氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定果蔬清洗劑中12種防腐劑和抗氧化劑

蔡立鵬, 呂曉飛, 張 蓓, 李小英, 趙曉甫

(河北省環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院, 國(guó)家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心, 河北 石家莊 050091)

果蔬清洗劑屬于A類洗滌劑[1],可以直接接觸食品?，F(xiàn)在市面上的果蔬清洗劑很多宣稱具有抗菌、抑菌等作用[2],防腐劑和抗氧化劑作為低成本的抗菌劑和抑菌劑常被用來(lái)添加到果蔬清洗劑中?！妒称酚孟礈靹┰?成分)名單(第一批)》中規(guī)定:列入《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB 2760-2014)的食品添加劑可以作為食品用洗滌劑的輔助成分原料。但規(guī)定中沒(méi)有明確使用限量,目前也沒(méi)有果蔬清洗劑中防腐劑和抗氧化劑的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。因此,研究并建立該檢測(cè)方法十分必要。

目前關(guān)于防腐劑和抗氧化劑檢測(cè)方法的研究,文獻(xiàn)報(bào)道大多是關(guān)于化妝品、食品及食品相關(guān)產(chǎn)品的。一般采用樣品溶液直接進(jìn)樣[3,4]、稀釋進(jìn)樣[5]或固相萃取柱凈化后進(jìn)樣[6],然后采用GC[7-10]、GC-MS[11,12]、HPLC[13-16]和HPLC-MS/MS[17-20]等進(jìn)行檢測(cè)。但果蔬清洗劑一般采用復(fù)配高效表面活性劑[21,22],基質(zhì)復(fù)雜,前處理提取、凈化難度大;采用HPLC或GC檢測(cè),干擾峰較多,易產(chǎn)生假陽(yáng)性現(xiàn)象也易造成色譜系統(tǒng)的污染;采用HPLC-MS/MS檢測(cè),表面活性劑成分會(huì)嚴(yán)重干擾電噴霧電離(ESI)源的離子化效率[23],因此這些方法不適于果蔬清洗劑中目標(biāo)化合物的提取、凈化和檢測(cè)。

本研究采用溶劑替換法除去果蔬清洗劑中的水分,再使用有機(jī)溶劑提取,大大降低了乳化效應(yīng);使用GC-MS檢測(cè),通過(guò)保留時(shí)間和定性離子定性,進(jìn)一步提高了方法的靈敏度與定性的準(zhǔn)確度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(7890B-7000C,美國(guó)Agilent公司),配電子轟擊(EI)源;超聲波清洗器(KQ 5200B,中國(guó)昆山超聲儀器有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RV 10數(shù)控型)、快速混勻器(GENIUS 3)(德國(guó)IKA公司);電子分析天平(MS105DU,感量0.01 mg/0.1 mg,瑞士Mettler Toledo公司)。

防腐劑和抗氧化劑標(biāo)準(zhǔn)品分別購(gòu)自北京百靈威公司、上海安普公司和山東西亞化工公司。防腐劑包括:對(duì)羥基苯甲酸甲酯(MP)、對(duì)羥基苯甲酸乙酯(EP)、對(duì)羥基苯甲酸丙酯(PP)、對(duì)羥基苯甲酸丁酯(BP)、對(duì)羥基苯甲酸異丁酯(IBP)、甲基異噻唑啉酮(MIT)、苯甲醇(BA)和苯氧乙醇(PE);抗氧化劑包括叔丁基對(duì)羥基茴香醚(BHA)、2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚(BHT)、叔丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)、2,6-二叔丁基-4-羥甲基苯酚(Ionox-100)。無(wú)水乙醇、甲醇、乙腈和正己烷均為色譜純?cè)噭?水為屈臣氏蒸餾水;氯化鈉(NaCl)為分析純?cè)噭?/p>

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:稱取各防腐劑和抗氧化劑標(biāo)準(zhǔn)品約0.05 g(精確至0.000 01 g),用甲醇定容至50 mL,配制成1 000 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,于4 ℃避光保存;再用甲醇逐級(jí)稀釋成0.1、0.5、1、2、5和10 mg/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2 樣品前處理

除水:稱取果蔬清洗劑樣品約1 g(精確至0.000 1 g),置于50 mL圓底燒瓶中,加入10 mL無(wú)水乙醇,用快速混勻器充分渦旋溶解,于50 ℃、真空度1×104Pa的條件下以45 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干(蒸發(fā)瓶與水接觸深度約為1 cm,如有殘留水分,再加入5 mL無(wú)水乙醇進(jìn)行溶劑替換,直至蒸干為止,蒸干后立即停止加熱和抽真空)。

提取:在蒸發(fā)殘?jiān)屑尤?0 mL正己烷飽和的乙腈溶液,充分振蕩溶解,超聲提取20 min,轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中,以8 000 r/min離心5 min,上清液轉(zhuǎn)移至另一50 mL離心管中,待凈化。

凈化:在上清液中加入5 mL飽和NaCl溶液,充分振蕩,以8 000 r/min離心5 min,轉(zhuǎn)移上清液至另一50 mL離心管中,再加入5 mL飽和氯化鈉溶液凈化一次,將上清液轉(zhuǎn)移至50 mL圓底燒瓶中,于50 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干,準(zhǔn)確加入2 mL乙腈,充分溶解殘?jiān)?取1 mL過(guò)0.22 μm有機(jī)系濾膜,進(jìn)行GC-MS分析。

1.3 分析條件

色譜柱:HP-5MS UI柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣:氦氣;進(jìn)樣口溫度:260 ℃。程序升溫:初始溫度80 ℃,保持5 min;然后以20 ℃/min的速率升至150 ℃,保持5 min;再以10 ℃/min的速率升至210 ℃,保持1 min。后運(yùn)行溫度：300 ℃；后運(yùn)行時(shí)間：5 min；柱流量:1 mL/min;進(jìn)樣量:1 μL;進(jìn)樣模式:脈沖不分流；脈沖壓力：2×105Pa;不分流時(shí)間:0.5 min。

離子源:EI源;離子源溫度:280 ℃;傳輸線溫度:280 ℃;離子電壓:70 eV;掃描方式:選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式;溶劑延遲:5 min。12種防腐劑和抗氧化劑的保留時(shí)間、定量離子和定性離子見(jiàn)表1。

表 1 12種防腐劑和抗氧化劑的保留時(shí)間、定量離子和定性離子Table 1 Retention times, quantitative ions and qualitative ions of the 12 preservatives and antioxidants

2 結(jié)果與討論

2.1 提取方法的選擇

果蔬清洗劑中含有大量的表面活性劑,有水存在時(shí),幾乎加入任何有機(jī)試劑都不會(huì)出現(xiàn)分層,有機(jī)溶劑提取難度較大。采用水或有機(jī)試劑稀釋后直接檢測(cè)會(huì)對(duì)色譜進(jìn)樣系統(tǒng)和色譜柱造成嚴(yán)重的污染并且會(huì)降低靈敏度。實(shí)驗(yàn)采用溶劑替換法,利用減壓蒸餾除去樣品中的水分后,再加入有機(jī)試劑,使表面活性劑大量析出,從而降低干擾和污染。

實(shí)驗(yàn)比較了乙腈和乙醇作為除水劑時(shí)的除水效果。結(jié)果表明,乙腈除水后,表面活性劑吸附在蒸發(fā)瓶?jī)?nèi)壁,很難進(jìn)行下一步有機(jī)溶劑的充分提取,而乙醇除水后則無(wú)此現(xiàn)象,故選擇乙醇作為替換溶劑,經(jīng)減壓蒸餾除水后,再用有機(jī)溶劑提取。

2.2 提取溶劑及其用量的選擇

防腐劑易溶于水、乙醇、甲醇、乙腈和乙醚,抗氧化劑易溶于甲醇、乙醇、乙醚、乙腈和苯類溶劑。乙醚和苯類溶劑毒性較大,故不采用。實(shí)驗(yàn)比較了甲醇、乙醇和乙腈3種溶劑的提取效果,甲醇和乙醇會(huì)溶解更多的表面活性劑,選擇性不如乙腈,并且在凈化時(shí)不容易分層,乙腈則分層清晰。在乙腈中加入正己烷至飽和后,提取效率更高。因此本實(shí)驗(yàn)采用飽和的乙腈溶液作為提取溶劑。

提取溶劑用量小,難以將被測(cè)物質(zhì)全部提取出來(lái),凈化時(shí)還會(huì)有較多損失;提取溶劑用量大,雖然會(huì)提高提取效率,但會(huì)溶解更多的表面活性劑,對(duì)測(cè)定造成干擾。實(shí)驗(yàn)比較了提取溶劑為5、10、15、20、25和30 mL時(shí)目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收率(見(jiàn)圖1a)?？梢钥闯?提取效率隨提取溶劑用量的增加而提高,但用量達(dá)到20 mL后,變化趨勢(shì)明顯降低，故提取溶劑用量選擇20 mL。

圖 1 (a)提取溶劑和(b)凈化溶劑用量對(duì)目標(biāo) 化合物提取效率的影響Fig. 1 Influences of dosages of (a) extraction solvent and (b) purification solvent on the extraction efficiencies of the target compounds

2.3 凈化溶液及其用量的選擇

除去水分后仍有一部分表面活性劑會(huì)溶解在有機(jī)溶劑中,需要進(jìn)一步凈化。實(shí)驗(yàn)比較了水、飽和NaCl溶液和正己烷的凈化效果。加入水后分層效果較差,而加入飽和NaCl溶液和正己烷后樣品分層明顯,但用正己烷洗滌后,抗氧化劑的提取效率明顯下降,飽和NaCl溶液洗滌兩次后能有效降低雜峰的強(qiáng)度和個(gè)數(shù),并且保持提取效率在78%以上。故采用飽和NaCl溶液作為凈化溶液。

實(shí)驗(yàn)考察了不同凈化溶液的用量對(duì)目標(biāo)化合物加標(biāo)回收率的影響(見(jiàn)圖1b)。在保證凈化效果的同時(shí),發(fā)現(xiàn)凈化溶劑的用量超過(guò)5 mL時(shí)目標(biāo)化合物的回收率明顯降低，故凈化溶液量選擇5 mL。

2.4 方法學(xué)驗(yàn)證

2.4.1線性關(guān)系和定量限

按1.1節(jié)方法配制防腐劑和抗氧化劑的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,按1.3節(jié)條件進(jìn)行測(cè)定,以各組分定量離子的峰面積(Y)對(duì)其質(zhì)量濃度(X, mg/L)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(見(jiàn)表2)。結(jié)果表明,12種防腐劑和抗氧化劑在0.1～10 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(r2)均大于0.999。

根據(jù)3倍和10倍信噪比(S/N)計(jì)算方法的檢出限和定量限, 12種防腐劑和抗氧化劑的檢出限和定量限分別為0.010～0.030 mg/kg和0.030～0.090 mg/kg。

12種防腐劑和抗氧化劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 mg/L)在選擇離子監(jiān)測(cè)模式下的總離子流色譜圖見(jiàn)圖2。

表 2 12種防腐劑和抗氧化劑的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限Table 2 Linear ranges, linear equations, correlation coefficients (r2), limits of detection (LODs) and limits of quantification (LOQs) of the 12 preservatives and antioxidants

Y: peak area;X: mass concentration, mg/L.

表 3 12種防腐劑和抗氧化劑的加標(biāo)回收率和精密度(n=7)Table 3 Spiked recoveries and precisions of the 12 preservatives and antioxidants (n=7)

圖 2 12種防腐劑和抗氧化劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 mg/L) 的總離子流色譜圖Fig. 2 Total ion current chromatogram of the 12 preservatives and antioxidants in mixed standard solution

2.4.2回收率和精密度

對(duì)陰性樣品進(jìn)行 3個(gè)不同水平(0.2、2.0和10 mg/kg)的加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個(gè)水平進(jìn)行7次平行測(cè)定,計(jì)算方法的平均回收率和精密度,結(jié)果見(jiàn)表3。12種目標(biāo)化合物的平均回收率為68.3%～115.3%, RSD為3.1%～11.3%。表明該方法的準(zhǔn)確度和精密度良好,能滿足果蔬清洗劑中12種防腐劑和抗氧化劑的檢測(cè)要求。

2.5 實(shí)際樣品檢測(cè)

按1.2節(jié)及1.3節(jié)的描述對(duì)河北省內(nèi)抽取的11批次果蔬清洗劑樣品進(jìn)行檢測(cè),其中2批次檢出BA(16.7 mg/kg和10.3mg/kg); 1批次檢出MIT(18.5 mg/kg); 1批次檢出TBHQ(10.2 mg/kg)。說(shuō)明果蔬清洗劑中存在添加防腐劑和抗氧化劑的情況。

表 3 (續(xù))Table 3 (Continued)

3 結(jié)論

本研究建立了氣相色譜-質(zhì)譜同時(shí)檢測(cè)果蔬清洗劑中12種防腐劑和抗氧化劑的分析方法。該方法操作簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)安全,適用于果蔬清洗劑中防腐劑和抗氧化劑的檢測(cè)。