豆粕中溶剂残留检测方案(顶空进样器)

2013，35(4)：436-440doi：10.7505/j. issn. 1007 -9084.2013.04.014中国油料作物学报Chinese Journal of Oil Crop Sciencea 437董晓丽等：顶空气相色谱法测定豆粕中残留溶剂研究 顶空气相色谱法测定豆粕中残留溶剂研究 董晓丽，孙 娟，张 妍，孙丽娟，陆美斌，李为喜，王步军* (中国农业科学院作物科学研究所，农业部谷物品质监督检验测试中心，北京，100081) 摘要：通过优化气相色谱条件、气液相平衡条件等，建立了一种豆粕中残留溶剂甲醇、乙醇和异丙醇的顶空气相色法(hearlspace gas chrxmatngraply， HS-GC)检测方法；应用该方法测定了8种豆中样品中的甲醇、乙醇和异丙醇残留量。研究结果明，甲醉、乙酹和异丙醇能够完全分离，定量曲线线性关系良好，该方法3种溶剂最低检测限分别为0.166，0.153 和0.159mg/L，样品的加标回收率分别为101.1%99.4%和97.8%。本文为研究各种豆拍中的残留溶剂提供了可靠的检测方法。 关键词：顶空气相色谱法；豆粕；残留溶剂 中图分类号：S379 文献标识码：A 文章编号：1007-9084(2013)04-0436-05 Detection of residual solvent of soybean meal by headspace gas chromatography DONG Xiao-li， SUN Juan， ZHANG Yan， SUN Ii-juan， LU Mei -bin， LI Wei -xi， WANG Bu-jun (Institute of Crop Science， Chinese Academy of Agriculture Science， Cereal Product Quality Supervision and Inspection Center， Ministry of Agriculture， Beining 100081， China) Ahstract： According to the optimization of equilibrium conditions and chromatography conditions， a methodwas developed to detect methanol， ethanol and isopropanol (IPA) uaed for soybean meal by headapace ga chroma-tography (HS-GC). By thia method， reaidual solvent from 8 soybean meal samples were tested. Standard curveshowed a good linearity range of this method. The detection limits of methanol， ethanol and IPA were 0.719，0.420 and 0.214mg/L， the recovery rates were 101.1%，99.4%，97.8% reapectively. A simple and convenientmethod was provided for the determination of residual solvents’content in different kinda of aoybean meal samples. Key words： Headapace gas chromatngraphy； Soybean meal； Reaidual solvent 豆粕是大豆经过浸出法提取豆油后得到的一种副产品。由于蛋白质含量高，豆粕是制作性畜与家禽饲料的主要原料，还可以用于制作糕点食品、健康食品、化妆品以及抗菌素原料和宠物食品等，应用广泛。 对于豆粕而言，溶剂残留量是一项重要的经济指标和质量指标，工业上提取豆油一般用轻质汽油(烷烃类)和正乙烷作为浸提剂，如果浸提过程中溶剂和油分离不彻底，就会致使溶剂残留在粕中；如果粕中溶剂残留量过高，不仅影响饲用品质，对人体健康也有很大的危害。 20世纪90年代以来，溶剂正乙烷因其对环境的污染和人体健康的影响，不断受到质疑，1990年 ( 收稿 日 期：20 1 3-02- 2 7 ) 美国清洁空气法案正式将正乙烷列为189项空气污染物之一；且正乙烷是石油产品，是不可再生资源，因此，重新选择新的浸出溶剂已刻不容缓。在众多的研究对象中，短碳链的醇类被美国众多研究机构认为是最有前途的溶剂之一，并已经进入研究试用阶段- 顶空气相色谱法(HS-GC)又称液上气相色谱分析法，是一种符合"绿色分析化学”要求的分析手段，自问世以来发展极其迅速，在气相色谱法所涉及的诸多领域中得到了广泛的应用。尤其是近十年来，顶空色谱技术以其简单实用的优点在环境检测、药物中有机残留溶剂检测12.101，食品"-*1、包装材料19.201及酿酒业2122分析等领域得到广泛的 ( 基金 项目 ： 农业 部农 产品 质量 安全 普套 (农办 [201 2 ] 19号 ) ) ( 作 者 简介 ：董晓 丽( 1 9 8 4- ) ， 女，山东 聊城人，碳 士 ，主要从 事谷 物品质分析 与 检测 方面的 研 究， E - ma il：x i anlinbe _ 1 23 4 560163. com ) ( * 通 讯作者 ： 王步 军(1 9 6 0-) ，男 ， 江苏 连 云港 人， 研究 员 ，博士 生导师 ，主 要从 事 谷 物品质 分 析与检测方面的研 究，E - ma i l ： w a n ghj @ cun s . net . e n ) 应用，再度成为分析化学界关注的热点。本文采用顶空气相色谱法对豆粕中可能带来的甲醇(metha-nol)、乙醇(ethanol)和异丙醇(isopropanol， IPA)3种残留溶剂同时进行测定，并对测定条件进行不断优化，旨在建立一种快速分析豆粕中残留溶剂含量的便捷方法，对豆粕的产品质量控制具有十分重要的意义。 材料与方法 1.1 材料与仪器 测试样品：豆粕，由国家饲料质量监督检验中心(北京)提供，磨碎，过40目筛。 化学试剂：甲醇(密度0.79g/mL)、乙醇(密度0.789g/mL)和异丙醇(密度0.786 3g/mL)均为色谱纯；水为超纯水。 仪器：岛津GC-2010 plus气相色谱仪(配有FID氢火焰检测器，AOC 5000 顶空进样器，20mL顶空进样瓶)；美国Millipore 公司的milli-Q型超纯水仪；Mettler-Toledo 公司的XP204电子天平；瑞典特卡托 TECATOR 公司的1093型旋风磨。 1.2 色谱分析条件 色谱：RTX-wax，30m×0.25mm×0.25um；进样口温度：150℃；进样方式：分流，分流比10： 1；检测器温度：220℃；程序升温：初始温度35℃，保持6min，以2℃/min 的速度升至40℃，再以25℃/min升至150℃，保持1min；柱流量：0.80mL/min；载气：N：(0.7Mpa)；燃气：H(40mL/min)，助燃气为空气(400mL/min)，尾吹气为 N，(30mL/min)。 1.3 顶空条件 平衡温度：70℃；平衡时间：10min；进样针温度：75℃；进样量：250L。 1.4 测定方法 1.4.1 标准曲线的制作 标准贮备液：分别准确量取甲醇、乙醇和异丙醇100.0pL、100. 1pL 和100.5pL到50mL容量瓶中，用超纯水定容，匀，使浓度均为1580mg/L. 混合标准工作液：分别准确量取甲醇、乙醇和异丙醇标准贮备液备 50pL、100pL、500pL.，1000pL、2 000L.到10mL容量瓶中，用超纯水稀释，配制成浓度分别为7.9，15.8、79、158、316mg/L的混合标准工作溶液系列。取混合标准工作液各4mL于20mL顶空施中，吸取250L空气进样，以峰面积对含量分别绘制标准曲线。 1.4.2样品的测定 样品的制备：准确称取混匀的豆粕待待样品1.0g，放人20mI.顶空瓶中，加几4mL 超纯水，加盖密封，振摇使溶解，作为待测样品溶液。空白溶剂的制备：取4mL 超纯水置于顶空瓶中，加盖密封。 1.4.3 计算公式待测样品中残留溶剂含量以保留时间定性，以峰面积定量，依据标准曲线求出对应含量，计算公式为： X为残留溶剂含量， mg/kg；C为标准曲线中对应的残留溶剂含量，mg/L；V为所加溶剂体积，mL；m 为样品称样量，ge 2 结果与分析 2.1 气相色谱条件的选择与优化 温度和流量是气相色谱的重要操作参数，它直接影响分离效能、分析时间及分离度。本试验采用程序升温的方法，程序升温的选择主要是由混合物质的组成及其物理性质所决定的。本文通过比较程序升温中初始温度(30~80℃范围内)、升温速率以及柱流量(0.7~1.0mL/min 范围内)对甲醇，乙醇和异丙醇分离效果的影响，兼顾分离完全、峰形对称和分析时间等因索，选择最佳参数如1.2所示。在此色谱条件下，甲醇，乙醇和异丙醇在标准液中均可得到良好的分离，能满足定量分析的要求。具体色谱图如图1所示。 图1混合标准溶液色图 Fig.1Chromatogram of mixed standard solution 2. 2 平衡温度和平衡时间的选择与优化 在顶空气相色谱法中，由于顶空瓶液面上挥发性组分的响应值受平衡温度和平衡时间的影响很大15，17.18]，故对平衡时间和平衡温度进行了单因素优化试验。 首先将平衡时间定为 10min，平衡温度选择40℃、50℃，60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，单因素分析平衡温度对甲醇、乙醇和异丙醇峰面积的影响见图2。由图2可以看出，在平衡时间一定的前提下，随着温度的升高，甲醇、乙醇和异丙醇的峰面积均持续增加；但一般试验中发现，当温度高于80℃后，以水为溶剂的样品中水汽干扰变大，会降低方法的精 密度“，同时还会使顶空瓶密封垫的气密性变差，导致组分流失。综合考虑，确定70℃为最佳平衡温度。 图2平衡温度对峰面积的影响 Flg.2 Effect of equitibrium temperature on peak area 在70℃平衡温度条件下，选择平衡时间分别为5、10、20，30和 40min进行试验来确定最佳平衡时间。由图3可见，平衡至 10min 时甲醇、乙醇和异丙醇的峰面积达到最大并基本趋于稳定，因此选择10min 为最佳平衡时间。 图3平衡时间对峰面积的影响 OCFig.3Effect of equilibrium time on peak area 2.3 加水量的选择与优化 气液相比与样品溶液中的加水(或溶剂)量紧密相关，且加水量与顶空瓶中预留空间成反比。姚伟琴等研究指出，样品瓶中预留空间过大，相当于稀释了顶空气体，会导致灵敏度下降；预留空间过小，反应后顶空气体浓度过大，将造成压力过大和结果不稳定，而且顶空进样针可能会插入样品中造成针污染和腐蚀。因此为确定合适的气液相比，对同 一种粕样进行不同的加水量(2~8mL范围内)试验，其体如下：准确称取混匀的豆豆待测样品1.0g，放人20mL.顶空瓶中，分别加人2，3、4，5、6、7、8mL超纯水，加盖密封，振摇使溶解，作为待测样品溶液上机测定。结果见图4. 图44加水量对峰面积的影响 Fig.4Effect of water addition on peak area 结果表明，加水量为4mL时，甲醇、乙醇和异丙醇峰面积最大，挥发出的溶剂量最多，此时气液相比为4：1，因此，本试验中 4mL的加水量最为适宜。 图5 甲醉、乙醇和异丙醇标准曲线图 Flg.5 Standard curve of methanol， ethanol and IPA 取混合标准工作液逐级稀释，按上述试验条件测定，以信噪比S/N=3计算最低检测限，结果见表1。结果表明灵敏度良好。 表1 回归方程与最低检测限测定结果 Table 1 Testing results of regression equations and the lowest detection limmit 成分 过归方 相关系效R 最低检测/(mg/L) Commnent Regreasion cquationg Correlatinn coofficientsR Lorest delectim limit 甲 Methannl y=222.17x+866.04 0.999 6 0.166 乙醇 Ethanol y=587.81x+286.35 0.999 5 0.153 异内醇 Isopmpanol y=】287.0x-5269.5 0.9994 0.159 2.4.2 样品的测定结果 取8份供试豆粕样品(编号201201~201208)，按照上述试验方法和分析条 件测定残留溶剂含量。空白溶剂和样品色谱图见图6、图7，测定结果见表2。 图6 空白溶剂色谱图 Fig.6Chromatogram of blank solvent 图7 豆粕样品色图 Flg.7 Chromatogram of soybean meal 由图6、图7所示，在选定的的色谱条件和气液平衡条件下，空白溶剂对样品中残留溶剂的测定无干扰；样品中甲醇、乙醇和异丙醇色谱峰分离良好，能达到定量分析的要求。由表2可以看出，在上述供试样品中，甲醇、乙醇和异丙醇都有不同程度的检出，但其残留量均低于《GB14932.1-2003食用大豆粕卫生标准》*中"残留溶剂限量≤500mg/kg"的规定。 2.5 方法的精密度和回收率 精密度：按照上述试验方法连续测定6次某-混合标准工作液，分别计算甲醇、乙醇和异丙醇峰面积的相对标准偏差 RSD，结果见表3。由表3可见，甲醇、乙醇和异丙醇的 RSD分别为1.81%2.09%和2.47%，说明重现性良好。 回收率：取已知残留溶剂含量的豆粕样品201203，分别添加不同浓度的标准溶液，做3组加标回收试验，结果见表4。结果表明，甲醇、乙醇和异丙醇在3个水平上平均加标回收率分别为101.1%、99.4%和97.8%，说明本方法准确可靠，符合残留分析的要求。 表2豆粕样品中残留溶剂含量测定结果 Table 22Testing results of residual solvents’ content in soybean meal samples 成分 残量 Reaidica/(mg/kg) Component 201201 201202 201203 201204 201205 201206 201207 201208 甲 Methanol 15.79 26.93 9.84 14.96 71.74 88.18 ND 36.52 乙醇 Ethenol ND 46.1 ND ND 1.48 ND 72.63 ND 异醇 Isopropanol 1.95 ND ND 1.33 1.50 ND ND ND 总量 Total 17.74 73.03 9.84 16.29 75.04 88.18 72.63 36.52 注：ND表示未检出(Not detected) 表3 精密度测定结果(n=6) Table 3 Testig results of precision 成分 Compoent 面 Area 1 2 3 4 5 6 平均值 Avenage RSD/% 甲醇 Methanol 41422.5 41525.1 41735.9 42435.1 40154.9 41 143.7 41402.9 1.81 乙 Ethinol 105925 100995.4 104923.5 105276.4 107 399.2 103727.1 104707.8 2.09 异丙醇Isopropanol 213 285.6 203329.8 211591.7 216319.7 214066.5 218545.1 212856.4 2.47 Table 4 Testing results of recovery rate 成分 添加值 回收率 平均回收率 Compoent Added/(mg/kg) Reoowery/% Average menxvery/% 甲醇 104.7 102.6 96.0 101.1 Mehannl 95.8 乙醇 Ethanol 103.7 99.4 98.8 95.9 异内 Inpmponol 100.7 97.8 95.7 3 结论与讨论 本文采用顶空气相色谱法，对8种实际豆粕样品中的甲醇、乙醇和异丙醇进行了定性定量分析。该方法采用自动顶空进样方式，不污染色谱柱，无需对样品进行复杂的预处理，灵敏度高。优化后的最佳平衡温度为70℃，平衡时间为 10min；甲醇、乙醇和异丙醇的浓度和峰面积之间均有着良好的线性关系；样品中的平均回收率分别为101.1%，99.4%和 97.8%，相对标准偏差分别为1.81%，2.09%和2.47%，达到了较高的准确度和精密度，适于类物质中醇类溶剂残留量的检测，也为研究其它样品中的残留溶剂提供了便捷可靠的检测方法。 按照《GB14932.1-2003 食用大豆丁卫生标准》中规定，豆豆中残留溶剂限量为 500mg/kg。本试验测定的8种豆粕样品中的残留溶剂含量均符合国家标准要求。建议国家标准细化残留溶剂种类，并按照种类分别制定出各自的残留限量值，以便更好地对相关产品的质量进行监督和控制。 ( 参考文献： ) ( [ 1] ] 耿 聪 .柏 中残留溶 剂 测定实 践 [J] . 粮食与食品工 亚 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