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江苏省产品质量监督检验研究院 吴金兰，徐楠楠，孙姗姗，马克霖

摘要 建立了同时测定香精香料中14种挥发性有机溶剂残留（二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、四氯乙烯、氯苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、异丙苯）的顶空-气相色谱/质谱（HS-GC/MS）分析方法。研究了顶空条件，包括平衡温度和平衡时间；对色谱参数和质谱条件进行了优化。样品经80℃顶空温度提取30min后，采用HP-1毛细管色谱柱( 30m ×0.32 mm ，0.25μm )分离，选择离子模式测定。结果表明：14种挥发性有机物在0.05～50μg/L范围内线性关系良好，相关系数均大于0.998，平均加标回收率在71.7%～101.0%，相对标准偏差在1.71%～9.29%，方法检出限为1.0～10.0 ng/g。

关键词 挥发性有机溶剂残留；静态顶空；气相色谱/质谱；香精香料

香精香料是从带香物质中提取或以人工合成方法得到的致香物质的总称^[1],具有调味、增香、保润等作用^[2],随着人们对生活品质的追求，香精香料在社会经济和日常生活中越来越重要，香精香料已广泛应用于食品、日化、医药、香烟、纺织品等行业 ^[3]，由此可见，香精香料直接或间接地与人们的身体健康有关联，长期接触使用有机溶剂会严重影响人体健康，对多系统、脏器造成特殊损害，甚至具有致癌或潜在的致癌作用^[4-5]。因此对香精香料中有毒挥发性溶剂的检测，有其必要的意义，香精香料中有毒挥发性有机溶剂残留部分来源于香精香料本身成分或原材料，部分是在制备过程中产生的^[6]。

目前，国内外还没有针对香精香料中有毒挥发性有机溶剂检验的国家标准。近年来，对有机溶剂的分析检测有一些报道，比如化妆品中^[7]、指甲油中^[8]、涂料中^[9]、蜂蜜中^[10]、皮革中^[11]。对香精香料的研究也有文献报道，比如食品香精香料常用溶剂的分析^[12]、香精香料中的抗氧化剂测定^[13]、香精香料中的香豆素和黄樟素测定^[14]，香精香料中防腐剂的测定^[15]，但对同时测定香精香料中14种挥发性有机溶剂残留的研究，国内外尚未有文献报道。本研究建立了香精香料中14中挥发性有机溶剂残留同时检测的静态顶空-气相/质谱法，该方法前处理操作简便、准确、灵敏度高、稳定性好、杂志干扰少^[16-18]，能够满足香精香料中 14种挥发性有机溶剂残留的同时测定，对于提升香精香料安全性指标具有重要的意义。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

Trace ISQ 气相色谱质谱联用仪（Thermo公司）；HP-1气相色谱柱（Agilent technologies公司）；20ml顶空瓶(ThermoScientific公司)；XS204电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；Elix Advantage5纯水仪(密理博上海贸易有限公司)。

二氯甲烷（纯度>99.9%）、三氯甲烷(纯度>100%)、1,2-二氯乙烷(纯度>100%)、苯(纯度>99.9%)、四氯化碳(纯度>99.8%)、三氯乙烯(纯度>100%)、甲苯(纯度>100%)、四氯乙烯(纯度>99.9%)、氯苯(纯度>99.5%)、乙苯(纯度>99.9%)、间二甲苯(纯度>99.8%)、对二甲苯(纯度>99.9%)、邻二甲苯(纯度>99.5%)、异丙苯(纯度>98.9%)的14种VOC混标（浓度为100ppm）(美国O2si Smart Solution公司)；甲醇（色谱纯）；二次去离子水。

1.2 标准溶液的配制

准确移取14种VOC混标1mL至50 mL 容量瓶中，用甲醇定容至刻度，此为14种VOC的混合标准贮备液，浓度为2mg/L。

准确移取以上混合标准贮备液1.25mL至于50mL容量瓶中，用二次去离子水稀释至刻度，此为14种VOC的混合标准使用液，浓度为50μg/L，备用。

分别准确吸取上述混合标准使用液10mL、4mL、2mL、1mL、0.2mL，用二次去离子水在顶空瓶中准确稀释至10mL，立即盖上瓶盖，压紧。此为标准系列浓度：50μg/L、20μg/L、10μg/L、5μg/L、1μg/L。

1.3 样品处理 准确称取样品1g（精确到0.0001g）于20ml顶空瓶中，加入二次去离子水9.0mL，立即加盖密封，置于样品盘，完成顶空萃取和进样操作。

1.4 设备工作参数

1.4.1 顶空进样条件 顶空瓶加热温度：80℃；样品平衡时间：30min ；进样针温度：120℃；进样体积：1.0mL。

1.4.2 气相色谱条件 HP-1 色谱柱(30m×0.32mm,0.25μm)；分流模式进样，分流比:50∶1；进样口温度: 220℃；柱温:采用程序升温，初始温度35℃，(保持5min)，以5℃/min升至120℃，再以30℃/min升至220℃(保持5min) 。载气为氦气，载气流量: 1.0mL/min。

1.4.3 质谱条件 EI电离方式，电子能量：70eV；离子源温度：230℃；传输线温度:250℃；质谱扫描方式：质量扫描模式定性(SCAN)和选择离子检测模式定量（SIM），全扫描范围：10-500m/z，选择离子模式采集参数见表1，SIM色谱图见图1

表1 特征离子、定量离子的选择，线性方程，相关系数，线性范围

Table 1 Selective of characteristic ion and quantitative ion,

linear range, correlation coefficients and regression equations

图1 14种VOC混合标准物质的总离子流谱图

2 结果与讨论

2.1 顶空分析条件的选择

2.1.1 平衡温度的优化

温度对定量离子峰面积的影响因待测组分而不同，沸点越低，对温度的影响越明显。一般而言，加热温度越高，待测物从基体中释放到顶空中的量也越多，检测的灵敏度就越高。将50μg/L的14种VOC混合标准溶液分别在50℃,60℃,70℃,80℃,90℃的条件下平衡30min后自动进样测定，得到各有机溶剂定量离子的峰面积与平衡温度的关系见图3。

从图3中可知，同浓度的标样在相同的平衡时间条件下，温度在40～80℃时，大部分有机溶剂定量离子的峰面积随着温度的升高而增大，表明分析灵敏度随之升高；温度在80～90℃时，大部分有机溶剂定量离子的峰面积随着温度的升高而下降。如果顶空瓶温度太低对沸点高的物质汽化可能不完全，灵敏度低；温度太高引入杂质多而干扰峰形，也容易造成大量水气进入色谱柱而影响到色谱柱的寿命，并且过高的温度也会造成顶空瓶过大的承受压力，因此选择80℃作为本实验的平衡温度。

图3 顶空温度与定量离子峰面积关系图

2.1.2 平衡时间的优化

顶空瓶中待测物气液两相达到平衡的时间主要与待测物的挥发性和加热温度有关^[18]，通常待测物的挥发性越强，加热温度越高，达到平衡的时间就越短。

采用温度80℃，分别测定平衡时间为20min,30min,40min 时，质量浓度为50μg/L的14种VOC混合标准溶液，得到各有机溶剂定量离子的峰面积与平衡温度的关系见图4。结果表明，在20min～30min之间，定量离子峰面积随着平衡时间的加长而增加；而在30min～40min之间，峰面积随着平衡时间加长而显著下降。表明平衡时间为30min时，气液两相基本达到平衡。所以本实验取30min作为顶空平衡时间。

图4 顶空平衡时间与定量离子峰面积关系图

2.2 色谱分析条件的选择

2.2.1 色谱柱的选择

色谱柱对混合物的分离主要取决于色谱柱中固定相的选择性和极性，为实现14种VOC的完全分离，分别考察了HP-1( 30m ×0.32 mm ， 0.25μm )、DB-5(30m × 0.32 mm ，0.25μm)和FFAP(30m×0.32mm，0.25μm)等不同极性的毛细管气相色谱柱的分离效果 ^[19]。结果表明：14种VOC在HP-1和DB-5两种毛细管柱上均有较高响应值。而在FFAP柱上，部分溶剂都不能符合基线分离的要求，而且FFAP 柱是强极性柱，在高温下不稳定，容易发生流失。

使用HP-1时，各组分分离效果最好，仅有间二甲苯和对二甲苯无法完全分离，其余物质得到良好的基线分离，考虑到现行相关卫生标准将邻、间、对二甲苯合并为二甲苯进行定量。最终实验选择非极性且热稳定性和惰性好的HP-1色谱柱，色谱分离效果图见图1。

2.2.2 进样方式的选择

进样方式有分流进样和不分流进样，经对比研究知,采用分流进样方式所得的谱图质量较高，因此选择采用分流进样方式。

2.2.3 分流比的选择

在其他条件相同的情况下，将50μg/L的14种VOC混合标准溶液分别在分流比为10:1；20:1；50:1进行测定。结果表明，样品分流比在10:1的时候，基本没有出峰，分析原因可能是进样量过大，仪器过载导致（见图5）。样品分流比在20:1的时候，有出峰，但由于进样量过大，峰形不好（见图6，图7）图7可以看出由于浓度过高，顶部峰形成波状，不成尖锐的峰形。最后，经过仔细分析研究峰形，取分流比50:1为最佳分流比（见图1），其各组分分离良好，峰形也达到实验所需要求。

图5 分流比10:1时的标准溶液曲线

图6 分流比为20:1时的标准溶液曲线

图7 分流比为20:1时的标准溶液曲线顶部峰形放大图

2.3 线性关系、检出限、定量限

在优化的条件下对一系列标准溶液进行测定，以目标物的定量离子峰面积Y对其质量浓度X(μg/L)绘制标准曲线。按3倍信噪比和10倍信噪比计算检出限和定量限，14种有机溶剂的线性方程、相关系数、线性范围见表1，检出限和定量限见表2，间二甲苯和对二甲苯因无法分离，合并为一种物质计算。结果表明，14种有机溶剂在线性范围内线性关系良好，相关系数均大于0.998。

2.4 回收率与精密度

在香精香料中分别添加质量浓度为5ppb，10ppb和25ppb的14种有机溶剂混合标准溶液，每个添加浓度在设定的色谱条件下做6次平行，计算其平均回收率和相对标准偏差。结果表明（见表2）加标浓度为5ppb的各组分平均回收率范围为71.7%～94.5%，相对标准偏差2.37%～8.50%；加标浓度为10ppb的各组分平均回收率范围为74.6%～98.8%，相对标准偏差1.71%～9.29%；加标浓度为25ppb的各组分平均回收率范围为76.9%～101.0%，相对标准偏差3.47%～8.58%，满足实际检测要求。

表2 14种VOC的加标回收率、精密度、检出限、定量限

Table 2 LOD, LOQ, recoveries and relative standard deviation of 14 VOCs

2.5 样品测定

选取国内不同生产企业在用的150个香精香料样品作为考察样品。利用实验方法对浸膏类、粉末类、液体类、固体类等不同类型的150种香精香料样品进行检测，结果显示，只有三氯乙烯和氯苯在150个样品中为被检出，其余都有检出，多数产品都含所测14种VOC的一种或几种，检出率为80.7%。其中，主要检出甲苯、间二甲苯和对二甲苯、乙苯、邻二甲苯、苯，检出率分别为68.7%、36.7%、34.7%、31.3%、27.3%，检出样品中甲苯残留量最高达6809μg/kg，间二甲苯和对二甲苯残留量最高达675μg/kg，乙苯残留量最高达436μg/kg，邻二甲苯残留量最高达575μg/kg，苯残留量最高达5358μg/kg其危害值得关注。

参考文献

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