江豐，彭青枝，汪志慧，周陶鴻，嚴(yán)恒，朱曉玲

（1.湖北省商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究中心，湖北武漢430070；

2.武漢生物工程學(xué)院食品工程系，湖北武漢430415）

頂空-氣相色譜法測定食品中的甜蜜素

江豐1，彭青枝1，汪志慧2，周陶鴻1，嚴(yán)恒1，朱曉玲1

（1.湖北省商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究中心，湖北武漢430070；

2.武漢生物工程學(xué)院食品工程系，湖北武漢430415）

建立了測定食品中甜蜜素的頂空-氣相色譜法。本方法用衍生物環(huán)己烯、硝基環(huán)己烷進(jìn)行定性，環(huán)己烯進(jìn)行定量，同時(shí)對平衡溫度、平衡時(shí)間和硫酸質(zhì)量濃度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和優(yōu)化。該方法在0.010mg/mL～0.20mg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9949，定量檢出限為0.045mg/kg，加標(biāo)回收率為94.4%～109.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.53%～3.68%。結(jié)果表明，該方法具有操作簡單、準(zhǔn)確性好、靈敏度高等優(yōu)勢，能滿足食品中甜蜜素的檢測分析要求。

頂空-氣相色譜；甜蜜素；環(huán)己烯

甜蜜素的化學(xué)名稱為環(huán)己基胺基磺酸鈉（sodium cyclamate），是廣泛應(yīng)用于我國果凍、飲料、糕點(diǎn)、蜜餞、堅(jiān)果炒貨等食品中的一種甜味劑[1]。雖然GB2760-2011《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了甜蜜素在不同種類食品中最大使用量，但在國家或地方的抽檢結(jié)果中均能發(fā)現(xiàn)食品中甜蜜素超范圍或超限量添加的現(xiàn)象[2]。另外，出于維護(hù)本國經(jīng)濟(jì)利益和保護(hù)本國國民健康的目的，世界各國相繼對進(jìn)口食品中食品添加劑的含量提出了愈來愈嚴(yán)格的要求，出口食品被拒入境的中國食品名單中，因添加甜蜜素而被拒入境的食品屢次出現(xiàn)。因此，做好甜蜜素的檢測工作對加強(qiáng)食品安全管理、保障人民身體健康和促進(jìn)食品出口貿(mào)易的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

頂空-氣相色譜法（headspace-gas chromatography，HS-GC）具有操作簡單、不需要特殊設(shè)備、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種符合“綠色分析化學(xué)”要求的分析手段[3]。目前頂空-氣相色譜法廣泛運(yùn)用于食品的成分分析[4]、食品中農(nóng)藥殘留量檢測[5]、食品添加劑檢測[6]、食品包裝材料中有害物質(zhì)殘留量的檢測[7]等方面。

頂空-氣相色譜法測定食品中的甜蜜素與GB/T 5009.97-2003《食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定》[8]相比較，不需要冰浴和正己烷提取，且以低濃度的蒸氣直接進(jìn)樣分析，這樣就避免因樣品中存在蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、乳化劑等基質(zhì)而造成正己烷和樣品完全乳化在一起而不能分離的現(xiàn)象，并且可以減少由于水、溶劑、高沸點(diǎn)或非揮發(fā)性物質(zhì)的存在而引起色譜柱的超載或污染。因此采用頂空-氣相色譜法檢測食品中的甜蜜素具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。故本文擬建立一種準(zhǔn)確、簡便、檢出限低的頂空-氣相色譜法來測定食品中的甜蜜素，使其在定性和定量分析方面都能滿足實(shí)際檢測的要求。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

環(huán)己基氨基磺酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品（99.5%）：德國SIGMA公司；亞硝酸鈉、濃硫酸、正己烷均為分析純：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

市面隨機(jī)采購的餅干、果凍、蜜餞和含乳飲料。

1.2 儀器與設(shè)備

TRACEGCULTRA氣相色譜儀（配有FID檢測器和TriPlus RSH自動(dòng)進(jìn)樣器）、TSQQuantum XLS氣相色譜-三重串聯(lián)四級桿質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國賽默飛世爾科技。

1.3 樣品處理

1.3.1 固體樣品

稱取5g~10g粉碎或剪碎的樣品于50mL具塞試管中，加入50mL水，搖勻，1 h后過濾，取濾液10mL，于20mL頂空瓶中，再加入100g/L硫酸溶液和50g/L亞硝酸鈉溶液各1mL，壓緊頂空瓶蓋，用GC進(jìn)行分析。

1.3.2 液體樣品

稱取5g~10g樣品于50mL具塞試管中，加入50mL水，搖勻，取濾液10mL，于20mL頂空瓶中。其他同1.3.1。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取0.050 g甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品，用水溶解并定容至10mL棕色容量瓶中，配制成5.00mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。然后以水稀釋成0.010、0.025、0.050、0.075、0.10、0.20mg/mL標(biāo)準(zhǔn)工作系列。分別取10mL標(biāo)準(zhǔn)溶液至20mL頂空瓶中。其他同1.3.1。

1.5 儀器條件

1.5.1 氣相色譜儀

1.5.1.1 色譜柱

GSBP-1毛細(xì)管氣相色譜柱（30m×0.25mm，0.5um）；升溫程序：85℃保持0.5min，以6℃/min升至110℃，保持1.5 min；進(jìn)樣口溫度：180℃；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣；分流比：10∶1；載氣流速：1.7mL/min；進(jìn)樣量：500μL；檢測器：氫火焰離子化檢測器（FID）；檢測器溫度：200℃。

1.5.1.2 頂空條件

平衡溫度：50℃；平衡時(shí)間：10min。

1.5.2 氣質(zhì)聯(lián)用儀

色譜柱：TR-5MS毛細(xì)管氣相色譜柱（30 m× 0.25 mm，0.25 um）；升溫程序：85℃保持0.5min，以6℃/min升至110℃，保持1.5min；進(jìn)樣口溫度：180℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；載氣流速：1.2mL/min；傳輸線溫度：230℃；進(jìn)樣量：500μL；離子源：EI源；離子源溫度：230℃；掃描模式：全掃描模式（Full Scan）；掃描時(shí)間：1min~6min。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜蜜素衍生物的定性分析

在選定條件下，進(jìn)行氣相色譜分析得到甜蜜素衍生物的色譜圖，如圖1所示。

圖1 甜蜜素衍生物氣相色譜圖Fig.1 Chrom atogram of sodium cyclamate derivatives

衍生物主要有兩個(gè)組分，用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行確認(rèn)后發(fā)現(xiàn)2.78min為環(huán)己烯，4.33min為硝基環(huán)己烷，兩種組分的質(zhì)譜圖如圖2所示。

圖2 甜蜜素衍生物質(zhì)譜圖Fig.2 Them assspectrum of sodium cyclamatederivatives

李羽翡和王佩等[9-10]在用氣質(zhì)聯(lián)用儀對食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的氣相色譜法測定原理進(jìn)行探討時(shí)均發(fā)現(xiàn)有環(huán)己烯生成，鄧桂鳳[11]在用氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測甜蜜素時(shí)證實(shí)衍生化后的產(chǎn)物為硝基環(huán)己烷。在對實(shí)際樣品檢驗(yàn)時(shí)，可以用這兩個(gè)峰的相對保留時(shí)間來同時(shí)對甜蜜素進(jìn)行定性并選用環(huán)己烯進(jìn)行定量，從而消除測定結(jié)果出現(xiàn)假陽性的可能和提高檢測的靈敏度。

2.2 頂空測定條件的優(yōu)化

2.2.1 平衡溫度的選擇

頂空操作中影響氣液兩相平衡的最主要因素是平衡溫度，樣品中組分的蒸氣分壓隨平衡溫度升高而加大，提高加熱溫度就可以提高靈敏度，但是并不是溫度越高越好，溫度太高氣相中水蒸氣增多，會(huì)對檢測器造成不良影響[3]。本研究選擇40、45、50、55℃和60℃溫度下平衡20min進(jìn)樣測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 平衡溫度對峰面積的影響（n=3）Fig.3 Effectof theequilibrium temperatureon the peak area（n=3）

隨著溫度的升高，環(huán)己烯的峰面積有所增大，在平衡溫度為50℃時(shí)有最大值，故本研究選取50℃作為平衡溫度。

2.2.2 平衡時(shí)間的選擇

待測組分在氣液兩相間達(dá)到平衡，需要一定的時(shí)間，樣品的組分不同，要達(dá)到蒸氣壓平穩(wěn)所需的時(shí)間也不同，對每一種組分都有一個(gè)平衡時(shí)間[12]。一般來說，加熱溫度不同，平穩(wěn)時(shí)間也會(huì)不同。在50℃時(shí)分別平衡5、10、15、20、25、30、35min，然后每次取頂空氣樣進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

環(huán)己烯的峰面積在15min時(shí)達(dá)到最大值，故本研究選擇平衡時(shí)間為15min。

2.2.3 硫酸質(zhì)量濃度的選擇

不同的硫酸濃度對衍生物的生成有明顯的影響[13]。在10mL 0.050mg/mL甜蜜素的溶液中加入1mL50 g/L亞硝酸鈉溶液后，分別加入1mL 20、50、100、150、200g/L硫酸溶液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖4 平衡時(shí)間對峰面積的影響（n=3）Fig.4 Effectof theequilibrium timeon thepeak area（n=3）

圖5 硫酸質(zhì)量濃度對峰面積的影響（n=3）Fig.5 Effectof the concentration of sulfuric acid on thepeak area（n=3）

隨著硫酸質(zhì)量濃度的升高，環(huán)己烯的峰面積有所增大，當(dāng)硫酸質(zhì)量濃度超過50 g/L后，峰面積急劇下降，其原因可能是過量的硫酸影響了甜蜜素與亞硝酸鈉的反應(yīng)，Mahdi，Hashemi等[14]在用頂空單滴液相微萃取與氣相色譜儀聯(lián)用檢測飲料中的甜蜜素時(shí)也發(fā)現(xiàn)硫酸濃度過高會(huì)抑制甜蜜素與亞硝酸鈉的反應(yīng)，故本研究選擇硫酸質(zhì)量濃度為50 g/L。

2.3 方法學(xué)驗(yàn)證

2.3.1 方法的精密度

在上述優(yōu)化條件下，分別將質(zhì)量濃度為0.025、0.050、0.10mg/mL的甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行6次測定，峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為1.07%、1.56%和2.01%，結(jié)果表明，本方法具有良好的精密度，能夠滿足檢測的要求。

2.3.2 方法的線性范圍

取系列質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作液，在上述優(yōu)化條件下，以環(huán)己烯峰面積y對相應(yīng)的質(zhì)量濃度x（mg/mL）進(jìn)行線性回歸，得到線性方程y=1.784×109x+1.043 4× 107，其相關(guān)系數(shù)R2=0.994 9，呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，且線性范圍廣。以3倍信噪比進(jìn)行計(jì)算，該方法的檢出限為0.045mg/kg，其值遠(yuǎn)低于國標(biāo)GB/T 5009.97-2003《食品中環(huán)已基氨基磺酸鈉的測定》中檢測方法的檢測限（4mg/kg）。

王琳和馬建華等[15-16]采用頂空氣相色譜法測定食品中的甜蜜素時(shí)，均是用圖1中4.33min所出的峰進(jìn)行定量的，本研究也將此峰的峰面積與甜蜜素相應(yīng)的質(zhì)量濃度進(jìn)行線性回歸，其標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=7.397 5× 107x+2.100×106，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 3，也能呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，但響應(yīng)值比環(huán)己烯的響應(yīng)值低25倍左右，故本方法選用環(huán)己烯進(jìn)行定量靈敏度更高。

2.3.3 方法的回收率

取幾種具有代表性的樣品作本底樣品，添加一定量的甜蜜素標(biāo)品后按本方法進(jìn)行測定，分別計(jì)算加標(biāo)回收率及RSD。由表1可見，方法的回收率為94.4%～109.1%，RSD為1.53%～3.68%。

表1 回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=3）Table1 Resu ltsof recovery test（n=3）

2.3.4 實(shí)際樣品分析

分別用本方法和GB/T 5009.97-2003《食品中環(huán)已基氨基磺酸鈉的測定》中的方法，檢測餅干、果凍、蜜餞和含乳飲料中的甜蜜素。測定結(jié)果見表2，根據(jù)配對數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)，二種方法檢測結(jié)果并無顯著性差異（p＞0.05）。蜜餞樣品的氣相色譜圖如圖6所示，目標(biāo)峰附近未出現(xiàn)干擾峰，且響應(yīng)值較高。

表2 本法與國標(biāo)方法檢測結(jié)果比對Table2 Comparison between headspace-gas chromatography and ChinesenationalGB standardmethod for theextraction of sodium cyclamate

3 結(jié)論

圖6 蜜餞樣品的氣相色譜圖Fig.6 Chromatogram of preserved fruit sample

本研究建立了頂空-氣相色譜法測定食品中甜蜜素的方法，此方法用衍生物環(huán)己烯、硝基環(huán)己烷進(jìn)行定性，環(huán)己烯進(jìn)行定量，能夠較好的消除測定結(jié)果出現(xiàn)假陽性的可能和提高檢測的靈敏度。另外，在檢測蛋白質(zhì)、脂肪含量高的食品時(shí)，也無需在樣品前處理時(shí)增加除蛋白質(zhì)或脂肪的實(shí)驗(yàn)步驟，大大簡化了實(shí)驗(yàn)過程，縮短了檢驗(yàn)時(shí)間。

在研究中，分析了平衡溫度、平衡時(shí)間和硫酸質(zhì)量濃度對環(huán)己烯峰面積的影響，最終確定平衡溫度為50℃、平衡時(shí)間為15min和硫酸濃度為50 g/L的測定條件。在穩(wěn)定性試驗(yàn)、精密度試驗(yàn)、加標(biāo)回收率試驗(yàn)和與國標(biāo)方法進(jìn)行對比的試驗(yàn)中頂空-氣相色譜法均能取得很好的效果。此方法的檢出限為0.045mg/kg，其值遠(yuǎn)低于國標(biāo)GB/T 5009.97-2003《食品中環(huán)已基氨基磺酸鈉的測定》中檢測方法的檢測限（4mg/kg）。因此，本方法具有操作簡單、準(zhǔn)確性好、靈敏度高等優(yōu)勢，在定性和定量分析方面都能滿足食品中甜蜜素的檢測分析要求。

此外，在實(shí)際檢驗(yàn)過程中，對于膨化食品、白酒、料酒等不得添加甜蜜素的食品及包裝上未標(biāo)注添加甜蜜素的食品，可直接稱取1 g~2 g樣品置于頂空瓶中，加入水、硫酸和亞硝酸鈉溶液，進(jìn)行頂空分析，達(dá)到初篩的目的，可大大提高檢驗(yàn)效率。

[1]廖勁松,巫景銘,洪瑞澤.酒中甜蜜素檢測方法研究進(jìn)展[J].釀酒, 2011,38(2):11-14

[2]凌關(guān)庭.食品添加劑監(jiān)管熱點(diǎn)和甜蜜素安全性探討[J].糧食與油脂,2009(3):41-44

[3]周圍,陳艷彬,韓舜愈.頂空-氣相色譜法測定飲料中14種鹵代烴殘留量[J].食品科技,2009,34(9):297-300

[4]Plutowska B,TChmiel,T Dymerski,etal.A headspace solid-phase microextractionmethod development and its application in the determination of volatiles in honeys by gas chromatography[J].Food Chemistry,2011,126(3):1288-1298

[5]吳玉杰,辛明,劉小玲.頂空氣相色譜法快速測定水果中二溴乙烷殘留量的研究[J].食品科技,2012,37(5):317-320

[6]杜恣閑,鄭建莉,張琦.超聲提取-頂空氣相色譜法測定食品中甜蜜素[J].海峽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2010,16(6):61-63

[7]陳艷彬,周圍.頂空-氣相色譜法測定塑料食品包裝袋中6種苯系物殘留量[J].食品科技,2008,33(12):298-300

[8]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T5009.97-2003食品中環(huán)已基氨基磺酸鈉的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003

[9]李羽翡,周春紅.頂空氣相色譜-質(zhì)譜法測定甜蜜素初探[J].食品與發(fā)酵科技,2012,48(2):101-103

[10]王珮,王宏.食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉-氣相色譜法測定原理探討[J].食品科學(xué),2008,29(2):324-327

[11]鄧桂鳳,葉芳挺.賽默飛世爾科技新型氣質(zhì)聯(lián)用儀ISQ能檢測甜蜜素[J].中國食品,2011(24):60-61

[12]孫江華,陳曉立.頂空氣相色譜法分析水質(zhì)中的揮發(fā)性鹵代烴[J].儀器儀表與分析監(jiān)測,2004(2):26-27

[13]覃玲,羅光毅,梁群珍,等.寬口徑毛細(xì)管柱氣相色譜法測定食品中的甜蜜素[J].應(yīng)用預(yù)防醫(yī)學(xué),2009,15(1):52-53

[14]Hashemi M,A Habibi,N.Jahanshahi.Determination of cyclamate in artificial sweeteners and beverages using headspace single-drop microextraction and gas chromatography flame-ionisation detection [J].Food Chemistry,2011,124(3):1258-1263

[15]王琳,蘇建國,劉洋,等.頂空氣相色譜法測定冷飲中的甜蜜素[J].食品科技,2009,34(11):326-328

[16]馬建華.頂空氣相色譜法測定食品中甜蜜素含量[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2005,15(1):38-41

Determ ination of Sodium Cyclamate in Food by Headspace-gas Chromatography

JIANGFeng1，PENGQing-zhi1，WANGZhi-hui2，ZHOU Tao-hong1，YANHeng1，ZHUXiao-ling1

（1.Hubei Provincial Center for Commodity Quality Supervision and Test Research，Wuhan 430070，Hubei，China；2.Department of Food Engineering，Wuhan Bioengineering Institute，Wuhan 430415，Hubei，China）

Amethod for the determination of sodium cyclamate in food by headspace-gas chromatography was developed.Thismethod was qualified using the derivative cyclohexene and nitrocyclohexane，and quantified using cyclohexene.At the same time the equilibrium temperature，the equilibrium time and the mass concentration of sulfuric acid were optimized.Themethod showed good linearity over the range from 0.010 to 0.20mg/mL（R2=0.994 9）.The limitofquantificationwas0.045mg/kg.The recoverywas94.4%-109.1%and the relativestandard deviationwas1.53%-3.68%.Resultsshowed that thismethodwassimple，sensitive，accurate. Therefore，itissuitable fordetection and analysisofsodium cyclamate in food.

headspace-gaschromatography；sodium cyclamate；cyclohexene

2013-05-05

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.23.028

江豐（1985—），男（漢），碩士，研究方向：食品安全。