CN103033576B - 亚临界丁烷萃取产品中溶剂残留的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及亚临界丁烷萃取产品中溶剂残留的检测方法，属于食品安全检测领域。是先将丁烷标准气通入与待测油相同油种但不含丁烷的成品油中，充分稳定，准确称量，得到该储备液的浓度，然后将其稀释配制一系列丁烷标准油溶液，取该系列标准油溶液5.00～50.00g置于135 mL顶空瓶中，密塞，在40～70℃恒温水浴条件下以500 rpm的转速磁力搅拌平衡10～60 min，用微量进样器取其上层气体进行顶空气相色谱分析，相同条件下测待测油样中残留丁烷峰面积，根据标准曲线，即可求得油样中残留丁烷含量。该方法成本低、操作简便以及专属性强等优点，可广泛应用于油脂的亚临界流体加工企业及粮油检测机构的粮油品质检验与控制。

Description

亚临界丁烷萃取产品中溶剂残留的检测方法

技术领域

本发明涉及食品安全检测领域，特指一种采用气相色谱快速检测亚临界丁烷流体萃取的食用油脂产品中溶剂残留的方法，该方法可为油脂生产企业以及食品质量安全检测机构提供方法依据。

背景技术

亚临界流体是指某些化合物在高于其沸点但低于临界温度和临界压力的条件下，以流体形式存在的物质。而亚临界流体萃取技术则是以亚临界流体或其混合溶液为溶媒，从天然产物中提取目标组分的一种新技术，特别适于天然产物中挥发油、油脂或脂溶性成分的萃取，具有常温浸出、低温脱溶、不破坏热敏性成分的突出优势，是一项绿色环保、前景广阔的变革性技术。

常用于贵重油脂生产或天然产物中有效成分萃取的亚临界流体包括：丁烷、丙烷、液化石油气（LPG）、高纯度异丁烷（R600a）、1，1，1，2-四氟乙烷（R134a）、二甲醚（DME）和六氟化硫等，其中以丁烷、丙烷、LPG应用最为广泛。我国卫生部2008年已将丁烷纳入食品加工助剂目录，然而由于其对人体神经系统具有弱毒性，所以，以亚临界丁烷萃取的产品中溶剂残留是一项不容忽视的食品安全问题。

目前，亚临界丁烷萃取的油脂中丁烷残留检测尚无统一的国家标准。陈骐等人报道了可可脂中四号溶剂残留的检测方法，主要是借鉴了六号溶剂残留的测定方法（GB5009.37-2003），即采用顶空气相色谱法，将丁烷加入基体油中，制成标准溶液后，通过顶空气相色谱，记录峰面积，绘制标准曲线；待测样品经过相同条件处理后，顶空进样，记录峰面积，与标准曲线比较，求出液上气体中丁烷的含量，最后折算成待测样品中四号溶剂的残留量。然而丁烷残留的检测与六号溶剂中正己烷残留检测相比，存在一定缺陷，原因主要是丁烷在常温常压下是气态，而正己烷呈液态，液态的正己烷可以与油脂较好地互溶，而气态的丁烷注入顶空瓶中以后，充斥在油上表层，由于气液特性丁烷与基体油不能很好地互溶，使得无法准确得知溶解在油脂中的丁烷质量；同时与待测油相比，其中的丁烷与油之间吸附和解吸平衡体系不统一，即使直接注射到相同基体油中的丁烷量与待测油中所含有的量相同，二者在相同的顶空平衡条件下平衡后顶空瓶中液上气体丁烷的含量，前者也要大于后者，这就引起气相色谱检测后制作的标准曲线斜率比实际的大，从而使得测量的结果偏低。因此，丁烷标准溶液的配制不能参照正己烷标准溶液的配制方法。

此外，闫莉等人报道了采用气相色谱法测定人的呼出气中丁烷的含量，虽然该方法能够测出人的呼出气中丁烷的含量，但该方法标准品的配制是通过清洁空气稀释标准丁烷气体，与油脂相比含有丁烷的基体不同，因此亚临界丁烷萃取油脂产品中残留溶剂的检测也不能参照该方法。

综上所述：采用顶空气相色谱检测亚临界丁烷萃取产品中溶剂残留时必须解决两个关键技术问题：首先，在制备标准溶液时，丁烷能与基体油很好地互溶，才能准确获得不同浓度（系列）丁烷溶液；其次，标准溶液的基体和待测样品的基体必须一致，这样，两者平衡后顶空气体的浓度才有可比性。

为了解决上述两个关键技术问题，本发明先将丁烷标准气体通入与待测油相同的基体油（不含丁烷）中，使其被充分吸收，然后将上述丁烷溶液进行敞口放置至稳定，再将其稀释，从而配制得到一系列丁烷标准油溶液。

发明内容

本发明解决亚临界丁烷流体萃取油脂中溶剂残留所采用的技术方案是：称取不含丁烷的成品油，将丁烷通入该成品油中，一段时间后停止通入丁烷气体，稳定一段时间后称量成品油的质量，得到丁烷在该油中的浓度；然后将一定量的上述丁烷溶液用成品油进行稀释，以配制一系列浓度的丁烷油溶液，置于顶空瓶中一定温度下平衡一段时间，取瓶中液上气体进行顶空气相色谱分析，记录峰面积，绘制标准曲线；再将相同量的待测样品，在相同条件下，进行顶空气相色谱分析，记录峰面积，对比上述标准曲线，求出液上气体中丁烷的含量；最后折算成待测样品中丁烷的含量。

    本发明的方法是通过以下步骤实现的：亚临界丁烷流体萃取产品中溶剂残留的检测方法，按照下述步骤进行：

（1）标准储备液的配制：称取不含丁烷的成品油质量m₁（20.0000～200.0000 g），将丁烷气体通入该油中10～60 min，其中优选20～40 min后停止通入丁烷气体，然后室温稳定12～96 h，其中优选48～84 h后再次称量油的质量为m₂，增加的重量即为通入丁烷气体的质量，得到丁烷在油中的浓度：

X₁=1000(m₂－m₁)/ m₁

式中：

X₁――丁烷在油中的浓度，单位为毫克每克（mg/g）；

m₁――不含丁烷成品油的质量，单位为克（g）；

m₂――通入丁烷后油的质量，单位为克（g）。

（2）系列标准溶液配制：移取质量为m′的步骤（1）中稳定的储备液到清洁干燥的具塞顶空瓶中，密塞，得到丁烷在成品油中的质量（mg）：m′×X₁ ，向该瓶中加入不含丁烷的成品油至油的质量为m（5.00～50.00g），密塞，混合配制得到一系列不同丁烷浓度的标准液，浓度为（m′×X₁）/m

式中：

m′――移取丁烷标准储备液的量，单位为克（g）；

m――用于气相色谱检测的油样量，单位为克（g）。

（3）顶空气相色谱分析：将步骤（2）中质量相同（m）的不同丁烷浓度的油脂溶液，在40～70 ℃恒温水浴锅中以500 rpm的转速搅拌平衡10～60 min，立即插入微量进样器或注射器移取气化瓶上层气体100 μL，进行顶空气相色谱分析，记下峰面积，以峰面积为纵坐标，丁烷浓度为横坐标，绘制标准曲线；其中气相色谱条件为：优选色谱柱HP-PLOT Al₂O₃-S（15m*0.53 mm*15.00 μm），氢火焰离子化检测器（FID），柱温40～100 ℃，汽化室和检测器的温度150～250 ℃，载气（N₂）7.2 mL/min，氢气50 mL/min，空气500 mL/min，移取质量相同（m）的待测样品存放于与上述相同体积的具塞顶空瓶中，密塞，在相同条件下，进行顶空气相色谱分析，记下组分测量的峰面积（多个色谱峰用归一化法），对比标准曲线计算出待测样品中丁烷含量（mg/kg）：X=1000X₂；

式中：

X₂――待测样品中丁烷的含量，单位为毫克每克（mg/g）；

X――待测样品中丁烷的含量，单位为毫克每千克（mg/kg）。

（4）方法准确性的评价：对待测样品（丁烷萃取的油脂产品）按步骤（3）的顶空平衡条件和气相色谱条件进行6次平行重复测定，根据标准曲线计算出样品中溶剂残留，并计算相对标准偏差（RSD）≤4.5%；再将该样品进行加标回收率试验，添加三个水平的标准品(高中低浓度)，平均加标回收率为98~120%，RSD为1~5%。

本发明所述的不含丁烷的成品油是指同一种油料或天然产物采用6号溶剂、石油醚、超临界CO₂或压榨法等萃取获得的油脂，或者将亚临界丁烷萃取的成品油进行100℃加热12～24 h，排尽其中的丁烷。

本发明的优点：

（1）本发明对不含丁烷的成品油给予充足的充气时间和适当的稳定放置时间以及准确的称量，使成品油对丁烷标准气体能够很好地吸收互溶并达到一定平衡，克服了丁烷标准气体直接注射到油脂中，其溶解性和稳定性差的不足，提高了丁烷残留检测的准确度；

（2）本发明采用与待测油相同的油为基体油，丁烷与基体油和待测油之间相互作用力相同，存在相同的吸附解吸动态平衡，因此在顶空气相色谱进样时，丁烷油溶液最终的平衡体系没有发生变化，测得的实验数据精确；

（3）本发明采用顶空气相色谱检测贵重油脂中丁烷的含量具有成本低、操作简便、专属性强以及对仪器系统污染小等优点。

附图说明

图1 实例1浓度为0.0287 mg/g的丁烷大豆胚芽油标准溶液气相色谱图，图2 实例1中待测大豆胚芽油的气相色谱图 ，图3 实例1制得的标准曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐述。

实施例1

取6号溶剂萃取的大豆胚芽油50.0000 g，装入自制的洁净干燥恒重的150 ml通气瓶（包括带盖塑料瓶、进气管和排气管）中。丁烷标准气体储存在钢瓶中，钢瓶上方有控制流量的阀门，用橡胶管与外界相通，另取一段橡胶管通过乳胶管与钢瓶的橡胶管相通，油与通气装置的总质量110.3620 g，打开钢瓶阀门，将丁烷气体缓缓通入成品油中，0.5 h后关闭阀门，称量油溶液和通气装置的总质量111.3453 g，室温下静止放置72 h，再次称量成品油和通气装置的总质量，其质量稳定在110.3692 g（1h内不变化），比较通气前后增加的质量即为油脂吸收丁烷的质量，从而得到浓度为0.1435mg/g的丁烷标准油溶液；将0.1435mg/kg储备液用不含丁烷的大豆胚芽油进行稀释至一系列浓度，依次为0.0718 mg/kg 、0.0538 mg/g、0.0359 mg/g、0.0287 mg/g、0.0144 mg/g 、0.0072 mg/g、0.0057 mg/g、0.0029 mg/g、0.0014 mg/g、0.0007 mg/g，并分别将其10.00 g标准丁烷油溶液于135 mL顶空瓶中密塞，且分别在50 ℃恒温水浴锅中以500 rpm的转速搅拌平衡15 min，用微量进样器从顶空瓶中抽取100 μL气体，通过气相色谱分析，记下峰面积，以峰面积对丁烷浓度进行线性回归，得回归方程为y = 508887x - 349.46，相关系数r = 0.9996，线性范围为0.0007～0.0718 mg /g。取10.00 g 亚临界丁烷萃取的大豆胚芽油产品（实验室制得），于135 mL顶空瓶中密塞，在50 ℃恒温水浴15 min，用微量注射器从瓶中抽取100 μL进行分析顶空气相色谱，记下组分测得的峰面积（多个色谱峰用归一化法），比对上述标准曲线，计算并折算出亚临界丁烷萃取的大豆胚芽油中丁烷的残留量为0. 82mg/kg。

其中气相色谱参考条件：

色谱柱：HP-PLOT Al₂O₃-S(15m*0.53mm*15.00μm)

检测器：FID

柱温：70℃

汽化室温度：180℃

检测器温度：210℃

载气（N₂）：7.2 mL/min

氢气：50 mL/min

空气：500 mL/min

实施例2

取超临界CO₂萃取的小麦胚芽油100.0000 g，装入自制的洁净干燥恒重的150ml 通气瓶中。丁烷标准气体储存在钢瓶中，钢瓶上方有控制流量的阀门，用橡胶管与外界相通，另取一段橡胶管通过乳胶管与钢瓶的橡胶管相通，油与通气装置的总质量160.3453 g，打开钢瓶阀门，将丁烷标准气体缓缓通入成品油中，1 h后关闭阀门，称量油和通气装置的总质量为161.9266 g，室温下静止放置84 h，再次称量成品油和通气装置的总质量，其质量稳定在160.3642 g（1h内不变化），比较通气前后增加的质量即为油脂吸收丁烷的质量，从而得到浓度为0.2259 mg/g的标准储备溶液；将0.2259 mg/g储备液用不含丁烷的小麦胚芽油进行稀释至一系列浓度，依次为0.0847 mg/g、0.0565 mg/g、0.0452 mg/g、0.0226 mg/g、0.0113 mg/g、 0.0045 mg/g、0.0023 mg/g、0.0011 mg/g、0.0006 mg/g，并将其系列标准混合溶液于135 mL顶空瓶中密塞，分别在50 ℃恒温水浴锅中以500 rpm的转速搅拌平衡15 min，立即用微量进样器从顶空瓶中抽取100 μL上层气体，通过气相色谱分析，记下组分测得峰面积，以峰面积丁烷浓度进行线性回归，得回归方程为y = 509214x - 46.595，相关系数r = 0.9996，线性范围为0.0006～0.0847 mg /g。取10.00 g 亚临界丁烷萃取的小麦胚芽油产品（市售），于135 mL顶空瓶中密塞，在50 ℃恒温水浴15 min，立即用微量注射器从瓶中抽取100 μL上层气体进行顶空气相色谱分析，记下组分测得的峰面积（多个色谱峰用面积归一化法），比对上述标准曲线，计算出亚临界丁烷萃取的小麦胚芽油中溶剂残留量未检出。

其中气相色谱参考条件：

色谱柱：HP-PLOT Al₂O₃-S(15m*0.53mm*15.00μm)

检测器：FID

柱温：40℃

汽化室温度：150℃

检测器温度：250℃

载气（N₂）：7.2 mL/min

氢气：50 mL/min

空气：500 mL/min

实施例3

取市售6号溶剂萃取的米糠油50.0000 g，装入自制的洁净干燥恒重的150ml 通气瓶（包括带盖塑料瓶、进气管和排气管）中。丁烷标准气体储存在钢瓶中，钢瓶上方有控制流量的阀门，用橡胶管与外界相通，另取一段橡胶管通过乳胶管与钢瓶的橡胶管相通，油与通气装置的总质量110.3620 g，打开钢瓶阀门，将丁烷标准气体缓缓通入成品油中，0.5 h后关闭阀门，称量油溶液和通气装置的总质量111.3449 g，室温下静止放置72h，再次称量成品油和通气装置的总质量，其质量稳定在110.3676 g（1h内不变化），比较通气前后增加的质量即为油脂吸收丁烷的质量，从而得到浓度为0.1135mg/g的标准储备溶液；将0.1135mg/g储备液用不含丁烷的米糠油进行稀释至一系列浓度，依次为0.0718 mg/g、 0.0568mg/g、0.0426mg/g 、0.0284mg/g、0.0227 mg/g、 0.0114 mg/g、0.0023 mg/g 、0.0011 mg/g、0.0006 mg/g，并将其系列标准溶液于135 mL顶空瓶中密塞，分别在50 ℃恒温水浴锅中以500 rpm的转速搅拌平衡15 min，立即用微量进样器从顶空瓶中抽取100 μL气体，通过气相色谱分析，记下组分测得峰面积，以峰面积对丁烷浓度进行线性回归，得回归方程为y = 508787x - 349.322，相关系数r = 0.9996，线性范围为0.0006～0.0718 mg /g。取10.00 g亚临界丁烷萃取的米糠油产品（实验室制得），于135 mL顶空瓶中密塞，在50 ℃下恒温水浴15 min，立即用微量注射器从瓶中抽取100 μL上层气体进行顶空气相色谱分析，记下组分测得的峰面积（多个色谱峰用面积归一化法），比对上述标准曲线，计算出亚临界丁烷萃取的米糠油中溶剂残留量未检出。

其中气相色谱参考条件：

色谱柱：HP-PLOT Al₂O₃-S(15m*0.53mm*15.00μm)

检测器：FID

柱温：70℃

汽化室温度：180℃

检测器温度：210℃

载气（N₂）：7.2 mL/min

氢气：50 mL/min

空气：500 mL/min。

Claims (1)

1.亚临界丁烷流体萃取产品中溶剂残留的检测方法，按照下述步骤进行：

（1）标准储备液的配制：称取不含丁烷的成品油质量m₁，将丁烷气体通入该油中10～60 min后停止通入丁烷气体，然后室温稳定12～96 h后再次称量油的质量为m₂，增加的重量即为通入丁烷气体的质量，得到丁烷在油中的浓度：

X₁=1000(m₂－m₁)/ m₁

式中：

X₁――丁烷在油中的浓度，单位为毫克每克；

m₁――不含丁烷成品油的质量，单位为克；

m₂――通入丁烷后油的质量，单位为克；

（2）系列标准溶液配制：移取质量为m′的步骤（1）中稳定的标准储备液到清洁干燥的具塞顶空瓶中，密塞，得到丁烷在成品油中的质量（mg）：m′×X₁ ，向该瓶中加入不含丁烷的成品油至油的质量为m，密塞，混合配制得到一系列不同丁烷浓度的标准溶液，浓度为（m′×X₁）/m

式中：

m′――移取丁烷标准储备液的量，单位为克；

m――用于气相色谱检测的油样量，单位为克；

（3）顶空气相色谱分析：将步骤（2）中质量相同m的不同丁烷浓度的标准溶液，在40～70 ℃恒温水浴锅中以500 rpm的转速搅拌平衡10～60 min，立即插入微量进样器或注射器移取气化瓶上层气体100 μL，进行顶空气相色谱分析，记下峰面积，以峰面积为纵坐标，丁烷浓度为横坐标，绘制标准曲线；移取质量相同（m）的待测样品存放于与上述相同体积的清洁干燥的具塞顶空瓶中，密塞，在相同条件下，进行顶空气相色谱分析，记下组分测量的峰面积，多个色谱峰用归一化法，对比标准曲线计算出待测样品中丁烷含量mg/kg：X=1000X₂；

式中：

X₂――待测样品中丁烷的含量，单位为毫克每克；

X――待测样品中丁烷的含量，单位为毫克每千克；

（4）方法准确性的评价：对待测样品丁烷萃取的油脂产品按步骤（3）的顶空平衡条件和气相色谱条件进行6次平行重复测定，根据标准曲线计算出样品中溶剂残留，并计算相对标准偏差RSD≤4.5%；再将该样品进行加标回收率试验，添加高中低浓度三个水平的标准品，平均加标回收率为98~120%，RSD为1~5%；

其中气相色谱条件为：色谱柱HP-PLOT Al₂O₃-S，规格为15m*0.53 mm*15.00 μm，氢火焰离子化检测器FID，柱温40～100 ℃，汽化室和检测器的温度150～250 ℃，载气N₂7.2 mL/min，氢气50 mL/min，空气500 mL/min。