氣相色譜法檢測食品中甜蜜素含量

Detection of Sweetener Content in Food by Gas Chromatography

NING Kun

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Product Quality Inspection Research Institute，Nanning 530200， China）

Abstract： This study established a gas chromatography method for the detection of saccharin in food.The experimental derivatization reaction and chromatographic conditions were studied，and the linear range，accuracy， and precision of the method were investigated.The results showed that there was a good linear relationship between saccharin and 10.0～200.0μg?mL^-1 0 （r²=0.9995 ）， the detection limit of the method was 0.01mg^?kg^-1 ， and the relative standard deviation （RSD） of precision was ?3.76% .At three spiked levels， the average recovery rate of saccharin in three types of food matrices was 89.7% to 101.3% .The test results of 42 commercially available samples showed that the highest exceedance rate of saccharin was in the candied fruit category， at 28.6% ，while beverages and pastries did notexceed thestandard.Thismethodhas highsensitivityand goodreproducibility，andissuitable forrapiddetection of saccharin in food，providing reliable technical support for market supervision.

Keywords： sweetener detection; gas chromatography; food

甜蜜素作為一種人工合成甜味劑，其甜度為蔗糖的 30～50 倍，廣泛用于蜜餞、飲料等食品中。然而，其代謝產(chǎn)物環(huán)己胺具有潛在毒性，因此聯(lián)合食品添加劑專家委員會規(guī)定每日允許攝入量為11mg^?kg^-1 bw體重。現(xiàn)行國家標準檢測方法存在前處理復雜（耗時 gt;4h ）、靈敏度不足（檢出限0.02mg^.kg^-1 ）等瓶頸，限制了其在實際應用中的效率與準確性。本研究通過氣相色譜衍生化反應，將強極性目標物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性衍生物，顯著提升了檢測選擇性與靈敏度[1-2]。

氣相色譜法（GasChromatography，GC）檢測甜蜜素具有顯著優(yōu)勢，通過亞硝化衍生反應將強極性甜蜜素轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性 N_- 亞硝基環(huán)己基氨基磺酸酯，可以規(guī)避食品基質(zhì)干擾。相比液相色譜法，該方法前處理步驟減少 40% （由7步優(yōu)化至4步），方法檢出限降低至 0.01mg^.kg^-1 （較國標提升 50% ）。優(yōu)化后的 HP-5 色譜柱實現(xiàn) 18.3min 快速分離，峰形對稱因子在 0.95～1.05 。質(zhì)控數(shù)據(jù)顯示，在高糖（如蜜餞）與高脂（如糕點）基質(zhì)中，信號抑制率分別低于 3.2% 和 7.8% ，滿足《食品安全國家標準食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定》（GB5009.97—2016）要求。

本研究建立一種能高效檢測食品中甜蜜素的氣相色譜技術(shù)，通過優(yōu)化衍生化反應體系與色譜分離條件，重點解決復雜食品基質(zhì)干擾、痕量組分檢測穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)難點。該技術(shù)可為食品中甜蜜素的風險監(jiān)測及標準執(zhí)行提供可靠的技術(shù)支持，對保障消費者健康具有重要的現(xiàn)實意義。

1材料與方法

1.1材料與試劑

實驗材料選取了市售飲料、蜜餞、糕點等3大類共42份食品樣品，采樣后經(jīng)均質(zhì)化處理并分裝，于 -18% 條件下保存。

甜蜜素標準品（純度 ?99% ，CAS號為68476-78-8），Sigma-Aldrich公司；濃硫酸（分析純，95%～98% ）、亞硝酸鈉（優(yōu)級純， ?99% ）、正己烷（色譜純， ?97% ）；氯化鈉、碳酸氫鈉；實驗用水為超純水（電阻率 ?18.2MΩ?cm ）

1.2儀器與設備

7890B氣相色譜儀（配自動進樣器），Agilent;VortexGenius3渦旋混合器，IKA；ScientificCentrifugeCL10離心機，Thermo；N-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（控溫精度 ±1‰ ），EYELA；WNB14恒溫水槽（控溫為 30～100^cC ，精度 ±0.5°C ），Memmert；KQ-500DE超聲波清洗器； 0.22μm 有機系尼龍濾膜，津騰；XSR105DU天平（精度 0.01mg ），MettlerToledo；SevenExcellencepH計，MettlerToledo。所有設備均通過計量校準，離心機轉(zhuǎn)速誤差 lt;2% ，溫控設備偏差 lt;1Φ^°C 。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準溶液配制

精確稱取甜蜜素標準品 0.1000g ，用超純水溶解并定容至 100mL ，制得 1mg^?mL^-1 儲備液，通過梯度稀釋制備濃度分別為10.0、20.0、50.0、100.0、150.0μg?mL^-1 和 200.0μg?mL^-1 的標準系列工作液。

1.3.2 樣品前處理

參考相關(guān)檢測方法[3]，精確稱取 5.00g 均質(zhì)化樣品置于 50mL 具塞玻璃離心管中，加入 20mL 超純水。將離心管置于 40kHz 超聲波清洗器中提取20min[ 水溫維持在（ 2 5 ±2 ）℃]"，隨后以 離心 10min ，收集上清液。移取 2.0mL 上清液至預冷的 15mL 離心管中，依次加入 5.0mL 預冷硫酸溶液（ 1+1 ，體積比）和 0.5mL 新配制的 50g?L^-1 亞硝酸鈉溶液，立即渦旋混合 30s ，轉(zhuǎn)移至冰浴槽（溫度為 0～4°C ）避光反應 10min ，期間每隔 2min 手動振蕩5s以保障反應體系的均一性。向反應體系中加人 2.0g 氯化鈉及 5.0mL 正己烷，以 2500r?min^-1 轉(zhuǎn)速渦旋振蕩 2min ，靜置分層后以 12000r?min^-1 離心5min 。轉(zhuǎn)移上層有機相至裝有 0.5g 無水硫酸鈉的玻璃漏斗中脫水，重復萃取1次并合并有機相。使用氮吹儀在（ 40±1 ） °C 條件下濃縮至 1.0mL ，過 0.22μm 有機系尼龍濾膜后，待測。

每批次實驗同步進行空白試驗（以超純水替代樣品）及基質(zhì)加標質(zhì)控樣（添加10、50、 100μg?g^-1 3 個濃度水平），全程監(jiān)控衍生化效率與基質(zhì)干擾。

1.3.3 氣相色譜條件

色譜柱：HP-5毛細管柱（ 30m×0.32mm ，0.25μm ）；固定相： 5% 苯基 -95% 二甲基聚硅氧烷；載氣：高純氮氣（純度 ?99.999% ）；流速：2.0mLmin^-1 ，分流比為 10：1 ；進樣口溫度： 250‰ ：檢測器溫度： 280°C ；升溫程序：初始溫度 60°C 保持 1min ，以 15^qC?min^-1 升至 180^qC 保持 2min ，再以 25^cmin^-1 升至 250^°C 保持 5min ，總運行時間為18.3min ；進樣量： 1μL ；溶劑延遲時間： 1.5min 。

2 結(jié)果與分析

2.1線性關(guān)系、檢出限和定量限

實驗結(jié)果表明，甜蜜素在 10.0～200.0μg?mL^-1 呈現(xiàn)良好線性關(guān)系，標準曲線方程為 scriptstyley=9 824x+ 136.3 （ r²=0.9995 ），滿足食品基質(zhì)中甜蜜素的定量分析需求。

采用信噪比法（ S/N?3 定義為檢出限， S/N?10 定義為定量限）和空白基質(zhì)加標法測定甜蜜素的檢出限（LimitofDetection，LOD）與定量限（LimitofQuantitation，LOQ）。計算結(jié)果如表1所示，在3類空白食品基質(zhì)中，儀器LOD和LOQ分別為0.003μg?mL^-1 和 0.01μg?mL^-1 。考慮樣品濃縮因子為5（初始液 5mL 濃縮至 1mL ），經(jīng)換算得方法LOD和LOQ分別為 0.01mg^.kg^-1 和 0.03mg^.kg^-1 。此外，在驗證實驗中，添加 0.03mg^.kg^-1 甜蜜素的空白樣品回收率為 90.1%～ 95.4% 。

本方法靈敏度顯著優(yōu)于國家標準規(guī)定的甜蜜素檢出限（ 0.02mg^.kg^-1 ），可精準識別食品中痕量甜蜜素殘留。通過3類空白基質(zhì)驗證實驗表明，蜜餞基質(zhì)因高糖分產(chǎn)生的基質(zhì)效應最小（信號抑制率為3.2% ），糕點基質(zhì)因脂類干擾導致信號抑制率達 7.8% ，但仍低于方法允許的 10% 偏差閾值。完全滿足《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》（GB2760—2014）對甜蜜素最大使用量的監(jiān)控需求，特別適用于蜜餞、飲料等高甜味劑風險食品的日常檢測。

2.2 精密度

為驗證本方法檢測食品中甜蜜素的重復性與穩(wěn)定性，本研究通過日內(nèi)精密度（同一操作者、同一儀器、連續(xù)6次測定）和日間精密度（不同日期、3次獨立實驗）對方法的精密度進行評價。選擇低（ 10μg?g^-1 ）、中（ 50μg?g^-1 ）、高（ 100μg?g^-1 ）3個加標濃度的蜜餞基質(zhì)樣品進行檢測。由表2可知，日內(nèi)精密度的相對標準偏差（RelativeStandardDeviation，RSD）為 1.03%～ 2.15% ，日間精密度的RSD為 1.89%～3.76% ，均低于GB5009.97—2016中規(guī)定的 RSD?5% 的要求，表明該方法具有良好的重復性與操作穩(wěn)定性。進一步分析發(fā)現(xiàn)，高濃度樣本的RSD值略低于低濃度樣本，這可能與高濃度條件下信號響應更為穩(wěn)定且基質(zhì)干擾相對較小有關(guān)。

2.3 回收率

為了驗證方法的準確性與基質(zhì)適用性，選取蜜餞、飲料、糕點3類空白基質(zhì)樣品，分別進行低（ 10μg?g^-1 ）、中（ 50μg?g^-1 ）、高 100μg?g^-1 ）3個濃度水平的加標回收實驗，每組平行測定6次。如表3所示，3類基質(zhì)中甜蜜素平均回收率為89.7%～ 101.3% ， RSD?10% ，符合GB5009.97—2016對食品添加劑檢測方法的要求（回收率80%～110% ， RSD?10% ）。其中，蜜餞基質(zhì)由于其高糖分特性能促進衍生化反應效率， 50μg?g^-1 加標濃度下的平均回收率達 98.6%±1.2% ，顯著優(yōu)于低濃度組（ 95.2%±1.8% ）；飲料基質(zhì)因碳酸化處理導致 pH 值波動（ pH=3.5～5.0 ），低濃度水平下的回收率略有下降（ 92.8%±2.6% ），但整體穩(wěn)定性良好（ RSD?2.8% ）；糕點基質(zhì)中較高的油脂成分（脂肪含量為 15%～20% ）導致正己烷萃取效率下降，使得低濃度水平下的回收率較蜜餞基質(zhì)降低約 6% （ 89.7%±3.1% ），通過二次萃?。ɑ厥章侍嵘?4.2% ）可改善。

實驗數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化的衍生化反應時間與氮吹溫度控制有效減少了目標物損失，而氯化鈉鹽析作用強化了相分離效率。各基質(zhì)間回收率差異主要源于理化特性，但均滿足方法學要求[4

2.4 實際樣品檢測

本研究采用優(yōu)化后的氣相色譜法對42份市售食品樣品進行甜蜜素含量檢測。如表4所示，蜜餞類樣品中甜蜜素檢出率為 85.7% （12/14），含量為ND～1.12g?kg^-1 ，平均含量為（ 0.68±0.29 ） g?kg^-1 ，其中4份樣品超過GB2760—2014國家標準限量（ 0.65g?kg^-1 ），超標率為 28.6% 。飲料樣品甜蜜素含量為 ND～0.53g?L^-1 ，未發(fā)現(xiàn)超標現(xiàn)象。糕點類樣品檢出率為 38.5% （5/13），最高含量為 0.28g?kg^-1 ，均低于國家標準限值。實驗結(jié)果表明，該方法適用于食品中甜蜜素的檢測，其中蜜餞類樣品的超標現(xiàn)象提示需加強對該類食品的質(zhì)量監(jiān)管，而飲料與糕點樣本的檢測結(jié)果符合現(xiàn)行標準要求[5]。

3結(jié)論

本研究建立了一種基于氣相色譜法的檢測方法，用于檢測食品中甜蜜素含量。實驗結(jié)果表明，該方法靈敏度、精密度及回收率均優(yōu)于現(xiàn)行國家標準的要求。通過對實際樣品的檢測發(fā)現(xiàn)，蜜餞類食品中甜蜜素超標較為嚴重，建議相關(guān)部門進一步加強監(jiān)管力度。該方法操作便捷、抗干擾能力強，可廣泛應用于食品生產(chǎn)企業(yè)及專業(yè)檢測機構(gòu)，為食品安全風險防控與技術(shù)標準的提升提供有力支持。

參考文獻

[1]張興瑋.氣相色譜法多種食品添加劑并行檢測技術(shù)研究[J].現(xiàn)代食品，2024（2）：177-179.

[2]黃玉蘭.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）在蔬菜農(nóng)藥殘留檢測中的應用研究[J]現(xiàn)代食品，2024（24）：207-209.

[3]王金鑫，仇倩穎，楊清華，等.氣相色譜法快速測定飲料中甜蜜素[J].化學分析計量，2022.31（9）：22-25.

[4]莫益倩，廖雯意，肖之敏，等.食品中甜蜜素檢測方法的研究進展[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2020，11（16）：5676-5681.

[5]何浩，吳海智，唐吉旺，等.頂空-氣相色譜法 快速測定食品中甜蜜素的含量[J]理化檢驗（化學分 冊），2020，56（1）：106-109.