气相色谱法测定食品中丙酸及其盐类

钱振杰 陈敬 张恒

摘要 [目的]建立固体及液态食品中丙酸含量测定的气相色谱方法。[方法]用水蒸气蒸馏法将食品中存在的丙酸及其盐类共沸蒸馏，以丁酸做内标，采用HP.FFAP柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）对其进行分离。以保留时间定性，试样中丙酸和正丁酸峰面积比与标准系列比较定量。[结果]试验表明，丙酸在1.0～50.0 mg范围内线性关系良好，相关系数R2=0.999 8，面条与酱油中丙酸的添加回收率分别为94.8%～97.3%和99.5%～102.6%，变异系数分别为0.62%～1.49%和0.63%～0.93%，定量限为0.025 g/kg。[结论]该方法简便、快速、可靠，可用于市售食品中丙酸含量的测定。

关键词 丙酸；气相色谱；食品；内标法

中图分类号 S609.9；O657.7 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）16-05231-02

丙酸及其盐类是近年发展起来的一类低毒高效防腐剂，在酸性条件下，对霉菌、革兰氏阴性杆菌或好氧芽孢杆菌有较强的抑制作用，但对酵母无抑制作用，已广泛用于食品、化妆品与饲料加工中。根据GB2760-2011中有关规定[1]，丙酸及其钠盐、钙盐（以丙酸计）在生湿面制品中的限量为0.25 g/kg，在原粮中的限量为1.80 g/kg，在豆类制品、面包、糕点、醋和酱油中的限量为2.50 g/kg。目前使用的测定方法主要有气相色谱法[2]、液相色谱法[3]、气相色谱-质谱联用法[4]及离子色谱法[5]等。现有国家标准方法[6-7]有2个，其中GB/T 5009.120-2003的方法主要是通过水蒸气蒸馏提取样品中的丙酸，再使用气相色谱法进行测定的；而GB/T 23389-2009则直接提取样品中的丙酸，再使用液相色谱法进行分析。两者的优缺点如表1所示。笔者拟针对这些问题对丙酸及其盐类的前处理过程及分析方法进行一定的改进。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要仪器设备。7890A气相色谱仪，配FID检测器，美国Agilent公司；Kjeltec2200水蒸气蒸馏器，丹麦FOSS公司；分析天平，德国Sartorius公司；50 ml具塞比色管。

1.1.2 主要试剂。丙酸钠（纯度≥99%）、正丁酸溶液（15 mg/ml）、磷酸溶液（200 g/L）、甲酸，所有化学试剂均为分析纯级，所有用水均为二次蒸馏水。丙酸标准储备液（10 mg/ml）：准确称取丙酸钠1.300 g，定容至100 ml，于4 ℃冰箱内储存。

1.2 方法

1.2.1 水蒸气蒸馏提取。称取10.00 g样品，置于蒸馏管中，加入1 ml正丁酸溶液，再加入10 ml磷酸溶液，液体样品加10 ml水，固体样品加20 ml水并均质，水蒸气蒸馏4 min，收集最先馏出的蒸馏液50 ml，加入2 ml甲酸，摇匀，过滤装瓶，待气相色谱测定。

1.2.2 标准曲线绘制。准确吸取标准储备液0.1、0.5、1.0、2.5、5.0 ml置于蒸馏管中，其他操作同“1.2.1”样品前处理，蒸馏后的馏分按丙酸含量由低到高进样，以丙酸含量为横坐标，以丙酸比正丁酸峰面积比为纵坐标，绘制标准曲线。同时进试样溶液，根据保留时间定性，试样的丙酸和正丁酸峰面积比与标准系列比较定量。

1.2.3 仪器分析条件。色谱柱：HP.FFAP毛细管柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；升温程序：初始温度80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min的速率升到220 ℃，保持2 min。流速：1 ml/min；进样口温度：250 ℃；检测器温度：250 ℃；分流比：40∶ 1；进样量：1 μl；氮气：28 ml/min；氢气：30 ml/min；空气：300 ml/min。

2 结果与分析

2.1 标示物的选择 水蒸气蒸馏提取法是在磷酸存在下将丙酸盐转变为丙酸，再利用丙酸（C3H6O2）在99.4 ℃可以与水形成共沸物的特性将其从浸泡液中提取出来。而丙酸的同系物正丁酸（C4H8O2）也具有类似的特性，能够在99.1 ℃时与水形成共沸物，且其他化学性质也与丙酸极为相近。因此，该方法选择正丁酸作为标示物对丙酸的提取与测定过程进行内标校正。

2.2 蒸馏体积的选择 该研究针对蒸馏体积对测定的影响进行了研究，蒸馏体积与蒸馏回收率及蒸馏液中丙酸峰面积的关系如图1所示。结果表明，现有标准为了达到足够的回收率，需要对样品进行充分的蒸馏，馏出液体积一般在250 ml以上，相当于对样品进行了10倍的稀释。而该研究仅收集最初的50 ml馏出液，其中丙酸的含量反而比完全蒸出时高3倍以上。因此，该研究可以有更高的灵敏度或仅需要较少的取样量。

2.3 色谱条件的选择 该研究使用耐水的FFAP毛细管气相色谱柱对蒸馏液中的丙酸进行分析，使用梯度升温程序，对有实际阳性的样品进行了测试，分离度满足实际工作需要，分离效果如图2、3所示。该方法的典型保留时间分别为：乙酸3.83 min，丙酸4.33 min，正丁酸4.85 min。

2.4 标准曲线与最低检出限 在规定色谱条件下，对标准系列溶液进行测定，在1.0～50.0 mg丙酸含量范围内，回归方程为y = 0.043 8x + 0.002 3，线性相关系数R2 = 0.999 8。按信噪比S/N=10计算，该方法丙酸的最低定量限为0.025 g/kg。

2.5 精密度与加标回收试验 该研究选取2种有代表性的样品，对高、中、低3个不同的添加水平进行精密度与添加回收试验，结果如表2所示。

3 结论

该研究建立了食品中丙酸及其盐类的内标校正气相色谱检测方法并对试验结果进行验证。相比现有方法具有以下特点：使用水蒸气蒸馏去除非挥发性有机酸干扰；引入正丁酸内标对分析过程进行校正，提高回收率及定量准确性；减少蒸馏体积，提高蒸馏效率，降低方法检出限；减少样品使用量60%左右；使用毛细管气相色谱柱及程序升温程序对提取液进行分析，峰形更好。该方法快速、简便、灵敏度和精密度也满足实际工作需要，适用于食品中丙酸及其盐类含量的测定，具有很高的实用性。

参考文献

[1] 中华人民共和国卫生部.GB 2760-2011 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2] 王勇，郭敏杰，高洁. 离子色谱法测定食品中添加剂丙酸盐[J]. 理化检验（化学分册），2013（2）：183-185，189.

[3] 王玉飛，李继革，施家威.气相色谱法测定食品添加剂丙酸钠和丙酸钙的方法改进[J].中国卫生检验杂志，2011（6）：1390-1391.

[4] 章沙沙，杨继武，刘春伟，等.高效液相色谱法测定面包中的丙酸钙[J].光谱实验室，2013（1）：167-170.

[5] 焦阳，郑鹏宇，于兵.气相色谱-质谱法测定酱菜中的丙酸残留[J].检验检疫学刊，2012（1）：13-16.

[6] 卫生部食品卫生监督检验所.GB/T 5009.120-2003 食品中丙酸钠、丙酸钙的测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[7] 梁宝爱，刘军，张素婧，等.GB/T 23382-2009 食品中丙酸钠、丙酸钙的测定高效液相色谱法[S].北京：中国标准出版社，2009.安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci.2014，42（16）：5239-5242

责任编辑 李菲菲 责任校对 李岩