油料在生长、储藏、加工各环节都会有香料的产生和迁移。香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素、乙基麦芽酚和2,3,5-三甲基吡嗪均具有修饰和增香功能,已被广泛应用于现代食品工业中。研究表明,摄入大剂量的香精香料会伤害人体肝脏组织细胞。目前,GB 2716—2018《食品安全国家标准 植物油》中明确规定食用植物油脂中不得添加各类香精香料。然而,一些不法商贩为获取高额利润,仍在低价的食用油中加入香精,勾兑后以高价油进行销售,并以“内源性香料”为借口逃避监管处罚。在食用植物油中存在内源性香料,可能来源于油料作物或油脂加工过程中。因此,为了甄别食用油中香精香料的真实来源,同时基于日常监管需要,建立油料作物中香精香料的检测方法迫在眉睫。
目前,对于油料作物中香精香料的含量水平和检测的相关信息较少,主要集中在婴幼儿配方产品、食用油、糕点、糖果、饮料等基质中。香精香料的前处理提取技术主要有固相萃取法、蒸馏萃取法、静态顶空法等分析方法主要有高效液相色谱法、气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法、电化学法等,但这些方法能同时检测香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素、乙基麦芽酚和2,3,5-三甲基吡嗪这5种香精香料的较少。为更好地检测油料中香精香料的含量,本试验采用固相萃取-气相色谱法,建立一种同时测定油料作物中香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素、乙基麦芽酚和2,3,5-三甲基吡嗪的检测方法,为食用油的品质评判和溯源香料来源提供技术支撑。
乙基麦芽酚、香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素、2,3,5-三甲基吡嗪标准品(纯度均大于99. 6 %),上海安谱科学仪器有限公司;试验用水,一级纯水;甲醇、正己烷、乙腈、二氯甲烷,色谱纯;氯化钠,化学纯;油菜籽、芝麻、花生,市售;C18固相萃取柱、0.22 μm 微孔滤膜,上海安谱科学仪器有限公司。
气相色谱仪(配FID检测器),;ME204分析天平,;Milli-Q超纯水器;Allegra X-15R冷冻离心机,美国贝克曼库尔特公司;SK8200LHC超声波清洗器,;VXMNAL涡旋振荡器,奥豪斯仪器(常州)有限公司;毛细管色谱柱(HP-1、HP-5、HP-1701、CD-WAX、DB-624),美国Agilent公司。
称取2.00 g已粉碎(过 0.60 mm筛)的油料,加入5 mL 水,涡旋振荡 1 min, 加入20 mL乙腈,涡旋振荡2 min, 以100 kHz, 20 ℃超声提取30 min后,加入3 g氯化钠,涡旋振荡30 s, 加入3 mL正己烷,涡旋振荡1 min, 在5 ℃条件下以 4 000 r/min离心10 min, 取10 mL中间液至试管中,于40 ℃氮吹至近干,加入1 mL甲醇溶解残渣,用水定容至10 mL,使该样液以小于1 mL/min的流速通过C18固相萃取柱。当样液全部流出后,用5 mL水淋洗,负压抽干,10 mL 甲醇-水溶液(体积比4 ∶1)洗脱,负压抽干,收集洗脱液,再于40 ℃氮吹至近干,准确加入1 mL甲醇溶解残渣,过0.22 μm 微孔滤膜后,取1 μL滤液进行气相色谱分析。
称取香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素、乙基麦芽酚和2,3,5-三甲基吡嗪各20 mg(精确至0.1 mg),分别置于10 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,混匀,配制质量浓度2 000 mg/L的标准储备溶液,并转移至棕色玻璃容器内于-18℃下避光保存。
吸取上述标准储备溶液各5 mL,分别置于10 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,混匀,配制质量浓度1000 mg/L的标准中间溶液。
分别吸取标准中间液0.005、0.010、0.050、0.100、0.500、1.000、2.000 mL,置于10 mL容量瓶中,加甲醇溶液定容,混匀,得到质量浓度分别为0.5、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0、200.0 mg/L的标准系列工作溶液。
CD-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μm);进样口温度 270 ℃; 采用程序升温,初始温度 90 ℃,保持 3 min, 以 10 ℃/min 升温至 220 ℃, 保持3 min, 再以 20 ℃/min 升温至240 ℃,保持3 min; 检测器温度280 ℃; 不分流进样,流量2.0 mL/min, 进样量1 μL;载气,氮气;氢气流量400 mL/min; 空气流量40 mL/min; 氮气流量25 mL/min。
甲基香兰素和乙基香兰素为同分异构体,香兰素的沸点、极性、相对分子质量与甲基香兰素和乙基香兰素接近,在气相色谱上同时检测很难将这3种化合物分离。因此比较了HP-1、HP-5、HP-1701、CD-WAX、DB-624这5种不同固定相键合的毛细管色谱柱对5种香精香料的分离效果。结果表明:HP-1、HP-5毛细管色谱柱在分离过程中存在拖尾现象,且分离度不彻底;而用DB-624毛细管色谱柱分析的香料出峰时间较晚。用CD-WAX毛细管色谱柱分析,5种香精香料分离效果好,且无干扰。故本试验选用 CD-WAX 毛细管色谱柱。
比较了正己烷、乙腈、二氯甲烷和甲醇对5种香精香料的提取效果。由图1可知:二氯甲烷和乙腈对这5种香精香料的提取效率均较高,其中乙腈作为提取液,其带出的油脂杂质较少,离心后分层效果更好,上清液更加清澈,这为下一步固相萃取柱处理提供了便利。
由于油料样品富含脂肪和纤维类物质,还有大量蛋白质,提取的溶液也会含有一定的脂质,直接用乙腈提取存在分散不完全的现象[12]。为了提高乙腈的提取效率,在提取过程中加入一定量的水可以使颗粒在液体中均匀分布,维持分散状态。因此,采用不同体积比的乙腈和水对5种香精香料(添加量均为1.5 mg/kg)油料样品进行提取,并对比回收率。由图2可知:当乙腈和水体积比为20 ∶3时,5种香精香料的提取效率均最高。因此,选择乙腈和水体积比20 ∶3的溶液作为提取溶剂。
在不同超声提取时间下对5种香精香料添加量均为1.5 mg/kg的油料样品进行提取,并对比回收率。由图3可知:随着提取时间的延长,5种香精香料的回收率都增加,当超声提取时间为20 min时,乙基麦芽粉、香兰素、甲基香兰素、2,3,5-三甲基吡嗪回收率达到最大,乙基香兰素也达到较高的回收率,再增加提取时间,有2种化合物回收率开始下降。因此,选择提取时间为20 min。
采用不同的固相萃取柱对5种香精香料(添加量均为1.5 mg/kg)油料样品进行处理,并对比回收率。由图4可知:使用C18固相萃取柱对5种香精香料的回收率最高,这是因为C18固相萃取柱键合的固定相具有非极性、未封端的特性,柱子的吸附剂让油脂相更易通过[16]。此外,与相应的封端吸附剂相比,C18固相萃取柱对碱性化合物的保留效果更好,能够使香精香料更好地保留在萃取柱上,提高了前处理的净化效果[17]。因此,选择C18固相萃取柱作为本试验的净化材料。
将标准混合系列工作液分别注入气相色谱中,测定相应的峰面积,以标准系列工作液中香精香料的质量浓度为横坐标,以香精香料的峰面积为纵坐标,绘制标准曲线。5种香精香料在0.5~200.0 mg/L线性范围内,相关系数均大于0.999,呈现良好的线性关系。LOD和LOQ的计算分别基于信噪比的3倍和10倍。5种香精香料的LOD和LOQ分别为0.5 mg/kg和1.5 mg/kg, 回归方程相关系数,保留时间见表1。
分析物 | 回归方程 | 相关 系数 | 保留 时间/min |
香兰素 | y=13.914 8x+1.252 4 | 0.999 1 | 17.50 |
甲基香兰素 | y=14.089 9x+7.199 0 | 0.999 2 | 15.86 |
乙基香兰素 | y=10.605 1x-1.294 0 | 0.999 5 | 17.03 |
乙基麦芽酚 | y=10.164 7x-2.044 6 | 0.999 1 | 12.46 |
2,3,5-三甲基吡嗪 | y=12.515 1x+7.119 5 | 0.999 3 | 5.40 |
通过分析加标油料(花生、芝麻和油菜籽)样品的回收率,验证方法的重复性。由表2可知:香兰素的回收率为95.2 %~98.9 %,RSD为1.45 %~4.48 %;甲基香兰素的回收率为95.5 %~98.9 %,RSD为1.76 %~4.54 %;乙基香兰素的回收率为95.9 %~102.7 %,RSD为1.24 %~4.39 %;乙基麦芽酚的回收率为96.7 %~104.2 %,RSD为1.25 %~4.11 %;2,3,5-三甲基吡嗪的回收率为96.3 %~101.5 %,RSD为1.35 %~3.04 %。经验证,该方法满足油料中香精香料的检测要求。
样品 | 目标物 | 1.5 mg/kg | 15 mg/kg | 100 mg/kg | |||||
回收率/% | RSD/% | 回收率/% | RSD/% | 回收率/% | RSD/% | ||||
花生 | 香兰素 | 98.4 | 3.29 | 98.0 | 2.48 | 98.9 | 2.35 | ||
甲基香兰素 | 98.9 | 4.54 | 98.4 | 3.91 | 96.9 | 1.76 | |||
乙基香兰素 | 95.9 | 2.38 | 102.5 | 3.60 | 100.6 | 2.50 | |||
乙基麦芽酚 | 96.7 | 1.27 | 101.3 | 2.46 | 97.6 | 1.25 | |||
2,3,5-三甲基吡嗪 | 96.3 | 2.16 | 97.6 | 1.38 | 96.9 | 1.35 | |||
芝麻 | 香兰素 | 98.3 | 3.35 | 96.2 | 2.26 | 96.3 | 1.45 | ||
甲基香兰素 | 96.1 | 2.95 | 95.5 | 2.62 | 98.9 | 3.18 | |||
乙基香兰素 | 96.3 | 2.44 | 102.7 | 3.62 | 98.6 | 4.39 | |||
乙基麦芽酚 | 97.5 | 3.25 | 98.6 | 3.16 | 97.5 | 2.49 | |||
2,3,5-三甲基吡嗪 | 96.8 | 2.16 | 97.6 | 2.35 | 98.2 | 2.08 | |||
油菜籽 | 香兰素 | 98.1 | 3.00 | 95.2 | 4.48 | 96.1 | 2.46 | ||
甲基香兰素 | 96.8 | 3.39 | 96.4 | 3.14 | 97.5 | 1.79 | |||
乙基香兰素 | 97.9 | 3.97 | 102.6 | 3.58 | 99.7 | 1.24 | |||
乙基麦芽酚 | 102.3 | 2.13 | 104.2 | 4.11 | 98.5 | 2.05 | |||
2,3,5-三甲基吡嗪 | 101.5 | 2.57 | 96.8 | 2.23 | 96.4 | 3.04 |
采用建立的固相萃取净化结合气相色谱法分析测定15个不同油料样品中的5种香精香料。由表3可知:在15个不同油料样品中,6个样品检出香兰素,其含量为0.52~1.77 mg/kg, 检出率为40 %;其他4种香精香料未检出。从油料种类来看,在油菜籽样品中有1个样品检出芝麻中香兰素,花生样品未检出。
编号 | 样品 名称 | 检测结果 | ||||
香兰素 | 甲基 香兰素 | 乙基 香兰素 | 乙基 麦芽酚 | 2,3,5- 三甲基吡嗪 | ||
1 | 油菜籽 | ND | ND | ND | ND | ND |
2 | ND | ND | ND | ND | ND | |
3 | ND | ND | ND | ND | ND | |
4 | ND | ND | ND | ND | ND | |
5 | 0.52 | ND | ND | ND | ND | |
6 | 芝麻 | 1.53 | ND | ND | ND | ND |
7 | 1.00 | ND | ND | ND | ND | |
8 | 1.57 | ND | ND | ND | ND | |
9 | 1.77 | ND | ND | ND | ND | |
10 | 1.24 | ND | ND | ND | ND | |
11 | 花生 | ND | ND | ND | ND | ND |
12 | ND | ND | ND | ND | ND | |
13 | ND | ND | ND | ND | ND | |
14 | ND | ND | ND | ND | ND | |
15 | ND | ND | ND | ND | ND | |
注:ND为未检出(<0.5 mg/kg)。 |
本研究建立一种通过固相萃取-气相色谱法同时测定油料中香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素、乙基麦芽酚和2,3,5-三甲基吡嗪的方法。采用固相萃取柱C18为净化材料,以乙腈和水体积比20 ∶3为提取溶剂,经超声提取时间20 min后采用CD-WAX毛细管色谱柱进行样品分析。结果表明:建立的方法在0.5~200.0 mg/L范围内线性关系良好,回收率为95.2 %~104.2 %,RSD为1.24 %~4.54 %。5种香精香料的检出限和定量限分别均为0.5 mg/kg和1.5 mg/kg。将方法用于测定15个油料样品,有6个样品检出香兰素。本研究为菜籽油、芝麻油及花生油中香料来源的监管提供理论依据。