气相色谱法快速测定饮料中甜蜜素

王金鑫，仇倩颖，杨清华，施逸岚

(江苏省南通市疾病预防控制中心，江苏南通 226007)

甜蜜素，其化学名称为环己基氨基磺酸钠，是一种人工合成的非营养型食品添加剂[1-3]，属于我国批准使用的15 种甜味剂中的一种[4]。其甜度是甘蔗的30 倍左右，被广泛用于低热量食品和饮料中以提升甜味感[5-7]。目前GB 2760—2014 《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定饮料中甜蜜素的最大允许添加量不得超过0.65 g/kg[8]。尽管甜蜜素毒性较小，但若长期食用甜蜜素含量超标的食品，会对人体肝脏和神经系统造成损害，研究显示，环己基氨基磺酸钠对成骨细胞也存在潜在威胁，严重抑制成骨细胞的增殖和分化[9]，不利于骨骼健康发育。

目前，食品饮料中甜蜜素的检测方法主要包括液相色谱法、离子色谱法、气相色谱法等[10-12]。液相色谱法在检测甜蜜素时需进行柱前衍生、流动相配制等一系列操作步骤，衍生过程中添加的有毒试剂使得目标组分的化学结构改变，且样品的前处理过程是导致误差的主要因素，结果重现性难以保证。离子色谱法因分离柱种类少，检测结果受分离柱的影响较大，因此离子色谱法有局限性。相较于前两者，气相色谱法具有高灵敏度、高检测分离率、分析速度快和检测过程简便等特点[13]。笔者采用气相色谱法测定食品饮料中的甜蜜素，对样品处理及仪器检测条件进行了优化，与国家标准GB 5009.97—2016[14]中气相色谱方法进行对比，干扰因素更少，目标物保留时间更短，效率更高，结果重现性好。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：GC-2010 型，配氢火焰离子化(FID)检测器，日本岛津公司。

微波超声仪：SCQ-H600A 型，上海声彦超声波仪器有限公司。

电子天平：JA5003 型，感量为0.001 g，上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

甜蜜素标准品：纯度(质量分数)为99.3%，标准物质编号为GBW(E)100066，中国计量科学研究院。

硫酸、亚硝酸钠、氯化钠：分析纯，南通苏睿化工有限公司。

正己烷：优级纯，默克化工技术(上海)有限公司。

饮料样品：奶茶及含乳饮料，市售。

1.2 溶液配制

亚硝酸钠溶液：取25 g 亚硝酸钠溶于水并稀释至500 mL，摇匀。

硫酸溶液：取54 mL 硫酸缓慢加入400 mL 水中后，再加水定容至500 mL，摇匀。

1.3 色谱条件

色谱柱：毛细管色谱柱HP-5[30 m×0.32 mm，0.25 μm，美国安捷伦科技(中国)有限公司]；载气：高纯氮气；进样口温度：230 ℃；进样方式：分流进样，分流比为1∶10；柱箱温度：程序升温，初始温度为50 ℃，保持3 min，以10 ℃/min 的速率升温至100 ℃，保持0.5 min，以20 ℃/min 的速率升温至200 ℃，保持3 min；检测器温度：265 ℃；氢气流量：35 mL/min；空气流量：350 mL/min；尾吹气流量：30 mL/min。

1.4 实验方法

1.4.1 样品处理及衍生

准确称取10.0 g 样品于100 mL 比色管内，加水稀释至25 mL，依次加入10 mL 正己烷溶液、5 mL 硫酸溶液和5 mL 亚硝酸钠溶液，盖紧管盖，震荡摇匀，并在冰浴中静置30 min，期间振摇3～4 次，然后加入5 g 氯化钠，超声15 min 后，涡旋静置，待澄清分层后，取上清液，过0.45 μm 滤膜以备进样检测用。

1.4.2 系列标准溶液配制及衍生

准确称取0.500 g 甜蜜素标准品于100 mL 容量瓶中，用纯水定容至标线，摇匀，然后依次稀释成质量浓度分别为0.05、0.20、0.40、0.80、1.60 mg/mL的甜蜜素衍生物系列标准工作溶液。分别称取10.0 mL 系列标准工作溶液进行衍生，方法与1.4.1 样品衍生步骤相同。

1.4.3 测定步骤

准确移取甜蜜素衍生物系列标准工作溶液各1 mL，在1.3 色谱条件下，按照浓度由低到高的顺序进样测定，以溶液中甜蜜素的质量浓度为自变量(x)，目标色谱峰面积为因变量(y)进行线性回归，计算出标准工作曲线的线性方程。

精确称取衍生后的样品上清液1 mL 于进样瓶中进样测定，以保留时间定性，以目标色谱峰面积进行定量。

2 结果与讨论

2.1 甜蜜素衍生物的定性与定量分析

甜蜜素的理化性质非常稳定，耐热耐光，熔点为265 ℃，分解温度约为280 ℃，无法直接用气相色谱法进行测定，通过参考相关文献可知，甜蜜素在酸性条件下反应生成环己醇，然后继续与亚硝酸钠发生酯化反应生成环己醇亚硝酸酯，由于该反应是可逆反应，环己醇与环己醇亚硝酸酯之间存在动态平衡，空白样品溶液及甜蜜素标准溶液的色谱图分别见图1、图2。由图2 可见，在保留时间为3.20 min和3.64 min 附近出现两个峰。研究表明将提取物放置一段时间再进行检测，第一个色谱峰峰面积变小，第二个色谱峰峰面积变大，而两者加和不变，故在检测样品甜蜜素含量时以两峰加和计算[15-16]。

图2 0.4 mg/mL 甜蜜素标准溶液衍生物色谱图

2.2 提取试剂的选择

国家标准GB 5009.97—2016 中将正庚烷作为衍生提取试剂，而王豆等[17]通过多次对比试验发现，正庚烷作为衍生提取试剂会影响进样针的有效使用次数，而用正己烷作为提取试剂则可以相对延长进样针的使用寿命，而且正己烷的价格远低于正庚烷，可降低检测成本，因此采用正己烷作为衍生提取试剂。

2.3 程序升温的条件优化

国家标准气相色谱法测定0.4 mg/mL 甜蜜素标准溶液色图谱见图3。由图3 可知，甜蜜素衍生物的色谱保留时间分别为4.25 min 和4.65 min。与国家标准气相色谱法相比，本实验通过1.3 中的程序升温条件进行优化后，使得甜蜜素衍生物的出峰时间相对缩短（见图2），检测效率更高。

图3 国标气相色谱法测定0.4 mg/mL 甜蜜素标准溶液色谱图

2.4 线性关系及检出限

在1.3 色谱条件下，按1.4.3 方法测定，得线性方程为y= 418 787x-15 378，相关系数为0.999 2，以3 倍信噪比计算得甜蜜素检出限为0.01 g/kg。

2.5 精密度试验

将2 种样品按6 个平行样分别准确移取10.00 g于100 mL比色管内，按照1.4方法进行处理，在1.3色谱条件下进行测定，试验结果见表1。由表1可知，两种样品中甜蜜素测定结果的相对标准偏差均小于0.7%，表明该方法测量精密度良好。

表1 精密度试验结果

2.6 加标回收试验

将同款奶茶和含乳饮料样品分成2 份，分别添加2.50、5.00 mg/mL 甜蜜素标准溶液，在1.3 色谱条件下平行测定3 次，试验结果见表2。由表2 可知，加标样品平均回收率为88.5%～103.3%，表明该方法准确、可靠。

表2 加标回收试验结果

两种加标饮料样品色谱图见图4。由图4 可知，两种饮料中目标物色谱峰峰形均尖锐且对称，样品基质不产生干扰，可准确定量。

图4 加标饮料样品色谱图

2.7 方法比对

采集382 份样品，其中奶茶124 份，含乳饮料258 份，分别采用所建实验方法与国家标准中的气相色谱法进行测定，比对结果见表3。由表3 可知，采用两种方法的检验结果无明显差异，经本法检测，382 份抽查样品中甜蜜素共检出52 份，得检出率为14.53%，其中奶茶甜蜜素的检出率为2.42%，含乳饮料甜蜜素的检出率为18.99%，甜蜜素含量为0.067～0.277 g/kg，均符合饮料中甜蜜素添加标准（不超过0.65 g/kg），合格率100%。

表3 两种方法测定甜蜜素的比对试验结果

3 结论

建立了一种气相色谱法测定饮料中甜蜜素含量的方法。甜蜜素的质量浓度在0～1.6 mg/mL 内与色谱峰面积具有良好的线性关系，加标回收率为88.5%～103.3%，可满足饮料中甜蜜素的检测要求。与国标方法相比，该方法甜蜜素衍生物出峰时间缩短，重现性好，检测成本更低，为饮料中甜蜜素的测定提供了一种高效便捷的方案。

甜蜜素作为生活中常用的一种食品添加剂，其能否按照国家标准被正确添加使用，关乎到每个人的身体健康，尤其是青少年的茁壮成长。经过对市场上饮料中甜蜜素的抽样检测，382 份抽查样品中甜蜜素共检出52 份，检出率为14.53%，其中奶茶3 份，含乳饮料49 份，样品中甜蜜素含量为0.067～0.277 g/kg，数据表明市售饮料中甜蜜素添加情况普遍存在，具有一定的食品安全风险，我们应高度关注，监管部门需继续加大力度保障食品安全，维护消费者的切身利益，同时消费者也应提高健康饮食的重视程度。