蔗糖脂肪酸酯中殘留溶劑的測定

符昌雨，楊 丹，程志翔

（上海市質量監督檢驗技術研究院，國家市場監管重點實驗室（乳及乳制品檢測與監控技術），上海 200233）

蔗糖脂肪酸酯通常由蔗糖與脂肪酸或脂肪酸衍生物合成，是一種綠色、非刺激性、非離子型表面活性劑，在食品中作為乳化劑有著非常廣泛的應用。蔗糖脂肪酸酯每年產量的80%消費在食品加工業中，主要應用于飲料、乳制品、冷凍飲品、雜糧制品等領域[1-5]。蔗糖脂肪酸酯在生產過程中會使用到有機溶劑，目前世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）、歐盟、《食品化學法典》（Federal Communications Commission，FCC）、日本食品添加物公定書、韓國食品添加劑法典都規定了蔗糖脂肪酸酯中溶劑殘留指標，而且JECFA和歐盟還規定生產蔗糖脂肪酸酯的溶劑僅有二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙酸乙酯、異丙醇、丙二醇、異丁醇和甲基乙基酮，其他溶劑不得使用，同時還規定了上述7 種溶劑及生產過程中可能產生的甲醇的限量標準，規定甲醇、異丁醇和甲基乙基酮的最高限量為10 mg/kg，乙酸乙酯和異丙醇的最高限量為350 mg/kg[6-9]。而國內目前的GB 1886.27—2015《食品安全國家標準 食品添加劑 蔗糖脂肪酸酯》[10]和GB 10617—2005《食品添加劑 蔗糖脂肪酸酯（丙二醇法）》[11]都未規定溶劑殘留指標。

頂空氣相色譜法是將待測樣品密閉于頂空瓶中，通過加熱使樣品中的揮發性有機物揮發出，待揮發性有機物在頂空瓶中達到平衡后，取上部氣體進氣相色譜儀分析，該方法的優點在于前處理簡單，樣品中的基質除了揮發性物質一般不會進入氣相色譜儀，從而不會污染儀器[12]，目前檢測食品接觸材料[13-14]和藥品中殘留溶劑[15-18]，飲料中的甲醇、乙醇[19-21]以及食品中風味物質[22-25]主要采用頂空氣相色譜法，同時還有報道用頂空氣相色譜-質譜聯用法[26-32]檢測食品和藥品中殘留溶劑。

本研究建立了JECFA和歐盟規定的8 種有機溶劑中適合頂空氣相色譜法檢測的5 種溶劑甲醇、乙酸乙酯、異丙醇、異丁醇和甲基乙基酮的檢測方法。目前國內未見蔗糖脂肪酸酯中殘留溶劑的相關檢測方法，一直未對蔗糖脂肪酸酯中的殘留溶劑量進行檢測，關于蔗糖脂肪酸酯中殘留溶劑量的相關研究很少。因此有必要建立檢測方法，對蔗糖脂肪酸酯中的殘留溶劑量進行檢測，有利于保障蔗糖脂肪酸酯產品質量安全，促進我國蔗糖脂肪酸酯產品出口到國際市場。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

購買14 批次親水型蔗糖脂肪酸酯和6 批次親油型蔗糖脂肪酸酯產品。

甲醇、異丙醇 國藥集團化學試劑有限公司；甲基乙基酮、乙酸乙酯、異丁醇 上海沃凱化學試劑有限公司；上述5 種溶劑的純度均大于99%。

1.2 儀器與設備

7890B氣相色譜儀、7697A頂空進樣器 美國安捷倫公司；ME104E萬分位電子天平 梅特勒-托利多科技（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 混合對照儲備液的配制

精密稱取乙酸乙酯、異丙醇、甲醇、異丁醇和甲基乙基酮各100 mg，置于10 mL容量瓶，用水定容至刻度，搖勻，即得10 mg/mL的混合對照儲備液。

1.3.2 混合對照工作液的配制

分別準確移取10、50、100、200、500、2 000 μL上述混合對照儲備液，置于10 mL容量瓶，用水定容至刻度，搖勻，即得10、50、100、200、500、2 000 mg/L的混合對照工作液。

分別準確吸取上述6 種混合對照工作液5 μL，分別置于含有1 g不含上述5 種溶劑蔗糖脂肪酸酯樣品的20 mL頂空進樣瓶中，蓋緊瓶蓋，得到標準系列對照工作溶液，折算到1 g樣品中蔗糖脂肪酸酯含量為0.05～10.00 mg/kg。

1.3.3 樣品檢測

稱取1.0 g樣品置于20 mL頂空瓶中，蓋緊瓶蓋，上頂空氣相色譜儀檢測。

1.3.4 樣品加標實驗

準確移取10、200、2 000 mg/L的混合對照工作液各5 μL，選擇不含上述5 種溶劑的蔗糖脂肪酸酯樣品進行加標回收實驗，樣品中蔗糖脂肪酸酯含量分別為0.05、1.00、10.00 mg/kg，每個梯度重復測定6 次。

1.3.5 儀器條件

色譜柱：DB-1（60 m×530 μm，1 μm）；柱溫40 ℃，保持10 min，以10 ℃/min升至240 ℃；檢測器：氫火焰離子化檢測器；檢測器溫度250 ℃；進樣口溫度110 ℃；載氣：氮氣；柱流速3.5 mL/min；分流比5∶1；氫氣流速30 mL/min，空氣流速300 mL/min。頂空進樣，平衡溫度80 ℃，平衡時間40 min；定量環溫度90 ℃；傳輸線溫度120 ℃；進樣體積1.0 mL。

樣品中殘留溶劑含量按下式計算。

式中：X為樣品中殘留溶劑含量/（mg/kg）；C為由線性方程計算得到的試樣中殘留溶劑含量/μg；m為取樣量/g。

1.4 數據處理

運用Excel 2016軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 進樣方式的選擇

采用頂空氣相色譜法檢測溶劑殘留，分別稱取樣品直接進樣和將樣品溶解后進樣2 種進樣方式。常用的溶解溶劑有水、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜等，蔗糖脂肪酸酯又分親油（SE-15）和親水（SE-11）兩大類，經實驗發現，1 g樣品在20 mL水、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和四氫呋喃中均不能完全溶解。頂空氣相色譜法在進樣過程中會吹入氮氣，使得粉末在頂空瓶中懸浮，從而導致進樣針堵塞，因此粉末樣品一般不推薦直接頂空進樣。但是本研究發現，蔗糖脂肪酸酯樣品在80 ℃加熱5 min，其性狀就由粉末狀轉變為黏稠狀，因此后續進樣時不會堵塞進樣口，同時后續經過加標實驗發現回收率較好。因此本研究檢測蔗糖脂肪酸酯中的5 種殘留溶劑選擇直接進樣。

2.2 頂空平衡溫度和時間的選擇

選擇溶劑殘留分析色譜柱DB-1（60 m×530 μm，1 μm）作為色譜柱，對5 μL 100 mg/L混合對照品溶液進行平衡溫度分別為50、60、70、80 ℃的平衡實驗，發現平衡溫度達到70、80 ℃時5 種殘留溶劑的峰面積不再有明顯增加。選擇平衡時間分別為15、20、30、40 min，發現平衡時間達到30 min時5 種殘留溶劑的峰面積不再明顯增加?？紤]到實際樣品檢測時樣品可能會對殘留溶劑有影響，因此選擇平衡溫度80 ℃、平衡時間40 min作為實驗條件。在上述條件下5 種殘留溶劑標準品的色譜峰實現明顯分離，結果見圖1。

圖1 5 種殘留溶劑標準品的色譜圖Fig.1 Chromatograms of five residual solvent standards

2.3 方法驗證結果

2.3.1 曲線線性范圍和檢出限

按照上述儀器條件，對混合對照工作溶液進行檢測，以質量濃度為橫坐標，峰面積響應為縱坐標作標準曲線。按照上述前處理方法，分別以RS/N＝3和RS/N＝10計算方法的檢測限（limit of detection，LOD）和定量限（limit of quantitation，LOQ）。

由表1可知，甲醇、異丙醇、甲基乙基酮、乙酸乙酯和異丁醇5 種殘留溶劑含量在0.05～10.00 μg（折算到1 g樣品中含量為0.05～10.00 mg/kg）線性范圍內，線性關系良好，相關系數均大于0.999，方法的LOD依次為0.007 32、0.005 90、0.006 82、0.007 35、0.005 74 mg/kg，方法的LOQ依次為0.024 4、0.019 7、0.022 7、0.024 5、0.019 2 mg/kg。

表1 5 種溶劑的線性方程、相關系數、LOD和LOQTable 1 Linear equations, correlation coefficients (r), LOD and LOQ of five solvents

2.3.2 回收率和精密度實驗

按照上述儀器條件對加標樣品進行檢測，計算5 種溶劑的回收率和精密度，由表2可知，5 種殘留溶劑的加標回收率為81.7%～96.8%，相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）為1.90%～4.52%。

表2 5 種溶劑不同添加水平下回收率和精密度結果（n =6）Table 2 Recoveries and precision RSD of five solvents from samples spiked at different levels (n = 6)

2.4 樣品中殘留溶劑含量

2.4.1 實際樣品的檢測

將20 批次樣品按照上述方法測定，其中3 批次未檢出殘留溶劑，17 批次檢出甲醇、乙酸乙酯和異丁醇，17 批次樣品溶劑殘留的檢出結果見表3。檢出的17 批次樣品中有13 批次樣品中殘留溶劑的檢測結果大于方法的定量限，有4 批次樣品中的殘留溶劑量大于檢出限，但小于定量限，均為甲醇。

表3 17 批次樣品殘留溶劑的測定結果Table 3 Contents of residual solvents in seventeen lots of samples mg/kg

16 批次樣品檢出甲醇，檢出量為0.015 1～9.420 0 mg/kg，6 批次樣品檢出乙酸乙酯，檢出量為0.034 7～0.097 4 mg/kg，3 批次樣品檢出異丁醇，檢出量依次為0.056 8、0.047 4、0.050 0 mg/kg。20 批次樣品甲醇的檢出頻次及含量均最高，特別是最高值達到9.420 0 mg/kg，已經接近當前國外蔗糖脂肪酸酯中甲醇的最高限量標準10 mg/kg，乙酸乙酯和異丁醇雖然有檢出，但均遠低于目前國外蔗糖脂肪酸酯中相應的限量標準，20 批次樣品中均未檢出異丙醇和甲基乙基酮。

2.4.2 親油型和親水型溶劑殘留量分布

本研究結果表明，親油型蔗糖脂肪酸酯檢出的甲醇含量較高，本次檢出甲醇含量最高的3 批次樣品均為親油型蔗糖脂肪酸酯。親油型蔗糖脂肪酸酯中的殘留溶劑主要為甲醇，乙酸乙酯和異丁醇檢出相對較少，除了有一批次親油型蔗糖脂肪酸酯檢出乙酸乙酯，其余的乙酸乙酯和異丁醇都是親水型蔗糖脂肪酸酯中檢出的。

2.4.3 不同批次間殘留溶劑的差異

17 批次檢出殘留溶劑的產品中有4 批次（10、11、14和15號）親水型（S-11）產品是2 個廠家不同日期生產的，結果發現：10號和11號，14號和15號樣品檢出的殘留溶劑種類和殘留量差異不顯著，說明在原料和生產工藝相同的情況下，樣品中的殘留溶劑種類和含量基本一致。

2.4.4 樣品中殘留溶劑的穩定性

上述檢出殘留溶劑的17 批次樣品，各取1 g置于20 mL頂空瓶中，不加蓋，室溫在通風櫥中放置10 d，再用上述檢測方法進行檢測，發現16 批次樣品中的甲醇放置前后結果差異顯著，放置10 d后樣品中的甲醇含量顯著降低，2 次檢測結果的RSD為11.2%～112.3%，甲醇含量高的樣品2 次結果的差異更顯著，乙酸乙酯和異丁醇的2 次檢測結果差異不顯著，2 次結果的RSD均小于5%，這可能跟蔗糖脂肪酸酯中甲醇、乙酸乙酯和異丁醇的形成原因有關。放置前后樣品中殘留溶劑測定結果見表4。

表4 放置前后樣品中殘留溶劑測定結果Table 4 Results of determination of residual solvents in samples before and after standing mg/kg

3 結 論

建立了頂空氣相色譜法，檢測蔗糖脂肪酸酯中的5 種溶劑殘留量，結果表明：5 種殘留溶劑在0.05～10.00 mg/kg范圍內線性關系良好，相關系數均大于0.999；甲醇、異丙醇、甲基乙基酮、乙酸乙酯和異丁醇的方法定量限依次為0.024 4、0.019 7、0.022 7、0.024 5、0.019 2 mg/kg，3 個水平加標回收實驗的回收率為81.7%～96.8%，RSD均小于5%。該方法操作簡單、回收率和精密度良好，目前JECFA、歐盟、FCC、日本食品添加物公定書、韓國食品添加劑法典都規定蔗糖脂肪酸酯中的上述5 種溶劑殘留量的最小限量值為10 mg/kg，該方法能滿足要求。

20 批次蔗糖脂肪酸酯樣品檢測結果顯示，17 批次樣品中檢出的3 種溶劑殘留量均符合JECFA的要求。親油型蔗糖脂肪酸酯中檢出的殘留溶劑種類相對較少，主要是甲醇，但是部分產品含量較高，需要引起關注。親水型蔗糖脂肪酸酯中的殘留溶劑檢出種類相對較多，但普遍含量較低，遠低于目前國際上規定的限量標準。