高效液相色谱法测定烘焙食品中肉桂醛的含量
作者: 黄湘湄 陈日檬 黄和
摘 要:本文建立高效液相色谱法测定烘焙食品中肉桂醛含量的方法。样品经乙腈超声提取30 min,中性氧化铝固相吸附剂净化后,以甲醇-水(45∶55,V/V)为流动相,ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱分离,柱温为35 ℃,检测波长为291 nm,外标法定量。结果表明,肉桂醛浓度在0~5.0 μg·mL-1呈现良好的线性关系,相关系数为0.999 5,方法检出限为0.1 mg·kg-1,加标回收率为82.5%~91.8%,相对标准偏差为3.0%~8.1%。该方法操作简单、结果准确可靠,适用于烘焙食品中肉桂醛含量的检测。
关键词:烘焙食品;肉桂醛;高效液相色谱法
Determination of Cinnamaldehyde Content in Baked Foods by High Performance Liquid Chromatography
HUANG Xiangmei1, CHEN Rimeng1*, HUANG He2
(1.Zhanjiang Institute for Food Inspection and Drug Control, Zhanjiang 524000, China;
2.Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524000, China)
Abstract: A high performance liquid chromatography method for the determination of cinnamaldehyde in baked goods was developed. The samples were extracted by acetonitrile ultrasonic for 30 min, purified by neutral alumina solid phase adsorbent, separated by methanol-water (45∶55, V/V) as mobile phase, and determined by ZORBAX Eclipse Plus C18 column at a column temperature of 35 ℃ and detection wavelength of 291 nm. The results showed that the concentration of cinnamaldehyde was in the range of 0 μg·mL-1 to 5.0 μg·mL-1, and the correlation coefficient was 0.999 5. The detection limit was 0.1 mg·kg-1, the recovery rate was 82.5% to 91.8%, and the relative standard deviation was 3.0% to 8.1%. The method is simple, accurate and reliable, and is suitable for the determination of cinnamaldehyde in baked goods.
Keywords: baked foods; cinnamaldehyde; high performance liquid chromatography
肉桂醛又称桂醛,是一种醛类有机化合物,为淡黄色黏稠状液体,气味较为特殊,存在于肉桂等植物体内[1]。肉桂醛具有增香及防腐保鲜效果,我国等多个国家和地区已将其作为防腐剂、增香调味料运用于方便面、面包、蛋糕及糕点等食品领域[2-3]。美国香料生产者协会(Flavor and Extract Manufacturers Association of the United States,FEMA)对肉桂醛的安全性进行了系统评价,认为其作为食品添加剂没有安全风险[4]。我国《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB2760—2014)中规定,肉桂醛作为防腐剂可在经表面处理的鲜水果中按生产需要适当使用,但残留量应小于0.3 mg·kg-1[5]。
目前,已有较多研究报道分别采用紫外分光光度计法、气相色谱法、毛细管气相色谱法、高效液相色谱法测定肉桂、饲料香味剂、百草油、桂油生物催化反应中肉桂醛的含量[6-10]。然而,对于烘焙食品中肉桂醛的检测方法还未见报道。近年来,随着食品安全及质量问题的关注度不断提升,食品添加剂的安全性监控工作也在不断加强,因此建立一种烘焙食品中肉桂醛含量的测定方法具有重要意义。
本文以烘焙食品为基质,对样品前处理及色谱条件进行优化,建立一种高效液相色谱法测定烘焙食品中肉桂醛含量的方法,以促进对烘焙食品中肉桂醛残留量的监控。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
月饼,广东金九饼业有限公司;薯片,百事食品(中国)有限公司;威化饼干,广州市丽芝士食品有限公司;蛋糕,豪士(福建)食品有限公司。
肉桂醛标准品(含量≥98%),上海麦克林生化科技有限公司;甲醇、无水乙醇、乙腈及乙酸乙酯(色谱纯),美国Honeywell公司;乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶(PSA,粒径为40~63 μm)、C18(粒径为40~63 μm)、中性氧化铝(Al-N,120~400目),上海安谱科学仪器有限公司。
1.2 仪器与设备
LC-2030C 3D高效液相色谱仪,日本岛津公司;Auto EVA-60全自动平行浓缩仪,睿科仪器(厦门)有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 标准溶液的配制准确称取0.051 0 g肉桂醛标准品(精确至0.000 1 g)至50 mL棕色容量瓶中,用无水乙醇溶解并定容,得到浓度为1 000 μg·mL-1的肉桂醛标准溶液。于冰箱4 ℃避光保存,备用。
用无水乙醇将1 000 μg·mL-1肉桂醛标准溶液分别稀释为0 μg·mL-1、0.1 μg·mL-1、0.5 μg·mL-1、1.0 μg·mL-1、2.0 μg·mL-1及5.0 μg·mL-1的系列标准工作液,取1 mL经0.2 μm有机膜过滤至进样小瓶上机测定,现配现用。
1.3.2 样品前处理
将样品经粉碎机粉碎均匀。称取2.5 g粉碎后的样品(精确至0.001 g)于50 mL离心管中,加入25 mL乙腈,涡旋混匀,水浴超声提取30 min后旋涡振荡10 min,在11 000 r·min-1转速下离心5 min,取上层乙腈提取液转移至离心管中并用乙腈定容至25 mL。
准确称取0.625 g中性氧化铝加入上述乙腈提取液中,振荡10 min,在11 000 r·min-1转速下离心5 min,取10 mL乙腈提取液置于全自动平行浓缩仪中,在40 ℃氮吹至近干,加入1 mL乙腈复溶,涡旋混匀,经0.2 μm有机滤膜过滤至进样小瓶,待测。
1.3.3 色谱条件
色谱柱:Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相:甲醇∶水=45∶55(V/V);洗脱方式:等度洗脱;流速:1.0 mL·min-1;检测波长:291 nm;柱温:35 ℃;进样量:10 μL。
2 结果与分析
2.1 色谱条件优化
2.1.1 检测波长的选择
选择二极管阵列检测器对20 μg·mL-1肉桂醛标准溶液在190~800 nm进行全波长扫描,比较对应的紫外光谱,寻找合适的检测波长。结果表明,流动相为甲醇与水时,肉桂醛在波长为291 nm处有最大吸收峰,且干扰少,故选择波长为291 nm作为检测波长。
2.1.2 色谱柱的选择
为获得最佳色谱分离效果及分析时间,分别以甲醇、乙醇为标液溶剂配制标准溶液,以乙腈-水为流动相,对比Inertsil ODS-SP柱和ZORBAX Eclipse Plus C18柱的检测效果。结果表明,Inertsil ODS-SP柱保留时间明显长于ZORBAX Eclipse Plus C18柱。以甲醇溶解肉桂醛配制标准溶液时,采用Inertsil ODS-SP柱出现拖尾峰现象,且拖尾程度较大,而采用ZORBAX Eclipse Plus C18柱峰形良好。以乙醇溶解肉桂醛配制标准溶液时,两者的色谱图的峰形都良好,但使用ZORBAX Eclipse Plus C18柱峰面积比更大。因此,选用ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱进行后续实验。
2.1.3 流动相的选择
为确保肉桂醛与样品其他添加剂的有效分离,向流动相中加入0.2%的冰醋酸。分别以乙腈-水、甲醇-水、乙腈-0.2%冰醋酸以及甲醇-0.2%冰醋酸为流动相,采用等度洗脱,进行上机测定。结果表明,以乙腈-水为流动相时,色谱图峰形较好,未出现分解产物的色谱峰,且两侧无杂峰,但峰面积较小;以甲醇-水为流动相时,色谱图峰形良好,没有发现分解产物的色谱峰,出峰时间短,峰面积较大;以乙腈-0.2%冰醋酸以及甲醇-0.2%冰醋酸为流动相时,均出现拖尾峰和杂峰现象,效果较差。因此,选用甲醇-水作为流动相。
2.1.4 柱温的选择
柱温能够影响分离效能和分析速度。适当提高柱温,可使溶剂黏度降低,提高溶剂在固定相中的渗透性,从而缩短保留时间,增加柱效[11]。分别设置柱温为25 ℃、30 ℃、35 ℃进行测定,发现峰形均良好,但在柱温为35 ℃时,肉桂醛保留时间有所提前,且分离效果较好,峰面积较大。因此,选择柱温为35 ℃进行后续实验。
2.1.5 流动相比例的优化
在反相色谱二元流动相体系中,溶质的保留因子随流动相中有机相比例的增加而减少,而保留时间主要取决于溶质与色谱柱固定相、流动相之间的相互作用[12]。分别设置甲醇与水的比例(V/V)为45∶55、46∶54、48∶52、50∶50及55∶45进行对比实验。结果表明,随着甲醇比例的提高,柱压升高,保留时间提前,分离度逐渐缩小,杂峰与肉桂醛色谱的间隔缩小。5种比例流动相下肉桂醛峰形皆良好,峰形均匀对称,峰面积差别不大。当甲醇与水的比例为45∶55(V/V)时,保留时间适宜,峰形良好,分离效果较好,也可避免柱压过高加大对色谱柱的损耗,故选择甲醇∶水=45∶55(V/V)作为流动相。
2.2 样品前处理条件的优化
2.2.1 提取溶剂的选择
目前,肉桂醛提取方法主要有超声波提取法、均质提取法、微波提取法等[13]。其中,超声波提取法具有提取简单、提取时间短、适用性广的优势,因此本研究选用超声波提取法提取烘焙食品中的肉桂醛。常用肉桂醛提取剂有甲醇、乙醇、乙酸乙酯及乙腈等[10,14-16]。通过对比不同提取溶剂对肉桂醛的提取效果,发现甲醇、无水乙醇提取效果较差;乙酸乙酯提取峰形前倾,响应值过低;乙腈提取峰形良好,能够较好地分离杂峰,且可减少杂质干扰。因此,选择乙腈作为提取溶剂。
2.2.2 提取时间的确定
于空白月饼样品中加入肉桂醛标准溶液,乙腈为提取溶剂,超声波分别提取10 min、20 min、30 min、35 min及40 min后上机测定。结果表明,在提取时间为10~30 min时,回收率随提取时间的延长而增加;当超声波提取30 min时,回收率达到最大值(100.1%);在提取时间为35 min和40 min时,回收率急剧下降,提取40 min未检测到目标峰,可能是因为提取时间过长,肉桂醛由于溶质分子剧烈碰撞而发生氧化反应或聚合反应造成损耗[17]。因此,确定超声波适宜提取时间为30 min。