柱前衍生-气相色谱法测定婴幼儿配方食品中4种特征性醛类化合物的含量

陈同强，向俊，梁锋，李灿，唐万里，李凯龙

(1.湖南省产商品质量检验研究院，长沙 410007；2.食品安全监测与预警湖南省重点实验室，长沙 410111；3.湖南省农业科学院植物保护研究所，长沙 410125)

为模仿母乳，一般婴幼儿配方食品中都会加入一定比例的脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸等，这些脂肪酸在加工与运输过程中容易受到光、高温等影响而被氧化产生一些醛类化合物。有研究表明，食品中的醛类化合物与不饱和脂肪酸(如油酸、亚油酸和亚麻酸等)相关[1]，例如油酸含有一个双键，一般形成一种氢过氧化物，右型裂分后会生成1-壬醛等；亚油酸含两个双键，主要形成两种氢过氧化物，右型裂分后生成2-十一烯醛、1-己醛等；亚麻酸含有3个双键，主要形成4种氢过氧化物，右型裂分后生成2，4-壬二烯醛、2，4-二烯庚醛和丙醛等。一些主要的芳香醛类化合物，如苯甲醛，则主要来源于食品中芳香族化合物的氧化分解。这些醛类化合物的含量与过氧化值、酸值两个指标具有一定的相关性[2]，是婴幼儿配方食品氧化变质程度的特征标志物[3-7]。

目前，国内外对于婴幼儿配方食品中醛类化合物的检测基本集中在甲醛，测定方法有荧光分光光度法[8]、高效液相色谱法(HPLC)[9-10]和气相色谱-质谱法(GC-MS)等[11-12]，而对婴幼儿配方食品中其他醛类化合物的检测研究报道较少。文献[13]在敞开放置1年后的婴幼儿配方食品中筛查出苯甲醛、2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-壬醛等多种醛类化合物，但针对这些组分的定量检测方法尚待建立。因此，本工作采用柱前衍生-气相色谱法(GC)对婴幼儿配方食品中苯甲醛、2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-壬醛等4种特征性醛类化合物进行检测，为其保质期准确量化提供一定的技术支撑。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

7890A 型气相色谱仪，配氢火焰离子化检测器；TG16-WS型离心机。

混合标准溶液：称取苯甲醛、2，4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-壬醛标准品各10 mg，用乙腈溶解并定容至100 mL，配制成100 mg·L－1混合标准溶液。

衍生液：称取适量的2，4-二硝基苯肼，用乙腈溶解，配制成0.5 g·L－12，4-二硝基苯肼的乙腈溶液，再与磷酸盐缓冲溶液(pH5)按体积比1∶1进行混合，得到衍生液。

乙腈饱和的正己烷溶液：取200 mL 正己烷和50 mL乙腈，混匀，静置分层，上层溶液即为乙腈饱和的正己烷溶液。

苯甲醛标准品的纯度为99.8%，2，4-壬二烯醛标准品的纯度为92.5%，2-十一烯醛标准品的纯度为98.0%，1-壬醛标准品的纯度为98.0%；乙腈、环己烷、正己烷为色谱纯；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器工作条件

HP-5毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)；进样口温度250 ℃，检测器温度280 ℃；流量1.0 mL·min－1；进样量1 mL；进样方式为分流进样，分流比为3∶1。柱升温程序：初始温度为90 ℃，保持0.5 min；以30℃·min－1的速率升温至160 ℃，保持16.0 min；以30℃·min－1的速率升温至250 ℃，保持6.0 min。

1.3 试验方法

1.3.1 混合标准溶液的测定

移取0，0.01，0.02，0.04，0.05，0.08，0.10 mL 混合标准溶液于一组50 mL塑料离心管中，分别加入10.0 mL衍生液，摇匀，于60℃水浴中反应1 h。取出冷却，各加入5 g硫酸铵，混匀，静置5 min，再加入5.0 mL 环己烷，涡旋1 min，离心，取上清液，最后用约1.0 g无水硫酸钠干燥，将溶液转移至进样小瓶中，供GC分析。

1.3.2 样品的测定

称取样品约2.0 g于50 mL 塑料离心管中，加入10.0 mL衍生液和5.0 mL乙腈饱和的正己烷溶液，混匀，离心，取下层溶液置于60 ℃水浴中反应1 h。取出，冷却至室温，加入5 g硫酸铵，混匀，静置5 min，再加入5.0 mL环己烷，涡旋1 min，离心，取上清液，最后用约1.0 g无水硫酸钠干燥，将溶液转移至进样小瓶中，供GC分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

按照试验方法对混合标准溶液和空白加标样品溶液进行测定，所得色谱图见图1。

由图1可知，4种醛类化合物的色谱峰峰形良好，分离效果好且无杂质峰干扰。

图1 色谱图Fig.1 Chromatograms

2.2 提取方法的选择

试验考察了水浸法、水蒸气蒸馏法和衍生液提取法对空白加标样品(加标量均为1.0 mg·kg－1)中4种醛类化合物回收率的影响，结果见表1。

表1 提取方法对4种醛类化合物回收率的影响Tab.1 Effect of extraction method on recovery of 4 aldehyde compounds

结果显示：采用水浸法时，4种醛类化合物的回收率较低；采用水蒸气蒸馏法和衍生液提取法时，各目标物的回收率均较高，而样品经水蒸气蒸馏法提取后，4种醛类化合物的回收率远高于100%，原因可能是蒸馏过程中的高温环境加快了婴幼儿配方食品中脂肪酸的氧化分解速率，导致4种醛类化合物的测定结果偏高。综合考虑，试验选择的提取方法为衍生液提取法。

2.3 衍生体系与沉淀剂的选择

试验考察了不同衍生液体系[2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-水(pH7)、2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸盐缓冲溶液(pH5)、2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸盐缓冲溶液(pH2)]对空白加标样品(加标量均为1.0 mg·kg－1)中4种醛类化合物回收率的影响，结果见表2。

表2 衍生体系对4种醛类化合物回收率的影响Tab.2 Effect of derivatization system on recovery of 4 aldehyde compounds

结果表明：2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-水(p H7)衍生体系下，4 种醛类化合物的回收率均偏低；2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸盐缓冲溶液(pH2)衍生体系下，4种醛类化合物的回收率偏高，均大于100%，可能是由于婴幼儿配方食品成分复杂，衍生形成了其他醛类化合物，其醛类衍生物与目标衍生物的色谱峰不能完全重叠，目标峰中存在杂质峰的干扰；2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸盐缓冲溶液(pH5)衍生体系下，各目标物的回收率均在90.0%左右，且无干扰峰。因此，试验选择的衍生体系为2，4-二硝基苯肼的乙腈溶液-磷酸盐缓冲溶液(pH5)。

婴幼儿配方食品中蛋白质含量高，对4种醛类化合物的提取效果影响较大，因此需对其进行净化。试验选择三氯乙酸、乙酸铅和硫酸铵等3种常见的沉淀剂，比较了三者的沉淀效果。结果显示：以三氯乙酸、乙酸铅为沉淀剂时，试剂空白值较高，干扰测定结果；以硫酸铵为沉淀剂时，能较好沉淀蛋白质和水溶性杂质。因此，试验选择以硫酸铵为沉淀剂。

2.4 衍生温度的选择

试验考察了衍生温度分别为30，40，50，60，70，80 ℃时对4 种醛类衍生物峰面积的影响，结果见图2。

由图2可知：衍生温度为40～60 ℃时，随着衍生温度的升高，4种醛类衍生物的峰面积逐渐增大；继续升高衍生温度，峰面积均趋于稳定，衍生效率较高。因此，试验选择的衍生温度为60 ℃。

图2 衍生温度对4种醛类衍生物峰面积的影响Fig.2 Effect of derivative temperature on peak area of 4 aldehyde derivants

2.5 衍生时间的选择

试验考察了衍生时间分别为20，40，60，80，100，120 min时对4种醛类化合物峰面积的影响，结果见图3。

图3 衍生时间对4种醛类衍生物峰面积的影响Fig.3 Effect of derivative time on peak area of 4 aldehyde derivants

由图3可知，4种醛类衍生物的峰面积随衍生时间的延长逐渐增加，60 min后趋于稳定，因此试验选择的衍生时间为60 min。

2.6 标准曲线、检出限和测定下限

按照1.3.1节进行测定，以4种醛类化合物的质量为横坐标，其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果显示，4 种醛类化合物的质量在10μg以内与其对应的峰面积呈线性关系，线性参数见表3。

以3倍和10倍信噪比(S/N)分别计算检出限(3S/N)和测定下限(10S/N)，结果见表3。

表3 线性参数、检出限和测定下限Tab.3 Linearity parameters，detection limits and lower limits of determination

2.7 精密度和回收试验

分别称取18份空白样品(约2.0 g)，各加入适量的混合标准溶液，每个浓度水平平行制备6份，计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD)，结果见表4。由表4 可知：4 种醛类化合物的回收率为85.0%～95.4%，测定值的RSD 均小于10%。

表4 精密度和回收试验(n=6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n=6)

2.8 样品分析

按照试验方法对网购的20份包装完好的婴幼儿配方食品进行测定，4种醛类化合物均未检出，可能是由于其含量均低于方法的检出限。说明目前市场上奶粉加工过程控制严格，外包装规范，隔绝空气效果佳，很好地防止了婴幼儿配方食品的氧化变质。

取同一批次的6个样品，在一定环境条件[控制温度(25±5)℃，相对湿度(60±5)%]下分别敞开放置7，14，21，30，40，60，90 d，按照试验方法测定其中4种醛类化合物的含量，结果见图4。

图4 不同放置时间下4种醛类化合物含量的变化曲线Fig.4 Change curves of the contents of 4 aldehyde compounds under different storage time

结果显示，21 d后样品中4种醛类化合物含量呈明显的上升趋势，表明随着样品暴露时间的延长，其中脂肪酸化合物氧化分解为醛类化合物的速率逐渐加快。

本工作通过比较提取方式，优化衍生体系、温度及时间等条件，提出了柱前衍生-GC 测定婴幼儿配方食品中4种特征性醛类化合物含量的方法。该方法灵敏度高、准确度好，为婴幼儿配方食品保质期量化指标提供了准确的定量手段。测定敞口放置一定天数的婴幼儿配方食品，发现21 d后其中的4种特征醛类化合物的含量逐渐增大，表明其已经开始氧化变质，可为消费者对开封后婴幼儿配方食品冲调饮用时间的把握与控制提供一定的科学依据。