HS-GC-FID法测定豆粕中6种溶剂残留

晓玲

(1.舟山出入境检验检疫局综合技术服务中心，舟山 316021；2. 浙江海洋大学，舟山 316000)

豆粕(soybean meal)是大豆提取豆油后富含蛋白副产品，可用作加工牲畜与家禽饲料主要原料，亦可用于制作糕点食品，健康食品、化妆品及抗菌素的生产原料[1，2]。近几年来被广泛应用于水产养殖业及食品加工行业[3，4]。溶剂浸出法是目前制取大豆油的最常用工艺，常见提取溶剂为6号溶剂(烷烃类化合物)，主要成分包括：2,2-二甲基丁烷(2,2-DB)、2-甲基戊烷(2-MP)、3-甲基戊烷(3-MP)、正己烷(NH)、甲基环戊烷(MCP)及环己烷(CH)。该工艺常造成豆粕中烷烃类溶剂残留，将对食品安全造成非常不利的影响[5，6]，残留溶剂可能损伤人体神经系统、呼吸系统等。

目前, 国内关于食用油中残留溶剂的测定文献报道较多[7-9]，现有研究大多对食用油或粕中有机溶剂的总残留量进行分析。粕类中溶剂残留量分析研究亦有报道，如：辛凤鲜[10]进行了气相色谱测定豆粕残留溶剂条件的研究，董晓丽[11]等运用顶空气相色谱法测定了豆粕中甲醇、乙醇和异丙醇三种残留溶剂含量，马灵飞[12]等对葵花籽粕中6号溶剂残留量的顶空-气相色谱法测定方法进行了优化。食品安全问题愈来愈严峻，豆粕作为饲料及食品的重要来源，研究残留溶剂的详细组分大势所趋。因此，本实验建立了一种操作简单、定量准确、灵敏度较高的测定新方法，采用HS-GC-FID法对豆粕主要存在的6种残留溶剂行定量分析。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

Agilent 7890B气相色谱仪(美国Agilent公司)；7697A顶空进样器(美国Agilent公司)；Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司)；XS105电子天平(瑞士Metler-Toledo公司)；CT193旋风磨(丹麦FOSS公司)；OGS180烘箱(美国Thermo公司)。

2,2-二甲基丁烷(德国DR，批号：A3170005，纯度：≥97.0%)；2-甲基戊烷(日本TCI，批号：UFU8O-MC，纯度：>98.0%)，3-甲基戊烷(日本TCI，批号：C75DB-BE，纯度：>99.0%)；正己烷(德国DR，批号：115350，纯度：99.3%)；甲基环戊烷(北京百灵威公司，批号：LHC0P58，纯度：98%)；环己烷(德国DR，批号：100144，纯度：99.9%)；N,N-二甲基乙酰胺(国药集团，批号：20170628，纯度99.8%)；水为超纯水。

豆粕样品为出口企业送检本实验室的样品。

1.2 标准溶液的配制

用N,N-二甲基乙酰胺作为溶剂，配制浓度分别为100 mg/L和10 mg/L的6种溶剂混合标准溶液，4℃避光保存。

1.3 样品制备

样品前处理：取豆粕样品约500 g，采用CT193旋风磨充分研磨均匀，装入洁净容器中，密封备用。

空白样品制备：将研磨均匀的粉末样品平铺于托盘中放入烘箱，90℃烘12小时。装入洁净容器中，密封，放置于干燥箱中冷却至室温，作为空白样品。

1.4 仪器分析条件

平衡温度：80 ℃；振荡平衡时间：30 min；定量环温度：90 ℃；传输线温度：100 ℃；顶空瓶装样量：20 mL；定量环体积：1 mL；定量管充样时间：0.1 min；色谱柱：Rxi-5Sil MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm；柱温程序：初始温度50 ℃，保持4 min，然后以25℃/min速率升温至200 ℃，保持2 min；进样口温度：150 ℃；进样方式：分流进样(分流比40∶1)；载气：氮气(恒流模式，1.5773 mL/min)；氮气尾吹气流量：28 mL /min；FID温度300 ℃；空气流量400 mL /min；氢气流量30 mL /min。

1.5 基质加标标准工作曲线

准确称取空白豆粕样品3.0 g，放入20 mL顶空瓶中，分别加入60 μL(10 mg/L)、120 μL(10 mg/L)、30 μL(100 mg/L)、60 μL(100 mg/L)、300 μL(100 mg/L)的溶剂混合标准溶液得到基质标准浓度分别为0.2 mg/kg、0.4 mg/kg、1.0 mg/kg、2.0 mg/kg、10.0 mg/kg，加入1 mL超纯水，加盖密封，GC-FID测定，绘制标准工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 升温程序的选择

柱温是气相色谱仪的重要操作参数，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，升温程序主要由混合物的组成及其物理性质所决定。本试验中6种残留溶剂的沸点在49.7 ℃～80.7 ℃之间，极性较接近，通过试验比较选择升温程序为：初始温度50 ℃，保持4 min，然后以25℃/min速率升温至200 ℃，实现了6种溶剂的充分分离，色谱图如图1所示。同时将基质中高沸点组分吹出，避免其残留在色谱柱中。

2.2 平衡温度的选择

首先将平衡时间定为10 min，平衡温度分别选择50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、95℃，每个温度平行进样2次，在1.4的条件下测定峰面积，结果见图2。在60 ℃～95 ℃范围内，随着平衡温度的升高，6种溶剂的峰面积均持续增加。当平衡温度高于80℃后，样品中的水汽干扰变大，会降低方法的精密度[13]。若平衡温度过高，顶空瓶承受的压力过大，将会引起安全隐患。综合考虑，将顶空平衡温度设定在80 ℃。

图1 6种溶剂标准品的HS-GC-FID色谱图

图2 平衡温度与峰面积的关系

2.3 平衡时间的选择

平衡温度设定在80 ℃，平衡时间分别设定为5 min、10 min、20 min、30 min和40 min，按1.4试验条件进样测定峰面积，结果见图3。在5 min～30 min范围内，随着平衡时间的延长，6种溶剂的峰面积显著增加，而平衡时间在30 min ～40 min范围内，峰面积则无明显变化。说明顶空平衡30 min，

图3 平衡时间与峰面积的关系

顶空进样瓶中待测物气-液-固已达到平衡。若平衡时间过长，可能会引起顶空进样瓶的气密性变差，导致测定结果的误差变大。因此，选择30 min为顶空进样平衡时间。

2.4 加水量的选择

食品中溶剂残留量采用顶空气相色谱检测时，常在样品中加入了适量的水。本试验分别在待测样品中加入0 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1 mL、 2mL、4 mL、6 mL、8 mL超纯水，加盖密封，顶空瓶中存在气固平衡、液固平衡和气液平衡[14]。待平衡达到后检测，结果见图4，可见加水1 mL时六种残留溶剂的峰面积最大，挥发出的溶剂量最多。

2.5 线性关系、检出限及定量限

采用基质加标绘制标准工作曲线，以峰面积对相应质量浓度做回归分析，6种溶剂在0.2 ～10.0 mg/kg的浓度范围内呈良好的线性关系；若以3倍信噪比为基准，方法的检测限(LOD)为0.075 mg/kg，定量限(LOQ)为0.2 mg/kg，结果见表1。

表1 线性方程、相关系数(R2)、LOD和LOQ

2.6 回收率和精密度

准确称取3g豆粕空白样品作为基质，添加溶剂混标后按1.4方法检测。加标样品的质量浓度分别为0.2 mg/kg、0.4 mg/kg、2.0 mg/kg，每个浓度水平进行了6次平行试验，计算得到平均回收率在95.3%～106.3%之间，相对标准偏差(RSD)小于8.3%(见表2)。

表2 平均回收率和相对标准偏差

2.7 样品的测定结果

取6份豆粕样品，按照上述测试方法测定6种残留溶剂含量，结果见表3。由表3可以看出6份样品中六种残留溶剂均有不同程度的检出。豆粕样品和空白基质的色谱图见图5。在本研究优化的实验条件下，6种溶剂色谱峰分离良好，豆粕基质对豆粕样品中残留溶剂的测定无干扰，能达到定量分析的要求。

表3 豆粕样品中6种残留溶剂含量测定结果

图5 豆粕样品和豆粕空白色谱图

3 结论

建立了豆粕中6种残留溶剂的顶空-气相色谱-氢火焰离子化检测方法，顶空方法优化的平衡温度为80℃，平衡时间为30min。豆粕中六种残留溶剂线性范围0.2 ～10.0 mg/kg，相关系数均大于0.990，加标回收率在84.5%～110.0%之间，相对标准偏差(RSD)小于8.3%。该方法有效排除了豆粕基质对分析六种残留溶剂的干扰，分离效果良好，样品前处理简单，易操作，可满足豆粕中6种残留溶剂的日常检测需要。