潘 亮1 冯 强2 曾文祥1 刘 勇2 彭碧宁1

姜黄色素是从姜科及天南星科植物的根茎中精制提取得到的一种天然着色剂，是我国最早允许在食品中使用的天然色素之一^[1]，可广泛应用于糕点、饮料、糖果等食品的着色，具有着色力强、色泽鲜艳等优点。与人工合成色素相比，姜黄色素等天然色素提取自天然植物，对人体无毒副作用，因此日益受到国内外食品生产者和消费者的青睐^[2]。姜黄色素的主要成分是姜黄素、脱甲氧基姜黄素、双脱甲氧基姜黄素，具有抗炎、抗氧化、清除氧自由基、保肝利胆、防癌抗癌等功能，因此，姜黄色素也应用于保健食品和药品的开发并受到人们的关注^[3-5]。

中国的姜黄资源丰富，年产数万吨，是世界主要的姜黄色素生产国和出口国之一。为促进姜黄产品顺利出口，生产者应当对国内外标准的差异加以关注。

目前，姜黄色素的主流生产方法是溶剂提取法，即先以有机溶剂提取，再经重结晶等方法精制得到成品^[6]。由于生产过程中需要使用有机溶剂，最终产品中可能会存在一定量的有机溶剂残留。溶剂残留可能危害人体健康，是产品中必须予以关注的重要安全指标。国内外标准均对姜黄色素中残留溶剂作出了要求，但具体种类和允许的最大残留量存在差异^[7-11]，出口产品还应按进口国要求开展有关项目的检测。

对于残留溶剂的检测，目前已有很多研究。主要的方法包括顶空气相色谱法^[12-14]、顶空气相色谱-质谱法^[15-16]、固相萃取-气相色谱/质谱法^[17-18]，可用于食品及食品添加剂、食品接触材料中残留溶剂的检测。这些方法的共同点是采取顶空方式对样品进行预处理，使待测物与样品基质分离，再经由气相色谱分离和检测。这种处理方式的优点是样品基质的干扰极小，特别适合复杂基质样品中挥发性成分的检测。

本研究采用顶空气相色谱-质谱法，建立了同时测定姜黄中甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇的分析方法，对顶空平衡时间和平衡温度进行了优化，优化后的方法灵敏度高、线性范围广、重现性好，可用于出口姜黄产品中甲醇等4种有机溶剂的检测，也可用于生产过程中的质量控制。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

安捷伦7890A气相色谱仪配5975C质谱检测器（配EI离子源），G6501B GC sampler 80自动进样器，DB-624毛细管柱（60 m×320 μm×1.8 μm），20 mL顶空瓶及配套瓶盖、PTFE衬垫。

甲醇（分析标准品，99.7%，GBW06111）；乙醇（分析标准品，99.8%，GBW06112）；丙酮（分析标准品， 99.2%，GBW06115）；异丙醇（分析标准品，99.9%，阿拉丁）；N,N-二甲基甲酰胺（色谱纯，阿拉丁）。

分析试样为珠海锦田天然色素有限公司提供的两批次姜黄色素中间品及外购的市售姜黄色素一批，空白试样由姜黄中间品在60℃下反复减压干燥除去残留有机溶剂制得。

1.2 标准溶液的配制

1.2.1 标准储备溶液

量取20℃的甲醇0.632 mL，乙醇0.634 mL，丙酮0.632 mL，异丙醇0.637 mL（质量均为0.500 g），分别移入100 mL容量瓶，以N,N-二甲基甲酰胺溶解并定容，得到甲醇、乙醇、丙酮和异丙醇的标准储备溶液，浓度为5.00 g/L，4℃冷藏保存。

1.2.2 混合标准中间溶液

移取上述标准储备液各1.000 mL至50 mL容量瓶，以N,N-二甲基甲酰胺定容，得到混合标准中间溶液，甲醇、乙醇、丙酮和异丙醇浓度均为100.0 mg/L，4℃冷藏保存。

1.2.3 混合标准系列溶液

将混合标准中间溶液（1.2.2）0 mL、0.025 mL、0.050 mL、0.125 mL、0.250 mL、0.500 mL、1.25 mL，分别移入25 mL容量瓶，以N,N-二甲基甲酰胺定容，得到4种有机溶剂浓度为0 mg/L、0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L的混合标准系列溶液。分别准确移取10 mL加入到20 mL顶空瓶中，密封。

1.3 样品溶液的配制

准确称取2.5 g样品，以适量N,N-二甲基甲酰胺溶解后转入25 mL容量瓶，定容，得到浓度为10%的样品溶液。从样品溶液中移取10 mL，加入到20 mL顶空瓶中，密封。

1.4 加标样品溶液（5 mg/L）

准确称取2.5 g空白样品，以适量N,N-二甲基甲酰胺溶解后转入25 mL容量瓶，向容量瓶中加入混合标准中间溶液（1.2.2）0.125 mL，定容，得到4种有机溶剂浓度为5 mg/L的加标样品溶液。从样品溶液中移取10 mL，加入到20 mL顶空瓶中，密封。

1.5 仪器条件

（1）顶空条件：顶空平衡温度60℃，顶空平衡时间40 min，进样体积1 mL。

（2）色谱条件：柱温32℃保持7 min，再以5℃/min的速率升至70℃，保持0 min，再以20℃/min的速率升至180℃，保持4 min；进样口温度250℃；载气为高纯氦气，流速2.0 mL/min，分流比10:1。

（3）质谱条件：离子源温度230℃，四级杆温度150℃，采集模式为选择离子监测，定性定量离子为甲醇（31）、乙醇（31）、丙酮（43）、异丙醇（45），采集时间10 min。

2 结果与讨论

2.1 顶空平衡温度的选择

按1.4方法配制5份加标样品溶液，在其他条件不变的情况下，分别设置顶空平衡温度为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，平衡40 min后注入仪器，在1.5仪器条件下进行检测，记录不同平衡温度下各目标物峰面积，考察平衡温度对峰面积的影响。

结果表明，在40～80℃范围内，4种目标物峰面积均随着平衡温度的升高而加大（图1），说明平衡温度越高，目标物在顶空中浓度越大，检测的灵敏度越高。但是，顶空的平衡温度显然不能无限增加，因为过高的平衡温度可能对顶空瓶的密封性造成不利影响，还可能导致目标物在传输管路中冷凝引起进样精度降低。综合考虑以上因素，选择60℃作为优化的平衡温度。

图1 顶空平衡温度对目标物峰面积的影响

Fig.1 Influences of equilibrium temperature to response of target compounds

2.2 顶空平衡时间的选择

按1.4方法配制5份加标样品溶液，在其他条件不变的情况下，设置平衡温度为60℃，分别经20 min、30 min、40 min、50 min、60 min平衡后，在1.5仪器条件下进行检测，记录不同平衡时间下各目标物峰面积，考察平衡时间对峰面积的影响。

结果表明，在考察的时间范围内，各目标物峰面积没有发生显著的变化，基本处在同一水平（图2）。说明在测试条件下，目标物在顶空瓶气液两相间很快就达到平衡，平衡后目标物在气相中的浓度不再随时间发生改变，继续延长平衡时间不能显著提高检测灵敏度。为使各目标物均能达到充分平衡，同时考虑缩短检测时间，提高检测效率，选择40 min作为优化的平衡温度。

2.3 方法的检测性能

2.3.1 线性范围、检出限和定量限

取混合标准系列溶液（1.2.3），在优化的顶空平衡条件和仪器条件（1.5）下检测，以4种目标物的浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，保留时间定性，绘制目标物的标准曲线，计算线性回归方程和相关系数。标准溶液色谱图见图3。

图2 顶空平衡时间对目标物峰面积的影响

Fig.2 Influences of equilibrium time to response of target compounds

另取空白样品7份，按1.3方法配制空白样品溶液，在同样条件下上机测试，测得空白值及其标准偏差Sb，以3倍Sb除以标准曲线斜率，得到方法的检出限LOD，以10倍Sb除以标准曲线斜率，得到方法的定量限LOQ，结果见表1。

结果显示，4种有机溶剂在各自的浓度范围内具有良好的线性，标准曲线的相关系数r均大于0.999，可以满足定量检测的需要。

表1 4种溶剂的线性范围、检出限和定量限

Table 1 Linearity, LOD and LOQ of 4 solvents

测试用溶液中含样品10%，则样品中4种有机溶剂的定量限分别为甲醇2 mg/kg、乙醇1 mg/kg、丙酮2 mg/kg、异丙醇1 mg/kg。

2.3.2 加标回收率和精密度

在表2所示的3个含量水平做样品的加标回收实验，每个加标水平重复测试6次，考察方法的回收率和精密度（表2），结果表明，不同含量水平下，4种有机溶剂的回收率为93%～110%，相对标准偏差为0.7%～10%。

表2 4种溶剂加标回收率和精密度（ n ＝ 6 ）

Table 2 Recoveries and RSD of 4 solvents ( n ＝ 6)

2.4 样品检测

按照本方法对两批次由厂家提供的姜黄中间品和一批次市场购入的姜黄色素进行检测，其中3个样品均检测出乙醇，2批次中间品检出不同含量的甲醇、丙酮和异丙醇（见图4），检测结果见表3。

表3 3个实际样品的检测结果

Table 3 The test results of 3 real samples

厂家提供的姜黄色素中间品检出多种有机溶剂应属正常，这是由生产工艺决定的，检出的残留溶剂应在产品后续精制过程中除去。市售产品中虽然检出乙醇，但由于我国国标中并未对乙醇的残留量作出规定，因此不能认为该批次产品不合格。但需要注意的是，国外标准与我国标准中，残留溶剂种类和允许的最大残留量均存在差异（表4），该批次产品中乙醇的残留量超出了欧盟和FAO/WHO标准的规定，不能用于出口。

表4 国内外姜黄色素中残留溶剂的允许最大残留量（mg/kg）

Table 4 MRLs of residual solvents in curcumin in different countries (mg/kg)

3 结论

本研究建立了顶空-气相色谱质谱法检测出口姜黄色素中甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇4种有机溶剂残留量的方法，考察了不同顶空平衡时间和平衡温度对结果的影响，确认最优的顶空平衡条件为60℃，40 min。采用该方法，乙醇、异丙醇在0.1～5.0 mg/mL，甲醇、丙酮在0.2～5.0 mg/L的浓度范围内具有良好的线性。样品中4种残留溶剂的定量限为甲醇2 mg/kg，乙醇1 mg/kg，丙酮2 mg/kg，异丙醇1 mg/kg。加标回收率为93%～110%，相对标准偏差为0.7%～10%。

该方法的结果准确可靠，将其应用于检测中间品和市售姜黄色素中4种残留溶剂含量，取得了良好的效果，不仅可用于最终出口产品的合规性检测，也可用于生产过程中的质量监控，为姜黄色素全生产过程的质量控制提供较为全面的技术支持。

图3 标准溶液谱图

Fig.3 Chromatogram of standard solution

图4 3个实际样品的色谱图

Fig.4 Chromatogram of 3 real samples

参考文献

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[10]邹志飞, 吴宏中编译. 日本食品添加剂法规标准指南[M]. 北京: 中国质检出版社, 2016.

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[18]蓝芳, 谢丽琪, 杨左军, 等. 顶空固相微萃取-气相色谱法测定油脂中浸出油溶剂残留的方法研究[J]. 分析实验室, 2004, 23(4): 70-72.

（文章类别：CPST-B）

目 次

中国口岸科学技术

◎本期专题

04 医学媒介生物蜱虫与病毒性传染病概述

………………………………………………………………………………………… 韩焕美 张玉磊 彭 健 张 峰 张雯雯

12 海南省三沙市永兴岛鼠类监测与风险评估

……………………………………………… 王崇财 王绍培 邓 俊 祁 雄 林 明 潘心来 刘云方 云小云 王辉煌

17 黑龙江省中俄边境口岸2019—2020年 蜱类及其携带病原体监测

………………………………………………………………………………………… 梁慧杰 王玉梅 程 成 王思哲 石洪兴

23 黑龙江省边境口岸2019—2020年 鼠形动物专项监测分析

………………………………………………………………………………………… 梁慧杰 汪东伟 王玉梅 张 军 尚天舒

◎应用研究

30 海鱼样品中 ²³⁹ Pu的快速分析

………………………………………………………………………………………… 朱梦娇 尚 迪 毕可华 陆 地 杜瑶芳

37 食品安全检验中微生物检测技术应用研究

……………………………………………………………………………… 王丹云 黄海民 朱俊玮 谭颖慧 邓洁雯 肖玉嫦

42 食品中金黄色葡萄球菌的定性检测能力 验证结果与分析

…………………………………………………………………………………………………… 贺生芳 姜肖军 纳秀萍 郝俊虎

◎分析评估

47 直接测汞仪法测定土壤中总汞含量的 不确定度评定

……………………………………………………………………………… 毛林夏 李 恒 胡 婕 李昱贤 程勇航 王春媛

53 SPSS软件对进口铜精矿中品质元素含量的统计分析

………………………………………………………………………………………… 吴国境 陈永欣 韦星羽 蔡始华 李雄伟

◎奋斗百年路科技征文

63 进口铜精矿属性编码技术方案研究

…………………………………………………………………… 唐 晨 戴东情 朱立平 姜 莉 易 欣 封亚辉 王庆生

70 出口石榴杀菌农药残留风险检测分析

………………………………………………………… 胡 婕 李 恒 王俊旭 李昱贤 毛林夏 张 飞 陈若馨 鲁海菊

79 吐鲁番葡萄干矿物元素含量指纹特征 及影响因素的研究

……………………………………………………………………………… 彭静怡 李晓岩 张 蕾 张 琴 孙 蕾 王静静

87 短碘量法测定国际比对铜精矿中铜含量

……………………………………………………………………… ………………… 涂满娣 程立军 戴金兰 梁 震 张 斐

93 用于10种检疫性有害生物鉴定的 阳性质粒开发

…………………………………………………………………… 李 贺 张承康 温建荣 林 玲 李 敏 曾思海 陈劲松

99 顶空-气相色谱质谱法检测出口 姜黄色素中四种溶剂残留

………………………………………………………………………………………… 潘 亮 冯 强 曾文祥 刘 勇 彭碧宁

CONTENTS

CHINA PORT SCIENCE AND TECHNOLOGY

◎ Featur e

04 Overview of Medical Vector Tick Organisms and Viral Infectious Diseases

…………………………………………………… HAN Huan-Mei ZHANG Yu-Lei PENG Jian ZHANG Feng ZHANG Wen-Wen

12 Monitoring and Risk Assessment of Rats on Yongxing Island of Sansha City in Hainan Province

……………………………………………………………… WANG Chong-Cai WANG Shao-Pei DENG Jun QI Xiong LIN Ming

……………………………………………………………………… PAN Xin-Lai LIU Yun-Fang YUN Xiao-Yun WANG Hui-Huang

17 Tick and Tick-borne Pathogens Surveillance at the Sino-Russian Border Port in Heilongjiang Province from 2019 to 2020

…………………………………………………… LIANG Hui-Jie WANG Yu-Mei CHENG Cheng WANG Si-Zhe SHI Hong-Xing

23 Analysis of Special Surveillance on Rodents at Border Ports in Heilongjiang Province from 2019 to 2020

………………………………………………… LIANG Hui-Jie WANG Dong-Wei WANG Yu-Mei ZHANG Jun SHANG Tian-Shu

◎ Applied Research

30 Rapid Analysis of ²³⁹ Pu in Marine Fish Samples

……………………………………………………………………… ZHU Meng-Jiao SHANG Di BI Ke-Hua LU Di DU Yao-Fang

37 Research on Application of Microbial Detection Technology in Food Safety Inspection

……………………………… WANG Dan-Yun HUANG Hai-Min ZHU Jun-Wei TAN Ying-Hui DENG Jie-Wen XIAO Yu-Chang

42 Validation and Analysis of Staphylococcus aureus Proficiency Testing in Food Testing

………………………………………………………………………… HE Sheng-Fang JIANG Xiao-Jun NA Xiu-Ping HAO Jun-Hu

◎ Analysis and Evaluation

47 Evaluation of Uncertainty in Determination of Total Mercury in Soil by Direct Mercury Analyzer

……………………………………………… MAO Lin-Xia LI Heng HU Jie LI Yu-Xian CHENG Yong-Hang WANG Chun-Yuan

53 Statistical Analysis of Quality Elements in Imported Copper Concentrate by SPSS Software

………………………………………………………… WU Guo-Jing CHEN Yong-Xin WEI Xing-Yu CAI Shi-Hua LI Xiong-Wei

◎ Science and Technology Essay of “ Striving for 100 Years ”

63 A Study on Attribute Coding Technique of Import Copper Concentrate

………………………………… TANG Chen DAI Dong-Qing ZHU Li-Ping JIANG Li YI Xin FENG Ya-Hui WANG Qing-Sheng

70 Analyzing the Risk of Fungicides Residues in Export Pomegranate

…………………………… HU Jie LI Heng WANG Jun-Xu LI Yu-Xian MAO Lin-Xia ZHANG Fei CHEN Ruo-Xin LU Hai-Ju

79 A Study on Fingerprint Characteristics and Influencing Factors of Mineral Element Content in Turpan Raisin

………………………………………………… PENG Jing-Yi LI Xiao-Yan ZHANG Lei ZHANG Qin SUN Lei WANG Jing-Jing

87 Determination of Copper Content in International Comparison Copper Concentrate by Short Iodination Method

………………………………………………………………… TU Man-Di CHENG Li-Jun DAI Jin-Lan LIANG Zhen ZHANG Fei

93 Development of Positive Plasmids for Identification of 10 Quarantine Pests

…………………………………… LI He ZHANG Cheng-Kang WEN Jian-Rong LIN Ling LI Min ZENG Si-Hai CHEN Jin-Song

99 Determination of 4 Kinds of Residual Solvents in Curcumin for Export by Headspace Gas Chromatography-Mass Spectrometry

……………………………………………………………… PAN Liang FENG Qiang ZENG Wen-Xiang LIU Yong PENG Bi-Ning

第3卷 第10期

2021年10月

CHINA PORT SCIENCE AND TECHNOLOGY

应用研究 / Applied Research

Applied Research / 应用研究

Analysis and Evaluation / 分析评估