豆粕中溶劑殘留檢測(cè)方法的研究

鄒燕娣，周青燕，包李林，熊巍林，張謙益，周雙全

(道道全糧油股份有限公司 規(guī)劃發(fā)展研究院質(zhì)量管理中心，湖南 岳陽 414000)

豆粕是大豆浸出提油后得到的副產(chǎn)品。由于蛋白質(zhì)含量高，豆粕是制作牲畜與家禽飼料的主要原料，還可以用于制作糕點(diǎn)食品、健康食品、化妝品以及抗菌素原料和寵物食品等，應(yīng)用廣泛。但是浸出工藝中使用的提取溶劑一般為6號(hào)溶劑，其易燃易爆，具有較大的毒性[1-2]。如果豆粕中殘留較高的6號(hào)溶劑，不但影響其品質(zhì)，還會(huì)間接損害人體健康[3-4]。因而對(duì)于豆粕而言，溶劑殘留量是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)[5-6]。GB 14932—2016規(guī)定豆粕中的溶劑殘留最大限量為500 mg/kg。所以能否準(zhǔn)確測(cè)定豆粕中的溶劑殘留量具有重要意義。目前國(guó)標(biāo)方法(GB 5009.262—2016)中存在樣品測(cè)定結(jié)果偏低的缺陷，本試驗(yàn)針對(duì)該缺陷進(jìn)行了系列影響因素的研究，旨在建立一種準(zhǔn)確檢測(cè)豆粕中溶劑殘留的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

豆粕，含水量13%，公司自供；N,N-二甲基乙酰胺，純度≥99%； 6號(hào)溶劑，采用食品級(jí)正己烷。

6號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)品制備：向10 mL容量瓶中預(yù)先加入適量的N,N-二甲基乙酰胺，再快速加入0.110 5 g正己烷，用N,N-二甲基乙酰胺定容至刻度，此時(shí)6號(hào)溶劑質(zhì)量濃度為11.05 mg/mL，搖勻，置于冰箱中-20℃保存。

7890B GC、7697A頂空儀，安捷倫公司；202型電熱恒溫干燥器；HP-5色譜柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)；載氣為氮?dú)?，純?.999 99；空氣，純度0.999 99；氫氣，氫氣發(fā)生器制備。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 儀器條件

1.2.1.1 頂空進(jìn)樣器條件

加熱平衡時(shí)間1 min，循環(huán)時(shí)間13 min，加熱箱平衡溫度75℃，定量環(huán)/閥溫度85℃，傳輸線溫度100℃，進(jìn)樣體積1 mL。

1.2.1.2 氣相色譜條件

柱箱程序升溫為55℃保持4 min，以30℃/min速率升至200℃，保持2 min；進(jìn)樣口溫度250℃；檢測(cè)器溫度300℃；載氣(氮?dú)?流速1 mL/min；氫氣流速25 mL/min；空氣流速300 mL/min。

1.2.2 基準(zhǔn)豆粕的制作

將適量的豆粕放在不銹鋼托盤上鋪勻，加入適量的水，攪拌充分潤(rùn)濕豆粕，放入烘箱中在130℃下加熱24 h，冷卻。稱取3 g豆粕于20 mL頂空瓶中，加入蒸餾水，加蓋密封，并將頂空瓶?jī)A斜在水平桌面上，輕輕敲打頂空瓶，使水分充分潤(rùn)濕豆粕，放入烘箱中加熱一段時(shí)間后取出、冷卻、上機(jī)檢測(cè)，此時(shí)豆粕中溶劑殘留量應(yīng)低于儀器檢測(cè)線，否則，再向豆粕中加入適量水繼續(xù)加熱處理，直至豆粕中溶劑殘留量低于檢測(cè)線，即可作為基準(zhǔn)豆粕。

1.2.3 基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱量基準(zhǔn)豆粕3.0 g(精確至0.001 g)各6份于20 mL頂空瓶中，加入200 μL水，用微量移液槍迅速分別加入0、15、30、60、90、150 μL 6號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)品，壓蓋密封，得到6號(hào)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以豆粕質(zhì)量計(jì)，下同)分別為0、55.25、110.5、221、331.5、552.5 mg/kg的基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

將配制的基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液放入120℃的烘箱中加熱120 min，取出放在頂空樣品架上，按照氣相色譜分析條件進(jìn)行檢測(cè)，以6號(hào)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，總峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.5 樣品測(cè)定

稱量3 g(精確至0.001 g)豆粕樣品于20 mL頂空瓶中，加入一定量蒸餾水，壓蓋密封，在水平桌面上做圓周旋轉(zhuǎn)，使樣品混勻，而后放入烘箱中加熱平衡一段時(shí)間，取出放在頂空樣品瓶架上，按照氣相色譜分析條件檢測(cè)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品中溶劑殘留量。

2 結(jié)果與討論

2.1 基準(zhǔn)豆粕的制作

將豆粕分別加入適量水?dāng)嚢铦?rùn)濕和不加水兩種方式放入120℃烘箱中加熱，48 h后取出冷卻，按照1.2.1進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：加入適量水?dāng)嚢铦?rùn)濕的豆粕中的溶劑殘留量可以達(dá)到檢測(cè)線以下，而不加水直接加熱的豆粕，其溶劑殘留量遠(yuǎn)高于檢測(cè)線。原因可能是加水潤(rùn)濕豆粕，隨著水蒸氣的揮發(fā)有助于有機(jī)溶劑揮發(fā)，因此本試驗(yàn)的基準(zhǔn)豆粕制作中加入適量水，助其除去殘留的有機(jī)溶劑。

2.2 6號(hào)溶劑定性

將6號(hào)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為552.5 mg/kg的基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.2.1條件檢測(cè)，確定6號(hào)溶劑和N,N-二甲基乙酰胺出峰時(shí)間，結(jié)果如圖1所示。

圖1 標(biāo)樣出峰色譜圖

由圖1可知，6號(hào)溶劑出峰時(shí)間在2～4 min，即在此時(shí)間段的有所峰面積之和作為6號(hào)溶劑的總峰面積，而N,N-二甲基乙酰胺出峰時(shí)間為9.45 min。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程

本試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=19.002x+35.186，R2為0.999 6，表明線性關(guān)系良好。以3倍信噪比所對(duì)應(yīng)的溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為檢出限(LOD)，檢出限為5 mg/kg。

2.4 溶劑殘留準(zhǔn)確定量測(cè)定的影響因素

要準(zhǔn)確測(cè)定豆粕中的溶劑殘留量，主要有兩個(gè)關(guān)鍵條件：一是標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確建立，即加入的標(biāo)樣要得到充分揮發(fā)；二是樣品中有機(jī)溶劑的充分揮發(fā)。影響標(biāo)樣和樣品中有機(jī)溶劑充分揮發(fā)(用總峰面積表示)的因素主要為加熱平衡溫度、加熱平衡時(shí)間、加水量。

2.4.1 加熱平衡溫度對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響

配制6號(hào)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為552.5 mg/kg的基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液7份，分別放入50、60、70、80、90、100、120℃的烘箱中加熱40 min，研究加熱平衡溫度對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 加熱平衡溫度對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響

由表1可知，加熱平衡溫度低于70℃時(shí)，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果偏低，而加熱平衡溫度為70℃以上時(shí)，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果與理論值相差不大。原因是加熱平衡溫度較低，未達(dá)到6號(hào)溶劑的沸點(diǎn)(約68℃)，使得汽化不完全，造成測(cè)定結(jié)果偏低。

2.4.2 加熱平衡時(shí)間對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響

配制6號(hào)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為555.5 mg/kg的基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液6份，放入烘箱中于80℃下分別加熱20、30、40、60、120、180 min，研究加熱平衡時(shí)間對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 加熱平衡時(shí)間對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響

由表2可知：當(dāng)加熱平衡時(shí)間為20 min時(shí)，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果較低，為436 mg/kg；而當(dāng)加熱平衡時(shí)間超過30 min時(shí)，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果變化不大，為536～558 mg/kg，與理論值(555.5 mg/kg)接近。原因是加熱平衡時(shí)間短，頂空瓶中的有機(jī)溶劑未徹底揮發(fā)，造成結(jié)果偏低。

2.4.3 加水量對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響

配制6號(hào)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為552.5 mg/kg的基準(zhǔn)豆粕標(biāo)準(zhǔn)溶液7份，分別加入0、200、400、600、800、1 200、1 600 μL蒸餾水，放入烘箱中于80℃下加熱40 min，研究加水量對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果如表3所示。

表3 加水量對(duì)標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的影響

由表3可知，隨著加水量的增加，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果變化不大。原因是標(biāo)樣是人為定量加入的，停留在基準(zhǔn)豆粕表面，在80℃的密閉環(huán)境中會(huì)全部擴(kuò)散到氣相中，因而標(biāo)樣測(cè)定準(zhǔn)確性與加水量關(guān)系不大。

2.4.4 加熱平衡溫度對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

取7份相同樣品(含水量13%)，按照樣品前處理過程(只改變烘箱加熱平衡溫度，其余步驟不變)，加入200 μL蒸餾水，分別放入50、60、70、80、90、100、120℃的烘箱中加熱120 min，研究加熱平衡溫度對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 加熱平衡溫度對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

由表4可知，當(dāng)加熱平衡溫度低于100℃時(shí)，樣品測(cè)定結(jié)果偏低，而大于等于100℃時(shí)，結(jié)果較穩(wěn)定。原因是豆粕樣品(含水量13%)自身水分在溫度超過100℃時(shí)才能完全揮發(fā)，從而帶動(dòng)有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，使得樣品測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確而穩(wěn)定。本試驗(yàn)選擇加熱平衡溫度為120℃。

2.4.5 加熱平衡時(shí)間對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

取6份相同樣品(含水量13%)，按照樣品前處理過程(只改變烘箱加熱平衡時(shí)間，其余步驟不變)，加入200 μL蒸餾水，在120℃烘箱中分別加熱30、40、60、90、120、180 min，研究加熱平衡時(shí)間對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 加熱平衡時(shí)間對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

由表5可知，當(dāng)加熱平衡時(shí)間短于90 min時(shí)，樣品測(cè)定結(jié)果偏低，當(dāng)加熱平衡時(shí)間大于等于90 min時(shí)，樣品測(cè)定結(jié)果較穩(wěn)定。本試驗(yàn)選擇樣品加熱平衡時(shí)間為120 min。

2.4.6 加水量對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

取16份相同樣品(含水量13%)，每8份一組，分別向其加入0、200、400、500、600、800、1 200、1 600 μL蒸餾水，兩組分別在80℃下加熱8 h和120℃下加熱2 h，研究加水量對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果如表6所示。

由表6可見，當(dāng)加熱溫度為80℃時(shí)，加水量對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果影響較大，加水量低于500 μL時(shí)，樣品測(cè)定結(jié)果偏低，而當(dāng)加水量為500～1 600 μL時(shí)，測(cè)定結(jié)果相對(duì)誤差在10%以下，樣品測(cè)定結(jié)果較穩(wěn)定。原因是加熱溫度80℃未能達(dá)到水的沸點(diǎn)，水分不能有效揮發(fā)，隨著加水量從0增大至500 μL時(shí)，水蒸氣也增多，從而帶動(dòng)樣品中更多有機(jī)溶劑揮發(fā)，但是當(dāng)繼續(xù)增大加水量時(shí)，樣品測(cè)定結(jié)果趨于穩(wěn)定。

當(dāng)加熱溫度為120℃時(shí)，加水量對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果影響很小。原因是豆粕本身含有一定量的水分(13%)，3 g豆粕中含水量約為390 μL，在120℃下加熱120 min基本能完全揮發(fā)，同時(shí)帶動(dòng)有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，因而再加入水，對(duì)結(jié)果影響不大，但是樣品中水分多，揮發(fā)后水蒸氣也較多，對(duì)儀器有一定損害。如果樣品自身含水量較少，則需要加入水分，作為有機(jī)溶劑的提取劑，使樣品中有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，才能得到準(zhǔn)確而穩(wěn)定的結(jié)果。

表6 加水量對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

綜合加熱平衡溫度、加熱平衡時(shí)間和加水量對(duì)標(biāo)樣和樣品測(cè)定結(jié)果的影響，本試驗(yàn)選擇加熱平衡溫度120℃、加熱平衡時(shí)間120 min、加水量200 μL作為樣品和標(biāo)樣的前處理?xiàng)l件。

2.5 樣品重復(fù)性試驗(yàn)

取3個(gè)不同樣品(含水量均約13%)，每個(gè)樣品分為2組，每組分別按照本試驗(yàn)方法和國(guó)標(biāo)方法(GB 5009.262—2016)進(jìn)行平行試驗(yàn)測(cè)定，研究本試驗(yàn)方法和國(guó)標(biāo)方法測(cè)定樣品的重復(fù)性，結(jié)果如表7所示。

表7 本試驗(yàn)方法和國(guó)標(biāo)方法測(cè)定樣品的重復(fù)性試驗(yàn)

由表7可知，采用本試驗(yàn)方法和國(guó)標(biāo)方法測(cè)定同一樣品時(shí)，平行兩次測(cè)定的結(jié)果，精密度均在10%以下，符合國(guó)標(biāo)要求(≤10%)，說明本試驗(yàn)方法和國(guó)標(biāo)方法重復(fù)性較好。但是當(dāng)采用兩種方法測(cè)定同一樣品時(shí)，本試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果較高，而國(guó)標(biāo)方法測(cè)定結(jié)果較低。原因是相比本試驗(yàn)方法，國(guó)標(biāo)方法中樣品加熱平衡溫度(60℃)較低，達(dá)不到水的沸點(diǎn)(100℃)，且時(shí)間較短(30 min)，致使水蒸氣較少，不能充分帶動(dòng)樣品中有機(jī)溶劑的揮發(fā)，造成測(cè)定結(jié)果偏低。

2.6 樣品測(cè)定

取10個(gè)不同生產(chǎn)日期的豆粕樣品，其中前5個(gè)樣品是經(jīng)過高溫脫溶后第一道工序的樣品，后5個(gè)樣品是先經(jīng)過高溫脫溶再經(jīng)過低溫脫溶的樣品，均按照本試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果如表8所示。

從表8可知，經(jīng)過第一道工序的樣品，溶劑殘留在584～602 mg/kg，而經(jīng)過兩道工序的豆粕，溶劑殘留在1 104～1 150 mg/kg，均比較高。因此，通過準(zhǔn)確測(cè)定豆粕中溶劑殘留量，可以用于指導(dǎo)生產(chǎn)，優(yōu)化工藝，節(jié)能減排，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。

表8 樣品測(cè)定結(jié)果

3 結(jié) 論

本試驗(yàn)通過研究基準(zhǔn)豆粕的制作方法和標(biāo)樣、樣品前處理影響因素，建立了能準(zhǔn)確測(cè)定豆粕中溶劑殘留量的方法。本試驗(yàn)結(jié)果表明：制作基準(zhǔn)豆粕時(shí)，加入適量水，有助于殘留的有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，得到合格的基準(zhǔn)豆粕；標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定性與加水量關(guān)系不大；選擇標(biāo)樣與樣品的加熱平衡溫度均為120℃，加熱平衡時(shí)間均為120 min，加水量均為200 μL，樣品重復(fù)性試驗(yàn)的精密度為0～4.5%；對(duì)同一樣品，采用本試驗(yàn)方法與國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)定比較，本方法的測(cè)定結(jié)果較國(guó)標(biāo)方法的高，更能準(zhǔn)確反映豆粕的質(zhì)量，同時(shí)利于指導(dǎo)生產(chǎn)，改進(jìn)工藝。