢出限和精密度（ n =6）的測定，結(jié)果見表4和表5。

3 結(jié)論

綜上所述，對于大豆粕中六號溶劑殘留量的測定，經(jīng)過該研究所述的前處理方法，均可以獲得滿意的測定結(jié)果，方法的檢出限優(yōu)于國標(biāo)規(guī)定的10 mg/kg，靈敏度高、重現(xiàn)性好，即使對于低含量的豆粕，回收率也可達(dá)到80%以上，能夠滿足檢測的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 董曉麗，孫娟，張妍，等.頂空氣相色譜法測定豆粕中殘留溶劑研究[J].中國油料作物學(xué)報，2013，35（4）：436-440.

[2] 付忠華，任紅波.頂空-氣相色譜法檢測植物油中六號溶劑的殘留量[J].糧食流通技術(shù)，2010（4）：34-35.

[3] 曹芳紅.食用植物油中殘留溶劑測定方法的改進(jìn)[J].浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)，2005，24（1）：91-93.

[4] 國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品加工用粕類：GB 14932—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[5] 王永芳，葛含光，王利強(qiáng)，等.頂空氣相色譜法快速測定食用植物油中有機(jī)溶劑殘留量的研究[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2015（2）：432-435.

[6] 鞠興榮，汪海峰.頂空氣相色譜法測定銀杏葉提取物中的溶劑殘留[J].食品科學(xué)，2000，21（11）：46-48.

[7] AOCS Official Method.“Free” Hexane Content in Extracted Meals：Ba 13-87-2009[S].（2012-12-02）[2017-10-11].http：//www.docin.com/p-543587454.html.

[8] AOCS Official Method.Total Hexane Content in Extracted Meals：Ba 14-87-2009[S].（2012-12-02）[2017-10-11].http：//www.doc88.com/p-731498466453.html.