顶空气相色谱法测定食用植物油中苯、甲苯和二甲苯

2023-10-25颜立毅郑丽斯

化学分析计量 2023年9期

颜立毅，郑丽斯

（江门市食品检验所，广东江门 529000）

苯、甲苯、二甲苯工业上俗称“三苯”，广泛应用于染料工业、农药生产、香料制作、造漆、喷漆、制药、制鞋、家具制造等行业。苯、甲苯和二甲苯均为无色透明油状液体，具有强烈芳香味，易挥发为气体,易燃有毒。苯、甲苯和二甲苯侵入人体途径包括吸入、食入、经皮吸收。在职业活动中，苯、甲苯和二甲苯主要以气体经呼吸道进入人体，短时间吸入高浓度的苯、甲苯和二甲苯气体或长期吸入低浓度苯、甲苯和二甲苯气体均可引起作业工人身体损害，造成急性或慢性中毒[1]。针对苯、甲苯和二甲苯及其它挥发性有机溶剂污染的检测,目前已有研究主要集中在轻化工、环境领域，食品中苯、甲苯和二甲苯的残留量检测方法尚未见报道。

食用植物油是人们日常生活中常用的一种食品烹饪辅料，其品质好坏与人们的健康息息相关，也是食品安全监管的重点。目前食用植物油的加工工艺分为压榨法和浸出法。压榨法是传统生产工艺，提取效率低；浸出法是采用溶剂油（6#轻汽油）将油脂原料经过浸泡后，进行高温提取，使油脂被萃取出来的一种制油工艺，是现今国际上公认的较为高效的生产方法，具有出油率高、加工成本低、经济效益高等优点，但是容易造成有机溶剂残留[2]，而目前还没有食用植物油中有机溶剂残留量检测方法。

笔者建立同时检测食用植物油中苯、甲苯和二甲苯的残留量的顶空气相色谱法，对食用植物油的产品质量控制提供技术支撑。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

顶空自动进样器：TriPlus300HS 型，使用配有金属密封盖和惰性密封垫的20 mL 玻璃顶空瓶，美国赛默飞世尔科技有限公司。

气相色谱仪：TRACE1310 型，配氢火焰离子化检测器(FID)，美国赛默飞世尔科技有限公司。

电子分析天平：LE204E/02 型，感量为0.1 mg，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

N,N-二甲基乙酰胺：质量分数不小于99.0%，上海安谱实验科技股份有限公司。

苯标准品：质量分数不小于99.0%，上海安谱实验科技股份有限公司。

甲苯标准品：质量分数不小于99.0%，上海安谱实验科技股份有限公司。

二甲苯标准品：包括邻、间、对三种异构体，质量分数均不小于99.0%，上海安谱实验科技股份有限公司。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 气相色谱仪

毛细管色谱柱：TG-624 型 (30 m×0.25 mm，1.4 μm，美国赛默飞世尔科技有限公司)；柱温：程序升温，初温为40 ℃，保持1 min，以10 ℃/min 升温至100 ℃，保持1 min，再以40 ℃/min升温至250 ℃，保持1 min；载气：氮气，流量为1 mL/min；进样口温度：220 ℃；进样方式：分流进样，分流比为25∶1；检测器：FID；检测器温度：260 ℃。

1.2.2 顶空进样系统

顶空平衡时间：30 min；顶空平衡温度：70 ℃；进样体积：1 mL；循环时间： 25 min；炉温：70 ℃；腔体温度：80 ℃；传输线温度：90 ℃。

1.3 溶液配制

苯、甲苯和二甲苯标准储备液：各组分质量浓度均为10 mg/mL，准确称取一定质量的苯、甲苯和二甲苯标准品，用N,N-二甲基乙酰胺溶解并定容。

苯、甲苯和二甲苯标准中间液：各组分质量浓度均为0.1 mg/mL，准确吸取0.5 mL苯、甲苯和二甲苯标准储备液于50 mL容量瓶中，迅速用N,N-二甲基乙酰胺定容至标线，临用现配。

苯、甲苯和二甲苯系列混合标准工作溶液：称取5.0 g（精确到0.01 g）经检测不含苯、甲苯和二甲苯的食用植物油6份于6只20 mL顶空进样瓶中，用微量进样器迅速加入苯、甲苯和二甲苯标准储备溶液和苯、甲苯和二甲苯标准中间液，混匀，配制成的系列混合标准工作溶液中各组分质量浓度均分别为2.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0 mg/L。

1.4 样品测定

称取5.0 g（精确到0.01 g）食用植物油于20 mL顶空进样瓶中，立即压盖密封，保持顶空瓶直立，采用自动顶空进样，经TG-624 型毛细管色谱柱分离后，用氢火焰离子化检测器检测，以保留时间定性，色谱峰面积标准曲线外标法定量。

2 结果与讨论

2.1 样品处理

实验比较了两种样品处理方法：（1）样品直接顶空进样。即直接称取5.0 g（精确到0.01 g）食用植物油于20 mL 顶空进样瓶中，压盖密封后检测；（2）向样品种加入N,N-二甲基乙酰胺后再顶空进样。具体做法是称取1.0 g（精确到0.01 g）食用植物油于20 mL顶空进样瓶中，加入5.0 mLN,N-二甲基乙酰胺后压盖密封检测。结果表明，样品直接顶空进样比样品加N,N-二甲基乙酰胺后再顶空进样回收率高，重现性好，故采用样品直接顶空进样。

2.2 色谱条件的选择

2.2.1 升温程序

通过比较初始温度和升温速率对分离效能、分析时间及分离度的影响，兼顾分离完全、色谱峰形对称和分析时间等因素，分别选择初温温度为40、50、60、70 ℃，升温速率为10、20、30、40 ℃/min 进行试验，结果表明，程序升温初温温度为40 ℃保持1 min，然后以10 ℃/min 升温至100 ℃并保持1 min，再以40 ℃/min 升温至250 ℃并保持1 min，分离效能、分析时间及分离度最好。

2.2.2 分流比

根据柱效、色谱峰形及最低检出限对分流比的影响，选择分流比为25∶1、50∶1、100∶1进行试验，结果表明，随着分流比的增大，目标物的质量浓度逐渐变小，分流比为 25∶1的定量效果最佳。

2.3 顶空条件的选择

2.3.1 平衡温度

分别设置平衡温度为10、20、30、40、50 ℃, 使用加标样品进行试验,考察不同平衡温度对应的目标物测定结果，试验结果如图1所示。

由图1 可知，当平衡温度小于30 ℃时，随着平衡温度升高，测定值逐渐增大；当平衡温度为30 ℃时测定值达到最大；当平衡温度大于30 ℃时，随着温度的升高测定值变化不大。考虑平衡温度过高会引起顶空瓶内压力过高导致气密性变差，采用平衡温度为30 ℃。

2.3.2 平衡时间

分别设置平衡时间为40、50、60、70、80 min，使用加标样品进行试验，考察不同平衡时间对应的目标物测定值，试验结果如图2所示。

图2 不同顶空平衡时间对应的测定值

由图2 可知，随着平衡时间的增加，测定值增大，兼顾平衡时间对分析灵敏度的影响，选择平衡时间为70 min。

2.4 色谱图

在优化实验条件下，苯、甲苯和二甲苯混合标准品、空白样品和加标样品色谱图分别如图3～图5所示。

图5 加标样品色谱图

2.5 线性范围及检出限

取苯、甲苯和二甲苯系列混合标准工作溶液，进行顶空气相色谱分析。以色谱峰面积为纵坐标，各组分质量浓度为横坐标绘制线性方程，根据3 倍信噪比计算方法检出限。5 种目标物的线性方程、相关系数、检出限见表1。由表1 可知，在质量浓度为2.0～40.0 mg/kg 范围内线性关系良好，相关系数为0.998～0.999 5，方法检出限为0.07～0.18 mg/kg。