蔗糖脂肪酸酯中残留溶剂的测定

符昌雨，杨 丹，程志翔

（上海市质量监督检验技术研究院，国家市场监管重点实验室（乳及乳制品检测与监控技术），上海 200233）

蔗糖脂肪酸酯通常由蔗糖与脂肪酸或脂肪酸衍生物合成，是一种绿色、非刺激性、非离子型表面活性剂，在食品中作为乳化剂有着非常广泛的应用。蔗糖脂肪酸酯每年产量的80%消费在食品加工业中，主要应用于饮料、乳制品、冷冻饮品、杂粮制品等领域[1-5]。蔗糖脂肪酸酯在生产过程中会使用到有机溶剂，目前世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）、欧盟、《食品化学法典》（Federal Communications Commission，FCC）、日本食品添加物公定书、韩国食品添加剂法典都规定了蔗糖脂肪酸酯中溶剂残留指标，而且JECFA和欧盟还规定生产蔗糖脂肪酸酯的溶剂仅有二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯、异丙醇、丙二醇、异丁醇和甲基乙基酮，其他溶剂不得使用，同时还规定了上述7 种溶剂及生产过程中可能产生的甲醇的限量标准，规定甲醇、异丁醇和甲基乙基酮的最高限量为10 mg/kg，乙酸乙酯和异丙醇的最高限量为350 mg/kg[6-9]。而国内目前的GB 1886.27—2015《食品安全国家标准 食品添加剂 蔗糖脂肪酸酯》[10]和GB 10617—2005《食品添加剂 蔗糖脂肪酸酯（丙二醇法）》[11]都未规定溶剂残留指标。

顶空气相色谱法是将待测样品密闭于顶空瓶中，通过加热使样品中的挥发性有机物挥发出，待挥发性有机物在顶空瓶中达到平衡后，取上部气体进气相色谱仪分析，该方法的优点在于前处理简单，样品中的基质除了挥发性物质一般不会进入气相色谱仪，从而不会污染仪器[12]，目前检测食品接触材料[13-14]和药品中残留溶剂[15-18]，饮料中的甲醇、乙醇[19-21]以及食品中风味物质[22-25]主要采用顶空气相色谱法，同时还有报道用顶空气相色谱-质谱联用法[26-32]检测食品和药品中残留溶剂。

本研究建立了JECFA和欧盟规定的8 种有机溶剂中适合顶空气相色谱法检测的5 种溶剂甲醇、乙酸乙酯、异丙醇、异丁醇和甲基乙基酮的检测方法。目前国内未见蔗糖脂肪酸酯中残留溶剂的相关检测方法，一直未对蔗糖脂肪酸酯中的残留溶剂量进行检测，关于蔗糖脂肪酸酯中残留溶剂量的相关研究很少。因此有必要建立检测方法，对蔗糖脂肪酸酯中的残留溶剂量进行检测，有利于保障蔗糖脂肪酸酯产品质量安全，促进我国蔗糖脂肪酸酯产品出口到国际市场。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

购买14 批次亲水型蔗糖脂肪酸酯和6 批次亲油型蔗糖脂肪酸酯产品。

甲醇、异丙醇 国药集团化学试剂有限公司；甲基乙基酮、乙酸乙酯、异丁醇 上海沃凯化学试剂有限公司；上述5 种溶剂的纯度均大于99%。

1.2 仪器与设备

7890B气相色谱仪、7697A顶空进样器 美国安捷伦公司；ME104E万分位电子天平 梅特勒-托利多科技（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 混合对照储备液的配制

精密称取乙酸乙酯、异丙醇、甲醇、异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，摇匀，即得10 mg/mL的混合对照储备液。

1.3.2 混合对照工作液的配制

分别准确移取10、50、100、200、500、2 000 μL上述混合对照储备液，置于10 mL容量瓶，用水定容至刻度，摇匀，即得10、50、100、200、500、2 000 mg/L的混合对照工作液。

分别准确吸取上述6 种混合对照工作液5 μL，分别置于含有1 g不含上述5 种溶剂蔗糖脂肪酸酯样品的20 mL顶空进样瓶中，盖紧瓶盖，得到标准系列对照工作溶液，折算到1 g样品中蔗糖脂肪酸酯含量为0.05～10.00 mg/kg。

1.3.3 样品检测

称取1.0 g样品置于20 mL顶空瓶中，盖紧瓶盖，上顶空气相色谱仪检测。

1.3.4 样品加标实验

准确移取10、200、2 000 mg/L的混合对照工作液各5 μL，选择不含上述5 种溶剂的蔗糖脂肪酸酯样品进行加标回收实验，样品中蔗糖脂肪酸酯含量分别为0.05、1.00、10.00 mg/kg，每个梯度重复测定6 次。

1.3.5 仪器条件

色谱柱：DB-1（60 m×530 µm，1 µm）；柱温40 ℃，保持10 min，以10 ℃/min升至240 ℃；检测器：氢火焰离子化检测器；检测器温度250 ℃；进样口温度110 ℃；载气：氮气；柱流速3.5 mL/min；分流比5∶1；氢气流速30 mL/min，空气流速300 mL/min。顶空进样，平衡温度80 ℃，平衡时间40 min；定量环温度90 ℃；传输线温度120 ℃；进样体积1.0 mL。

样品中残留溶剂含量按下式计算。

式中：X为样品中残留溶剂含量/（mg/kg）；C为由线性方程计算得到的试样中残留溶剂含量/µg；m为取样量/g。

1.4 数据处理

运用Excel 2016软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 进样方式的选择

采用顶空气相色谱法检测溶剂残留，分别称取样品直接进样和将样品溶解后进样2 种进样方式。常用的溶解溶剂有水、二甲基甲酰胺和二甲基亚砜等，蔗糖脂肪酸酯又分亲油（SE-15）和亲水（SE-11）两大类，经实验发现，1 g样品在20 mL水、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中均不能完全溶解。顶空气相色谱法在进样过程中会吹入氮气，使得粉末在顶空瓶中悬浮，从而导致进样针堵塞，因此粉末样品一般不推荐直接顶空进样。但是本研究发现，蔗糖脂肪酸酯样品在80 ℃加热5 min，其性状就由粉末状转变为黏稠状，因此后续进样时不会堵塞进样口，同时后续经过加标实验发现回收率较好。因此本研究检测蔗糖脂肪酸酯中的5 种残留溶剂选择直接进样。

2.2 顶空平衡温度和时间的选择

选择溶剂残留分析色谱柱DB-1（60 m×530 µm，1 µm）作为色谱柱，对5 μL 100 mg/L混合对照品溶液进行平衡温度分别为50、60、70、80 ℃的平衡实验，发现平衡温度达到70、80 ℃时5 种残留溶剂的峰面积不再有明显增加。选择平衡时间分别为15、20、30、40 min，发现平衡时间达到30 min时5 种残留溶剂的峰面积不再明显增加。考虑到实际样品检测时样品可能会对残留溶剂有影响，因此选择平衡温度80 ℃、平衡时间40 min作为实验条件。在上述条件下5 种残留溶剂标准品的色谱峰实现明显分离，结果见图1。

图1 5 种残留溶剂标准品的色谱图Fig.1 Chromatograms of five residual solvent standards

2.3 方法验证结果

2.3.1 曲线线性范围和检出限

按照上述仪器条件，对混合对照工作溶液进行检测，以质量浓度为横坐标，峰面积响应为纵坐标作标准曲线。按照上述前处理方法，分别以RS/N＝3和RS/N＝10计算方法的检测限（limit of detection，LOD）和定量限（limit of quantitation，LOQ）。

由表1可知，甲醇、异丙醇、甲基乙基酮、乙酸乙酯和异丁醇5 种残留溶剂含量在0.05～10.00 µg（折算到1 g样品中含量为0.05～10.00 mg/kg）线性范围内，线性关系良好，相关系数均大于0.999，方法的LOD依次为0.007 32、0.005 90、0.006 82、0.007 35、0.005 74 mg/kg，方法的LOQ依次为0.024 4、0.019 7、0.022 7、0.024 5、0.019 2 mg/kg。

表1 5 种溶剂的线性方程、相关系数、LOD和LOQTable 1 Linear equations, correlation coefficients (r), LOD and LOQ of five solvents

2.3.2 回收率和精密度实验

按照上述仪器条件对加标样品进行检测，计算5 种溶剂的回收率和精密度，由表2可知，5 种残留溶剂的加标回收率为81.7%～96.8%，相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为1.90%～4.52%。

表2 5 种溶剂不同添加水平下回收率和精密度结果（n =6）Table 2 Recoveries and precision RSD of five solvents from samples spiked at different levels (n = 6)

2.4 样品中残留溶剂含量

2.4.1 实际样品的检测

将20 批次样品按照上述方法测定，其中3 批次未检出残留溶剂，17 批次检出甲醇、乙酸乙酯和异丁醇，17 批次样品溶剂残留的检出结果见表3。检出的17 批次样品中有13 批次样品中残留溶剂的检测结果大于方法的定量限，有4 批次样品中的残留溶剂量大于检出限，但小于定量限，均为甲醇。

表3 17 批次样品残留溶剂的测定结果Table 3 Contents of residual solvents in seventeen lots of samples mg/kg

16 批次样品检出甲醇，检出量为0.015 1～9.420 0 mg/kg，6 批次样品检出乙酸乙酯，检出量为0.034 7～0.097 4 mg/kg，3 批次样品检出异丁醇，检出量依次为0.056 8、0.047 4、0.050 0 mg/kg。20 批次样品甲醇的检出频次及含量均最高，特别是最高值达到9.420 0 mg/kg，已经接近当前国外蔗糖脂肪酸酯中甲醇的最高限量标准10 mg/kg，乙酸乙酯和异丁醇虽然有检出，但均远低于目前国外蔗糖脂肪酸酯中相应的限量标准，20 批次样品中均未检出异丙醇和甲基乙基酮。

2.4.2 亲油型和亲水型溶剂残留量分布

本研究结果表明，亲油型蔗糖脂肪酸酯检出的甲醇含量较高，本次检出甲醇含量最高的3 批次样品均为亲油型蔗糖脂肪酸酯。亲油型蔗糖脂肪酸酯中的残留溶剂主要为甲醇，乙酸乙酯和异丁醇检出相对较少，除了有一批次亲油型蔗糖脂肪酸酯检出乙酸乙酯，其余的乙酸乙酯和异丁醇都是亲水型蔗糖脂肪酸酯中检出的。

2.4.3 不同批次间残留溶剂的差异

17 批次检出残留溶剂的产品中有4 批次（10、11、14和15号）亲水型（S-11）产品是2 个厂家不同日期生产的，结果发现：10号和11号，14号和15号样品检出的残留溶剂种类和残留量差异不显著，说明在原料和生产工艺相同的情况下，样品中的残留溶剂种类和含量基本一致。

2.4.4 样品中残留溶剂的稳定性

上述检出残留溶剂的17 批次样品，各取1 g置于20 mL顶空瓶中，不加盖，室温在通风橱中放置10 d，再用上述检测方法进行检测，发现16 批次样品中的甲醇放置前后结果差异显著，放置10 d后样品中的甲醇含量显著降低，2 次检测结果的RSD为11.2%～112.3%，甲醇含量高的样品2 次结果的差异更显著，乙酸乙酯和异丁醇的2 次检测结果差异不显著，2 次结果的RSD均小于5%，这可能跟蔗糖脂肪酸酯中甲醇、乙酸乙酯和异丁醇的形成原因有关。放置前后样品中残留溶剂测定结果见表4。

表4 放置前后样品中残留溶剂测定结果Table 4 Results of determination of residual solvents in samples before and after standing mg/kg

3 结 论

建立了顶空气相色谱法，检测蔗糖脂肪酸酯中的5 种溶剂残留量，结果表明：5 种残留溶剂在0.05～10.00 mg/kg范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999；甲醇、异丙醇、甲基乙基酮、乙酸乙酯和异丁醇的方法定量限依次为0.024 4、0.019 7、0.022 7、0.024 5、0.019 2 mg/kg，3 个水平加标回收实验的回收率为81.7%～96.8%，RSD均小于5%。该方法操作简单、回收率和精密度良好，目前JECFA、欧盟、FCC、日本食品添加物公定书、韩国食品添加剂法典都规定蔗糖脂肪酸酯中的上述5 种溶剂残留量的最小限量值为10 mg/kg，该方法能满足要求。

20 批次蔗糖脂肪酸酯样品检测结果显示，17 批次样品中检出的3 种溶剂残留量均符合JECFA的要求。亲油型蔗糖脂肪酸酯中检出的残留溶剂种类相对较少，主要是甲醇，但是部分产品含量较高，需要引起关注。亲水型蔗糖脂肪酸酯中的残留溶剂检出种类相对较多，但普遍含量较低，远低于目前国际上规定的限量标准。