氣相色譜法快速測(cè)定飲料中甜蜜素

王金鑫，仇倩穎，楊清華，施逸嵐

(江蘇省南通市疾病預(yù)防控制中心，江蘇南通 226007)

甜蜜素，其化學(xué)名稱為環(huán)己基氨基磺酸鈉，是一種人工合成的非營(yíng)養(yǎng)型食品添加劑[1-3]，屬于我國(guó)批準(zhǔn)使用的15 種甜味劑中的一種[4]。其甜度是甘蔗的30 倍左右，被廣泛用于低熱量食品和飲料中以提升甜味感[5-7]。目前GB 2760—2014 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定飲料中甜蜜素的最大允許添加量不得超過(guò)0.65 g/kg[8]。盡管甜蜜素毒性較小，但若長(zhǎng)期食用甜蜜素含量超標(biāo)的食品，會(huì)對(duì)人體肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，研究顯示，環(huán)己基氨基磺酸鈉對(duì)成骨細(xì)胞也存在潛在威脅，嚴(yán)重抑制成骨細(xì)胞的增殖和分化[9]，不利于骨骼健康發(fā)育。

目前，食品飲料中甜蜜素的檢測(cè)方法主要包括液相色譜法、離子色譜法、氣相色譜法等[10-12]。液相色譜法在檢測(cè)甜蜜素時(shí)需進(jìn)行柱前衍生、流動(dòng)相配制等一系列操作步驟，衍生過(guò)程中添加的有毒試劑使得目標(biāo)組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變，且樣品的前處理過(guò)程是導(dǎo)致誤差的主要因素，結(jié)果重現(xiàn)性難以保證。離子色譜法因分離柱種類少，檢測(cè)結(jié)果受分離柱的影響較大，因此離子色譜法有局限性。相較于前兩者，氣相色譜法具有高靈敏度、高檢測(cè)分離率、分析速度快和檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)便等特點(diǎn)[13]。筆者采用氣相色譜法測(cè)定食品飲料中的甜蜜素，對(duì)樣品處理及儀器檢測(cè)條件進(jìn)行了優(yōu)化，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.97—2016[14]中氣相色譜方法進(jìn)行對(duì)比，干擾因素更少，目標(biāo)物保留時(shí)間更短，效率更高，結(jié)果重現(xiàn)性好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：GC-2010 型，配氫火焰離子化(FID)檢測(cè)器，日本島津公司。

微波超聲儀：SCQ-H600A 型，上海聲彥超聲波儀器有限公司。

電子天平：JA5003 型，感量為0.001 g，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品：純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為99.3%，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為GBW(E)100066，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

硫酸、亞硝酸鈉、氯化鈉：分析純，南通蘇?；び邢薰?。

正己烷：優(yōu)級(jí)純，默克化工技術(shù)(上海)有限公司。

飲料樣品：奶茶及含乳飲料，市售。

1.2 溶液配制

亞硝酸鈉溶液：取25 g 亞硝酸鈉溶于水并稀釋至500 mL，搖勻。

硫酸溶液：取54 mL 硫酸緩慢加入400 mL 水中后，再加水定容至500 mL，搖勻。

1.3 色譜條件

色譜柱：毛細(xì)管色譜柱HP-5[30 m×0.32 mm，0.25 μm，美國(guó)安捷倫科技(中國(guó))有限公司]；載氣：高純氮?dú)?；進(jìn)樣口溫度：230 ℃；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比為1∶10；柱箱溫度：程序升溫，初始溫度為50 ℃，保持3 min，以10 ℃/min 的速率升溫至100 ℃，保持0.5 min，以20 ℃/min 的速率升溫至200 ℃，保持3 min；檢測(cè)器溫度：265 ℃；氫氣流量：35 mL/min；空氣流量：350 mL/min；尾吹氣流量：30 mL/min。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 樣品處理及衍生

準(zhǔn)確稱取10.0 g 樣品于100 mL 比色管內(nèi)，加水稀釋至25 mL，依次加入10 mL 正己烷溶液、5 mL 硫酸溶液和5 mL 亞硝酸鈉溶液，蓋緊管蓋，震蕩搖勻，并在冰浴中靜置30 min，期間振搖3～4 次，然后加入5 g 氯化鈉，超聲15 min 后，渦旋靜置，待澄清分層后，取上清液，過(guò)0.45 μm 濾膜以備進(jìn)樣檢測(cè)用。

1.4.2 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及衍生

準(zhǔn)確稱取0.500 g 甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL 容量瓶中，用純水定容至標(biāo)線，搖勻，然后依次稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.05、0.20、0.40、0.80、1.60 mg/mL的甜蜜素衍生物系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。分別稱取10.0 mL 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行衍生，方法與1.4.1 樣品衍生步驟相同。

1.4.3 測(cè)定步驟

準(zhǔn)確移取甜蜜素衍生物系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液各1 mL，在1.3 色譜條件下，按照濃度由低到高的順序進(jìn)樣測(cè)定，以溶液中甜蜜素的質(zhì)量濃度為自變量(x)，目標(biāo)色譜峰面積為因變量(y)進(jìn)行線性回歸，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性方程。

精確稱取衍生后的樣品上清液1 mL 于進(jìn)樣瓶中進(jìn)樣測(cè)定，以保留時(shí)間定性，以目標(biāo)色譜峰面積進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 甜蜜素衍生物的定性與定量分析

甜蜜素的理化性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐熱耐光，熔點(diǎn)為265 ℃，分解溫度約為280 ℃，無(wú)法直接用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)可知，甜蜜素在酸性條件下反應(yīng)生成環(huán)己醇，然后繼續(xù)與亞硝酸鈉發(fā)生酯化反應(yīng)生成環(huán)己醇亞硝酸酯，由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，環(huán)己醇與環(huán)己醇亞硝酸酯之間存在動(dòng)態(tài)平衡，空白樣品溶液及甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖分別見圖1、圖2。由圖2 可見，在保留時(shí)間為3.20 min和3.64 min 附近出現(xiàn)兩個(gè)峰。研究表明將提取物放置一段時(shí)間再進(jìn)行檢測(cè)，第一個(gè)色譜峰峰面積變小，第二個(gè)色譜峰峰面積變大，而兩者加和不變，故在檢測(cè)樣品甜蜜素含量時(shí)以兩峰加和計(jì)算[15-16]。

圖2 0.4 mg/mL 甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液衍生物色譜圖

2.2 提取試劑的選擇

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.97—2016 中將正庚烷作為衍生提取試劑，而王豆等[17]通過(guò)多次對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，正庚烷作為衍生提取試劑會(huì)影響進(jìn)樣針的有效使用次數(shù)，而用正己烷作為提取試劑則可以相對(duì)延長(zhǎng)進(jìn)樣針的使用壽命，而且正己烷的價(jià)格遠(yuǎn)低于正庚烷，可降低檢測(cè)成本，因此采用正己烷作為衍生提取試劑。

2.3 程序升溫的條件優(yōu)化

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)氣相色譜法測(cè)定0.4 mg/mL 甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液色圖譜見圖3。由圖3 可知，甜蜜素衍生物的色譜保留時(shí)間分別為4.25 min 和4.65 min。與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)氣相色譜法相比，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)1.3 中的程序升溫條件進(jìn)行優(yōu)化后，使得甜蜜素衍生物的出峰時(shí)間相對(duì)縮短（見圖2），檢測(cè)效率更高。

圖3 國(guó)標(biāo)氣相色譜法測(cè)定0.4 mg/mL 甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

2.4 線性關(guān)系及檢出限

在1.3 色譜條件下，按1.4.3 方法測(cè)定，得線性方程為y= 418 787x-15 378，相關(guān)系數(shù)為0.999 2，以3 倍信噪比計(jì)算得甜蜜素檢出限為0.01 g/kg。

2.5 精密度試驗(yàn)

將2 種樣品按6 個(gè)平行樣分別準(zhǔn)確移取10.00 g于100 mL比色管內(nèi)，按照1.4方法進(jìn)行處理，在1.3色譜條件下進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可知，兩種樣品中甜蜜素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.7%，表明該方法測(cè)量精密度良好。

表1 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.6 加標(biāo)回收試驗(yàn)

將同款奶茶和含乳飲料樣品分成2 份，分別添加2.50、5.00 mg/mL 甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.3 色譜條件下平行測(cè)定3 次，試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2 可知，加標(biāo)樣品平均回收率為88.5%～103.3%，表明該方法準(zhǔn)確、可靠。

表2 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

兩種加標(biāo)飲料樣品色譜圖見圖4。由圖4 可知，兩種飲料中目標(biāo)物色譜峰峰形均尖銳且對(duì)稱，樣品基質(zhì)不產(chǎn)生干擾，可準(zhǔn)確定量。

圖4 加標(biāo)飲料樣品色譜圖

2.7 方法比對(duì)

采集382 份樣品，其中奶茶124 份，含乳飲料258 份，分別采用所建實(shí)驗(yàn)方法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定，比對(duì)結(jié)果見表3。由表3 可知，采用兩種方法的檢驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯差異，經(jīng)本法檢測(cè)，382 份抽查樣品中甜蜜素共檢出52 份，得檢出率為14.53%，其中奶茶甜蜜素的檢出率為2.42%，含乳飲料甜蜜素的檢出率為18.99%，甜蜜素含量為0.067～0.277 g/kg，均符合飲料中甜蜜素添加標(biāo)準(zhǔn)（不超過(guò)0.65 g/kg），合格率100%。

表3 兩種方法測(cè)定甜蜜素的比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

建立了一種氣相色譜法測(cè)定飲料中甜蜜素含量的方法。甜蜜素的質(zhì)量濃度在0～1.6 mg/mL 內(nèi)與色譜峰面積具有良好的線性關(guān)系，加標(biāo)回收率為88.5%～103.3%，可滿足飲料中甜蜜素的檢測(cè)要求。與國(guó)標(biāo)方法相比，該方法甜蜜素衍生物出峰時(shí)間縮短，重現(xiàn)性好，檢測(cè)成本更低，為飲料中甜蜜素的測(cè)定提供了一種高效便捷的方案。

甜蜜素作為生活中常用的一種食品添加劑，其能否按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)被正確添加使用，關(guān)乎到每個(gè)人的身體健康，尤其是青少年的茁壯成長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上飲料中甜蜜素的抽樣檢測(cè)，382 份抽查樣品中甜蜜素共檢出52 份，檢出率為14.53%，其中奶茶3 份，含乳飲料49 份，樣品中甜蜜素含量為0.067～0.277 g/kg，數(shù)據(jù)表明市售飲料中甜蜜素添加情況普遍存在，具有一定的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，我們應(yīng)高度關(guān)注，監(jiān)管部門需繼續(xù)加大力度保障食品安全，維護(hù)消費(fèi)者的切身利益，同時(shí)消費(fèi)者也應(yīng)提高健康飲食的重視程度。