气相色谱质谱法同时检测食品中多种防腐剂含量

王 辉，王 潇，陈小丽，徐 旖，孟 奇，黄 南，杨天明，徐聪玲

（浙江公正检验中心有限公司，浙江 杭州 311305）

近年来，随着我国社会经济的快速发展，人民生活水平和文化水平不断提升，食品质量安全问题越来越受到老百姓的关注[1]，食品企业为了有效防止食品腐败变质、延长食品保质期、减少经济损失、降低生产成本，通常会在其生产的食品中添加价格低廉的苯甲酸、山梨酸、对羟基苯甲酸酯类等等防腐剂，以达到抑制或消灭食品中的微生物、防止或减缓食品腐败的目的。其中，有一些存在超标使用和滥用防腐剂的现象，使得食品安全问题与日俱增，民众的关注度也是越来越高。现有的研究表明，在国家规定的安全添加范围内使用食品级防腐剂[2]不会导致安全问题，如果超标使用防腐剂则会对身体健康造成不同程度损伤。因此，食品中防腐剂含量的检测也成为了市场监管部门及时掌握和监管食品生产上防腐剂使用情况的一个重要的手段。

目前，食品中防腐剂含量检测方法大致可分为薄层色谱法[3]、毛细管电泳法、气相色谱法[3-6]、液相色谱法[4-6]等。随着防腐剂技术的发展，防腐剂的种类和成分发生了复杂的变化，单一的防腐剂检测方法已经不能满足行业的需求。国家标准检测方法对于食品中多种防腐剂检测通常都是结合多种不同方法各自检测其中1 种或者2~3 种，检测时间比较长，效率比较低，检测成本也相对较高。气相色谱-质谱法[7-9]相对于其他的方法有着更加快速、高效、灵敏、准确、成本低等优点，正逐渐成为防腐剂检测技术的主流，目前尚没有应用气相色谱-质谱法检测防腐剂的国家标准，相关的研究报道也比较少。建立了一种快速、准确同时检测食品中13 种防腐剂的高通量的检测方法，提高了日常检测效率，降低了检测成本。

1 试验部分

1.1 材料与试剂

试验用水均为超纯水；盐酸、氯化钠、无水硫酸钠、乙酸乙酯、硫酸锌、亚铁氰化钾均为分析纯。亚铁氰化钾溶液（150 g/L）：称取折合15 g 亚铁氰化钾，溶于水稀释至100 mL，混匀；硫酸锌溶液（300 g/L）：称取折合30 g 硫酸锌的试剂溶于水并稀释至100 mL，混匀；盐酸溶液（1+1，体积比）：量取50 mL 盐酸加入到50 mL 水中。

13 种防腐剂标准品（丙酸、富马酸二甲酯、山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸、丁基羟基茴香醚（BHA）、2,6 -二叔丁基- 4 -甲基苯酚（BHT）、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸异丙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸异丁酯、对羟基苯甲酸丁酯） 纯度≥99.5%；坛墨质检科技股份有限公司提供。

1.2 仪器和设备

7890B/5977B 型气相色谱-质谱仪，美国安捷伦公司产品；CP512 型电子天平，感量为0.01 g，奥豪斯仪器（上海） 有限公司产品；SQP 型电子天平，感量为0.000 1 g，赛多利斯科学仪器（北京） 有限公司产品；Milli-Q Academic 型实验室用超纯水机，美国密理博公司产品；TGL-16G 型高速离心机，上海安亭科学仪器厂产品；KH-500B 型超声波清洗机，昆山禾创超声仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 样品预处理

称取样品2~5 g（精确至0.01 g），置于50.00 mL离心管中，加水30 mL，超声提取30 min，冷却至室温，加亚铁氰化钾溶液2 mL，混匀，再加入硫酸锌溶液2 mL，混匀，以转速4 000 r/min 离心10 min，过滤，用水分次洗涤残渣，收集滤液并定容至50 mL，混匀备用。取10 mL 滤液，加5 mL 饱和氯化钠溶液，加1 mL 盐酸溶液酸化后，准确加入乙酸乙酯溶液2.00 mL，振摇2 min，静置分层，取上层有机层供气相色谱-质谱测定。

1.3.2 标准溶液的配制

（1） 标准储备溶液（1 mg/mL） 的配制。准确称取13 种防腐剂标准物质各10 mg，用乙酸乙酯分别溶解并定容至10 mL，配制成1.00 mg/mL 的标准储备液。

（2） 标准混合储备溶液（10 μg/mL） 的配制。分别去标准储备溶液1.00 mL 混合，用乙酸乙酯定容至100 mL。

（3） 标准混合工作液的配制。取标准混合储备溶液，用乙酸乙酯稀释成系列标准混合工作液。

1.3.3 GC-MS 测定

（1） GC 条件。色谱柱：聚乙二醇石英毛细管柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm，或相当者；色谱柱温度：100 ℃保持1 min，然后以15 ℃/min 升温至200 ℃保持3 min，再以15 ℃/min 升温至250 ℃，保持5 min；载气：氦气，纯度≥99.999%，流速1.2 mL/min；进样口温度250 ℃；进样量1 μL；进样方式为分流进样，分流比5∶1。

（2） MS 条件。电子轰击源70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃；溶剂延迟2 min；测定方式为选择离子监测方式（SIM）。

13 种防腐剂定量离子、定性离子见表1。

表1 13 种防腐剂定量离子、定性离子

定量方法：取1.3.2 制备的标准混合工作液上机测定绘制标准曲线，再取1.3.1 制备的样液上机测定，以保留时间和2 个定性离子定性，以定量离子的峰面积计算样液中目标物的含量。

2 结果与分析

2.1 色质谱条件的优化

分别考查了（5%-苯基） -甲基聚硅氧烷毛细管色谱柱和聚乙二醇石英毛细管柱，结果显示在（5%-苯基） -甲基聚硅氧烷毛细管色谱柱上丙酸响应很差，几乎不出峰；丙酸、山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸等峰形较宽；而在聚乙二醇石英毛细管色谱柱中各种防腐剂均能有效分离且峰形响应较好。通过对进样口温度、程序升温条件与载气流速的选择，按照检测灵敏度高，检测时问短，分离效果好的原则，通过对标准溶液进样的观测确定色谱分离和质谱检测条件，在此条件下13 种防腐剂得到了很好的分离。

13 种防腐剂选择离子监测（SIM） 谱图见图1。

图1 13 种防腐剂选择离子监测（SIM） 谱图

2.2 预处理方法优化

为了充分萃取出提取液中的目标物，根据13 种防腐剂的性质并结合各种文献资料所使用的萃取剂，对无水乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、石油醚作为样品萃取溶剂进行考查，正己烷回收率84%，石油醚和二氯甲烷萃取回收率在90%左右，无水乙醚、乙酸乙酯萃取回收率均在95%以上，综合各方面因素选择乙酸乙酯作为萃取溶剂。

不同萃取溶剂的回收率见图2。

图2 不同萃取溶剂的回收率

分别选用磷酸溶液（1∶9）、盐酸溶液（1∶1）和硫酸溶液（1∶9） 进行酸化，结果表明硫酸溶液（1∶9） 回收率为90.2%，磷酸溶液（1∶9） 回收率为91.8%，盐酸溶液（1∶1） 回收率为95.5%。故选用盐酸溶液（1∶1） 作为酸化试剂。

不同酸化试剂的回收率见图3。

图3 不同酸化试剂的回收率

2.3 方法学考查结果

2.3.1 线性与检出限结果

13 种防腐剂的线性范围、线性方程、相关系数、检出限见表2。

表2 13 种防腐剂的线性范围、线性方程、相关系数、检出限

按上述条件将系列混合标准工作液上机测定，以峰面积为纵坐标（Y），以质量浓度（ng/mL） 为横坐标（X） 制作标准工作曲线，得到线性方程的线性回归系数R2均大于0.998，表明13 种防腐剂在相应的质量浓度范围内线性良好。采用标准添加法进行测定，得到13 种防腐剂检出限为0.05~0.45 mg/kg，灵敏度满足实际样品检测的需要。

2.3.2 回收率和重复性结果

在阴性果蔬汁和面包中分别添加3 个质量浓度水平的混合标准溶液进行6 次回收率试验。由表3可知，回收率为73.2%~106.0%时，相对标准偏差为2.05%~6.91%，方法具有较好的精密度，能满足实际样品的检测需要。

表3 13 种防腐剂的准确度和精密度（n=6）

13 种防腐剂的准确度和精密度（n=6） 见表3。

2.3.3 实际样品检测结果

采用上述方法对流通领域市售面包、酱腌菜、肉制品、饮料等80 份样品进行13 种防腐剂的筛查，检出脱氢乙酸阳性样品6 例、丙酸阳性样品1 例、山梨酸阳性样品5 例、苯甲酸阳性样品4 例，全部阳性样品检测结果均小于食品添加剂使用标准规定的允许最大添加量。

3 结论

采用气相色谱-质谱联用方法建立了食品中13 种防腐剂含量的检测方法，通过优化前处理提取、萃取；优化色、质谱条件得到最佳仪器检测条件。方法学考查和实际样品的测定证明该方法实用、可靠。与目前的国家标准和文献报道的方法相比，该方法具有操作快速简单、结果重现性好、准确度高、检出限低、回收率高等特点，能够为实验室提供一种准确的同时检测食品中多种防腐剂的高通量的检测方法，提高了日常检测的效率和准确率。