气相色谱测定食品中丙酸及盐类方法研究

谭迪聪

广东产品质量监督检验研究院

摘要：主要使用氢火焰离子化检测器检测，通过DB-FFAP毛细管色谱柱峰面积与时间的联系，对丙酸进行分离分析。参照国家标准 GB 5009.120-2016《食品安全国家标准食品中丙酸钠、丙酸钙的测定》前处理方法，在按照国家标准上的方案操作后，发现其操作过程有不简便。对样品的前处理进行简单的调整，对方案进行改良，将蒸馏体积更改为200mL，用装有去离子水的容量瓶代替实验中的冰浴吸收装置。在本试验中丙酸与峰面积关系表现情况较好。样品的加标回收率平均为89%，最低检出限为0.02 g/kg，相关系数为0.998。使用方法经条件优化后，具有快捷，简单，准确度和灵敏度高等特点，适用于食品中丙酸及其盐类质量浓度的检测。

关键词：丙酸；食品；气相色谱法

1. 试验材料与方法

1. 1. 材料与仪器

 TW-02B/TW-1B天平（METTLERTOLEDO）；1069B气相色谱仪（Perkin Elmer）； FOODALYT凯氏定氮仪（德国OMNILAB）；捷达离心机。丙酸标准溶液：（纯度≥ 97.9%）；磷酸、硅油、甲酸，分析纯；试验用样品（面包、月饼等）采自当地超级市场；去离子水。

1. 2. 仪器条件

气相毛细管色谱柱DB-FFAP（25 m，0.30 mm，0.25 μm）。进样口温度为210 ℃，检测器温度为240 ℃。色谱柱程序升温步骤：初始温度为45 ℃保持1.5 min，15 ℃ /min升温至230 ℃保持6 min。分流进样（分流比20：1），载气流速为1.5 mL/ min，进样量为1.00 μL，氢气流量为29 mL/min，空气流量为300 mL/min，尾吹气流量为35 mL/min。

1. 3. 试验方法

      1. 样品处理

称取20 g处理后试样，置于蒸馏瓶中，加10mL磷酸溶液以及2mL硅油，用作水蒸气蒸馏使用，在250mL容量瓶内装入20mL的蒸馏水，使用该装置处理收集试验吸收液，当蒸馏趋近于200 mL时取出，在常温下放置20min稳定后将其定容至200mL，吸取20mL溶液，加入1 mL甲酸溶液，混匀，离心，备用。

1. 1. 2. 标准曲线的制备

制取10mg/mL丙酸标准储备液溶液：在烧杯中称取1g丙酸加水溶解后倒入100mL容量瓶内定容至刻度备用。

制取丙酸标准使用液：分别吸取上述所配置的丙酸标准储备液0.20、0.30、0.40mL于10 mL容量瓶中，定容至刻度，再分别加入0.5 mL甲酸溶液，混匀。

标准曲线制作：将丙酸标准使用液分别注入气相色谱，测定相应峰高，绘制标准曲线。

1. 1. 3. 结果计算

样品中丙酸及其盐类含量（以丙酸计），按下式计算：

X =c/M×V/1000

式中 X——样品中丙酸及其盐类含量（以丙酸计），单位为可每千克/g·kg^-1

c——制备中标准曲线丙酸的浓度，单位为微克每毫升/ μg·L^-1

V——样品溶液定容体积，单位为毫升/mL

m——样品质量单位为/g

1000——换算系数

2. 试验结果与分析

   1. 样品前处理

2.1.1 蒸馏体积

按国家标准气相色谱法制备丙酸样品，在样品中加入添加相同量的丙酸平均分成三分混匀，三分样品经过国家标准处理，在接收瓶蒸馏趋近于150、200、250mL时取出，在常温下放置20min稳定后将其定容至250mL，检测计算样品中丙酸的回收率，计算结果如下表。通过实验数据验证丙酸的蒸馏效果是否会受蒸馏体积的改变而影响，是否存在规律性，通过对比选择简化操作且不影响实验结果的蒸馏体积。通过对表1单因素方差分析，得到丙酸的蒸馏效果确实会因蒸馏体积的改变，通过对比150、200、250mL蒸馏体积的回收率可以得到样品在150mL的蒸馏体积下回收率底，这与另外两组存在较大差异，反观200mL与250mL蒸馏体积的回收率差异不大，由此可以得出当样品的蒸馏体积在200 mL和250 mL时，样品回收率相似，丙酸的蒸馏程度大致相同。通过数据观察，蒸馏体积为200 mL和250mL时，样品回收率较高，蒸馏程度基本一致，可以达到丙酸蒸馏完全的效果。通过对比相较于国标中的以250mL最为试验使用的蒸馏体积，采用200mL蒸馏体积试样可以取代，且达到的目的没有差异，并且减少蒸馏体积可以缩短蒸馏时间，最终确定试验蒸馏体积设置为200mL。

表1 不同蒸馏体积下样品中丙酸的回收率结果

2.1.2 吸收液装置

按国家标准气相色谱法，制备丙酸样品，在样品中加入丙酸，混匀放置两天后，按前处理方法对样品进行处理，确认蒸馏体积为200mL，在准备好的250mL的容量瓶中加入20mL蒸馏水作为吸收液装置，连接蒸馏设备，保持冷凝管在容量瓶液位底部，当蒸馏趋近于200 mL时取下容量瓶静置稳定后将蒸馏样品定容至 250 mL，测定样品中丙酸的回收率92%。对比250mL回收率正常，实验结果无差异，同时因减少了蒸馏体积，缩短了蒸馏时间，使试验更简便。而吸收液装置连接蒸馏装置蒸馏直接暴露在空气中，但由于冷凝管连接在容量瓶底部液面下，可以确保丙酸的接收并满足分析要求。

1. 2. 色谱柱的优化

在国家标准色谱方法中，丙酸验证采用聚乙二醇毛细管色谱柱为分析色谱柱，丙酸是有机酸，属于极性物质。本试验通过对丙酸化学性质的分析，选择三种极性梯度不同的色谱柱进行实验对同一浓度的标准丙酸溶液进行检测。发现强极性色谱柱对丙酸分离效果极佳，远高于弱极性色谱柱。因此本试验选择了极性强的DB-FFAP 毛细管柱，按试验方法中1.3色谱分析条件进行了上机检测，检测结果如图1所示。

图 1 色谱图

由图1可看出，DB-FFAP毛细管柱对丙酸具有良好的分离效果，对目标物丙酸的保留时间为7.506 min，峰型较好，且在目标物保留时间附近溶剂峰干扰较少，因此DB-FFAP 色谱柱可满足试验分析要求。

1. 3. 标准曲线及检出限

按试验方法对丙酸标准溶液系列进行测定，结果表明，丙酸的质量浓度在 49.878~299.27mg/L范围内与峰面积呈线性关系，线性回归方程为y＝0.433277X +0.190059，相关系数为0.999。以3倍信噪比计算方法的检出限（3 S/N）。取样量25 g，方法的检出限（3 S/N）为0.02 g/ kg，方法定量限（10 S/N）为0.07 g/kg。

1. 4. 精密度和准确度

设置三个不同梯度丙酸浓度样品，验证本试验精密度及准确度，验证结果见表2。通过实验结果分析，丙酸回收率平均在89%，RSD在5%以下，说明该方法可以操作试行，可满足实验要求

表2 不同梯度样品中丙酸回收率验证试验表

3. 分析与讨论

本试验在国标的基础上建立了检测食品中丙酸及其盐类的毛细管气相色谱分析方法，通过研究样品在不同蒸馏体积下丙酸的回收率之间的关系，对国标中蒸馏体积的优化，将原本的250mL体积优化为200mL在蒸馏操作上减少了样品蒸馏所需的时间，在试验设备及操作方式上进行了简化，去离子水特性，用做装置中丙酸的吸收装置，对比国家标准方法上省去的冰浴蒸馏的设备，更改了设备吸收装置，改良了国家标准中使用冰浴设备作为蒸馏的条件，优化的设备要求并简化了操作步骤。

参考文献：

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[3]戴小辉,杨乙强,卓黎阳等.离子色谱法对糕点中丙酸钙的测定[J].福建分析测试, 2013 (1): 9-12.

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