徐愛(ài)軍 李丹

摘要 [目的]建立大豆粕中溶劑殘留的測(cè)定方法。[方法]討論了新舊國(guó)標(biāo)以及AOCS 2種方法對(duì)豆粕中六號(hào)溶劑殘留測(cè)定結(jié)果的影響，分析了溶劑提取過(guò)程機(jī)理，尋找較合適的提取溶劑。[結(jié)果]N，N-二甲基甲酰胺（DMF）作為提取溶劑能夠有效地提取豆粕中的六號(hào)溶劑，提取效率達(dá)到90%以上，同時(shí)氣液平衡常數(shù) k 3也較大，方法靈敏度高，重現(xiàn)性好。[結(jié)論]該研究在方法質(zhì)控水平上獲得了滿意的結(jié)果，可為大豆粕中溶劑殘留的測(cè)定提供參考。

關(guān)鍵詞 大豆粕；六號(hào)溶劑；N，N-二甲基甲酰胺；平衡常數(shù)

中圖分類號(hào) S816.17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）01-0178-03

Abstract [Objective]To establish a method for determination of residual solvents in soybean meal. [Method]The effects of several methods of new and old national standard and AOCS on the determination of residual solvent-extracted oil No.6 in soybean meal were discussed. The mechanism of solvent extraction was analyzed and the suitable extraction solvent was found. [Result]DMF can be used as solvent to extract solvent-extracted oil No.6 in soybean meal. The extraction efficiency is more than 90%， and the gas liquid equilibrium constant K 3 is also larger. The method has high sensitivity and good reproducibility. [Conclusion]Satisfactory results were obtained in the method of quality control， which could provide reference for the determination of residual solvents in soybean meal.

Key words Soybean meal；Solvent-extracted oil No.6；N， N-dimethylformamide；Equilibrium constant

豆粕是浸出工藝的主要副產(chǎn)品，如果粕中殘留溶劑過(guò)高會(huì)造成油成本過(guò)高，而且作為飼料會(huì)有一定危害[1]。浸出工藝一般采用的提取溶劑為六號(hào)溶劑，其易揮發(fā)、易燃、易爆。六號(hào)溶劑含少量芳烴及硫化物雜質(zhì)，有較大毒性[2-3]，大量吸入還具有麻醉性。豆粕中溶劑殘留量過(guò)高，不僅影響飼用品質(zhì)，對(duì)人體健康也會(huì)間接造成很大的危害。因此，國(guó)標(biāo)規(guī)定其作為豆粕的衛(wèi)生指標(biāo)最大限量不能超過(guò)500 mg/kg[4]。

2017年6月23日之前，豆粕中六號(hào)溶劑殘留量的測(cè)定主要采用GB/T 5009.117—2003，測(cè)定原理是“一定溫度下，使溶劑殘留氣化達(dá)到平衡時(shí)，取液上氣體進(jìn)氣相色譜測(cè)定”，其具體操作是沒(méi)有基質(zhì)曲線，稱樣品前先在頂空瓶中放置2張直徑稍小于瓶底內(nèi)徑的濾紙，在濾紙上加注0.5 mL水，再將樣品稱在濾紙上，封口，放入烘箱中加熱。這種做法也可以理解為利用水蒸氣將上層豆粕中殘留的六號(hào)溶劑蒸出來(lái)，且默認(rèn)六號(hào)溶劑能夠完全揮發(fā)出來(lái)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)曲線中加入的標(biāo)樣是完全分散在氣相中的。這與實(shí)際情況有些出入。2017年6月23日之后采用的方法是GB 5009.262—2016，測(cè)定原理明確說(shuō)明是“經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后達(dá)到氣相/液相間濃度的動(dòng)態(tài)平衡，用頂空氣相測(cè)定上層氣相中的溶劑殘留的含量”，具體操作是做了基質(zhì)曲線，稱3 g樣品于20 mL頂空瓶中，向其中加入0.4 mL水，密封，待測(cè)。水是直接加在豆粕上，測(cè)定原理的表述只有氣液平衡而沒(méi)有氣固平衡，因此只能認(rèn)為0.4 mL水的作用是為了溶解或提取豆粕中的六號(hào)溶劑，進(jìn)而在加熱過(guò)程中達(dá)到氣液動(dòng)態(tài)平衡。而事實(shí)上，0.4 mL的水相對(duì)于3 g豆粕來(lái)說(shuō)，不管如何轉(zhuǎn)動(dòng)混合，都存在很大一部分粕沒(méi)有與水接觸，且豆粕顆粒大小不一，本身的水分含量也不盡相同，因此測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性很難保證。

目前，六號(hào)溶劑殘留測(cè)定方法的研究大多集中在食用油或食品中[5-6]，關(guān)于豆粕中六號(hào)溶劑殘留的測(cè)定方法報(bào)道較少。筆者建立了豆粕中六號(hào)溶劑殘留的測(cè)定方法，在方法質(zhì)控水平上獲得了滿意的結(jié)果，可供今后參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與主要試劑。原料：大豆粕，國(guó)內(nèi)某大型油脂生產(chǎn)企業(yè)提供。

主要試劑：三醋酸甘油酯、N，N-二甲基甲酰胺（DMF），迪馬科技有限公司；壓榨花生油，市售；

六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 mg/mL），國(guó)家糧食局科學(xué)研究院。

1.1.2 主要儀器。

頂空氣相色譜火焰離子化檢測(cè)器（HS-GC-FID）、20 mL頂空瓶，美國(guó)安捷倫科技有限公司。

1.2 頂空條件

爐溫度80 ℃，平衡時(shí)間30 min，氣相循環(huán)時(shí)間24 min。

1.3 色譜條件

色譜柱為DB-1（30.00 m×0.32 mm，0.25 μm），進(jìn)樣口溫度100 ℃，檢測(cè)器溫度200 ℃，分流比50∶1，柱流速1 mL/min；程序升溫：50 ℃保持6 min，以20 ℃/min升到200 ℃，保持2 min。

1.4 方法

1.4.1 試驗(yàn)一。為了考察加水量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下：

分別稱取A、B、C 3種豆粕2 g于20 mL頂空瓶中，各11份，共33份，在每種豆粕的11個(gè)頂空瓶中分別加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 mL煮沸過(guò)的去離子水，立即封蓋，搖勻，待測(cè)。

1.4.2 試驗(yàn)二。為了考察平衡時(shí)間和平衡方式對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下：

分別稱取A豆粕5 g于7個(gè)20 mL頂空瓶中，其中1個(gè)不加標(biāo)，其余6個(gè)分別加入濃度為100、200、1 000、2 000、5 000、10 000 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液各50 μL，立即封蓋，搖勻，視為一份；同樣方法再準(zhǔn)備2份。一份立即上機(jī)，一份室溫存放24 h后上機(jī)，一份在振蕩器上振蕩4 h后再室溫存放20 h后上機(jī)。

1.4.3 試驗(yàn)三。為了考察水對(duì)六號(hào)溶劑的提取效率，設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下（此試驗(yàn)中的豆粕質(zhì)量、加水量與AOCS “總六號(hào)溶劑”的測(cè)定方法保持一致）：

稱取B豆粕5 g于20 mL頂空瓶中，加2.5 mL煮沸過(guò)的去離子水，封蓋。將頂空條件改為爐溫度110 ℃，平衡時(shí)間為90 min，其余條件不變，待頂空瓶扎完針后立即開(kāi)啟頂空瓶蓋，釋放上層氣體，冷卻后再封上，如此重復(fù)5次。

1.4.4 試驗(yàn)四。為了考察不同提取溶劑對(duì)六號(hào)溶劑的提取效率，設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下：

分別稱取A豆粕2 g于4個(gè)20 mL頂空瓶中，其中2個(gè)不加標(biāo)，2個(gè)加入2 000 μg/mL的六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液50 μL，再迅速加入5 mL提取溶劑，立即封蓋，搖勻，待測(cè)。提取溶劑分別為煮沸過(guò)的去離子水、DMF、三醋酸甘油酯和壓榨花生油。

上機(jī)測(cè)完后，開(kāi)啟頂空瓶蓋，濾出溶劑，棄去，殘?jiān)儆孟鄳?yīng)溶劑沖洗2遍，再轉(zhuǎn)移到新的頂空瓶中，封蓋，待測(cè)。

1.4.5 試驗(yàn)五。為了考察不同的稱樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下：

以A豆粕為基質(zhì)粕，稱取2 g豆粕于7個(gè)20 mL頂空瓶中，其中1個(gè)做空白，其余6個(gè)分別加入濃度為100、200、1 000、2 000、5 000、10 000 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液各50 μL，立即加入5 mL DMF，封蓋，搖勻上機(jī)。曲線濃度即為0、5、10、50、100、250和500 μg。以濃度為橫坐標(biāo)，各自的峰面積扣去空白后為縱坐標(biāo)，同樣方法作1 g稱樣量的基質(zhì)曲線。

稱取D、E、F、G 4種豆粕2 g和1 g各3份，其中1份做加標(biāo)，加標(biāo)量為100 μg，計(jì)算回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)新舊國(guó)標(biāo)方法的評(píng)價(jià)

新舊國(guó)標(biāo)方法都是在有豆粕存在的密閉體系中加了0.4或0.5 mL水，利用水將豆粕中的六號(hào)溶劑溶解或提取出來(lái)從而達(dá)到氣液動(dòng)態(tài)平衡或是利用水蒸氣的蒸發(fā)將豆粕中的六號(hào)溶劑蒸出來(lái)。但從圖1可以看出，不加水時(shí)，A、B、C 3種粕峰面積相對(duì)較小，隨著加水量的增大，峰面積迅速增大，當(dāng)加水量小于1.0 mL時(shí)，加水量的變化對(duì)溶劑殘留的測(cè)出值影響顯著，且不同的粕影響也有差別。而當(dāng)加水量在0.4 mL或0.5 mL時(shí)，測(cè)定結(jié)果處于顯著變化過(guò)程中，這不利于測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。顯然，新舊國(guó)標(biāo)的設(shè)計(jì)原理沒(méi)有充分考慮到加水量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

進(jìn)一步分析，不加水時(shí)，頂空瓶中主要是氣固平衡，加水后，存在氣固平衡、液固平衡和氣液平衡。若設(shè)氣固平衡 k1=氣體中六號(hào)溶劑的濃度（C1）/固體中六號(hào)溶劑的濃度（C3），液固平衡k2=液體中六號(hào)溶劑的濃度（C2）/固體中六號(hào)溶劑的濃度（C3），氣液平衡k3=氣體中六號(hào)溶劑的濃度（C1）/液體中六號(hào)溶劑的濃度（C2），對(duì)于 A 豆粕來(lái)說(shuō)，不加水時(shí)，只存在氣固平衡k1，加水后存在k1、k2、k3，此時(shí)峰面積顯著增大，說(shuō)明k1<

2.2 對(duì)AOCS方法的評(píng)價(jià)

國(guó)外，AOCS方法將六號(hào)溶劑殘留分成2個(gè)指標(biāo)，一個(gè)指標(biāo)是“自由”六號(hào)溶劑[7]，具體做法是不加水，將豆粕放在80 ℃平衡60 min獲得的，選用正庚烷做內(nèi)標(biāo)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)，基質(zhì)曲線需在室溫下平衡24 h后再放置80 ℃平衡，以保證加的標(biāo)能夠被基質(zhì)豆粕充分吸收進(jìn)而可以獲得氣固間的吸附解析平衡。

從表1可以看出，3種平衡方式回歸方程的斜率差異較小，相對(duì)極差只有5.26%，且低濃度時(shí)，不管是否振蕩，室溫存放24 h的豆粕不但不能吸收外加的標(biāo)，反而還會(huì)釋放部分出去，這說(shuō)明六號(hào)溶劑從豆粕中散發(fā)出來(lái)比較容易，而從氣相中吸收到固相中以達(dá)到平衡卻比較難。AOCS的這種做法顯然沒(méi)有達(dá)到其設(shè)計(jì)目的。

AOCS方法測(cè)定六號(hào)溶劑殘留的另一個(gè)指標(biāo)是總六號(hào)溶劑[8]，具體做法是5 g樣品加2.5 mL水放在110 ℃平衡90 min獲得的，不加內(nèi)標(biāo)，基質(zhì)曲線放在該溫度下10 min即可。從圖2可以看出，即使110 ℃平衡90 min后豆粕中仍含有大量的六號(hào)溶劑，如此重復(fù)4次后，第5次測(cè)得的峰面積才趨于平緩，這說(shuō)明水不能有效地將六號(hào)溶劑從豆粕中提取出來(lái)， k 2值不夠理想，因此很難體現(xiàn)“總”字。AOCS這種做法與其設(shè)計(jì)目的也有出入。

進(jìn)一步分析，由于 k1<

表2中，過(guò)濾前的峰面積大小可以反映各溶劑的k3相對(duì)大小，峰面積越大，k3越大；過(guò)濾后峰面積占過(guò)濾前峰面積百分比值可以反映各溶劑的k2相對(duì)大小，比值越大，說(shuō)明k2越小。從表2可以看出，水作為提取溶劑，不僅重現(xiàn)性差，且k2較小，是一個(gè)持續(xù)提取的過(guò)程，因此才會(huì)出現(xiàn)過(guò)濾后峰面積比過(guò)濾前還要大的情況；三醋酸甘油酯作為溶劑，加標(biāo)前 k2較小，而加標(biāo)后k2較大，這說(shuō)明加的標(biāo)并沒(méi)有被豆粕吸收，溶解在溶劑中，而此溶劑的k3較大，所以才會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾后的k2計(jì)算結(jié)果較大，但對(duì)于樣品豆粕來(lái)說(shuō)，六號(hào)溶劑是存在豆粕中，如果不能有效地從豆粕中提取出六號(hào)溶劑，則其不是理想的提取溶劑；壓榨油作為溶劑，k2 很小，只能提取豆粕中不到25%的六號(hào)溶劑，比較過(guò)濾前加標(biāo)前后峰面積可以看出，加標(biāo)后的峰面積較加標(biāo)前增大幅度比其他溶劑都小很多，這說(shuō)明 k 3比其他溶劑小很多；相比之下，DMF作為提取溶劑要比其他溶劑理想， k 2較大，可以有效地從豆粕中提取出90%以上的六號(hào)溶劑，且重現(xiàn)性好。

2.3 樣品稱樣量的影響

比較圖3和圖4發(fā)現(xiàn)，稱取2 g基質(zhì)豆粕繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)較差，尤其當(dāng)濃度點(diǎn)小于50 μg時(shí)，線性更差，由于空白本身有響應(yīng)，該響應(yīng)對(duì)高濃度點(diǎn)影響不大，而對(duì)低濃度點(diǎn)影響較大，這也導(dǎo)致截距較大。顯然，這種影響跟稱樣量有關(guān)，稱樣量較小時(shí)，豆粕空白本身的影響相對(duì)較小，因此，稱取1 g基質(zhì)豆粕繪制的曲線要理想些。考慮到豆粕本身的不均勻性，而六號(hào)溶劑又極易揮發(fā)，當(dāng)稱樣量越少時(shí)，揮發(fā)性對(duì)結(jié)果的影響越大，結(jié)果越不平行，兼顧二者，該試驗(yàn)認(rèn)為稱取1 g豆粕較為適宜。

D、E、F、G 4種豆粕來(lái)自不同客戶的送檢樣品。從表3可以看出，當(dāng)稱樣量為2 g時(shí)，回收率大部分在80%～130%，但對(duì)于含量較低的豆粕，回收率則很低；而當(dāng)稱樣量為1 g時(shí)，回收率大部分在90%～110%，即使是含量較低的豆粕，回收率也能達(dá)到80%以上。這進(jìn)一步說(shuō)明，當(dāng)樣品中六號(hào)溶劑含量較低時(shí)，稱樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大。

為進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)方法，對(duì)上述4種豆粕的測(cè)定結(jié)果選擇性地做了低加標(biāo)和高加標(biāo)，以及檢出限和精密度（ n =6）的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

3 結(jié)論

綜上所述，對(duì)于大豆粕中六號(hào)溶劑殘留量的測(cè)定，經(jīng)過(guò)該研究所述的前處理方法，均可以獲得滿意的測(cè)定結(jié)果，方法的檢出限優(yōu)于國(guó)標(biāo)規(guī)定的10 mg/kg，靈敏度高、重現(xiàn)性好，即使對(duì)于低含量的豆粕，回收率也可達(dá)到80%以上，能夠滿足檢測(cè)的要求。

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