气相色谱法检测食品中甜蜜素含量

Detection of Sweetener Content in Food by Gas Chromatography

NING Kun

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Product Quality Inspection Research Institute，Nanning 530200， China）

Abstract： This study established a gas chromatography method for the detection of saccharin in food.The experimental derivatization reaction and chromatographic conditions were studied，and the linear range，accuracy， and precision of the method were investigated.The results showed that there was a good linear relationship between saccharin and 10.0～200.0μg⋅mL^-1 0 （r²=0.9995 ）， the detection limit of the method was 0.01mg^⋅kg^-1 ， and the relative standard deviation （RSD） of precision was ⩽3.76% .At three spiked levels， the average recovery rate of saccharin in three types of food matrices was 89.7% to 101.3% .The test results of 42 commercially available samples showed that the highest exceedance rate of saccharin was in the candied fruit category， at 28.6% ，while beverages and pastries did notexceed thestandard.Thismethodhas highsensitivityand goodreproducibility，andissuitable forrapiddetection of saccharin in food，providing reliable technical support for market supervision.

Keywords： sweetener detection; gas chromatography; food

甜蜜素作为一种人工合成甜味剂，其甜度为蔗糖的 30～50 倍，广泛用于蜜饯、饮料等食品中。然而，其代谢产物环己胺具有潜在毒性，因此联合食品添加剂专家委员会规定每日允许摄入量为11mg^⋅kg^-1 bw体重。现行国家标准检测方法存在前处理复杂（耗时 >4h ）、灵敏度不足（检出限0.02mg^.kg^-1 ）等瓶颈，限制了其在实际应用中的效率与准确性。本研究通过气相色谱衍生化反应，将强极性目标物转化为挥发性衍生物，显著提升了检测选择性与灵敏度[1-2]。

气相色谱法（GasChromatography，GC）检测甜蜜素具有显著优势，通过亚硝化衍生反应将强极性甜蜜素转化为挥发性 N_- 亚硝基环己基氨基磺酸酯，可以规避食品基质干扰。相比液相色谱法，该方法前处理步骤减少 40% （由7步优化至4步），方法检出限降低至 0.01mg^.kg^-1 （较国标提升 50% ）。优化后的 HP-5 色谱柱实现 18.3min 快速分离，峰形对称因子在 0.95～1.05 。质控数据显示，在高糖（如蜜饯）与高脂（如糕点）基质中，信号抑制率分别低于 3.2% 和 7.8% ，满足《食品安全国家标准食品中环己基氨基磺酸钠的测定》（GB5009.97—2016）要求。

本研究建立一种能高效检测食品中甜蜜素的气相色谱技术，通过优化衍生化反应体系与色谱分离条件，重点解决复杂食品基质干扰、痕量组分检测稳定性等关键技术难点。该技术可为食品中甜蜜素的风险监测及标准执行提供可靠的技术支持，对保障消费者健康具有重要的现实意义。

1材料与方法

1.1材料与试剂

实验材料选取了市售饮料、蜜饯、糕点等3大类共42份食品样品，采样后经均质化处理并分装，于 -18% 条件下保存。

甜蜜素标准品（纯度 ⩾99% ，CAS号为68476-78-8），Sigma-Aldrich公司；浓硫酸（分析纯，95%～98% ）、亚硝酸钠（优级纯， ⩾99% ）、正己烷（色谱纯， ⩾97% ）；氯化钠、碳酸氢钠；实验用水为超纯水（电阻率 ⩾18.2MΩ⋅cm ）

1.2仪器与设备

7890B气相色谱仪（配自动进样器），Agilent;VortexGenius3涡旋混合器，IKA；ScientificCentrifugeCL10离心机，Thermo；N-1100旋转蒸发仪（控温精度 ±1‰ ），EYELA；WNB14恒温水槽（控温为 30～100^cC ，精度 ±0.5°C ），Memmert；KQ-500DE超声波清洗器； 0.22μm 有机系尼龙滤膜，津腾；XSR105DU天平（精度 0.01mg ），MettlerToledo；SevenExcellencepH计，MettlerToledo。所有设备均通过计量校准，离心机转速误差 <2% ，温控设备偏差 <1Φ^∘C 。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液配制

精确称取甜蜜素标准品 0.1000g ，用超纯水溶解并定容至 100mL ，制得 1mg^⋅mL^-1 储备液，通过梯度稀释制备浓度分别为10.0、20.0、50.0、100.0、150.0μg⋅mL^-1 和 200.0μg⋅mL^-1 的标准系列工作液。

1.3.2 样品前处理

参考相关检测方法[3]，精确称取 5.00g 均质化样品置于 50mL 具塞玻璃离心管中，加入 20mL 超纯水。将离心管置于 40kHz 超声波清洗器中提取20min[ 水温维持在（ 2 5 ±2 ）℃] ，随后以 离心 10min ，收集上清液。移取 2.0mL 上清液至预冷的 15mL 离心管中，依次加入 5.0mL 预冷硫酸溶液（ 1+1 ，体积比）和 0.5mL 新配制的 50g⋅L^-1 亚硝酸钠溶液，立即涡旋混合 30s ，转移至冰浴槽（温度为 0～4°C ）避光反应 10min ，期间每隔 2min 手动振荡5s以保障反应体系的均一性。向反应体系中加人 2.0g 氯化钠及 5.0mL 正己烷，以 2500r⋅min^-1 转速涡旋振荡 2min ，静置分层后以 12000r⋅min^-1 离心5min 。转移上层有机相至装有 0.5g 无水硫酸钠的玻璃漏斗中脱水，重复萃取1次并合并有机相。使用氮吹仪在（ 40±1 ） °C 条件下浓缩至 1.0mL ，过 0.22μm 有机系尼龙滤膜后，待测。

每批次实验同步进行空白试验（以超纯水替代样品）及基质加标质控样（添加10、50、 100μg⋅g^-1 3 个浓度水平），全程监控衍生化效率与基质干扰。

1.3.3 气相色谱条件

色谱柱：HP-5毛细管柱（ 30m×0.32mm ，0.25μm ）；固定相： 5% 苯基 -95% 二甲基聚硅氧烷；载气：高纯氮气（纯度 ⩾99.999% ）；流速：2.0mLmin^-1 ，分流比为 10：1 ；进样口温度： 250‰ ：检测器温度： 280°C ；升温程序：初始温度 60°C 保持 1min ，以 15^qC⋅min^-1 升至 180^qC 保持 2min ，再以 25^cmin^-1 升至 250^∘C 保持 5min ，总运行时间为18.3min ；进样量： 1μL ；溶剂延迟时间： 1.5min 。

2 结果与分析

2.1线性关系、检出限和定量限

实验结果表明，甜蜜素在 10.0～200.0μg⋅mL^-1 呈现良好线性关系，标准曲线方程为 scriptstyley=9 824x+ 136.3 （ r²=0.9995 ），满足食品基质中甜蜜素的定量分析需求。

采用信噪比法（ S/N⩾3 定义为检出限， S/N⩾10 定义为定量限）和空白基质加标法测定甜蜜素的检出限（LimitofDetection，LOD）与定量限（LimitofQuantitation，LOQ）。计算结果如表1所示，在3类空白食品基质中，仪器LOD和LOQ分别为0.003μg⋅mL^-1 和 0.01μg⋅mL^-1 。考虑样品浓缩因子为5（初始液 5mL 浓缩至 1mL ），经换算得方法LOD和LOQ分别为 0.01mg^.kg^-1 和 0.03mg^.kg^-1 。此外，在验证实验中，添加 0.03mg^.kg^-1 甜蜜素的空白样品回收率为 90.1%～ 95.4% 。

本方法灵敏度显著优于国家标准规定的甜蜜素检出限（ 0.02mg^.kg^-1 ），可精准识别食品中痕量甜蜜素残留。通过3类空白基质验证实验表明，蜜饯基质因高糖分产生的基质效应最小（信号抑制率为3.2% ），糕点基质因脂类干扰导致信号抑制率达 7.8% ，但仍低于方法允许的 10% 偏差阈值。完全满足《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB2760—2014）对甜蜜素最大使用量的监控需求，特别适用于蜜饯、饮料等高甜味剂风险食品的日常检测。

2.2 精密度

为验证本方法检测食品中甜蜜素的重复性与稳定性，本研究通过日内精密度（同一操作者、同一仪器、连续6次测定）和日间精密度（不同日期、3次独立实验）对方法的精密度进行评价。选择低（ 10μg⋅g^-1 ）、中（ 50μg⋅g^-1 ）、高（ 100μg⋅g^-1 ）3个加标浓度的蜜饯基质样品进行检测。由表2可知，日内精密度的相对标准偏差（RelativeStandardDeviation，RSD）为 1.03%～ 2.15% ，日间精密度的RSD为 1.89%～3.76% ，均低于GB5009.97—2016中规定的 RSD⩽5% 的要求，表明该方法具有良好的重复性与操作稳定性。进一步分析发现，高浓度样本的RSD值略低于低浓度样本，这可能与高浓度条件下信号响应更为稳定且基质干扰相对较小有关。

2.3 回收率