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1、中国油料作物学报 ， （ ） ： ： 顶空气相色谱法测定豆粕中残留溶剂研究 董晓丽， 孙 娟， 张 妍， 孙丽娟， 陆美斌， 李为喜， 王步军 （ 中国农业科学院作物科学研究所， 农业部谷物品质监督检验测试中心， 北京， ） 摘要： 通过优化气相色谱条件、 气液相平衡条件等， 建立了一种豆粕中残留溶剂甲醇、 乙醇和异丙醇的顶空气 相色谱法（ ， ） 检测方法； 应用该方法测定了 种豆粕样品中的甲醇、 乙醇和异 丙醇残留量。研究结果表明， 甲醇、 乙醇和异丙醇能够完全分离， 定量曲线线性关系良好， 该方法 种溶剂最低检 测限分别为 、 和 ， 样品的加标回收率分别为 、 和 。本文为研究各种豆
2、粕中的残留溶剂提供了可靠的检测方法。 关键词： 顶空气相色谱法； 豆粕； 残留溶剂 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） ， ， ， ， ， ， （ ， ， ， ， ， ） ： ， ， （ ） （ ） ， ， ， ， ， ， ： ； ； 收稿日期： 基金项目： 农业部农产品质量安全普查（ 农办 号） 作者简介： 董晓丽（ ） ， 女， 山东聊城人， 硕士， 主要从事谷物品质分析与检测方面的研究， ： 通讯作者： 王步军（ ） ， 男， 江苏连云港人， 研究员， 博士生导师， 主要从事谷物品质分析与检测方面的研究， ： 豆粕是大豆经过浸出法提取豆油后得到的一种 副产品。由于蛋白质含量高
3、， 豆粕是制作牲畜与家 禽饲料的主要原料， 还可以用于制作糕点食品、 健康 食品、 化妆品以及抗菌素原料和宠物食品等， 应用 广泛。 对于豆粕而言， 溶剂残留量是一项重要的经济 指标和质量指标 ， 。工业上提取豆油一般用轻质 汽油（ 烷烃类） 和正乙烷作为浸提剂， 如果浸提过程 中溶剂和油分离不彻底， 就会致使溶剂残留在粕中； 如果粕中溶剂残留量过高， 不仅影响饲用品质， 对人 体健康也有很大的危害。 世纪 年代以来， 溶剂正乙烷因其对环境 的污染和人体健康的影响， 不断受到质疑， 年 美国清洁空气法案正式将正乙烷列为 项空气污 染物之一； 且正乙烷是石油产品， 是不可再生资源， 因此， 重新
4、选择新的浸出溶剂已刻不容缓。在众多 的研究对象中， 短碳链的醇类被美国众多研究机构 认为是最有前途的溶剂之一， 并已经进入研究试用 阶段 。 顶空气相色谱法（ ） 又称液上气相色谱 分析法， 是一种符合“ 绿色分析化学” 要求的分析手 段， 自问世以来发展极其迅速， 在气相色谱法所涉及 的诸多领域中得到了广泛的应用。尤其是近十年 来， 顶空色谱技术以其简单实用的优点在环境检 测 、 药物中有机残留溶剂检测 ， ， 食品 、 包 装材料 ， 及酿酒业 ， 分析等领域得到广泛的 应用， 再度成为分析化学界关注的热点。本文采用 顶空气相色谱法对豆粕中可能带来的甲醇（ ） 、 乙醇（ ） 和异丙醇（
5、， ） 种残留溶剂同时进行测定， 并对测定条件进行不断 优化， 旨在建立一种快速分析豆粕中残留溶剂含量 的便捷方法， 对豆粕的产品质量控制具有十分重要 的意义。 材料与方法 材料与仪器 测试样品： 豆粕， 由国家饲料质量监督检验中心 （ 北京） 提供， 磨碎， 过 目筛。 化学试剂： 甲醇（ 密度 ） 、 乙醇（ 密度 ） 和异丙醇（ 密度 ） 均为色 谱纯； 水为超纯水。 仪器： 岛津 气相色谱仪（ 配有 氢火焰检测器， 顶空进样器， 顶 空进样瓶） ； 美国 公司的 型超纯 水仪； 公司的 电子天平； 瑞典 特卡托 公司的 型旋风磨。 色谱分析条件 色谱柱： ， ； 进样口温度： ； 进样
6、方式： 分流， 分流比 ； 检测器温度： ； 程序升温： 初始温度 ， 保持 ， 以 的速度升至 ， 再以 升至 ， 保持 ； 柱流量： ； 载气： （ ） ； 燃气： （ ） ，助燃气为空气 （ ） ，尾吹气为 （ ） 。 顶空条件 平衡温度： ； 平衡时间： ； 进样针温度： ； 进样量： 。 测定方法 标准曲线的制作 标准贮备液： 分别准确量 取甲醇、 乙醇和异丙醇 、 和 到 容量瓶中， 用超纯水定容， 摇匀， 使浓度 均为 。 混合标准工作液： 分别准确量取甲醇、 乙醇和异 丙醇标准贮备液各 、 、 、 、 到 容量瓶中， 用超纯水稀释， 配制成 浓度分别为 、 、 、 、 的混合标
7、 准工作溶液系列。取混合标准工作液各 于 顶空瓶中， 吸取 空气进样， 以峰面积对 含量分别绘制标准曲线。 样品的测定 样品的制备： 准确称取混匀的 豆粕待测样品 ， 放入 顶空瓶中， 加入 超纯水， 加盖密封， 振摇使溶解， 作为待测样品溶液。 空白溶剂的制备： 取 超纯水置于顶空瓶 中， 加盖密封。 计算公式 待测样品中残留溶剂含量以保 留时间定性， 以峰面积定量， 依据标准曲线求出对应 含量， 计算公式为： 为残留溶剂含量， ； 为标准曲线中对应的 残留溶剂含量， ； 为所加溶剂体积， ； 为 样品称样量， 。 结果与分析 气相色谱条件的选择与优化 温度和流量是气相色谱的重要操作参数，
8、它直 接影响分离效能、 分析时间及分离度。本试验采用 程序升温的方法， 程序升温的选择主要是由混合物 质的组成及其物理性质所决定的。本文通过比较程 序升温中初始温度（ 范围内） 、 升温速率以 及柱流量（ 范围内） 对甲醇、 乙醇 和异丙醇分离效果的影响， 兼顾分离完全、 峰形对称 和分析时间等因素， 选择最佳参数如 所示。在 此色谱条件下， 甲醇、 乙醇和异丙醇在标准液中均可 得到良好的分离， 能满足定量分析的要求。具体色 谱图如图 所示。 图 混合标准溶液色谱图 平衡温度和平衡时间的选择与优化 在顶空气相色谱法中， 由于顶空瓶液面上挥发 性组分的响应值受平衡温度和平衡时间的影响很 大 ，
9、， ， 故对平衡时间和平衡温度进行了单因素 优化试验。 首先将平衡时间定为 ， 平衡温度选择 、 、 、 、 、 、 ， 单因素分 析平衡温度对甲醇、 乙醇和异丙醇峰面积的影响见 图 。由图 可以看出， 在平衡时间一定的前提下， 随着温度的升高， 甲醇、 乙醇和异丙醇的峰面积均持 续增加； 但一般试验中发现， 当温度高于 后， 以 水为溶剂的样品中水汽干扰变大， 会降低方法的精 董晓丽等： 顶空气相色谱法测定豆粕中残留溶剂研究 密度 ， 同时还会使顶空瓶密封垫的气密性变差， 导致组分流失。综合考虑， 确定 为最佳平衡 温度。 图 平衡温度对峰面积的影响 在 平衡温度条件下， 选择平衡时间分别为
10、 、 、 、 和 进行试验来确定最佳平衡时 间。由图 可见， 平衡至 时甲醇、 乙醇和异丙 醇的峰面积达到最大并基本趋于稳定， 因此选择 为最佳平衡时间。 图 平衡时间对峰面积的影响 加水量的选择与优化 气液相比与样品溶液中的加水（ 或溶剂） 量紧 密相关， 且加水量与顶空瓶中预留空间成反比。姚 伟琴等 研究指出， 样品瓶中预留空间过大， 相当 于稀释了顶空气体， 会导致灵敏度下降； 预留空间过 小， 反应后顶空气体浓度过大， 将造成压力过大和结 果不稳定， 而且顶空进样针可能会插入样品中造成 针污染和腐蚀。因此为确定合适的气液相比， 对同 一种粕样进行不同的加水量（ 范围内） 试 验， 具体
11、如下： 准确称取混匀的豆粕待测样品 ， 放入 顶空瓶中， 分别加入 、 、 、 、 、 、 超纯水， 加盖密封， 振摇使溶解， 作为待测样品溶液 上机测定。结果见图 。 图 加水量对峰面积的影响 结果表明， 加水量为 时， 甲醇、 乙醇和异丙 醇峰面积最大， 挥发出的溶剂量最多， 此时气液相比 为 ， 因此， 本试验中 的加水量最为适宜。 试样的定量分析 标准曲线与最低检测限试验 按照 的方法分别绘制标准曲线， 见图 ， 计算出回归方程 和相关系数， 见表 。结果表明线性关系良好。 图 甲醇、 乙醇和异丙醇标准曲线图 ， 取混合标准工作液逐级稀释， 按上述试验条件 测定， 以信噪比 计算最低检
12、测限， 结果见表 。结果表明灵敏度良好。 表 回归方程与最低检测限测定结果 成分 回归方程 相关系数 最低检测限 （ ） 甲醇 乙醇 异丙醇 样品的测定结果 取份供试豆粕样品（ 编 号 ） ， 按照上述试验方法和分析条 件测定残留溶剂含量。空白溶剂和样品色谱图见图 、 图 ， 测定结果见表 。 中国油料作物学报 ， （ ） 图 空白溶剂色谱图 图 豆粕样品色谱图 由图 、 图 所示， 在选定的的色谱条件和气液 平衡条件下， 空白溶剂对样品中残留溶剂的测定无 干扰； 样品中甲醇、 乙醇和异丙醇色谱峰分离良好， 能达到定量分析的要求。由表 可以看出， 在上述 供试样品中， 甲醇、 乙醇和异丙醇都有
13、不同程度的检 出， 但其残留量均低于 食用大豆 粕卫生标准 中“ 残留溶剂限量 ” 的 规定。 方法的精密度和回收率 精密度： 按照上述试验方法连续测定 次某一 混合标准工作液， 分别计算甲醇、 乙醇和异丙醇峰面 积的相对标准偏差 ， 结果见表 。由表 可见， 甲醇、 乙醇和异丙醇的 分别为 、 和 ， 说明重现性良好。 回收率： 取已知残留溶剂含量的豆粕样品 ， 分别添加不同浓度的标准溶液， 做 组加标 回收试验， 结果见表 。结果表明， 甲醇、 乙醇和异 丙醇在 个水平上平均加标回收率分别为 、 和 ， 说明本方法准确可靠， 符合残留 分析的要求。 表 豆粕样品中残留溶剂含量测定结果 成分
14、 残留量 （ ） 甲醇 乙醇 异丙醇 总量 注： 表示未检出（ ） 表 精密度测定结果（ ） 成分 峰面积 平均值 甲醇 乙醇 异丙醇 表 回收率测定结果 成分 添加值 （ ） 回收率 平均回收率 甲醇 乙醇 异丙醇 结论与讨论 本文采用顶空气相色谱法， 对 种实际豆粕样 品中的甲醇、 乙醇和异丙醇进行了定性定量分析。 该方法采用自动顶空进样方式， 不污染色谱柱， 无需 对样品进行复杂的预处理， 灵敏度高。优化后的最 佳平衡温度为 ， 平衡时间为 ； 甲醇、 乙醇 和异丙醇的浓度和峰面积之间均有着良好的线性关 系； 样品中的平均回收率分别为 、 和 董晓丽等： 顶空气相色谱法测定豆粕中残留溶剂
15、研究 ， 相对标准偏差分别为 、 和 ， 达到了较高的准确度和精密度， 适于粕类物 质中醇类溶剂残留量的检测， 也为研究其它样品中 的残留溶剂提供了便捷可靠的检测方法。 按照 食用大豆粕卫生标 准 中规定， 豆粕中残留溶剂限量为 。本 试验测定的 种豆粕样品中的残留溶剂含量均符合 国家标准要求。建议国家标准细化残留溶剂种类， 并按照种类分别制定出各自的残留限量值， 以便更 好地对相关产品的质量进行监督和控制。 参考文献： 耿 聪 粕中残留溶剂测定实践 粮食与食品工 业， ， （ ） ： 付梅轩， 姜珍意 国内浸出粕残留溶剂的测定报告 粮食加工， （ ） ： 赵国志， 刘喜亮， 刘智锋 油脂浸出
16、的新溶剂与新工艺 粮油食品科技， ， （ ） ： ， ， ， ： 张大煜 用乙醇作溶剂浸出油脂新工艺的介绍与评估 中国油脂， （ ） ： ， ， ： ， ， （ ） ： 王秀菊， 王丽娟 异丙醇提取大豆油脂的研究 粮 油加工， （ ） ： ， ， ， ， ， ： 梁 祈， 魏雪芳 顶空气相色谱法测定头孢氨苄中有 机残留溶剂甲醇 分析测试学报， ， （ ） ： ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ： ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， ： 马建华 顶空气相色谱法测定食品中甜蜜素含量 中国环境管理干部学院学报， ， （ ） ： 孙 伟， 王德才， 陈文华， 等 顶空气相色谱
17、法测定饮 料中的甜蜜素 中国卫生检验杂志， ， （ ） ： 招云芳， 陆舍铭， 王海利， 等 顶空气相色谱质谱法快 速测定液体食品中的挥发性酸 分析测试学报， ， （ ） ： 纪淑娟， 尹意男， 李家政， 等 静态顶空气相色谱法测 定蜜柚中乙醇和乙醛含量 保鲜与加工， ， （ ） ： 李艳清， 袁 乐， 付大友， 等 顶空气相色谱法测定酱 油中的甲醇 四川理工学院学报： 自然科学版， ， （ ） ： 赵文良， 巩余禾 顶空气相色谱法测定复合食品包装 袋的溶剂残留 中国卫生检验杂志， ， （ ） ： 狄 蕊， 张 波 顶空气相色谱法测定包装材料中的 有机溶剂残留 黄山学院学报， ， （ ） ： ， ， ： ， ， ： 姚伟琴， 李锋格， 尚德军， 等 自动顶空气相色谱法测 定番茄酱中乙烯利的残留量 中国卫生检验杂 志， ， （ ） ： 食用大豆粕卫生标准 （ 责任编辑： 肖唐华） 中国油料作物学报 ， （ ）