气相色谱-火焰热离子检测器法测定白酒中甜蜜素的研究

王 烁，柯润辉，安红梅，李晓斌，尹建军

（中国食品发酵工业研究院，国家食品质量监督检验中心，北京 100015）

甜蜜素是一种人工合成的非营养性水溶性的甜味剂，化学名称为环己基氨基磺酸钠（或环己基氨基磺酸钙），是食品生产中常用的添加剂。由于甜蜜素风味好，价格低廉，并且不会提供能量，因此甜蜜素广泛用于调味品、糕点、蜜饯、饮料等食品以及供糖尿病人等特殊人群使用的甜食[1]。我国食品安全标准GB 2760—2014《食品添加剂使用标准》中规定了食品添加剂的使用范围和使用限量，但是超限量、超范围违规使用各类食品添加剂的现象仍然屡禁不绝。

白酒是我国传统的酿造饮品，历史悠久，工艺独特。优质白酒之所以具有醇甜感，是由于发酵过程中产生的多元醇、酮等甜味物质带来的，比如丁二醇、双乙酰等[2]。甜味适度的白酒给人以绵甜、甘醇的愉悦感，并且能遮盖酒类发酵过程中的苦涩等杂味。为保护我国特有的传统酒种，我国食品安全国家标准中规定发酵型白酒中禁止添加甜味剂[3]，但仍有一些生产厂家为了降低成本和改善口感向白酒中违规添加甜蜜素等甜味剂。目前，测定食品中甜蜜素常用的方法有气相色谱法[4]、液相色谱法[5-6]、质谱法[7]、比色法[8]、薄层层析法[9]等。其中，比色法、薄层层析法和液相色谱法灵敏度较低，难以满足痕量检测需求。质谱法灵敏度高，但是仪器价格昂贵，使用成本高，在企业中普及难度大。目前应用较多的是气相色谱法，甜蜜素衍生后用火焰离子化检测器（FID）[11]或电子捕获检测器（ECD）[12]测定。气相色谱法方法比较成熟，成本较低。但是由于FID检测器为通用型检测器，灵敏度相对较低，且在测白酒基质时易受干扰而产生假阳性结果[13]，故国标方法中特别说明GC-FID法不适用于白酒中甜蜜素的检测[14]。而ECD检测器虽然对电负性物质具有很高灵敏度，但也具有抗干扰能力差、易被污染的缺点。因此建立一种低成本、高灵敏度、准确可靠且适用于白酒中痕量甜蜜素检测的方法十分必要。

FTD检测器是选择性检测器，对含氮和含磷有机化合物有高灵敏度、高选择性、重复性好和线性范围宽的优点，其抗干扰能力好于ECD检测器，灵敏度优于FID检测器。本研究建立了次氯酸钠衍生，正庚烷提取，气相色谱-火焰热离子检测器（FTD）测定白酒中甜蜜素的方法，前处理过程简单，基质干扰少，灵敏度高，能有效避免假阳性结果的出现。应用本方法对市售78个白酒样品中甜蜜素进行了测定，并对阳性白酒样品进行了质谱确认，实验结果令人满意。本方法可为白酒企业进行甜蜜素的日常监控提供简单经济、准确可靠的技术手段。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

样品：实验所用的白酒样品均采集于本地零售市场，共78个，涵盖浓香型、清香型、酱香型等主流香型。

试剂：正庚烷（色谱纯，美国J.T.Baker公司），次氯酸钠（有效氯≥8.0%，西陇化工股份有限公司），硫酸（优级纯，95.0%～98.0%，北京化工厂），碳酸氢钠（含量≥99.5%，西陇化工股份有限公司），氢氧化钠（含量≥96.0%，北京化工厂）、乙醇（≥95.0%vol，北京化工厂）、甜蜜素纯度标准物质(标准纯度值99.3%，中国计量科学研究院)，所用试剂未指明者均为分析纯，水为蒸馏水。

仪器设备：GC-14C气相色谱仪（日本岛津公司），LCMS-8050液相色谱仪-串联质谱仪（日本岛津公司），BSC323S电子天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司），GL-88B涡旋振荡器（海门市其林贝尔仪器制造有限公司），SE812氮气吹干仪（北京帅恩科技有限责任公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液制备

准确称取0.100 g环乙基氨基磺酸钠标准品，置于100 mL容量瓶中，用水溶解并定容，混匀，即得浓度为1.0 g/L的标准溶液。准确吸取10 mL于100 mL容量瓶中，摇匀，即得浓度为100 mg/L的标准溶液。

1.2.2 色谱条件

色谱柱为TG-5MS石英毛细柱（30 m×0.25µm×0.25 mm，美国Thermo Scientific公司）；载气为高纯度氮（纯度99.999%）；恒流模式，柱流速为1.00 mL/min；进样口温度250℃；无分流进样，进样量1 μL；FTD检测器温度250℃，氢气表压力：50 kPa，空气表压力40 kPa。

升温程序：气化室初始温度80℃，保持2 min，以10℃/min的速率升至200℃，总运行时间为14 min。

1.2.3 测定方法

准确吸取白酒样品10.0 mL于50 mL具塞试管中，待测。

前处理方法参考《GB 5009.97—2016食品安全国家标准食品中环已基氨基磺酸钠的测定》中第二法（高效液相色谱法）[14]，略作调整。具体如下：将处理好的白酒样品溶液或标准溶液中准确加入2.0 mL硫酸溶液（1∶1，v∶v），5.0 mL正庚烷和1.0 mL次氯酸钠溶液（1∶1，v∶v），于涡旋振荡器上涡旋1 min。静置，吸取上层有机相于另一50 mL具塞试管中，加入25 mL碳酸氢钠溶液（5%，W∶V），涡旋1 min。静置，加入一定量无水Na2SO4脱水，准确取出3.0 mL，氮吹浓缩定容至0.5 mL后，吸取试样lµL注入气相色谱仪进行分析。

阳性样品则用GB 5009.97—2016方法中第三法（液相色谱-串联质谱法）进行确认[14]：准确吸取样品2.0 mL，过0.45 μm滤膜，经液相色谱-串联四极杆质谱仪分析测定。

2 结果讨论

2.1 样品处理条件对检测白酒中甜蜜素含量的影响

2.1.1 p H值的影响

考虑到白酒为微酸性液体，本方法考察了样品溶液pH值对提取效率的影响。取5份超纯水溶液，加入适量甜蜜素标准溶液使其浓度为20 mg/L，然后用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调节其pH值为5、5.5、6、6.5、7。再经过1.2.3测定方法分析，考察pH值对回收率的影响。实验共5组，每组实验做3个平行样品，取平均值，结果见图1。

图1表明，5组实验的回收率均在95%～105%之间，说明微酸性样品溶液对方法的提取效率无明显影响。

2.1.2 酒精度的影响

由于白酒中含有大比例的乙醇，本试验考察了不同浓度的乙醇对方法提取效率的影响。将95%vol乙醇溶液用蒸馏水配制成乙醇浓度分别为30%vol、40%vol、50%vol、60%vol的4组乙醇水溶液，模拟不同酒精度数的白酒，分别加入相同浓度的甜蜜素标准溶液，按照1.2.3方法分析测定，每组实验做3个平行样品，结果见图2。

图2 样品溶液中乙醇浓度对提取效率的影响

图2表明，4组实验的回收率均在96%～102%之间，说明在30%vol～60%vol浓度范围的乙醇对实验提取效率无明显影响。

2.2 方法适用性实验

由于生产工艺的不同，我国白酒的主要香型分为5种：浓香型、清香型、酱香型、米香型和其他香型[15]。白酒的香型与其化学组成部分密切相关，不同香型的白酒中成分差别较大。为了考察不同香型白酒中的发酵产物对甜蜜素的测定的影响，本方法进行了方法适用性的研究。

取未检出甜蜜素的浓香型、清香型、酱香型白酒样品，分别加入相同浓度的甜蜜素标准溶液，按照1.2.3测定方法分析测定。实验共3组，每组实验做3个平行样品，结果见图3。

图3 不同香型白酒方法适用性实验

图1 样品溶液pH值对提取效率的影响

图3表明，3组实验的回收率均在96%～103%之间，说明白酒的香型对甜蜜素的测定无干扰，本方法可适用于各种香型白酒中甜蜜素的检测。

2.3 稳定性实验

将处理好的甜蜜素衍生待测液放置于4℃下冷藏保存，每隔1 h测定1次，重复测定4次，实验结果无明显差异，在样品溶液处理后的24～48 h之间，不定时重复测定6次，实验结果无明显差异。说明本方法处理的甜蜜素衍生物性质稳定，可靠性好。

2.4 方法的线性范围和检出限

将浓度为100 mg/L的甜蜜素标准溶液稀释，分别配制成含量为0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L的标准溶液，按照1.2.3测定方法分析测定，绘制标准工作曲线。以甜蜜素的峰面积y对相应的质量浓度x绘制标准曲线，求出回归方程：Y=11121X+4372.6，R2=0.9994。

结果表明，甜蜜素的含量在0.5～10.0 mg/L之间时与峰面积呈现良好的线性关系（见图4）。

图4 甜蜜素的标准曲线

图5 甜蜜素标准溶液（A）和某阳性白酒样品气相色谱图（B）

方法的最低检出限按3倍信噪比计算，量取10 mL白酒样品，甜蜜素添加浓度为标准曲线最低点，按照1.2.3测定方法分析测定，得到方法的最低检出限为0.2 mg/L，能够满足日常监测的需要。

2.5 方法的回收率和精密度

分别在空白白酒样品中添加从低到高3个浓度水平的甜蜜素标样，添加浓度分别为0.5 mg/L、2.0 mg/L和5.0 mg/L，按实验1.2.3方法测定，每个水平平行测定6次，计算回收率和精密度，所得结果见表1。

表1 方法回收率及相对标准偏差(n=6)

实验测定的回收率在92.3%～102.6%之间，相对标准偏差在3.5%～4.3%之间，符合分析检测试验的要求。结果表明，本方法测定白酒中甜蜜素精密度良好，加标回收率符合要求。

3 实际样品的检测

利用本研究建立的分析方法对78个市售白酒样品中的甜蜜素进行了测定，其中包括浓香型白酒20个，清香型白酒31个，酱香型白酒17个。结果发现有3个样品检出甜蜜素（图5），其余的均未检出。然后3个阳性样品用GB 5009.97—2016中第三法LC-MS/MS分析方法对结果进行确证，均为阳性样品（表2），两种方法所得结果具有较好的一致性。结果表明，本方法准确可靠，可用于白酒中甜蜜素的检测。

表2 两种方法测定甜蜜素含量结果

4 结论

本研究建立了一种气相色谱-火焰热离子检测器测定白酒中甜蜜素的方法，并应用本方法对市售78个白酒样品中的甜蜜素进行了检测。结果表明，本方法无假阳性干扰、操作简便、快捷、准确度高、重现性好、方法检出限低，能够满足用气相色谱法测定白酒中甜蜜素的要求。本方法的建立弥补了国标中气相色谱法不适用于白酒样品的不足，为白酒中测定甜蜜素的提供了新的工具，可在白酒企业质量把关方面发挥积极作用。

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