柱前衍生-氣相色譜法測定嬰幼兒配方食品中4種特征性醛類化合物的含量

陳同強(qiáng)，向俊，梁鋒，李燦，唐萬里，李凱龍

(1.湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量檢驗研究院，長沙 410007；2.食品安全監(jiān)測與預(yù)警湖南省重點(diǎn)實(shí)驗室，長沙 410111；3.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，長沙 410125)

為模仿母乳，一般嬰幼兒配方食品中都會加入一定比例的脂肪酸，如亞油酸、亞麻酸等，這些脂肪酸在加工與運(yùn)輸過程中容易受到光、高溫等影響而被氧化產(chǎn)生一些醛類化合物。有研究表明，食品中的醛類化合物與不飽和脂肪酸(如油酸、亞油酸和亞麻酸等)相關(guān)[1]，例如油酸含有一個雙鍵，一般形成一種氫過氧化物，右型裂分后會生成1-壬醛等；亞油酸含兩個雙鍵，主要形成兩種氫過氧化物，右型裂分后生成2-十一烯醛、1-己醛等；亞麻酸含有3個雙鍵，主要形成4種氫過氧化物，右型裂分后生成2，4-壬二烯醛、2，4-二烯庚醛和丙醛等。一些主要的芳香醛類化合物，如苯甲醛，則主要來源于食品中芳香族化合物的氧化分解。這些醛類化合物的含量與過氧化值、酸值兩個指標(biāo)具有一定的相關(guān)性[2]，是嬰幼兒配方食品氧化變質(zhì)程度的特征標(biāo)志物[3-7]。

目前，國內(nèi)外對于嬰幼兒配方食品中醛類化合物的檢測基本集中在甲醛，測定方法有熒光分光光度法[8]、高效液相色譜法(HPLC)[9-10]和氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)等[11-12]，而對嬰幼兒配方食品中其他醛類化合物的檢測研究報道較少。文獻(xiàn)[13]在敞開放置1年后的嬰幼兒配方食品中篩查出苯甲醛、2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-壬醛等多種醛類化合物，但針對這些組分的定量檢測方法尚待建立。因此，本工作采用柱前衍生-氣相色譜法(GC)對嬰幼兒配方食品中苯甲醛、2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-壬醛等4種特征性醛類化合物進(jìn)行檢測，為其保質(zhì)期準(zhǔn)確量化提供一定的技術(shù)支撐。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

7890A 型氣相色譜儀，配氫火焰離子化檢測器；TG16-WS型離心機(jī)。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取苯甲醛、2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-壬醛標(biāo)準(zhǔn)品各10 mg，用乙腈溶解并定容至100 mL，配制成100 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

衍生液：稱取適量的2，4-二硝基苯肼，用乙腈溶解，配制成0.5 g·L－12，4-二硝基苯肼的乙腈溶液，再與磷酸鹽緩沖溶液(pH5)按體積比1∶1進(jìn)行混合，得到衍生液。

乙腈飽和的正己烷溶液：取200 mL 正己烷和50 mL乙腈，混勻，靜置分層，上層溶液即為乙腈飽和的正己烷溶液。

苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)品的純度為99.8%，2，4-壬二烯醛標(biāo)準(zhǔn)品的純度為92.5%，2-十一烯醛標(biāo)準(zhǔn)品的純度為98.0%，1-壬醛標(biāo)準(zhǔn)品的純度為98.0%；乙腈、環(huán)己烷、正己烷為色譜純；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器工作條件

HP-5毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃，檢測器溫度280 ℃；流量1.0 mL·min－1；進(jìn)樣量1 mL；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣，分流比為3∶1。柱升溫程序：初始溫度為90 ℃，保持0.5 min；以30℃·min－1的速率升溫至160 ℃，保持16.0 min；以30℃·min－1的速率升溫至250 ℃，保持6.0 min。

1.3 試驗方法

1.3.1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定

移取0，0.01，0.02，0.04，0.05，0.08，0.10 mL 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于一組50 mL塑料離心管中，分別加入10.0 mL衍生液，搖勻，于60℃水浴中反應(yīng)1 h。取出冷卻，各加入5 g硫酸銨，混勻，靜置5 min，再加入5.0 mL 環(huán)己烷，渦旋1 min，離心，取上清液，最后用約1.0 g無水硫酸鈉干燥，將溶液轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中，供GC分析。

1.3.2 樣品的測定

稱取樣品約2.0 g于50 mL 塑料離心管中，加入10.0 mL衍生液和5.0 mL乙腈飽和的正己烷溶液，混勻，離心，取下層溶液置于60 ℃水浴中反應(yīng)1 h。取出，冷卻至室溫，加入5 g硫酸銨，混勻，靜置5 min，再加入5.0 mL環(huán)己烷，渦旋1 min，離心，取上清液，最后用約1.0 g無水硫酸鈉干燥，將溶液轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中，供GC分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按照試驗方法對混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白加標(biāo)樣品溶液進(jìn)行測定，所得色譜圖見圖1。

由圖1可知，4種醛類化合物的色譜峰峰形良好，分離效果好且無雜質(zhì)峰干擾。

圖1 色譜圖Fig.1 Chromatograms

2.2 提取方法的選擇

試驗考察了水浸法、水蒸氣蒸餾法和衍生液提取法對空白加標(biāo)樣品(加標(biāo)量均為1.0 mg·kg－1)中4種醛類化合物回收率的影響，結(jié)果見表1。

表1 提取方法對4種醛類化合物回收率的影響Tab.1 Effect of extraction method on recovery of 4 aldehyde compounds

結(jié)果顯示：采用水浸法時，4種醛類化合物的回收率較低；采用水蒸氣蒸餾法和衍生液提取法時，各目標(biāo)物的回收率均較高，而樣品經(jīng)水蒸氣蒸餾法提取后，4種醛類化合物的回收率遠(yuǎn)高于100%，原因可能是蒸餾過程中的高溫環(huán)境加快了嬰幼兒配方食品中脂肪酸的氧化分解速率，導(dǎo)致4種醛類化合物的測定結(jié)果偏高。綜合考慮，試驗選擇的提取方法為衍生液提取法。

2.3 衍生體系與沉淀劑的選擇

試驗考察了不同衍生液體系[2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-水(pH7)、2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸鹽緩沖溶液(pH5)、2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸鹽緩沖溶液(pH2)]對空白加標(biāo)樣品(加標(biāo)量均為1.0 mg·kg－1)中4種醛類化合物回收率的影響，結(jié)果見表2。

表2 衍生體系對4種醛類化合物回收率的影響Tab.2 Effect of derivatization system on recovery of 4 aldehyde compounds

結(jié)果表明：2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-水(p H7)衍生體系下，4 種醛類化合物的回收率均偏低；2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸鹽緩沖溶液(pH2)衍生體系下，4種醛類化合物的回收率偏高，均大于100%，可能是由于嬰幼兒配方食品成分復(fù)雜，衍生形成了其他醛類化合物，其醛類衍生物與目標(biāo)衍生物的色譜峰不能完全重疊，目標(biāo)峰中存在雜質(zhì)峰的干擾；2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸鹽緩沖溶液(pH5)衍生體系下，各目標(biāo)物的回收率均在90.0%左右，且無干擾峰。因此，試驗選擇的衍生體系為2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸鹽緩沖溶液(pH5)。

嬰幼兒配方食品中蛋白質(zhì)含量高，對4種醛類化合物的提取效果影響較大，因此需對其進(jìn)行凈化。試驗選擇三氯乙酸、乙酸鉛和硫酸銨等3種常見的沉淀劑，比較了三者的沉淀效果。結(jié)果顯示：以三氯乙酸、乙酸鉛為沉淀劑時，試劑空白值較高，干擾測定結(jié)果；以硫酸銨為沉淀劑時，能較好沉淀蛋白質(zhì)和水溶性雜質(zhì)。因此，試驗選擇以硫酸銨為沉淀劑。

2.4 衍生溫度的選擇

試驗考察了衍生溫度分別為30，40，50，60，70，80 ℃時對4 種醛類衍生物峰面積的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可知：衍生溫度為40～60 ℃時，隨著衍生溫度的升高，4種醛類衍生物的峰面積逐漸增大；繼續(xù)升高衍生溫度，峰面積均趨于穩(wěn)定，衍生效率較高。因此，試驗選擇的衍生溫度為60 ℃。

圖2 衍生溫度對4種醛類衍生物峰面積的影響Fig.2 Effect of derivative temperature on peak area of 4 aldehyde derivants

2.5 衍生時間的選擇

試驗考察了衍生時間分別為20，40，60，80，100，120 min時對4種醛類化合物峰面積的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 衍生時間對4種醛類衍生物峰面積的影響Fig.3 Effect of derivative time on peak area of 4 aldehyde derivants

由圖3可知，4種醛類衍生物的峰面積隨衍生時間的延長逐漸增加，60 min后趨于穩(wěn)定，因此試驗選擇的衍生時間為60 min。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測定下限

按照1.3.1節(jié)進(jìn)行測定，以4種醛類化合物的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示，4 種醛類化合物的質(zhì)量在10μg以內(nèi)與其對應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系，線性參數(shù)見表3。

以3倍和10倍信噪比(S/N)分別計算檢出限(3S/N)和測定下限(10S/N)，結(jié)果見表3。

表3 線性參數(shù)、檢出限和測定下限Tab.3 Linearity parameters，detection limits and lower limits of determination

2.7 精密度和回收試驗

分別稱取18份空白樣品(約2.0 g)，各加入適量的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度水平平行制備6份，計算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見表4。由表4 可知：4 種醛類化合物的回收率為85.0%～95.4%，測定值的RSD 均小于10%。

表4 精密度和回收試驗(n=6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n=6)

2.8 樣品分析

按照試驗方法對網(wǎng)購的20份包裝完好的嬰幼兒配方食品進(jìn)行測定，4種醛類化合物均未檢出，可能是由于其含量均低于方法的檢出限。說明目前市場上奶粉加工過程控制嚴(yán)格，外包裝規(guī)范，隔絕空氣效果佳，很好地防止了嬰幼兒配方食品的氧化變質(zhì)。

取同一批次的6個樣品，在一定環(huán)境條件[控制溫度(25±5)℃，相對濕度(60±5)%]下分別敞開放置7，14，21，30，40，60，90 d，按照試驗方法測定其中4種醛類化合物的含量，結(jié)果見圖4。

圖4 不同放置時間下4種醛類化合物含量的變化曲線Fig.4 Change curves of the contents of 4 aldehyde compounds under different storage time

結(jié)果顯示，21 d后樣品中4種醛類化合物含量呈明顯的上升趨勢，表明隨著樣品暴露時間的延長，其中脂肪酸化合物氧化分解為醛類化合物的速率逐漸加快。

本工作通過比較提取方式，優(yōu)化衍生體系、溫度及時間等條件，提出了柱前衍生-GC 測定嬰幼兒配方食品中4種特征性醛類化合物含量的方法。該方法靈敏度高、準(zhǔn)確度好，為嬰幼兒配方食品保質(zhì)期量化指標(biāo)提供了準(zhǔn)確的定量手段。測定敞口放置一定天數(shù)的嬰幼兒配方食品，發(fā)現(xiàn)21 d后其中的4種特征醛類化合物的含量逐漸增大，表明其已經(jīng)開始氧化變質(zhì)，可為消費(fèi)者對開封后嬰幼兒配方食品沖調(diào)飲用時間的把握與控制提供一定的科學(xué)依據(jù)。