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高效液相色谱法快速测定白酒中纽甜的含量

2023-05-05 17:55:03

许文雅,张宏宏,林洋,刘瀛,郁蕉竹,鞠晓莹

沈阳市食品药品检验所(沈阳 110122)

纽甜是一种合成甜味剂,其甜味纯正,口味较接近蔗糖,但其甜度高,甜度是蔗糖的8 000~13 000倍,且无能量[1-3],纽甜在体内代谢后的产物能较快排出体外。纽甜稳定性好、安全性高,因此被广泛应用在食品行业中[4-5]。

白酒是通过粮食发酵等一系列工艺酿造的蒸馏酒,经过时间的发酵和精良的工艺,使酒中含有丰富的多元醇或酮等甜味物质,这些物质使白酒的口感更香醇。但有些酒类生产企业为了降低生产成本、改善白酒的口感,在生产过程中添加甜味剂,这种违规添加行为影响了酒类行业发展的食品安全问题[6-7]。依据GB 2760—2014[8]《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中规定,发酵酒中不得添加甜味剂,白酒中不允许添加纽甜。

关于白酒中纽甜的检测方法国内外已有大量报道,主要检测方法有高效液相色谱法[9-14]、液相质谱法[15-18]等,但液相质谱法运营成本相对较高。目前,高效液相色谱法应用较多,其中GB 5009.247—2016[19]《食品安全国家标准 食品中纽甜的测定》应用较多,该方法是样品经过混合提取液提取、C18固相萃取柱净化、氮吹浓缩等前处理步骤,处理过程较为复杂,影响因素多,导致回收率低。因此试验在国标法基础上,优化白酒中纽甜的前处理过程和高效液相色谱条件,为测定白酒中纽甜的含量提供一种简单快速、精密度高、回收率好、成本低的检测方法。

1.1 材料与试剂

纽甜标准品(1 000 mg/L,北京海岸鸿蒙标准物质技术有限公司);
乙腈(色谱纯,美国Sigma公司);
乙酸铵(色谱纯,fisher chemical);
辛烷磺酸钠(色谱纯,国药集团化学试剂有限公司);
磷酸二氢钾(优级纯,国药集团化学试剂有限公司);
磷酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);
超纯水(电导率:18.2 MΩ.cm,25 ℃,自制);
水系滤膜(0.45 μm,上海安谱实验科技股份有限公司)。

30个不同厂家白酒样品:市场购买。

1.2 仪器与设备

Waters e2695高效液相色谱仪(配2998PDA检测器,美国Waters公司);
BSA224S-CW分析天平[赛多利斯科学仪器(北京)有限公司];
Quintix213-1CN电子天平[赛多利斯科学仪器(北京)有限公司];
KQ-250DB超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);
H1750R高速冷冻离心机(湖南湘仪离心机仪器有限公司);
Milli-Q reference超纯水机(Millipore SAS公司);
705878(20-200 μL)/705880(100-1 000 μL)移液器(普兰德公司);
NZ44739(5-50 μL)移液器(赛默飞世尔科技公司)。

1.3 试验条件

1.3.1 色谱条件

色谱柱:Thermo C18柱,4.6 mm×150 mm,5 μm;
流动相:乙腈-辛烷磺酸钠溶液40∶60(V/V);
流速:1.0 mL/min;
柱温:30 ℃;
进样量:50 μL;
波长:210 nm。

1.3.2 样品的前处理条件

精确称取5 mL白酒于10 mL玻璃刻度管中,于氮吹仪中除去乙醇,取出后用水定容至刻度,充分混匀,滤液经0.45 μm滤膜过滤,供高效液相色谱检测。

1.3.3 溶液的配制

辛烷磺酸钠溶液:称取2.00 g辛烷磺酸钠用水溶解,加1 mL磷酸,加水定容至1 000 mL。

100 mg/L纽甜储备液:准确量取1.0 mL纽甜标准物质,于10 mL容量瓶中,用水定容至刻度。

标准曲线溶液:分别准确移取100 mg/L的纽甜储备液0.02,0.05,0.1,0.5和1.0 mL于10 mL容量瓶中,加水定容到刻度,轻摇混匀,标准系列工作溶液中纽甜的质量浓度分别为0.2,0.5,1.0,5.0和10 mg/L。

2.1 前处理条件的选择与比较

国标方法采用甲酸和三乙胺混合提取液提取、超声,通过固相萃取柱净化,氮吹后再用甲醇洗脱,处理过程繁琐,易导致样品中的纽甜损失大,回收率偏低,且固相萃取柱的成本高。白酒基质较为纯净,有研究表明纽甜在水溶液中稳定性好[20],但白酒样品中含有乙醇,在低波长下直接进样容易出现干扰峰,因此试验中先挥发掉乙醇,再用水定容至原体积。在相同的色谱条件下进样分析,图1是纽甜标准溶液色谱图,图2是白酒样品直接进样溶液色谱图,图3是白酒除去乙醇后溶液色谱图,图2和图3对比可以看出,直接进样后得到的色谱图杂质峰多,特别是在纽甜出峰位置附近有干扰峰,若保留时间稍有偏移,就会造成目标峰识别错误,造成纽甜含量变化,导致定量结果不准确。相对于直接进样来说,除去乙醇后色谱图中纽甜出峰位置附近的干扰峰较少,从而提高了目标峰识别的正确率,保证了定量的准确性。通过直接进样和除去乙醇两种方式比较,首先确定了除去乙醇后再进样的前处理方式。

图1 纽甜标准溶液色谱图

图2 白酒样品直接进样溶液色谱图

图3 白酒样品除乙醇后溶液色谱图

国标方法采用甲酸和三乙胺混合提取液提取、超声,通过固相萃取柱净化,氮吹后再用甲醇洗脱,处理过程繁琐,易导致样品中的纽甜损失大,回收率偏低,且固相萃取柱的成本高。此方法通过取白酒试样先氮吹除去乙醇,再用水定容后直接上机检测,尽可能做到无损失。对国标方法和本方法分别进行加标试验,平行测定3次,测得纽甜的回收率,得到的试验结果如表1所示。结果表明,白酒除去乙醇后,用水定容后上机得到的纽甜回收率高。图4是白酒除乙醇后加标溶液色谱图。

表1 两种前处理方法回收率比较 单位:%

图4 白酒除乙醇后加标溶液色谱图

2.2 色谱条件的优化

2.2.1 流动相及洗脱条件的选择

试验选取了甲醇-辛烷磺酸钠溶液、乙腈-磷酸二氢钾溶液、乙腈-乙酸铵溶液作为流动相进行分析。通过试验结果发现,使用甲醇-辛烷磺酸钠溶液为流动相,纽甜的峰形不好,乙腈-辛烷磺酸钠溶液、乙腈-磷酸二氢钾溶液、乙腈-乙酸铵溶液为流动相时,纽甜峰形对称性较好,均能有效地分离杂质,但乙腈-磷酸二氢钾溶液、乙腈-乙酸铵溶液作为流动相时,样品中的杂质峰较大,基线不如乙腈-辛烷磺酸钠体系平稳,因此选择乙腈-辛烷磺酸钠溶液为流动相。国标中流动相的洗脱方式是梯度洗脱,在梯度洗脱过程中可能会出现基线漂移的情况,且耗时较长,由于白酒的成分比较简单,等度洗脱也能够较好地分离纽甜,对梯度洗脱方式和等度洗脱方式分别进行了考察,试验结果表明,两种洗脱方式无明显差异,所以试验采用乙腈-辛烷磺酸钠溶液等度洗脱的方式。乙腈-辛烷磺酸钠溶液比例为(40∶60)洗脱时,纽甜与样品中的杂质分离良好,出峰时间快。

色谱柱选用了Thermo C18色谱柱(150 mm×4.6 mm,5.0 μm)进行色谱分离,国标中使用C18(250 mm×4.6 mm,5.0 μm),两种色谱柱所分离出的目标化合物的峰形,分离度都满足要求,考虑250 mm色谱柱的出峰时间更长,成本更高,所以采用150 mm色谱柱,纽甜标准溶液色谱图见图1。

2.2.2 检测波长的选择

利用二极管阵列检测器(PDA)对纽甜标准品溶液在波长190~400 nm范围内扫描,光谱图显示,纽甜在200~218 nm范围内都有吸收,随着波长增加,吸收值逐渐下降,但考虑到乙腈在210 nm以下有紫外末端吸收,因此选择检测波长为210 nm。

2.3 在优化条件下进行方法验证及白酒中纽甜的检测

2.3.1 线性范围

分别取0.2,0.5,1.0,5.0和10 mg/L的纽甜标准溶液进行测定,以峰面积为纵坐标,浓度为横坐标绘制标准曲线,线性回归方程为Y=38 814X-825,相关系数为0.999 978,标准曲线如图5。结果表明纽甜在0.2~10 mg/L线性关系良好。

图5 纽甜标准曲线图

2.3.2 检出限和定量限

以3倍信噪比(rSN)测得纽甜检出限为0.06 mg/kg,以10倍信噪比(rSN)测得纽甜定量限为0.2 mg/kg,表明该色谱条件具有较高的检测灵敏度,能准确进行定量,满足GB 5009.247—2016[19]的要求。

2.3.3 加标回收率和精密度

选取白酒空白基质样品,分别加入一定量的纽甜标准溶液,使样品中纽甜的添加量分别为0.2,0.5和1.0 mg/kg,每个质量分数水平分别做6组平行试样,按上述前处理条件和色谱条件测定样品中的纽甜含量,并计算其加标回收率和精密度,结果见表2。由表2可知,纽甜加标平均回收率为97.1%~99.0%,三个不同水平下的精密度分别为1.3%,1.1%和0.39%,满足GB/T 27404—2008[21]《实验室质量控制规范 食品理化检测》要求,说明方法的准确度和精密度良好。

表2 回收率试验结果

2.4 实际样品的检测

从市场上抽取30个不同厂家的白酒样品,按上述优化后的处理方法进行纽甜的快速检测,结果表明,29份样品中未检出纽甜,1份样品中有纽甜检出,含量为0.810 mg/kg,纽甜的出峰时间稳定,分离度良好。表明白酒市场存在非法添加甜味剂的现象,相关部门应对此现象进行关注。阳性样品色谱图见图6。

图6 阳性样品色谱图

建立了快速测定白酒中纽甜含量的高效液相色谱法,在GB 5009.247—2016[19]《食品安全国家标准食品中纽甜的测定》的基础上,简化了纽甜检测的前处理方法,优化了液相条件,将其用于对白酒中纽甜含量的检测。以乙腈-辛烷磺酸钠溶液(40∶60,V/V)为流动相,检测波长210 nm,能够获得良好的响应和分离度。在白酒的前处理过程中,样品利用氮吹仪除乙醇后用水定容,操作简单。试验结果表明:纽甜在0.2~10 mg/L质量浓度范围内与峰面积具有良好的线性关系,灵敏度高,方法检出限为0.06 mg/kg,定量限为0.2 mg/kg;
准确度高,3个不同添加量水平下纽甜平均加标回收率为97.1%~99.0%;
重复性好,相对标准偏差(n=6)为0.39%~1.3%。相较于国标方法复杂的前处理过程以及回收率不稳定的情况,该方法前处理简单快速,检测时间短,方法准确度高,精密度好,检测成本低,可快速有效地测定白酒中的纽甜,满足日常检测的要求,为检测白酒中的纽甜提供了一种经济快速的方法。

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