GC-MS测定富含油脂类食品中氯丙醇的方法研究

黄家岭，杨国先*，赵应梅，廖妍俨，张 倩

（贵州省产品质量监督检验院，贵州 贵阳 550004）

氯丙醇（chloropropanols，MCPDs）是在酸水解植物蛋白或海产品蛋白以及环氧氯丙烷树脂过程中生成的毒性致癌物质，比较常见的氯丙醇类物质主要包括1-氯-2-丙醇（1-chloro-2-propanol，CPD），3-氯-1,2-丙二醇（3-chloro-1,2-propanediol，3-MCPD），1,3-二氯-2-丙醇（1,3-dichloro-2-propanol，1,3-DCP）三种。毒理学研究表明：3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）具有较强的致癌毒性，在体外具有遗传毒性[1-2]。由于酱油、耗油以及味精等产品的生产过程常常会涉及酸水解蛋白工艺[3]，所以这些调味产品存在着被氯丙醇污染的巨大风险，其中受3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）污染的可能性最大[4]，也正是基于这样的原因，本研究选择3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）作为研究对象。自20世纪80年代人们发现氯丙醇的危害以来，食品安全监管部门一直都将氯丙醇作为酱油、味精等调味品质量安全监管的重要指标[5]。随着食品加工产业的不断发展，油辣椒、腐乳、火锅底料以及鸡辣椒等熟食制品不断出现，由于这些产品在加工制作工程中使用了大量的酱油、耗油以及味精等调料，针对这些加工食品中氯丙醇的监控工作成为必然。由于油辣椒、腐乳、火锅底料等产品基质复杂，特别是大量油脂的存在，给检测工作带来了相当大的困难[6]。在氯丙醇检测方法研究进展中，国内外关于前处理以及检测器的选择方法方面都有不少的报道，对于氯丙醇的提取主要有液液萃取和固相萃取两种方式，检测器的选择也随着研究的不断深入大致包括电子俘获检测器（electron capture detector，ECD）、火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）和质谱等3种手段[7-9]，前两种方法虽然成本较低，操作也相对简单一些，但其检测灵敏度较质谱法要差。另外，由于氯丙醇类化合物在气相色谱条件下不稳定，特征离子少，峰形较差，灵敏度低，以至于衍生化处理成为了研究的热点[10-12]，目前衍生试剂主要为三氟乙酸酐（trifluoroacetic anhydride，TFAA）和七氟丁酰咪唑（heptafluorobutylimmidazole，HFBI）两种。国标GB/T 5009.191—2006《食品中氯丙醇含量的测定》便是采用乙醚萃取，七氟丁酰咪唑（HFBI）衍生处理，气相色谱-质谱联用检测，但其主要侧重于对酱油等调味品的检测。由于油辣椒、腐乳、火锅底料等产品基质复杂，特别是大量油脂的存在，给检测工作带来了相当大的困难[13-14]。本研究参考了马金波等[15-16]所报道的方法，采用同位素内标法，样品经过固相萃取（solid phase extraction，SPE）柱净化，衍生后用选择离子监测的气相色谱-质谱联用法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）测定3-氯-1,2-丙二醇含量。重点从样品中氯丙醇的提取及净化固相萃取柱的选择等前处理方法着手对现有标准进行必要的补充，通过加标回收以及实验室间相互验证，力求获得一个不仅准确、可靠、稳定，同时具有广谱适应范围的氯丙醇含量的检测方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

油辣椒、火锅底料、豆腐乳、鸡辣椒：贵阳市场。无水硫酸钠（分析纯）、氯化钠（分析纯）：成都金山化学试剂有限公司；正己烷（分析纯）、乙酸乙酯（分析纯）：广州化学试剂厂生产；甲醇（分析纯）：广州光华科技股份有限公司生产。3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）标准品（纯度≥98%）：中国计量科学研究院；内标d5-3-氯-1,2-丙二醇（d5-3-MCPD）标准品（纯度≥98%）：美国多伦多研究化学品有限公司；七氟丁酰基咪唑（纯度≥97%）：北京百灵威科技有限公司。

1.2 仪器与设备

QP2010Ultra气相色谱质谱联用仪：日本岛津公司；19091S-433UI-HP-5MS毛细管色谱柱：美国安捷伦公司；GX-274型固相萃取仪：美国Gilson公司；StrataTM-X-CW固相萃取小柱（33 μm，60 mg/3 mL）：广州菲罗门科学仪器有限公司；Tufbovap.Lv型氮吹仪：瑞典Biotage公司；101A-1E电热鼓风干燥箱：上海实验仪器厂有限公司；MultiR ea型振荡器：德国Heielolph公司。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液的配制及标准曲线的绘制

3-氯-1,2-丙二醇标准溶液的配制：准确称取3-氯-1,2-丙二醇标准品1.0 mg，用乙酸乙酯定容至10.0 mL，得质量浓度为100 mg/L标准使用液。

内标d5-3-氯-1,2-丙二醇溶液的配制：取d5-3-氯-1,2-丙二醇标准品10 mg，用乙酸乙酯定容10 mL，得质量浓度为1 mg/mL储备液；准确吸取储备液0.1 mL，用乙酸乙酯定容10 mL，得质量浓度为10 mg/L内标使用液。

标准溶液曲线的绘制：以100 mg/L标准使用液作为母液，用正己烷稀释成质量浓度为5 μg/L、10 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、500 μg/L的系列标准液。此系列溶液经过N-七氟丁酰基咪唑（N-heptafluorobutyrylimidazole，HFBI）衍生后，用气-质联用仪进样分析。

1.3.2 样品前处理

固相萃取小柱活化：取固相萃取小柱固定于固相萃取支架上，分别以3 mL甲醇和3 mL水缓慢通过固相萃取小柱，待水面凹处刚好与固相萃取小柱填料面相切时关闭开关，等待上样。

称取样品10.0 g，加入5.0 mL饱和氯化钠溶液，超声20 min后静置分层，取0.5 mL水相层溶液注入到活化的固相萃取小柱，再加入0.05 mL 10 mg/L内标使用液后过柱，用10 mL洗脱液（己烷∶乙酸乙酯=6∶4，V/V）洗脱，收集洗脱液，再过无水硫酸钠小柱脱水，45 ℃恒温氮吹近干，用正己烷定容至1 mL，加入0.05 mL HFBI衍生剂后迅速盖紧盖子，于恒温干燥箱中70 ℃衍生20 min，静置冷却至室温后正己烷定容至1 mL，加3 mL饱和氯化钠溶液，剧烈振荡3 min后静置分层，取有机相过无水硫酸钠小柱后上气-质联用仪测定。

1.3.3 气相色谱-质谱条件

色谱条件：色谱柱为HP-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度：230.0 ℃；升温程序：起始温度50 ℃保持1 min，然后以2 ℃/min升温到90 ℃，再以40 ℃/min升温到250 ℃后保持1 min；载气为氦气，流速为0.8 mL/min；不分流；进样量为1 μL。

质谱条件：离子源为电子电离（electronic ionization，EI）源；离子源温度250 ℃；接口温度250 ℃；电子能量70 eV；溶剂延迟6 min，选择离子扫描（selective ion monitoring，SIM），d5-3-MCPD的特征离子为257、294、296和456，定量离子是257；3-MCPD的特征离子为253、275、289和453，定量离子是253。

1.3.4 定性定量分析方法

定性分析：把处理好的样品进行质谱全扫描，将扫描结果进行普库检索比较，进而确定出样品中是否含有目标物。

定量分析：将标准物质3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）和内标物d5-3-氯-1,2-丙二醇进行质谱全扫，进行普库检索比较，选择257为3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）的定量离子，294、296、456为定性离子，253为d5-3-氯-1,2-丙二醇定量离子，275、289和453为定性离子，同时结合标准物质保留时间，建立选择离子扫描（SIM）方法，配制5个浓度梯度的标准物质进行SIM扫描，并建成校正曲线，从而对经SIM扫描的样品结果进行定量分析。3-氯-1,2-丙二醇含量计算公式如下：

式中：x为试样中3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）的含量，mg/kg；m为试样的取样量，g；v为试样进样体积，mL；d为试样稀释倍数。

2 结果与分析

2.1 3-氯-1,2-丙二醇标准曲线

采用GC-MS法测定不同质量浓度3-氯-1,2-丙二醇标准溶液的峰面积，以3-氯-1,2-丙二醇质量浓度（X）为横坐标，峰面积（Y）为纵坐标，绘制3-氯-1,2-丙二醇标准曲线，结果见图1。

图1 3-氯-1,2-丙二醇标准曲线Fig.1 Standard curve of 3-MCPD

由图1可知，3-氯-1,2-丙二醇标准曲线的回归方程为：Y=6.471 2x+0.112 6，相关系数R2=0.999 5，说明3-氯-1,2-丙二醇标准液质量浓度在10～500 μg/L范围内与其峰面积呈现良好的线性关系，满足分析要求。以信噪比S/N=3确定本方法检出限（detection limit，LOD）为4.7 μg/kg，灵敏度较李拥军等[7]报道的10 μg/kg高近2倍。以信噪比S/N=10确定出本方法的定量限（limit of quantitation，LOQ）为10.2 μg/kg。

2.2 加标回收率试验

在不含3-MCPD的油辣椒空白样品中添加3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）标准溶液，使样品中加标量分别为10 μg/kg、100 μg/kg、500 μg/kg，按相同的方法测定其峰面积，计算回收率，结果见表1。

表1 3-MCPD的加标回收率试验结果Table 1 Results of adding standard recovery of 3-MCPD

由表1可知，3种质量浓度的平均回收率在86.2%～108.5%；相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）在3.7%～4.5%，均＜10%，表明该检测方法准确度高。

2.3 精密度试验

在不含3-MCPD的油辣椒空白样品中加入100 μg/kg的3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）标准溶液，相同的检测条件及前处理方法重复测定6次，计算检测结果的相对标准偏差，结果见表2。

由表2可知，实验测得结果的相对标准偏差（RSD）为4.26%＜10%，由此表明该方法具有良好的精密度。

表2 3-MCPD精密度试验结果Table 2 Results of precision tests of 3-MCPD

2.4 不同实验室回收率比较

以油辣椒作为检测样品，选择贵州省进出口检验检疫局、贵州师范大学分析测试中心、贵州理化测试中心和贵州省产品质量监督检验院4个实验室对相同的样品进行加标测定回收率实验（加标量为100 μg/kg），结果见表3。

表3 不同实验室测定3-氯-1,2-丙二醇的回收率试验结果Table 3 Results of recovery tests of 3-MCPD determination by different laboratory

由表3可知，不同的实验室按照相同的检测方法通过对油辣椒样品进行加标检测，重复测定3次，得到回收率在85.21%～98.39%，各实验室测定回收率RSD为4.60%＜10%，表明该方法在不同的实验室间具有良好的稳定性。

2.5 不同样品测定结果比较

分别测定油辣椒、豆腐乳、火锅底料、鸡辣椒4种不同基质的富含油脂样品中的3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD），结果如表4所示。

表4 不同样品中3-氯-1,2-丙二醇含量检测结果Table 4 Determination results of 3-MCPD contents in different samples μg/kg

由表4可知，豆腐乳、油辣椒、火锅底料、鸡辣椒等4种样品中检出率占到50%，其中豆腐乳和火锅底料虽然为阳性结果，但是其含量均比较低；尽管如此，也不能放松3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）对食品污染的风险检测。

3 结论

通过反复的试验研究和不同实验室间比对验证得到了富含油脂的食品中3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）的检测方法，该方法回收率在85.21%～108.5%，最低检测限为4.7 μg/kg，精密度试验相对标准偏差（RSD）为4.26%。该方法不仅准确、灵敏、稳定，能够满足油脂类食品中氯丙醇含量的检测要求。

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