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食品中氯丙醇酯、缩水甘油酯测定的整体解决方案Ⅲ—— GB 5009.191-2024 第二篇第三法

2024-04-2627


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氯丙醇酯污染是国际上比较关注的食品安全热点问题之一,近些年,常有报道植物油、婴幼儿奶粉等食品中检出氯丙醇酯和缩水甘油酯。氯丙醇酯是氯丙醇类化合物与脂肪酸的酯化产物,食品中检出量较高的是3-氯丙醇酯,在谷物、咖啡、鱼、肉制品、马铃薯、坚果和以植物油为原料的热加工油脂食品中都有3-氯丙醇酯检出;缩水甘油酯是脂肪酸与缩水甘油的酯化产物,它与氯丙醇酯是一对孪生兄弟,形成机理相似,在油脂精炼过程中,缩水甘油酯通常会伴随3-氯丙醇酯一起形成,3-氯丙醇酯含量高,缩水甘油酯含量也高。

参照国标《GB 5009.191-2024 食品安全国家标准 食品中氯丙醇及其脂肪酸乙酯、缩水甘油酯的测定》第二篇第一法和第三法,并进行优化,使用碱水解方法进行酯键断裂,苯基硼酸进行衍生,气相色谱-串联质谱进行检测,内标法进行定量,AB管校正缩水甘油酯含量,对婴幼儿配方奶粉中的氯丙醇酯和缩水甘油酯的含量进行了检测,方法回收率高,精密度好。


1、原理

称取同一试样两份于 A、B 管中,加入氘代氯丙醇酯同位素内标,用氢氧化钠-甲醇溶液进行酯键断裂反应,3-氯-1, 2-丙二醇酯(3-MCPDE)、2-氯-1, 3-丙二醇酯(2-MCPDE)和缩水甘油酯(GE)分别转化为游离态 3-MCPD、2-MCPD、缩水甘油;试液经中和、净化和苯基硼酸衍生后,以气相色谱-串联质谱仪检测。

B 管样品加入酸化溴化钠溶液中和后,GE 水解生成的缩水甘油转化为稳定的 3-溴-1,2-丙二醇(3-MBPD),不影响氯丙醇酯的计算,B管用以测定试样中 3-MCPDE、2-MCPDE 的含量;A 管样品经酸化氯化钠溶液中和后,GE 水解后生成的缩水甘油主要转化为 3-MCPD,测定得到的 3-MCPDE 值为试样中 3-MCPDE 和缩水甘油酯(GE)之和,由 A 管和B 管 3-MCPDE 含量的差值,再乘以 3-MCPDE和GE 的折算系数,得到试样中 GE 的含量。


2、标准品

实验用到的标准品信息见下表:

表1 标准品信息

2.1 标准品溶液配置

氯丙醇酯混合标准中间液(10 μg/mL):分别准确移取1 mL 100 μg/mL 3-MCPDE、2-MCPDE标准溶液至10 mL容量瓶中,用甲苯定容至刻度。于-20 ℃保存,保存期 6个月。

氯丙醇酯混合标准工作液CaL I(2 μg/mL):准确移取1 mL 10 μg/mL 氯丙醇酯混标中间液,用甲苯定容至5 mL。于-20 ℃保存,保存期 3个月。

氯丙醇酯混合标准工作液CaL II(0.2 μg/mL):准确移取1 mL 2 μg/mL 氯丙醇酯混合标准工作液I,用甲苯定容至10 mL。临用现配。

缩水甘油酯标准中间液(10 μg/mL):准确移取1 mL 100 μg/mL 缩水甘油酯标准溶液至10 mL容量瓶中,用甲苯定容至刻度。于-20 ℃保存,保存期 6个月。

缩水甘油酯标准工作液CaL I(2 μg/mL):准确移取1 mL 10 μg/mL 缩水甘油酯标准中间液,用甲苯定容至5 mL。于-20 ℃保存,保存期 3个月。

缩水甘油酯标准工作液CaL II(0.2 μg/mL):准确移取1 mL 2 μg/mL 缩水甘油酯标准工作液I,用甲苯定容至10 mL。临用现配。

内标混合标准工作溶液(D5-3-MCPDE:1μg/mL,D5-2-MCPDE:1μg/mL):分别准确移取0.2 mL 50 μg/mL D5-3-MCPDE和D5-2-MCPDE标准溶液到10 mL容量瓶中,用甲苯稀释至刻度。于-20 ℃保存,保存期 3个月。


2.2 标准曲线配制

按照下表所示,分别配制氯丙醇酯标准曲线和缩水甘油酯标准曲线。加入甲苯、叔丁基甲醚(tBME)、内标工作溶液和相应的混合标准工作溶液,按照“样品前处理”进行操作,上机检测得到标准曲线。

表2 氯丙醇酯标准曲线的配制

(B管,加入酸性溴化钠)

表3 缩水甘油酯标准曲线的配制

(A管,加入酸性氯化钠)


标准品配制注意事项:

1、氯丙醇酯浓度均以对应的氯丙醇计,缩水甘油酯浓度以缩水甘油计,定量计算中需特别注意。

2、如使用纯品型标品,需注意计算标品的纯度和对应的折算系数。建议选择安谱璀世溶液型标品,进行稀释配制,操作更加方便。

3、注意区分AB管,氯丙醇酯标曲加入溴化钠溶液,缩水甘油酯标曲加入氯化钠溶液;内标混合标准工作溶液均需要加入。


3、前处理步骤

试剂配置:

硫酸水溶液(25%):将25 mL硫酸转移至含有50 mL纯水的100 mL容量瓶中。用纯水稀释至刻度线并混匀。

酸性溴化钠水溶液(600 g/L):称取 60 g溴化钠,加水溶解后转移至100 mL容量瓶中,加入3.5 mL 25%硫酸溶液,用水定容至刻度,混匀。

酸化氯化钠水溶液(200 g/L):称取 20 g 氯化钠,加水溶解后转移至100 mL容量瓶中,加入3.5 mL 25%硫酸溶液,用水定容至刻度,混匀。

氢氧化钠-甲醇溶液(0.35 mol/L):称取1.4 g氢氧化钠,加入甲醇溶解,转移至100 mL容量瓶中,用甲醇定容至刻度,混匀,转移至塑料瓶中,储存于10℃下。临用现配。

苯硼酸溶液:称取适量苯基硼酸,溶于无水乙醚,配制成饱和溶液,混匀。

乙醚-石油醚溶液(1+1):量取乙醚和石油醚各 100 mL,混匀。

乙醚-乙酸乙酯溶液(6+4):量取 60 mL 乙醚和 40 mL 乙酸乙酯,混匀。

1%乙二醇溶液:移取 100 μL乙二醇,加乙酸乙酯定容至 10 mL,混匀。


试样提取:

准确称取两份婴幼儿配方奶粉试样0.5 g(精确至 1 mg)于两支40 mL玻璃螺纹样品瓶中(A、B管),分别准确加入100 μL混合内标工作液(1 μg/mL);加入2 mL 65 ℃±5 ℃水,涡旋混匀,再加入1 mL氨水,盖塞涡旋混匀,在65℃±5℃水浴下振荡30 min,取出后冷却至室温。加入3 mL乙醇,涡旋后加入5 mL乙醚,振摇5 min,然后加入5 mL石油醚,继续振摇5 min。待溶液静置分层后,取上层溶液于40 mL玻璃样品瓶中;再加入乙醚和石油醚各5 mL,重复萃取1次,合并有机相于40 ℃下氮吹浓缩至干,用2 mL乙醚-石油醚溶液(1+1)淋洗样品瓶内壁,将洗液转移至8 mL玻璃螺纹样品瓶中,于40 ℃下氮吹至干,供碱水解。


碱水解(酯键断裂反应):

向提取脂肪样品中加入100 μL甲苯、200 μL叔丁基甲醚(tBME)。涡旋混匀30 s,10°C水浴冷却7 min。加入200 μL于10℃±1℃下冷却好的 0.35 mol/L氢氧化钠-甲醇溶液,涡旋混匀,于10℃±1℃下水解反应7 min。结束后立即于A管、B管中分别加入酸化氯化钠溶液、酸化溴化钠溶液各600 μL终止水解反应,涡旋,放置5 min。

于上述A、B管中和后的水解液中各加入600 μL正己烷,涡旋30 s后,静置待分层后弃去正己烷液,再加入正己烷重复萃取一次。若分层不理想,可以2000 r/min的速度离心3 min,下层水相供衍生用。


试样净化:

在净化的水溶液中加入0.5 mL无水乙醚-乙酸乙酯(6+4),涡旋10 s,取上层溶液于装有约0.3 g无水硫酸钠的离心管中,涡旋,再加入0.5 mL无水乙醚-乙酸乙酯(6+4)重复萃取操作。


衍生化反应:

合并2次萃取液,向净化液中加入30 μL苯基硼酸溶液,涡旋30 s后,加入30 μL 1%乙二醇溶液,涡旋,静置分层,必要时可离心使分层彻底,将溶液转移至装有约0.3 g无水硫酸钠的玻璃样品瓶中,涡旋混匀10 s,提取液过0.22 μm的疏水性PTFE针式滤器后供气相色谱-串联质谱仪进行测定。


前处理注意事项:

1、0.35 mol/L甲醇钠溶液建议存放在4℃条件下,建议至少存放2h以上,临用前拿出;

2、10°C低温酯交换反应时需尽量将整个螺纹瓶浸泡在水中,以保证螺纹瓶内温度稳定;

3、前处理过程中尽量避免使用塑料耗材,可使用玻璃螺纹瓶、玻璃巴斯德吸管、玻璃移液管、手动进样针等耗材,建议进行方法空白实验监控过程本底情况;

4、建议使用疏水性PTFE针式滤器进行过滤;

5、注意区分AB管,B管加入溴化钠溶液用于检测3-MCPDE和2-MCPDE的含量,A管加入氯化钠溶液用于校正计算GE的含量。


4、仪器条件

气相色谱-串联质谱联用仪

色谱柱:毛细管气相色谱柱CD-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm,货号:GAEQ-554421)

进样量:2 μL

样口温度:300℃

进样模式:不分流进样

载气:氦气,纯度≥99.999 %

色谱柱流速:1.0 mL/min

程序升温:70 ℃保持1 min,10 ℃/min升至100 ℃,5 ℃/min升至180 ℃,以25 ℃/min升至320 ℃保持5 min。

传输线温度:320℃     

离子源温度:280℃

离子化能量:70 eV     

溶剂延迟时间:8 min

扫描模式:多反应监测模式(MRM模式),离子对信息见下表:

表4 目标物离子对信息

仪器维护注意事项:

1、随着进样次数的增加,仪器轻微污染,目标物保留时间可能发生偏移;

2、该实验对仪器污染比较严重,仪器受到严重污染后,可能导致目标物响应降低、分离度变差等情况,需注意仪器的清洗维护,包括进样针的清洗,离子源的清洗,色谱柱的老化等;

3、如仪器配制程序升温进样口和反冲功能,可明显降低对仪器的污染程度。

4、建议色谱柱加装2m 相同固定相的预柱,定期对预柱进行更换,可延长色谱柱的使用寿命。


5、实验谱图

图1 A管中氯丙醇酯的标准溶液谱图

(标线第4点 STD-4)

图2 B管中氯丙醇酯的标准溶液谱图(标线第4点 STD-4)

图3 A管中奶粉样品空白和样品加标的TIC谱图

(上图为样品空白,下图为样品加标0.20 mg/kg)

图4 B管中奶粉样品空白和样品加标的TIC谱图

(上图为样品空白,中图为样品加标0.02 mg/kg,下图为样品加标0.20 mg/kg)


6、实验数据

6.1 标准曲线数据

在加入酸性溴化钠溶液的B管标准样品中,以氯丙醇酯的质量(以醇计)为横坐标,以氯丙醇酯与其对应内标的峰面积比为纵坐标,绘制标准曲线。

在加入酸性氯化钠溶液的A管标准样品中,计算 3-MCPD 与内标 D5-3-MCPD 的峰面积比值,通过 3-MCPD 的标准工作曲线(B管标准样品得到)计算得到A管标液中 3-MCPD(由缩水甘油酯标品转变而来)的质量。以 GE 的质量(以缩水甘油计)为横坐标,GE 转化后形成的 3-MCPD的质量为纵坐标,绘制标准曲线,标准曲线斜率的倒数(1/a)即为 3-MCPD 增加量折算成 GE 含量的系数t。

表5 标准曲线


6.2 加标回收率数据

本次实验方法空白未检出氯丙醇酯和缩水甘油酯,奶粉样品中3-氯丙醇酯、2-氯丙醇酯和缩水甘油脂肪酸酯的本底含量分别为0.040、0.024、0.006 mg/kg。

奶粉样品中3-氯丙醇酯、2-氯丙醇酯和缩水甘油脂肪酸酯的加标回收率数据见下表。

表6 奶粉基质的加标回收率数据(n=3)


数据计算注意事项:

1、本实验3-氯丙醇酯使用D5-3-氯-1,2-丙二醇棕榈酸双酯作为定量内标;2-氯丙醇酯使用D5-2-氯-1,3-丙二醇硬脂酸双酯作为定量内标;

2、缩水甘油酯最终含量以缩水甘油计,因此其含量不是简单的A、B管的3-MCPD差值,需要乘以折算系数;

3、基质样品通常含有本底,回收率均为扣除本底后计算得到。


7、实验结论

使用标准品和相关耗材,参照国标《GB 5009.191-2024 食品安全国家标准 食品中氯丙醇及其脂肪酸乙酯、缩水甘油酯的测定》第二篇第三法,碱水解方法,使用氘代同位素内标法进行定量,AB双样校准缩水甘油酯含量,3-氯丙醇酯、2-氯丙醇酯和缩水甘油脂肪酸酯的回收率在85%-110%之间,RSD小于10%。该方法操作简便快速,能够很好的满足奶粉基质中氯丙醇酯和缩水甘油酯的检测。


8、实验中所用到的耗材

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