气相色谱法同时检测含油脂食品中BHA、BHT和TBHQ的改进
2019-01-03郭金英任国艳崔国庭
王 萍 郭金英 任国艳 崔国庭 吴 影
(河南科技大学食品与生物工程学院,河南 洛阳 471023)
含油脂食品或食用油脂若长期保存在不适宜的环境下,油脂会与空气发生反应,产生一系列化学变化分解出氧化物及过氧化物,常见的有酮、醛、低级脂肪酸等[1-3],这种现象被称为酸败。为了防止食品发生酸败,延长食品的保质期,需要加入适量抗氧化剂,其中BHA、BHT、TBHQ是最为常见的3种酚类合成抗氧化剂,能够延缓食品变质,使食品贮存期延长,有利于维护食品的稳定性,可单独使用也可以混合使用[4-5]。然而,抗氧化剂食品摄入过量也会对人体产生一定的危害,损害肝、肾、脾。因此,中国在食品加工行业抗氧化剂使用量都有明确的规定,GB 2760—2011《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中对BHA、BHT和TBHQ都限量使用,在油及油脂食品中的限量均不得高于0.2 g/kg[6]。
检测含油脂食品中的抗氧化剂存在基底干扰较多、检测前处理复杂、检测精度不高的难题。传统气相色谱法测定食品中抗氧化剂程序是先将油脂溶解于己烷,用乙腈和80%乙醇混合溶液萃取,然后除去溶剂,经硅烷化处理,再进行检测[7]。如果以DC-200为固定相,则BHA出峰在前,BHT在后。若以极性大Carbo wax 20M为固定相,则出峰顺序相反。硅烷化抗氧化剂在气相色谱图上出峰顺序依次为:BHA、TBHQ、BHT、PG。该方法存在步骤烦琐、耗费试剂多、检测时间长等缺点,样品量大时难以满足工作需要。因此部分研究者[8]对该法不断进行改进,改进方向主要是在油样预处理程序方面,进一步提高了食品检测灵敏度及质量,但操作比较复杂。
本研究拟对GB/T 23373—2009《食品中抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)与特丁基对苯二酚(TBHQ)的测定》的气相色谱法进行改进,旨在建立一种简便、快捷、准确的含油脂食品中抗氧化剂的检测方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
甲醇:色谱纯,北京迪玛欧泰科技发展中心;
标准品BHA(MANHAGE,批号:160622,含量:99.4%)、BHT(MANHAGE,批号:160713,含量:100.0%)、TBHQ(Stanford Analytical Chemicals 批号:AP160718-12含量:99.32%):郑州富太化工产品有限公司。
1.2 试验设备与仪器
气相色谱仪:安捷伦7890B型,联和层析贸易(上海)有限公司;
色谱柱:安捷伦HP-5MS毛细管柱,规格为30 m×0.32 μm×0.25 mm,上海楚定分析仪器有限公司;
超声波清洗器:SYV-22-600DTD型,郑州生元仪器有限公司;
离心机: TDZ5-WS型,上海卢湘仪离心机仪器有限公司;
漩涡混合器:SK-1型,常州丹瑞实验仪器设备有限公司;
旋转蒸发器: RE-5299型,上海羌强仪器设备有限公司;
氮吹仪: NV24A-Ⅱ型,天津博纳艾杰尔科技有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 色谱条件 试验期间需要对色谱条件进行良好的控制,主要包括以下几个要素:① 柱温:以80~250 ℃为宜,以1 ℃/min起始,逐渐加快升温速率,20 min达到250 ℃;② 汽化室保持适宜的温度为230 ℃;③ 检测器温度设置为250 ℃;④ 对柱前压进行合理控制,以1 260 Ps为宜;⑤ 分流比控制在5∶1;⑥ 设置进样量1.0 μL;⑦ 氮气吹入速率以30 mL/min为宜,氢气速率以40 mL/min为宜;⑧ 空气速率为300 mL/min。
1.3.2 标准溶液配制 分别精密称取0.05 g BHA、BHT、TBHQ,置于50 mL容量瓶中,采用甲醇溶解混合物,经过定容处理后,充分摇匀,混合标准储备液配置浓度以1.0 mg/mL为宜。然后分别吸取0.10,0.20,0.50,1.00,2.00 mL储备液,分别置于10 mL容量瓶中,采用甲醇定容,充分摇匀。
1.3.3 前处理操作 针对含油脂加工食品样品,则对其中最具代表性的样品进行称取,以10 g为宜,置于100 mL具塞三角瓶中,在其中加入30~50 mL甲醇,经过30 min超声提取,采用快速滤过纸进行过滤处理,并置于150 mL烧瓶中。采用适量甲醇对残渣进行洗涤,反复2~3次,合并滤液置于烧瓶。在60 ℃下进行水浴,经过减压浓缩成为1~2 mL。置于10 mL刻度离心管,用甲醇洗涤3次烧瓶,甲醇每次用量2~3 mL,然后再次合并洗涤液置于10 mL刻度离心管,将温度设置为60 ℃,氮吹直至5.0 mL,选择 0.22 μm 滤膜过滤,留作气相色谱分析。
1.3.4 数据处理
(1) 检验结果线性关系和检出限:检测5种不同含量下BHA、BHT及TBHQ混合标准液含量,横纵坐标分别采用峰面积、浓度值表示,并绘制出标准曲线,根据色谱峰面积Y的数据计算出其所对应的组分含量X,由工作站对相关系数进行计算,并获得线性回归方程。
(2) 回收率和相对标准偏差:精密称取2.0 g阴性样品,分别加入到0.1,0.5 mL浓度为1.0 mg/mL的混合标准溶液中,充分混合均匀,测定方法如1.3.3前处理步骤,测试测量结果标准偏差。
2 结果与分析
2.1 样品及样品气相色谱图
样品及样品气相色谱图见图1。从图1中可以看出,BHA、BHT以及TBHQ在HP-5色谱柱和DB-35色谱柱上能够实现完全分离。
图1 样品及样品气相色谱图
2.2 检验结果线性关系和检出限
本研究所得检验结果线性关系和检出限具体见表1。由表1可知,在0.01~0.20 mg/mL 时,BHA、BHT与TBHQ均呈现出较好的线性关系,其相关系数r均>0.999,检出限均<0.5 μg/mL。若油脂样品最大称量2.0 g,最终定容为5.0 mL,能够获得BHA最低检出度为0.75 mg/kg、BHT为0.75 mg/kg、TBHQ为1.25 mg/kg,其检出限均显著高于国标方法(BHA为0.3 mg/kg、BHT为0.3 mg/kg、TBHQ为0.5 mg/kg)[6]。
2.3 回收率和相对标准偏差
本研究所得回收率和相对标准偏差具体如表2所示。由表2可知,气相色谱法加标回收率为93.6%~99.1%,以往色谱分析规定回收率为80%~120%,本检测方法回收率符合实验室测定要求,其标准偏差为1.07%~3.10%,相对标准差均<5%,提示其具有良好的平行性。说明该检测方法精度、准确度均较好,能够用于现实食品检测。
3 结论
本研究采用气相色谱法对食品中抗氧化剂BHA、BHT及TBHQ进行检测,首先用甲醇进行提取,减少了对试剂的消耗,所用的分析时间较短。该方法具有较好的平行性,操作简单、结果准确,改进后的气相色谱法的加标回收率为93.6%~99.1%,回收率符合实验室测定要求(回收率为80%~120%[9]);其标准偏差为1.07%~3.10%,相对标准差均<5%,提示具有良好的平行性;所得相对标准偏差均在5%以下,且线性关系分析显示在0.01~0.20 mg/mL范围内相关系数均>0.999,说明该方法可满足实验室检测食品中抗氧化剂BHA、BHT及TBHQ的要求。总之,在食品中BHA、BHT、TBHQ指标检测中,气相色谱法具有重要应用价值,同时操作简单、回收率高,值得推广。
表1 线性关系及检出限结果
表2 样品测定回收率及相对标准偏差