史曉梅　楊永壇　楊悠悠　苗雨田

(中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院；營(yíng)養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　102209)

食用油脂作為三大營(yíng)養(yǎng)素之一，是人類膳食的重要組成部分，也是人體內(nèi)重要的能源和營(yíng)養(yǎng)源，是消費(fèi)者必不可少的日常消費(fèi)品。在食用油的生產(chǎn)加工過(guò)程中會(huì)形成一種叫3-氯丙醇酯(3-MCPD酯)的危害物，當(dāng)3-MCPD 酯在有關(guān)酶的作用下，會(huì)水解生成游離的3-氯丙醇(3-MCPD)，3-MCPD是“可能的人類致癌物”[1-2]。氯是在食用油加工過(guò)程形成3-MCPD酯非常重要的影響因素之一，在食用油生產(chǎn)加工過(guò)程中氯的來(lái)源也十分廣泛，首先在油料作物的生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤中的含氯無(wú)機(jī)鹽類以及噴施的有機(jī)氯農(nóng)藥，都有可能殘留在油料種子中而在食用油的加工過(guò)程中部分轉(zhuǎn)移到油脂中。此外在食用油加工過(guò)程中使用的原材料、輔料以及包裝材料，都會(huì)有氯的存在及產(chǎn)生[3-4]。目前還沒(méi)有明確的理論來(lái)說(shuō)明3-MCPD酯如何形成，因而進(jìn)行食用油中總氯含量的測(cè)定研究，能夠?yàn)?-MCPD酯的形成機(jī)理提供依據(jù)支持，此外對(duì)于食用油安全指標(biāo)的評(píng)價(jià)及產(chǎn)品質(zhì)量的控制也具有重要意義[5]。

目前還沒(méi)有食用油中總氯含量測(cè)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但GB 5413.24—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中氯的測(cè)定》中采用滴定法測(cè)定嬰幼兒食品和乳品中的氯含量。在相關(guān)文獻(xiàn)中不同樣品中總氯的測(cè)定多是通過(guò)測(cè)定氯離子，常用的方法有滴定法、離子選擇電極法、近紅外光譜法、元素分析法等[6-9]。離子色譜法因其靈敏度高和選擇性好，已較多的應(yīng)用于總氯的測(cè)定[10-11]。在樣品前處理技術(shù)中，許多報(bào)道使用純水或氫氧化鈉溶液提取樣品，其中純水提取又包括常溫純水提取和熱水浸提法兩種模式[12-13]，但是這些提取方式僅能提取附著在食用油樣品中的游離氯離子，或者叫無(wú)機(jī)氯離子。如果要真實(shí)反應(yīng)食用油中的總氯含量情況，需要將食用油樣品進(jìn)行徹底處理，干法灰化法和氧瓶燃燒法即是目前測(cè)定總氯的常用處理方法。干法灰化法是先在高溫下使樣品被緩慢加熱，然后以恒定高溫徹底灰化樣品，這樣待測(cè)樣品被完全分解和灰化，然后再用適當(dāng)?shù)娜軇┤芙饣一Ｏ碌臉悠窔堅(jiān)M(jìn)行測(cè)定[14]。氧瓶燃燒法是將樣品放入氧瓶中，通入氧氣高溫燃燒數(shù)秒后待測(cè)元素直接轉(zhuǎn)換為氣體或離子，使用吸收液將氣體吸收后直接轉(zhuǎn)化為待測(cè)離子進(jìn)行測(cè)定[15]。

本研究采用離子色譜法測(cè)定食用油中的總氯，在樣品前處理部分使用氧化鈣為保護(hù)劑，分別經(jīng)過(guò)高溫緩慢加熱及恒溫馬弗爐高溫加熱后，用去離子水超聲浸提殘?jiān)?，樣品溶液過(guò)IC Na柱后分析測(cè)定樣品的總氯含量。這樣才能夠有效處理食用油樣品，然后準(zhǔn)確測(cè)定其中的總氯含量，用以滿足不同的實(shí)際需求以及提供理論的數(shù)據(jù)支持，為食用油中總氯含量的測(cè)定提供快速準(zhǔn)確的方法。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg/L，Cl-(NaCl)，美國(guó)o2si標(biāo)準(zhǔn)品公司；IC Na柱：天津博納艾杰爾公司；氧化鈣：分析純，美國(guó)Sigma公司；大豆油、花生油和玉米油：市售，未經(jīng)過(guò)精煉的大豆油原油和玉米油原油。

1.2　儀器與設(shè)備

Dionex ICS-5000型離子色譜儀：美國(guó)戴安公司；BSA 224S-CW電子天平：德國(guó)賽多利斯集團(tuán)；去離子水系統(tǒng)：默克化工技術(shù)(上海)有限公司；QL-902旋渦混合器：海門其林貝爾儀器制造有限公司；箱式電阻爐(馬弗爐)：上海一恒科技有限公司；SB-3200 DTDN超聲波清洗機(jī)：寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3　樣品前處理

準(zhǔn)確稱取食用油樣品2.00 g，置于50 mL坩堝中，加入0.50 g CaO 粉末，充分混勻后先使用高溫進(jìn)行緩慢加熱炭化，待不冒煙后轉(zhuǎn)入馬弗爐中進(jìn)行灰化，550 ℃加熱3 h，降溫冷卻后用10 mL去離子水將樣品殘?jiān)D(zhuǎn)入50 mL 離心管中，這樣食用油樣品中的總氯直接全部轉(zhuǎn)換為氯離子，超聲10 min后將樣品溶液過(guò)IC Na柱進(jìn)行凈化除金屬離子，然后使用離子色譜儀測(cè)定氯離子含量。同時(shí)按上述相同步驟不加樣品，做一空白實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用去離子水中氯離子含量小于0.01 mg/L或者未檢出。

1.4　儀器條件

色譜柱：AG19(4 mm×50 mm)陰離子保護(hù)柱，IonPacTMAS19 型分析柱(4 mm×250 mm)；色譜條件：淋洗液濃度為25.0 mmol/L的KOH 溶液，流動(dòng)相流速：1.0 mL/min，采樣時(shí)間：10 min，柱溫：30 ℃，進(jìn)樣量：25 μL，外標(biāo)法定量。氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖見圖3。

2　結(jié)果與討論

2.1　前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

在測(cè)定食用油中的總氯時(shí)，食用油需要經(jīng)過(guò)高溫處理，如果不加入保護(hù)劑，食用油中的氯將會(huì)損失嚴(yán)重，因而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定總氯的含量。當(dāng)添加保護(hù)劑時(shí)，可以有效防止食用油因高溫而產(chǎn)生的油滴飛濺，保護(hù)劑的用量也需要控制在合理的范圍，才能將食用油樣品進(jìn)行充分的高溫灰化，以準(zhǔn)確測(cè)定總氯的含量。本研究選取氧化鈣作保護(hù)劑，經(jīng)比較不同氧化鈣用量和稱樣量比例對(duì)于加標(biāo)回收率影響，最終選擇氧化鈣用量0.5 g：稱樣量2.00 g(1∶4)。

注：1～7分別代表2∶1(2g∶1g),1∶1(1g∶1g),1∶2(1g∶2g),1∶4(0.5g∶2g),1∶6(0.5g∶3g),1∶10(0.2g∶2g),1∶15(0.2g∶3g)。圖1　不同氧化鈣用量和稱樣量比例對(duì)加標(biāo)回收率影響

當(dāng)食用油被完全灰化后需要使用去離子水提取殘?jiān)?，研究中比較了不同稱樣量和提取溶劑體積比例對(duì)于加標(biāo)回收率的影響。在提取方式上，實(shí)驗(yàn)以快速提取為原則，選擇超聲波輔助提取方式，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，所需時(shí)間小于30 min。由圖2中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，采用10 mL去離子水提取2.00 g食用油樣品的提取效果最佳。

注：1～5分別代表1∶1(2 g∶2 mL),1∶2.5(2 g∶5 mL),1∶4(2 g∶8 mL),1∶5(2 g∶10 mL),1∶10(2 g∶20 mL)。圖2　不同稱樣量和提取溶劑比例對(duì)加標(biāo)回收率影響

2.2　線性范圍和檢出限

使用去離子水將1 000 mg/L的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋至濃度為0.02、0.1、0.5、1.0、5.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.4的條件進(jìn)行測(cè)定，氯離子的保留時(shí)間為4.910 min，以氯離子的質(zhì)量濃度對(duì)相應(yīng)的信號(hào)值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液的線性方程為Y=0.249 9X，相關(guān)系數(shù)為0.999 8，以S/N=3計(jì)算檢出限(LOD)為0.003 mg/L。氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖見圖3。

圖3　氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖(4 mg/L)

2.3　回收率和精密度

本方法測(cè)定食用油中總氯含量，同時(shí)在高溫處理樣品前后均向待測(cè)樣品中加入已知量的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.3步驟進(jìn)行低、中、高3個(gè)濃度的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(n=6)，回收率結(jié)果見表1。

表1　食用油中總氯含量及其加標(biāo)回收率

2.4　實(shí)際樣品分析

采用研究中建立的方法對(duì)5種食用油樣品進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定值見表2，樣品中均能檢測(cè)出總氯。玉米油比玉米油原油中總氯含量稍高，大豆油比大豆油原油中總氯含量稍高，這可能與食用油在加工過(guò)程中有氯的引入有關(guān)[16]。

表2　不同食用油樣品總氯含量和3-氯丙醇酯測(cè)定值

注：*3-氯丙醇酯的測(cè)定值見參考文獻(xiàn)[17]。

3　結(jié)論

本研究建立了離子色譜法測(cè)定食用油中的總氯含量，前處理方法中優(yōu)化了干法灰化法的氧化鈣用量，在樣品提取步驟優(yōu)化了提取溶劑用量，能夠準(zhǔn)確反應(yīng)食用油樣品中總氯含量情況。氯離子的檢出限是0.003 mg/L，方法的靈敏度能滿足國(guó)內(nèi)外要求。在1.0～4.0 mg/L的添加水平時(shí)，平均回收率是83.1%～90.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)在4.07%～10.64%。該研究不僅提供了一種簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的測(cè)定食用油中總氯含量的方法，此外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得能夠?yàn)檠芯?-MCPD酯的形成提供依據(jù)支持。

[1]BAER I, DE I C B, TAYLOR P. 3-MCPD in food other than soy sauce or hydrolysed vegetable protein (HVP)[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2010, 396(1):443-456

[2] MORAVCOVA E, VACLAVIK L, LACINA O, et al. Novel approaches to analysis of 3-chloropropane-1,2-diol esters in vegetable oils[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012(9): 2871-2883

[3]周紅茹，金俊，楊嬌，等. 油脂中3-氯丙二醇酯形成的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2012，27(10)：118-122

ZHOU H R, JIN J, YANG J, et al.The chemical reaction mechanism of 3-MCPD esters formed in the oil[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2012, 27(10): 118-122

[4] ZHOU H R, JIN Q Z, WANGX G, et al. Effects of temperature and water content on the formation of 3-chloropropane-1,2-diol fatty acid esters in palm oil under conditions simulating deep fat frying[J]. European Food Research and Technology, 2014, 238(3): 495-501

[5]楊嬌，金青哲. 食用植物油中3-氯丙醇酯的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)油脂，2011，36(9)：1-4

YANG J, JIN Q Z.Research progress on 3-monochloropropane-1, 2-diol esters in edible oils[J]. China Oils and Fats, 2011, 36(9): 1-4

[6] 周建強(qiáng)，方海蘭，朱麗，等. 3種測(cè)定餐廚垃圾中氯離子含量的方法比較[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，30(3)：45-48

ZHOU J Q, FANG H L, ZHU L, et al. Comparison of three methods for determining the content of chloride ion in food waste[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2014, 30(3): 45-48

[7] G?DDE U, GOLLOCH A. Determination of total chlorine in waste oil[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry, 1991, 339(1):15-18

[8]吳榮暉，邵學(xué)廣. 近紅外光譜用于植物樣品中水溶性氯離子含量的測(cè)定[J]. 光譜學(xué)與光譜分析. 2006，26(4)：617-619

WU R H, SHAO X G. Application of near-infrared spectra in the determination of water soluble chloride ion in plant samples[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2006, 26(4): 617-619

[9]陳鳳香，包杰，曹潔，等. 元素分析法快速測(cè)定餐廚廢油脂和食用油中總氯[J]. 糧食與油脂， 2014，27(7)：48-50

CHEN F X, BAO J, CAO J, et al. Rapid determination of total chlorine in waste cooking oils and edible oils by elemental analysis[J]. Cereals and Oils, 2014, 27(7): 48-50

[10]張忠，王力春，魯蘊(yùn)甜. 離子色譜法測(cè)定“地溝油”中鈉離子和氯離子的含量及其比例關(guān)系. 色譜，2012，30(11)：1113-1116

ZHANG Z, WANG L C, LU Y T.Determination of sodium and chloride in hogwash oil and their molar ratio by ion chromatography[J]. Chinese Journal of Chromatography, 2012, 30(11): 1113-1116

[11]HUI B T, LI S F Y. Simultaneous determination of bromate, chlorite and haloacetic acids by two-dimensional matrix elimination ion chromatography with coupled conventional and capillary columns[J]. Journal of Chromatography A, 2015, 1383: 112-120

[12]ISILDAK O. Determination of inorganic anions in mushrooms by ion chromatography with potentiometric detection[J]. Journal of Analytical Chemistry, 2009, 64(12): 1242-1246

[13]朱江，程麗婭，郎朗. 離子色譜法測(cè)定植物樣品中氯的前處理方法研究[J]. 分析試驗(yàn)室，2015，34(8)：922-925

ZHU J, CHENG L Y, LANG L. Study on the pretreatment method in the determination of chlorine in plant samples using ion chromatography[J]. Chinese Journal of Analysis Laboratory, 2015, 34(8): 922-925

[14] CHIVARZIN M E, REVELSKY I A, NIKOSHINA A V, et al. New approach to the fast screening of plant oil samples for F-, Cl-,Br- and S- organic compounds on the trace level[J]. Talanta, 2016, 150: 113-117

[15] BARBOSA J T P, SANTOS C M M, BISPO L D S, et al. Bromine, chlorine, and iodine determination in soybean and its products by ICP-MS after digestion using microwave-induced combustion[J]. Food Analytical Methods, 2013, 6(4): 1065-1070

[16] 周紅茹. 油脂中 3-氯-1,2-丙二醇及其酯的分布、檢測(cè)與其在熱加工和精煉過(guò)程中的變化規(guī)律[D]. 無(wú)錫: 江南大學(xué), 2015

ZHOU H R. Distribution of 3-MCPD and 3-MCPDE in fats and oils, their determining and content changing during thermal processing and oil refining process [D]. Wuxi: Jiangnan University, 2015

[17]苗雨田，楊悠悠，王浩，等.氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定食用油中3-氯丙醇酯[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2016,31(11)：135-139

MIAO Y T,YANG Y Y,WANG H, et al. Determination of 3-chloropropanol-1,2-diol (3-MCPD) esters in edible oil by gas chromatography and mass spectrometry[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2016,31(11)：135-139